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嵌入式系统(Embedded System)概述及其应用

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意乱了真假意wk 显示全部楼层 发表于 2022-1-8 18:17:00 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
前言

        嵌入式体系?听到这个名词,没有打仗的人是不是感觉很高大上?它真的有你心中想象的那样高级吗?关于嵌入式的根本概述,本篇博文将从以下几个方面论述,部门内容大概不是很具体,感爱好读者可以查阅相干资料。本篇为学习笔记,连合互联网资源,如有错误,恳请谅解斧正。
目次
前言
一、什么是嵌入式体系?
二、嵌入式体系有哪些构成?
三、嵌入式体系特点及其分类
四、嵌入式体系应用及举例
(1)家庭智能管理体系
(2)数码相机嵌入式体系

一、什么是嵌入式体系?

        顾名思义,嵌入式,它是一种嵌入在装备大概体系内部的,它的存在是为了某种特定功能应用而筹划开辟的盘算机体系(全称为嵌入式盘算机体系Embedded computer system)。广泛上讲,凡是带有微处置处罚器的专用硬软件体系,都可以称之为嵌入式体系。

        真正意义上的嵌入式体系最早追溯于上世纪七十年代,微处置处罚器的出现,大规模集成电路和微型处置处罚器技术进步。早先阶段的嵌入式体系,紧张以4位到8位的单片机为核心的可编程控制体系,到现在的16位,32位核心体系。当前,嵌入式体系已经广泛应用于生存中的各个范畴,我们可以以为它无处不在,手表,智能手机,蓝牙音箱等等,其远景也是不可估量的。

        更深条理的界说,嵌入式体系是以应用为中央,以盘算机技术为底子,软件可裁剪、顺应应用体系对功能、可靠性本钱、体积、功耗等多种束缚的专用盘算机体系。可以简朴明白微机体系与功能外设互联。嵌入式体系发展,正敏捷地将传统的电子体系转变智能化的现代电子体系期间。
二、嵌入式体系有哪些构成?

        总的来说,嵌入式体系由硬件和软件构成。
        首先,我们谈及硬件体系,与通用盘算机一样,硬件的主体是中央处置处罚器和存储器。
(1)微处置处罚器(CPU,中央处置处罚器),整个体系的控制指挥中央,相称于大脑,CPU的内部构造大同小异,都离不开内部运算器,控制器,寄存器组。嵌入式体系的性能,很洪流平上由CPU决定,主频,指令体系,高速缓冲存储器,逻辑结构,都会影响CPU的运行速度。

 (2)存储器,也就是记忆单元,体系获取的外部数据,以及内部的数据,指令等都须要一个载体来承载,存储器种类很多,EEPROM、DRAM、Flash ROM等。
(3)输入输出接口和输入输出装备,接口很紧张,体系的指令,数据,地点传输适配的接口的很紧张,接口的稳定性,直接决定信息传输的准确性和及时性。有串行总线式接口(USB 3.0),异步串行接口(如RS-485)无线信号接口(WIFI接口)等。输入输出装备,如LCD,LED,打印机,光传感器,键盘,鼠标等无非区分为人机交互,机机交互。
(4)总线,好比人体血管,三大总线,数据总线DB(Date Bus),地点总线AB(Address Bus),控制总线CB(Control Bus),用于微机体系内部信息传递,成为内部总线。
        其次,嵌入式体系少不了软件。
        嵌入式软件配置有多种环境,低端的嵌入式软件相对简朴,只需配置监控步伐,驱动步伐,事件处置处罚步伐即可。而高端的嵌入式体系,其软件复杂,通常由板级支持包(BSP)、装备驱动步伐还要思量到及时操作体系,软件架构等。
        关于片上体系,及嵌入式芯片内容不作先容了,读者可以自行查阅相干资料。
三、嵌入式体系特点及其分类

        嵌入式体系紧张包含以下六个共同特点:
(1)专用性,与实际应用相连合,嵌入式体系为实现某种特定功能而产生,专用性强,因此服从也是很高滴;
(2)潜伏性,对于一个嵌入式体系,内部的嵌入,我们更多的只关注其实用性,很少在意其内部构造;
(3)资源受限,嵌入式体系一样平常都是低本钱,轻量化,低功耗,也因云云,嵌入式体系在近二十年间发展迅猛;
(4)高可靠性,已经提到过,嵌入式体系的专用性很强,目标功能固定,步伐固化,失误率低,稳定性强;
(5)及时性,用户在发出指令后,嵌入式体系能及时做出相应的相应;
(6)软件固化,嵌入式体系步伐通常已经固化在内部的ROM(只读存储器)中,复位后,能及时重启相应,按指令步伐步骤运行。
        固然,嵌入式体系还存在其他的特点,好比可剪裁性,这紧张是指它所包含的外设。底子相识嵌入式体系的人大概会以为,这不就是各功能模块+处置处罚器堆出来的吗?其实也并不云云。
四、嵌入式体系应用及举例

        开篇提到过,嵌入式体系在我们日常生存中无处不在,它的存在感很强,同时,它涉及到的范畴也非常广泛,商业,医疗,教诲,军工,交通等等。嵌入式体系的研发本领及财产化水平,已经成为衡量一个国家经济发展,科技进步和国防气力的一个紧张标志。以下通过两个实例先容应用。
(1)家庭智能管理体系

        提及一个嵌入式体系----家庭智能管理体系。想到这里,大概很多人遐想到,小米智能家居,从进门到主睡房现,一系列的自动化服务体系。很多家庭大概已经配备了,它是一个现代化智能家庭环境监测控制的管理装置。我们分析它,它由主控体系芯片,各式传感器如亮度传感器,二氧化碳传感器,烟雾传感器、温湿度传感器、雨水传感器等和反馈应用体系如透风机、灯管控制器、呆板移动装置等,以及显示屏,语音助手等外设构成。它们之间正是通过许很多多的输入输出接口和输入输出装备进行互联,具有及时性等特点。

(2)数码相机嵌入式体系

        另外举一个常见的嵌入式应用体系----数码相机。相机的迭代就不消说了,一些企业如佳能、索尼,他们的最新产物在现在已经很先辈了,对核心数可达45点乃至更高。数码相机是传统相机的换代产物,是嵌入式体系一个典型应用。前端由镜头、CCD图像传感器、驱动电路、取样控制器、A/D转换器等构成,前端获取到数字图像信号送入后端体系进行处置处罚,后端以嵌入式DSP(数字信号处置处罚器)作为CPU的SoC芯片为主。整个嵌入式通过内部总线和外围电路毗连,共同完成数码相机的专用性功能。(图为数码相机的结构)

        在这里,我们根据其实用功能性,分别为以下四类(见表格)。
财产类应用产物

智能医疗器械,比方超声诊断仪,心脏起搏器,磁共振成像器,X光机;工业呆板:数控机床,工业呆板臂,机电一体扮装备等


业务类应用产物


通讯装备:路由器,服务器,导航仪;办公装备:纸张粉碎机,复印件,传真机,笔墨扫描仪;尚有阛阓中随处可见的ATM机,智能服务终端,自主柜台,POS机等。


消费类应用产物

家用电器:冰箱,液晶电视,智能空调,微波炉,热水器;数码产物:智能手机,智能手环,蓝牙音箱,PSP游戏机,充电宝,遥控器等

军用类应用产物

无人机,雷达,火炮控制装置,热成像仪,定时炸弹,信号干扰器等


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