实时嵌入式系统应用的简单介绍

时间：2022年10月25日 03:10:45

本文目录一览：

1、嵌入式系统有哪些应用场景？
2、嵌入式系统应用技术概述
3、嵌入式系统基本知识
4、嵌入式系统的应用和开发
5、实时嵌入式系统有哪些

嵌入式系统有哪些应用场景？

嵌入式控制器因其体积小、可靠性高功用强、活络方便等许多优点其应用已深化到工业、农业、教育、国防、科研以及日常日子等各个领域，嵌入式系统对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、前进生产率等方面起到了极其重要的推进作用。按应用规划可分为:

1.工业应用方面

包含机电控制、工业机器人，进程控制、DDC控制、DCS控制智能传感器以及传统工业改造等，在工业控制中嵌入式微控制器直接坐落控制之一线，是工业自动化的要害部件之一。2.仪器仪表方面

有智能仪器、智能仪表、医疗器械色谱仪、示波器等。

3.民用方面

如电子玩具、电子字典、记事薄、游戏机、录像机、TV、VCD、DVD复读机、照相机、投影仪、空调机、冰箱、洗衣机、防盗控制器、调制解调器、激光驱动器、红外驱动器轿车燃烧控制器、变速器控制、防滑刹车、排气控制、避雷控制、节能控制、保安控制系统、农业节水控制系统等，这些都是嵌入式应用设备。

4.电讯方面

智能线路工作控制等

5.导航控制方面

导弹控制、鱼雷制导、航天导航系统、电子干扰系统等

6.数据处理方面

图表终端、图文终端、复印机、硬盘驱动器、磁带机、等

7.通讯及 *** 方面

电脑、手机、电视机顶盒等上网，进行信息沟通和邮件传送的产品，都有嵌入式微处理器在工作。

8.农业、交通等方面

智能公路(导航、流量控制、信息监测与轿车服务)、植物工厂(特种植物工厂、无土栽培技术、智能种子工程)、虚拟现实VR机器人、信息家电(家用电器的 *** 化)等等

实时嵌入式系统应用的简单介绍

嵌入式系统应用技术概述

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。我下面为你整理了关于嵌入式系统应用技术概述的文章，希望对你有所帮助。

1.嵌入式系统的定义与市场前景

嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可剪裁，适应应用系统对功能、可靠性、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它主要由嵌入式微处理器、外围硬设备、嵌入式操作系统及应用软件等部分构成，用于实现对其他设备的控制、监视和管理等功能。

PC机主要应用在办公室自动化领域，而嵌入式已经渗入到人们的工作、生活中，如工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS *** 及电子商务、环境监测、机器人等领域。今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元，1997年来自美国嵌入式系统大会(Embedded System Conference)的报告指出，未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。美国汽车大王福特公司的高级经理也曾宣称，“福特出售的‘计算能力’已超过了IBM”，由此可以想见嵌入式计算器工业的规模和广度。1998年11月在美国加州举行的嵌入式系统大会上，基于RTOS的Embedded Internet成为一个技术新热点。美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能(计算机)工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。这就是所谓的“后PC时代”概念。

2.嵌入式系统发展阶段

嵌入式系统的出现至今已经30多年的历史。近几年来，计算机(Computer)、通信(Communication)、消费电子(Consumer Electron)的一体化趋势日益明显，成就了3C融合之势.纵观其发展历程，大致经历了一下几个阶段。

之一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器(PLC)形式的系统，具有监测、伺服、指示设备相配合的功能。这类系统大部分应用在一些专业性强的工业控制系统中，没有操作系统的支持，只通过汇编语言对其编程控制。

第二阶段是单片机(又称微控制器 MCU Microcontroller Unit)为基础，这时候的编程语言从汇编转变成以C语言为主。这一阶段的MCU种类繁多，价格较低，现在依然发挥着重要作用。

第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这时候的单片机速度越来越快，功能越来越多。这时候软件主要运行在嵌入式操作系统上。嵌入式操作系统能运行各种不同类型的单片机上，兼容性好;用户界面较友好，具有大量的'应用程序接口API，开发应用程序简单。

第四阶段是以Internet为标志的嵌入式系统。随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、控制技术日益结合，嵌入式系统通过各种总线形式

3.嵌入式系统的软件

嵌入式系统的软件从最初的汇编语言逐渐过度到C高级语言，到现在最终形成了以操作系统，出现了几十种产品，代表性的有VxWorks、QNX、Nucleus、μC/OS 、Palm OS、Windows CE以及Linux系列。在技术上有以下特征。

(1)以为新的处理器越来越多，嵌入式系统的设计更易于移植，以便在短时间内支持多种微处理器。

(2)Linux产品在嵌入式上获得了广泛的应用。Linux性能稳定，裁剪性好，开发和使用比较容易，适用于多种嵌入式处理器。Linux得到了相当广泛厂商的支持RT-Linux产品也取得了很大的进展。在家用电器、工业控制大有可为。

4.发展和应用我国自主的嵌入式系统技术

目前，PC机的架构为Wintel所控制、垄断。在该领域，现在我们没有主动权，创新空间较小，专家估计，十年内很难有所突破。而嵌入式系统没有统一的架构，软硬件需要多种多样的组合，技术密集，市场容量大。我国在此领域有无限的创新空间。例如“星光中国芯工程”是以数字多媒体芯片为突破口，之一次将“中国芯星光一号”率先打入国际市场的战略工程在国际上处于领先地位。在该领域已处于领导地位。在操作系统领域，有中软公司推出的“中软实时嵌入式Linux操作系统”，对外部中断可作出微秒级的响应，能提供精确的实时始终控制，实时任务和线程的并发操作和同步机制。和Internet的结合越来越密切。

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嵌入式系统基本知识

嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。那么你对嵌入式系统了解多少呢?以下是由我整理关于嵌入式系统知识的内容，希望大家喜欢!

嵌入式系统的组成

一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单，如手机上的一个微小型的电机，当手机处于震动接收状态时打开;也可以很复杂，如SONY 智能机器狗，上面集成了多个微小型控制电机和多种传感器，从而可以执行各种复杂的动作和感受各种状态信息。

硬件层

硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。

(1)嵌入式微处理器

嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器与通用CPU更大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。

嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系或哈佛体系结构;指令系统可以选用精简指令系统(Reduced Instruction Set Computer，RISC)和复杂指令系统CISC(Complex Instruction Set Computer，CISC)。RISC计算机在通道中只包含最有用的指令，确保数据通道快速执行每一条指令，从而提高了执行效率并使CPU硬件结构设计变得更为简单。

嵌入式微处理器有各种不同的体系，即使在同一体系中也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度，或集成了不同的外设和接口。据不完全统计，全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种，体系结构有30多个系列，其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是，没有一种嵌入式微处理器可以主导市场，仅以32位的产品而言，就有100种以上的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是根据具体的应用而决定的。

(2)存储器

嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器，其存储结构。

1Cache

Cache是一种容量小、速度快的存储器阵列它位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。在需要进行数据读取操作时，微处理器尽可能的从Cache中读取数据，而不是从主存中读取，这样就大大改善了系统的性能，提高了微处理器和主存之间的数据传输速率。Cache的主要目标就是：减小存储器(如主存和辅助存储器)给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快，实时性更强。

在嵌入式系统中Cache全部集成在嵌入式微处理器内，可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同处理器而定。一般中高档的嵌入式微处理器才会把Cache集成进去。

2主存

主存是嵌入式微处理器能直接访问的寄存器，用来存放系统和用户的程序及数据。它可以位于微处理器的内部或外部，其容量为256KB~1GB，根据具体的应用而定，一般片内存储器容量小，速度快，片外存储器容量大。

常用作主存的存储器有：

ROM类 NOR Flash、EPROM和PROM等。

RAM类 SRAM、DRAM和SDRAM等。

其中NOR Flash 凭借其可擦写次数多、存储速度快、存储容量大、价格便宜等优点，在嵌入式领域内得到了广泛应用。

3辅助存储器

辅助存储器用来存放大数据量的程序代码或信息，它的容量大、但读取速度与主存相比就慢的很多，用来长期保存用户的信息。

嵌入式系统中常用的外存有：硬盘、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。

(3)通用设备接口和I/O接口

嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现微处理器的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能，它可以在芯片外也可以内置芯片中。外设的种类很多，可从一个简单的串行通信设备到非常复杂的802.11无线设备。

嵌入式系统中常用的通用设备接口有A/D(模/数转换接口)、D/A(数/模转换接口)，I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太网接口)、USB(通用串行总线接口)、音频接口、VGA视频输出接口、I2C(现场总线)、SPI(串行外围设备接口)和IrDA(红外线接口)等。

中间层

硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层(Hardware Abstract Layer，HAL)或板级支持包(Board Support Package，BSP)，它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。BSP具有以下两个特点。

硬件相关性：因为嵌入式实时系统的硬件环境具有应用相关性，而作为上层软件与硬件平台之间的接口，BSP需要为操作系统提供操作和控制具体硬件的 *** 。

操作系统相关性：不同的操作系统具有各自的软件层次结构，因此，不同的操作系统具有特定的硬件接口形式。

实际上，BSP是一个介于操作系统和底层硬件之间的软件层次，包括了系统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：嵌入式系统的硬件初始化以及BSP功能，设计硬件相关的设备驱动。

下一页更多有关“嵌入式系统的特点”的内容

嵌入式系统的应用和开发

基于嵌入式系统的具体产品应用是计算机工程史上的里程碑。深入到了各行各业，其已成为高科技领域中必不可少的工具。我下面为你整理了关于嵌入式系统的应用和开发的文章，希望对你有所帮助。

1嵌入式系统简介

嵌入式系统可以抽象出一个典型的组成模型，其可划分为硬件层、软件层及功能层。

1.1嵌入式系统定义

嵌入式系统最通用的定义是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机[1]。

根据IEEE9(国际电气和电子工程师协会)的定义，嵌入式系统也可定义为控制监视或辅助设备机器和车间运行装置。

嵌入式系统的定义很多，统一起来很难。对于其定义有疑问的部分研究人员将嵌入式系统定义为：“嵌入式系统是以嵌入式微处理器为内核，以微电子技术，计算机技术，电子技术、对象技术为基础，软硬件可根据对象需要所设置，并且嵌入到对象器件内，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用智能化的控制系统。”[2]

1.2嵌入式系统的特点

嵌入式系统是面向专业应用领域的，从其应用角度分析，具有以下特点：

(1)硬件层，是所有软件的运行基础，嵌入式系统至少拥有一个高性能处理器为硬件平台。如ARM处理器。

(2)软件层，其能扩充和充分发挥硬件层功能。嵌入式系统需有一个多任务操作系统的软件平台，来控制管理计算机硬件和软件资源以及合理的组织计算机工作流程。如Liunx，UC/OSⅡ等操作系统。

(3)嵌入式系统是先进的技术及资金密集、知识产业化不断创新的集成系统。其将先进的电子科学技术与各行各业的具体应用相结合。

(4)是面向用户、产品及特定应用的。

(5)具有较长的生命周期。与实际产品相结合，并与产品升级同步进行。

(6)对程序质量要求较高。一般都将系统中的软件固化在存储器中，大部分都具有较高的实时性。

(7)嵌入式系统不具备在其上进行进一步开发的能力。需要借助专门的开发工具和环境来满足产品设计完成后的程序功能修改工作。

2基于ARM的嵌入式系统技术应用及开发 ***

2.1ARM的技术应用特点

ARM(Advanced RISC Machines)是一种嵌入式微处理器，它具有低功耗、低成本、高性能的特点，采用RISC体系结构，大量使用寄存器，具有高效的指令系统，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，来实现嵌入式应用的特殊要求[3]。基于ARM微处理器的嵌入式系统不同于单片机、DSP系统，其高性能的特点，在硬件部分的电路板设计方面是比较困难的，绝大多数的ARM板都要在4层以上。其实ARM最关键的是软件部分的操作系统，系统开发应更侧重于软件方面，包括系统裁减，底层驱动和应用程序等。

2.2ARM嵌入式系统的开发流程

基于ARM的嵌入式系统设计的开发流程如图1所示。

2.3ARM嵌入式系统的开发 ***

(1)建立系统的开发环境

嵌入式系统资源受限制，如果在其硬件平台上直接编写软件，比较困难。因此根据其特点须在特定的开发环境下进行。搭建相应的软硬件平台：在宿主机(HOST)也就是PC机上安装开发工具，并将编写好的软件程序进行交叉编译生成二进制代码，最后将其移植到目标板的特定位置运行。这种在宿主机(HOST)环境下开发，在目标板(TARGET)上运行的开发模式叫交叉开发模式，交叉开发模型如图2所示。

(2)Boot Loader引导程序开发

Boot loader是在嵌入式操作系统内核运行前运行的一段程序，与我们经常提到的BIOS功能相近，每种体系结构都有与其相匹配的Boot Loader。通过Boot loader程序的运行，可以初始化硬件设备，建立系统的内存空间映射图，这样就可以将系统的软、硬件环境设定在一个合适的状态，方便于最终调用操作系统内核，并且为运行用户应用程序准备好正确的环境。

Boot loader程序由汇编和C程序两部分组成，程序执行过程也分为汇编和C程序代码部分两个阶段。汇编程序与硬件设备相关，不便移植，之一阶段需要完成初始化看门狗、设置中断异常向量表、堆栈、配置存储器等，之后再跳转到第二阶段的C语言程序入口处。C程序代码部分主要完成初始化本阶段所需要的外部设备，调用NANDFLASH的API函数，配置SDRAM空间，并将用户的`程序代码从NANDFLASH存储器中复制到SDRAM中，最后再跳转到用户程序的入口[4]。

3嵌入式技术的应用领域

嵌入式技术无处不在，已经深入到了生活的各个领域，为我们的生活带来了很大的方便。

(1)无线通讯领域。特别是智能手机，全球95%的手机采用了ARM芯片，随着手机功能愈像电脑，手机更需要功能强大的嵌入式芯片。现在，全球售出的每一部手机中平均就有2.4块ARM芯片。

(2)工业控制领域。基于ARM核的32位微控制器芯片逐渐向低端微控制器应用领域扩展，在工业控制领域发挥了很大的作用。

(3) *** 应用。 *** 宽带技术不断发展，基于ARM技术的ADSL芯片也逐步进入竞争范围，并取得一定优势。而且，语音及视频处理也应用了ARM技术，同时对DSP的应用领域提出了新的挑战。

(4)仪器仪表方面。有智能仪器、智能仪表、医疗器械、色谱仪、示波器等。

(5)民用方面。如电子玩具、电子字典、游戏机、录像机、复读机、投影仪、照相机、空调、冰箱、洗衣机、调制解调器、防盗控制器、激光驱动器、变速控制器、汽车点火控制器、避雷控制、农业节水控制系统、保安控制系统等方面。

(6)导航控制方面。如导弹控制、航天导航系统、电子干扰系统等。

(7)数据处理方面。如图文图表终端、复印机、硬盘驱动器等。

(8)农业交通方面。智能公路(汽车导航、流量控制、信息监测与汽车服务)、植物工厂(特种植物工厂、无土栽培技术、智能种子工程)、虚拟显示VR机器人、信息家电(家用电器的 *** 化)等等。

除此以外，众多领域都用到了基于ARM微处理器的嵌入式技术，在生活的各个领域得到了广泛的应用。

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实时嵌入式系统有哪些

实时嵌入式系统有：

(1) DeltaOS

DeltaOS是电子科技大学嵌入式实时教研室和科银公司 (专门从事嵌入式开发) 联合研制开发的全中文的嵌入式操作系统，提供强实时和嵌入式多任务的内核,任务响应时间快速、确定，不随任务负载大小改变,绝大部分的代码由C语言编写，具有很好的移植性。

(2) Hopen OS

Hopen OS是凯思集团自主研制开发的实时操作系统，由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。其核心Hopen Kernel的规模一般为10KB左右，占用空间小，并具有实时、多任务、多线程的系统特征。

(3) EEOS

EEOS是中科院计算所组织开发的开放源码的实时操作系统。该实时操作系统重点支持p-Java，要求一方面小型化，一方面能重用Linux的驱动和其他模块。

(4) HBOS

HBOS系统是浙江大学自主研制开发的全中文实时操作系统。它具有实时、多任务等特征，能提供浏览器、 *** 通信和图形窗口等服务；可供进行一定的定制或二次开发；能为应用软件开发提供API接口支持；可用于信息家电、智能设备和仪器仪表等领域开发应用。

扩展资料：

常见的嵌入式操作系统：

一、VxWorks

VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是Tornado嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌人式实时操作系统领域逐渐占据一席之地。

二、Windows CE

Windows CE与Windows系列有较好的兼容性，无疑是Windows CE推广的一大优势。其中WinCE3.0是一种针对小容量、移动式、智能化、32位、了解设备的模块化实时嵌人式操作系统。

三、嵌入式Linux

这是嵌入式操作系统的一个新成员，其更大的特点是源代码公开并且遵循GPL协议，在近一年多以来成为研究热点，据IDG预测嵌入式Linux将占未来两年的嵌入式操作系统份额的50%。

四、μC/OS一Ⅱ

μC/OS一Ⅱ是著名的源代码公开的实时内核，是专为嵌入式应用设计的，可用于8位，16位和32位单片机或数字信号处理器（DSP）。