嵌入式系統(tǒng)結(jié)課論文

1、 嵌入式Linux系統(tǒng) 結(jié)課論文 學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：測(cè)控三班 學(xué) 號(hào)：1003030310 姓 名：李暑洲 指導(dǎo)老師：康煜華 時(shí) 間：2013年6月 嵌入式系統(tǒng)一 . 前言本學(xué)期我們學(xué)習(xí)了嵌入式Linux系統(tǒng)，通過(guò)學(xué)習(xí)，使我初步了解了什么是嵌入式系統(tǒng)，也對(duì)嵌入式Linux系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解！認(rèn)識(shí)到嵌入式系統(tǒng)就在我們身邊，大到國(guó)防工業(yè)，小到我們?nèi)粘Ｉ钪袑?shí)用的遙控器等，她的每一個(gè)發(fā)展都與我們的生活息息相關(guān)！嵌入式系統(tǒng)是一門大學(xué)問(wèn)，雖然我們結(jié)課了，但我們所學(xué)到的只是一點(diǎn)點(diǎn)皮毛而已，這也就要求我們?cè)谌蘸蟮膶W(xué)習(xí)生活中要進(jìn)一步了解和學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)，為能更好的提高我們自己奠定基礎(chǔ)！二 .

2、什么是嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)（Embedded system），是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，根據(jù)英國(guó)電器工程師協(xié)會(huì)的定義，嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或用于工廠運(yùn)作的設(shè)備。與個(gè)人計(jì)算機(jī)這樣的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預(yù)先定義的任務(wù)。由于嵌入式系統(tǒng)只針對(duì)一項(xiàng)特殊的任務(wù)，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)λM(jìn)行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。由于嵌入式系統(tǒng)通常進(jìn)行大量生產(chǎn)。所以單個(gè)的成本節(jié)約，能夠隨著產(chǎn)量進(jìn)行成百上千的放大。 嵌入式系統(tǒng)的核心是由一個(gè)或幾個(gè)預(yù)先編程好以用來(lái)執(zhí)行少數(shù)幾項(xiàng)任務(wù)的微處理器或者單片機(jī)組成。與通用計(jì)算機(jī)能夠運(yùn)行用戶選擇的軟件不

3、同，嵌入式系統(tǒng)上的軟件通常是暫時(shí)不變的；所以經(jīng)常稱為“固件”。 國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它必須與具體應(yīng)用相結(jié)合才會(huì)具有生命力、才更具有優(yōu)勢(shì)。因此可以這樣理解上述三個(gè)面向的含義，即嵌入式系統(tǒng)是與應(yīng)用緊密結(jié)合的，它具有很強(qiáng)的專用性，必須結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求進(jìn)行合理的裁減利用。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)

4、集成系統(tǒng)。所以，介入嵌入式系統(tǒng)行業(yè)，必須有一個(gè)正確的定位。例如Palm之所以在PDA領(lǐng)域占有70%以上的市場(chǎng)，就是因?yàn)槠淞⒆阌趥€(gè)人電子消費(fèi)品，著重發(fā)展圖形界面和多任務(wù)管理；而風(fēng)河的Vxworks之所以在火星車上得以應(yīng)用，則是因?yàn)槠涓邔?shí)時(shí)性和高可靠性。嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個(gè)比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有幾K到幾十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。實(shí)際上，嵌入

5、式系統(tǒng)本身是一個(gè)外延極廣的名詞，凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起的具有嵌入式特點(diǎn)的控制系統(tǒng)都可以叫嵌入式系統(tǒng)，而且有時(shí)很難以給它下一個(gè)準(zhǔn)確的定義?，F(xiàn)在人們講嵌入式系統(tǒng)時(shí)，某種程度上指近些年比較熱的具有操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)，本文在進(jìn)行分析和展望時(shí)，也沿用這一觀點(diǎn)。一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架可以分成四個(gè)部分：處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出（I/O）和軟件（由于多數(shù)嵌入式設(shè)備的應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)都是緊密結(jié)合的，在這里我們對(duì)其不加區(qū)分，這也是嵌入式系統(tǒng)和一般的PC操作系統(tǒng)的最大區(qū)別）。三 . 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 這些年來(lái)掀起了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用熱潮的原因主要有幾個(gè)方面：一是芯片技術(shù)的發(fā)展，使得單個(gè)芯片具有更強(qiáng)的處理能力，而且

6、使集成多種接口已經(jīng)成為可能，眾多芯片生產(chǎn)廠商已經(jīng)將注意力集中在這方面。另一方面的原因就是應(yīng)用的需要，由于對(duì)產(chǎn)品可靠性、成本、更新?lián)Q代要求的提高，使得嵌入式系統(tǒng)逐漸從純硬件實(shí)現(xiàn)和使用通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用中脫穎而出，成為近年來(lái)令人關(guān)注的焦點(diǎn)。從上面的定義，我們可以看出嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征： 1 . 系統(tǒng)內(nèi)核小。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核？簡(jiǎn)直沒(méi)有可比性。 2專用性強(qiáng)。嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植

7、，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。 3系統(tǒng)精簡(jiǎn)。嵌入式系統(tǒng)一般沒(méi)有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過(guò)于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。 4高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲(chǔ)，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。 5嵌入式軟件開發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度

8、多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（RealTime Operating System）開發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。 6嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。由于其本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的概念，主機(jī)用于程序的開發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。6 7.嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用有機(jī)結(jié)合在一

9、起，升級(jí)換代也是同步進(jìn)行。因此，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。8.為了提高運(yùn)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片中。四 . 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 進(jìn)入20世紀(jì)90年代，嵌入式技術(shù)全面展開，目前已成為通信和消費(fèi)類產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在通信領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)。在廣播電視領(lǐng)域，美國(guó)已開始由模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術(shù)已在全球大多數(shù)國(guó)家推廣。數(shù)字音頻廣播（DAB）也已進(jìn)入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。所有上述產(chǎn)品中，都離不開嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。象前途無(wú)可計(jì)量的維納斯計(jì)劃生產(chǎn)機(jī)頂盒

10、，核心技術(shù)就是采用32位以上芯片級(jí)的嵌入式技術(shù)。在個(gè)人領(lǐng)域中，嵌入式產(chǎn)品將主要是個(gè)人商用，作為個(gè)人移動(dòng)的數(shù)據(jù)處理和通訊軟件。由于嵌入式設(shè)備具有自然的人機(jī)交互界面，GUI屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫文字輸入、語(yǔ)音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。 一些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實(shí)現(xiàn)漢字寫入、短消息語(yǔ)音發(fā)布，日用范圍也將日益廣闊。對(duì)于企業(yè)專用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動(dòng)信息采集等，這種小型手持嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮巨大的作用。自動(dòng)控制領(lǐng)域，不僅可以用于ATM機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，工業(yè)控制等專用設(shè)備，和移動(dòng)通訊設(shè)備結(jié)合、GPS、娛樂(lè)相結(jié)合，嵌入式系統(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大

11、的作用。近期長(zhǎng)虹推出的ADSL產(chǎn)品，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，控制，信息，這種智能化，網(wǎng)絡(luò)化將是家電發(fā)展的新趨勢(shì)。 硬件方面，不僅有各大公司的微處理器芯片，還有用于學(xué)習(xí)和研發(fā)的各種配套開發(fā)包。目前低層系統(tǒng)和硬件平臺(tái)經(jīng)過(guò)若干年的研究，已經(jīng)相對(duì)比較成熟，實(shí)現(xiàn)各種功能的芯片應(yīng)有盡有。而且巨大的市場(chǎng)需求給我們提供了學(xué)習(xí)研發(fā)的資金和技術(shù)力量。 軟件方面，也有相當(dāng)部分的成熟軟件系統(tǒng)。國(guó)外商品化的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，已進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產(chǎn)品。我國(guó)自主開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品如科銀(CoreTek)公司的嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)DeltaSystem，中科院推出的Hop

12、en嵌入式操作系統(tǒng)（雖然還不夠完善）。同時(shí)由于是研究熱點(diǎn)，所以我們可以在網(wǎng)上找到各種各樣的免費(fèi)資源，從各大廠商的開發(fā)文檔，到各種驅(qū)動(dòng)，程序源代碼，甚至很多廠商還提供微處理器的樣片。這對(duì)于我們從事這方面的研發(fā)，無(wú)疑是個(gè)資源寶庫(kù)。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，不管是上手還是進(jìn)一步開發(fā)，都相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易。這就使得很多生手能夠比較快的進(jìn)入研究狀態(tài)，利于發(fā)揮大家的積極創(chuàng)造性。據(jù)調(diào)查，目前國(guó)際上已有兩百多種嵌入式操作系統(tǒng)，而各種各樣的開發(fā)工具、應(yīng)用于嵌入式開發(fā)的儀器設(shè)備更是不可勝數(shù)。在國(guó)內(nèi)，雖然嵌入式應(yīng)用、開發(fā)很廣，但該領(lǐng)域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數(shù)人員在從事這方面工作。由此可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的空

13、間真是無(wú)比廣大。五 . 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景近幾年，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品日臻完善，并在全世界各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的研制和應(yīng)用已經(jīng)成為我國(guó)信息化帶動(dòng)工業(yè)化、工業(yè)化促進(jìn)信息化發(fā)展的新的國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。隨著消費(fèi)家電的智能化，嵌入式更顯重要。像我們平常見(jiàn)到的手機(jī)、PDA、電子字典、可視電話、VCD/DVD/MP3Player、數(shù)字相機(jī)（DC）、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（DV）、U-Disk 、機(jī)頂盒（Set Top Box）、高清電視（HDTV ）、游戲機(jī)、智能玩具、交換機(jī)、路由器、數(shù)控設(shè)備或儀表、汽車電子、家電控制系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、航天航空設(shè)備等等，都是典型的嵌入式系統(tǒng)。據(jù)預(yù)測(cè)，隨著Internet的迅速發(fā)

14、展和廉價(jià)微處理器的出現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)將在日常生活里形成更大的應(yīng)用領(lǐng)域。 在中國(guó)，嵌入式軟件發(fā)展過(guò)程中，政府已充分認(rèn)識(shí)到它的重要作用，并在政策、資金等方面給予了大力支持。 2004 年國(guó)家發(fā)改委、科技部、商務(wù)部聯(lián)合頒布的當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南，把嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。 最近幾年來(lái)，中國(guó)的嵌入式軟件發(fā)展速度一直高于中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度和全球嵌入式軟件的發(fā)展速度，在中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)和全球嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)中所占的比重越來(lái)越大。目前，中國(guó)嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)在整個(gè)軟件產(chǎn)業(yè)中的比重已經(jīng)超過(guò)了三分之一強(qiáng)。 中國(guó)嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著良好的發(fā)展環(huán)境與機(jī)遇，這包括政府的重視與扶植、信

15、息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合機(jī)遇、壟斷局面尚未形成、中國(guó)制造的良好基礎(chǔ)、自由軟件運(yùn)動(dòng)的興起等等。同時(shí)，不可否認(rèn)的是長(zhǎng)期以來(lái)，由于人才、宣傳、資金等諸多問(wèn)題以及嵌入式本身所特有的軟硬結(jié)合特性，使嵌入式軟件人才一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。 中國(guó)嵌入式人才的匱乏，主要根源在于目前國(guó)內(nèi)高校教育存在的種種問(wèn)題。目前我國(guó)高校的軟件教育普遍以應(yīng)用軟件為主，學(xué)生更多的是接觸.net、java等應(yīng)用層面的技術(shù)，開設(shè)嵌入式軟件專業(yè)的學(xué)校不多，而且學(xué)校不能向?qū)W生提供足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)，部分學(xué)校的教學(xué)流于形式，只有理論講解，沒(méi)有實(shí)踐操作，這對(duì)于高校畢業(yè)學(xué)生進(jìn)入嵌入式開發(fā)領(lǐng)域是極為不利的。雖然有些學(xué)校陸續(xù)開始設(shè)立嵌入式方向的教學(xué)，但苦于沒(méi)有能夠承擔(dān)