1.1.1 嵌入式系统概述
嵌入式系统的发展大致经历了以下三个阶段:
1)以嵌入式微控制器为基础的初级嵌入式系统。
2)以嵌入式操作系统为基础的中级嵌入式系统。
3)以Internet和RTOS为基础的高级嵌入式系统。
嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式系统的飞速发展,为嵌入式系统市场展现出了美好的前景,也对嵌入式系统的生产厂商提出了新的挑战。
通用计算机具有计算机的标准形式,通过装配不同的应用软件,应用在社会的各个方面。在办公室、家庭中广泛使用的个人计算机(PC)就是通用计算机最典型的代表。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。在许多应用领域,如工业控制、智能仪器仪表、家用电器和电子通信设备等,对计算机系统的应用有着不同的要求。主要要求如下。
1)能面向控制对象,例如面向物理量传感器的信号输入,面向人机交互的操作控制,面向对象的伺服驱动和控制。
2)可嵌入应用系统中。由于体积小,功耗低,价格低廉,可方便地嵌入应用系统和电子产品中。
3)能在工业现场环境中长时间可靠运行。
4)控制功能优良,对外部的各种模拟和数字信号能及时地捕捉,对多种不同的控制对象能灵活地进行实时控制。
可以看出,满足上述要求的计算机系统与通用计算机系统是不同的。换句话讲,能够满足和适合以上这些应用的计算机系统与通用计算机系统在应用目标上有巨大的差异。一般将具备高速计算能力和海量存储,用于高速数值计算和海量数据处理的计算机系统称为通用计算机系统。而将面向工控领域对象,嵌入各种控制应用系统、各类电子系统和电子产品中,实现嵌入式应用的计算机系统称为嵌入式计算机系统,简称嵌入式系统。
嵌入式系统将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起,简单地讲,就是将系统的应用软件与系统的硬件一体化。这种系统具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适用于面向对象的要求实时和多任务的应用。
特定的环境和特定的功能要求嵌入式系统与所嵌入的应用环境成为一个统一的整体,并且往往要满足紧凑、可靠性高、实时性好及功耗低等技术要求。面向具体应用的嵌入式系统,以及系统的设计方法和开发技术,构成了当今嵌入式系统的重要内涵,也是嵌入式系统发展成为一个相对独立的计算机研究和学习领域的原因。