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日志

何立民论嵌入式系统之一:什么是嵌入式系统?

2013-03-04 15:35
[编者的话] “何立民论嵌入式系统”是何立民教授对于过去三十年嵌入式系统发展的总结和提炼,何老师以简练的语言、鲜明的观点向读者表达了他对嵌入式系统的思考。本系列共有七篇,本刊网站将陆续刊登。
  目前,许多嵌入式系统相关的教材中,都把嵌入式系统定义成:“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”这是一个关于嵌入式系统特点的描述语。其中,把嵌入式系统看做是专用计算机系统恐有不当之处[1]。
  什么叫嵌入式系统?而不是叫其它的名称,则需从嵌入式系统发展史[2]求解。上世纪70年代初微处理器诞生后,在微处理器基础上先后诞生了单片机与通用计算机。计算机界力图将通用计算机用于对象的智能化控制,便有通用计算机系统与嵌入式计算机系统的分类。嵌入式系统一词来源于嵌入式计算机系统。
  由于通用计算机无法承担起对象系统的智能化控制任务,单片机成为了嵌入式系统的独立发展道路,迅速进入电子系统设计领域。因此,这时嵌入式系统可理解成:以嵌入式微处理器为基础,嵌入到对象体系中的智能化电子系统。
  嵌入式系统定义中涵蓋了嵌入式系统的三个特点基本,即智能性、嵌入性与对象性。智能性表明所有嵌入式系统都有微处理器智力内核;嵌入性表明嵌入式系统没有独立存在价值;对象性表明嵌入式系统有一个鲜明的应用对象,实现对象应用时,必须具有对象学科的知识基础。完善的嵌入式系统的典型结构如图所示。它有三个软硬件层与四个通道接口的架构。

  三个硬件层是,嵌入式微处理器(EMP)、微控制器(MCU)与片上系统(SoC);三个软件层,是指令系统、驱动软件与系统应用软件(含操作系统);四个通道接口是,传感器的前向通道接口、控制对象伺服驱动的后向通道接口、人机交互的交互通道接口和与外部通信的信息通道接口。
  早期,嵌入式系统的应用主要用于传统工具的智能化改造,突出了嵌入式应用特点。后来出现了许多独立的智能化产品,如手机、PDA、电子辞典、电子书等。在这些嵌入式系统产品中,没有明显的物理嵌入对象,这时,可以将嵌入式系统的嵌入性理解成“内部有微处理嵌入”。
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