嵌入式系统的研究与应用

嵌入式系统的研究与应用侯玉慧(西安电子工程研究所西安)(摘要置介绍嵌入式系统和嵌入式计算机的分类，阐述嵌入式系统在雷达中应用情况以及未来可发展的空间。关键词：嵌入式系统；微计算机中图分类号：TP368．1；TP368．2文献标识码：AStudy andApplica“onOf重nlaidSystemHouYuhui(Xi'anElectronicEngineeringResearch lnstitute，Xi'an)Abstract：This paper presents the classificationOf the inlaid system and the inlaid computer． h also sets forth the application situation and the future development山the inlaid system in radar．Keywords： inlaid system； microcomputer1引言在二十一世纪信息化的社会中，计算机和网络已经全面渗透到工作和日常生活的每一个角落。对于我们每个人，需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档，进行工作管理和生产控制的计算机“机器”，更多需要的是各种各样的新型嵌入式系统设备，任何一个普通人都在不知不觉中可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品。而在工业和服务领域中，使用嵌入式技术的数字机床，智能工具，工业机器人，服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。以往我们按照计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域，将其分为大型计算机、中型机、小型机和微计算机，并以此来组织学科和产业分工，这种分类沿袭了约40年。近lo年来随着计算机技术的迅速发展，实际情况产生了根本性的变化，例如70年代未定义的微计算机演变出来的个人计算机(PC)，如今已经占据了全球计算机工业市场的90％，其处理速度也超过了当年大、中型计算机的定义。随着计算机技术和产品对其它行业的广泛渗透，以应用为中心的分类方法变得更为切合实际，也就是按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将其分为嵌入式计算机和通用计算机。通用计算机具有计算机的标准形态，通过装配不同的应用软件，以类同面目出现并应用在社会的各个方面，其典型产品为PC；而嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中。应该说嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机，一台通用计算机的外部设备中就包含了5一lo个嵌入式微处理器，键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、网卡、Modem、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由嵌入式处理器控制的。2嵌入式系统定义及分类2．1嵌入式定义。收稿日期：2003--12--3140第2期侯玉慧嵌入式系统的研究与应用虽然嵌入式系统这一名词在最近几年才成为流行，但早在80年代，国际上就有一些IT组织和公司，开始进行商用嵌入式系统和专用操作系统的研发。嵌入式系统是指将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起的系统。这种系统具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点，特别适合于要求实时的和多任务的体系。嵌入式设备是指应用了嵌入式系统的计算机设备，从某种意义上来讲它确实是大型计算设备的一个微缩，这一微缩肯定多少会带来相对性能上的减弱，但正是这一体积的微缩带给人们的方便却是无法比拟的。嵌人式设备现在正在日新月异的发展，并快速的进入了我们的生活和产品中。也可以说，嵌入式系统就是嵌入到对象体系中的专用计算机系统。2．2嵌入式计算机分类嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器，目前据不完全统计，全世界嵌人式处理器的品种已经超过1000多种。根据其现状，嵌入式计算机主要可以分成下面几类。2．2．1嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit，EMPU)嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌人式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种系统所需的外设等器件。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机。如PCI04、STD-BUS等模块。2．2。2嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit，MCU)嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM／EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时／计数器、WatchDog、I／O、串行口、脉宽调制输出、A／D、D／A、FlashRAM、EEPROM等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统的主流，微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。2．2．3嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP应用已从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。推动嵌人式DSP处理器发展的另一个因素是嵌入式系统的智能化，例如各种带有智能逻辑的产品，生物信息识别终端，带有加解密算法的键盘，实时语音压解系统，虚拟现实显示等。这类智能化算法一般都是运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是DSP处理器的长处所在。DSP处理器与一般微处理器的不同在于具有更快的运算速度和更少的指令周期。嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas lnstruments的TMS320系列和Motorola的DSP系列。TMS320系列处理器包括用于控制的C2000系列，移动通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP目前已经发展成为DSP，DSP，DSP和DSP等几个不同系列的处理器。综上所述，可以认为凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。作为系统核心的微处理器又包括三类：嵌入式微处理器(MPU)，微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)。所以也可以简单的说：嵌入式系统就是“以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统”。3嵌入式计算机系统应用近几年嵌入式系统技术已成为最热门的技术之一，吸引了大批人才投入其中。但嵌入式系统并不是刚刚4l

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