- 相關推薦
嵌入式系統(tǒng)的分類
嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，通常包括與硬件相關的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等。以下是小編整理的嵌入式系統(tǒng)的分類，希望對大家有所幫助。
1、以硬件劃分
1.1 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit，也稱MCU)
單片機就屬于嵌入式微控制器，單片機機心由ROM(或EPROM)、總線、總線邏輯、定時器(或計數(shù)器)、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等組成，它屬于單片式設計，體積小、功耗低、成本小、可靠性高的特點，該類型的品種、數(shù)量都是最多的，目前嵌入式系統(tǒng)中，MCU在70年代就已經(jīng)研制出來，但由于以上的特點，直到現(xiàn)在，它依然占有70%的市場份額。
1.2 嵌入式微處理器(Micro Processor Unit，又稱MPU)
嵌入式微處理器是根據(jù)計算機的CPU演變來的，然而與計算機處理器不同的是，它要求性能高、功耗低、體積小、成本小、重量輕、可靠性高的特點，以滿足嵌入式環(huán)境下的特殊需求，如ARM系列廣泛應用于手機終端，PowerPC系列廣泛應用于航空系統(tǒng)。
1.3 嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor，又稱EDSP)
DSP的算法理論在70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，那時還沒有專門的DSP處理器，只能用MPU的分立元件實現(xiàn)，然而處理的速度無法滿足DSP算法要求，1982年，首枚DSP處理器誕生，它是專門用于處理信號的處理器，以信號處理的特殊要求在系統(tǒng)結構處理、算法上進行專門設計的處理器，它具有很高的編譯效果與執(zhí)行速度的功能。80年代中期，誕生出基于CMOS工藝的DSP處理器，它的儲容量和運算速度與前代相比都有飛躍性的提高、現(xiàn)在隨著DSP處理器的不斷發(fā)展，它的集成度更高、應用范圍更廣。
1.4 嵌入片上系統(tǒng)(System On Chip，又稱SOC)
嵌入片上系統(tǒng)追求包容性最強的集成器件，它使現(xiàn)了軟硬件無縫結合，在處理器片上直接嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊，因此具有很高的綜合性。使用SOC，SOC一般是專用的芯片，它具有系統(tǒng)簡潔、體積小、功耗小、可靠性高、生產(chǎn)效率高的特點。
2、從軟件上劃分
1 實時系統(tǒng)
實時系統(tǒng)是指數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能以足夠快的速度來進行處理，處理的結果能在規(guī)定的時間內(nèi)來控制生產(chǎn)過程與處理系統(tǒng)，讓它做出極快的響應。在實時系統(tǒng)中，如果指定的時間沒有完成確定的任務，整個系統(tǒng)會全面失敗，這被稱為硬實時系統(tǒng)，反之，如果在指定的時間內(nèi)沒有完成確定的任務，不會出現(xiàn)致命的錯誤就被稱為軟實時系統(tǒng)。
2 分時系統(tǒng)
分時系統(tǒng)是把時間劃為長短基本相同的時間片，操作系統(tǒng)輪流分配給各個作業(yè)使用，如果某個作業(yè)在時間片結束完成，這個作業(yè)被掛起，等下一輪循環(huán)再繼續(xù)使用，分時操作系統(tǒng)具有以下幾個特點：多路性，用戶通過各自的終端可以同時使用一個系統(tǒng);及時性，對于提出的要求，系統(tǒng)能在較短的時間內(nèi)得到響應與處理;獨立性，雖然同一時間內(nèi)可以多個用戶使用同一個CPU，但是用戶之間操作獨立，彼此不干涉。
3、嵌入式系統(tǒng)選型
選擇自己需要的嵌入式系統(tǒng)，可以從以下幾方面進行對比選擇。
3.1 進入市場時間
產(chǎn)品的進入時間與選擇的操作系統(tǒng)有很大的關系，實際的產(chǎn)品與演示的產(chǎn)品不同。一些高效推出的操作系統(tǒng)由于研發(fā)時間不夠、技術累積不夠，導致成本高、核心競爭能力差。比如WinCE操作系統(tǒng)，它就是在windows系統(tǒng)上作一定程度的改變，去掉一些不需要的功能，很快推出產(chǎn)品，結果實用時出現(xiàn)很多問題。
3.2 可移植性
通常來說，嵌入式系統(tǒng)的移植性越好，可在在不同平臺、不同系統(tǒng)上都能移植，那是處于最理想的狀態(tài)，然而實際運用中并不能達到這種理想狀態(tài)，如果過于強調(diào)移植性，那么會付出性能優(yōu)化的代價。
3.3 可利用資源
嵌入式系統(tǒng)是以快速、低成本、高效率的推平適合用戶需要的一個系統(tǒng)平臺，而在這個平臺上能使用多少功能，需要使用第三方的產(chǎn)品，因此這個平臺上能使用多少第三方的產(chǎn)品是選型的一個重要條件，有些嵌入式系統(tǒng)為了滿足高性能、高可靠性的要求，使用比較封閉的操作系統(tǒng)，多數(shù)只能使用自己獨立
3.4 系統(tǒng)定制能力
用戶在使用嵌入式操作系統(tǒng)的時候，要求能定制不同的硬件平臺，比如會要求能否對系統(tǒng)提出底層的更動要求?能否定制出現(xiàn)能滿足自己需要、更有自己特色的系統(tǒng)、能否開放原代碼等等。
3.5 成本
選擇嵌入式操作系統(tǒng)，需要考慮成本的問題，比如一個系統(tǒng)是完全免費的，還是需要支付許可使用費等等，在這個選擇中，并不是免費的就是最好的，這要考慮到硬件設計人員的投入、公司的管理、第三方軟件的開發(fā)及使用，等等方面的問題，最后對成本作一個綜合考量。
3.6 語言內(nèi)核支持
語言內(nèi)核支持指操作系統(tǒng)能使用幾種語言操作，比如西文的、中文的，如果是可以使用中文操作，那么它是否支持雙字節(jié)編碼，是只支持簡體中文系統(tǒng)還是同時支持繁體系統(tǒng)，同時還要考慮中文輸入法與處理系統(tǒng)，語言內(nèi)核的支持與第三方軟件資源的利用有非常重要的聯(lián)系。
特點
系統(tǒng)內(nèi)核小
由于嵌入式系統(tǒng)一般是應用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，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。
專用性強
嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植，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行修改。同時針對不同的任務，往往需要對系統(tǒng)進行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全兩個概念。
系統(tǒng)精簡
嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設計及實現(xiàn)上過于復雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。
高實時性
高實時性的系統(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，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。
多任務的操作系統(tǒng)
嵌入式軟件開發(fā)要想走向標準化，就必須使用多任務的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行；但是為了合理地調(diào)度多任務、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專用庫函數(shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real－Time Operating System）開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。
需要開發(fā)工具和環(huán)境
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主開發(fā)能力，即使設計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機上的軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時往往有主機和目標機的概念，主機用于程序的開發(fā)，目標機作為最后的執(zhí)行機，開發(fā)時需要交替結合進行。
核心
嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般具備以下4個特點：
對實時任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。
具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結構已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。
可擴展的處理器結構，以能最迅速地開發(fā)出滿足應用的最高性能的嵌入式微處理器。
嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級。
應用
工業(yè)控制
基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設備將獲得長足的發(fā)展，已經(jīng)有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在應用中，網(wǎng)絡化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控制、數(shù)字機床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設備監(jiān)測、石油化工系統(tǒng)。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言，低端型采用的往往是8位單片機。但是隨著技術的發(fā)展，32位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設備的核心，在未來幾年內(nèi)必將獲得長足的發(fā)展。
交通管理
在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面，嵌入式系統(tǒng)技術已經(jīng)獲得了廣泛的應用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。GPS設備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。
信息家電
這將成為嵌入式系統(tǒng)最大的應用領域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡化、智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡進行遠程控制。在這些設備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。
家庭智能管理
水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準確和更安全的性能。在服務領域，如遠程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。
POS網(wǎng)絡
公共交通無接觸智能卡(Contactless Smartcard, CSC)發(fā)行系統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活，到時手持一卡就可以行遍天下。
環(huán)境工程與自然
水文資料實時監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實現(xiàn)無人監(jiān)測。
機器人
嵌入式芯片的發(fā)展將使機器人在微型化，高智能方面優(yōu)勢更加明顯，同時會大幅度降低機器人的價格，使其在工業(yè)領域和服務領域獲得更廣泛的應用。
這些應用中，可以著重于在控制方面的應用。就遠程家電控制而言，除了開發(fā)出支持TCP/IP的嵌入式系統(tǒng)之外，家電產(chǎn)品控制協(xié)議也需要制訂和統(tǒng)一，這需要家電生產(chǎn)廠家來做。同樣的道理，所有基于網(wǎng)絡的遠程控制器件都需要與嵌入式系統(tǒng)之間實現(xiàn)接口，然后再由嵌入式系統(tǒng)來控制并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)控制。所以，開發(fā)和探討嵌入式系統(tǒng)有著十分重要的意義。
機電產(chǎn)品應用
相對于其他的領域，機電產(chǎn)品可以說是嵌入式系統(tǒng)應用最典型最廣泛的領域之一。單片機到工控機、SOC在各種機電產(chǎn)品中均有著巨大的市場。
移動互聯(lián)網(wǎng)
移動互聯(lián)網(wǎng)領域很多也需要嵌入式開發(fā)技術。
【嵌入式系統(tǒng)的分類】相關文章：
嵌入式系統(tǒng)常用術語08-10
嵌入式系統(tǒng)體系結構01-04
嵌入式系統(tǒng)接口技術07-16
2023嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工程師考試綜合編程題08-09
舞蹈分類04-24
2016年嵌入式QT編程小技巧07-16
2017年華為嵌入式筆試題07-16
盤點嵌入式名詞簡單的理解和定義01-30