第1章嵌入式系统概述
1 第1章 嵌入式系统概述
1.1嵌入式系统的概念与组成1. 1. 1嵌入式系统的定义1．定义定义①：根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”定义②：目前国内一个普遍被认同的定义是：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。定义③：可以这样认为，嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。2
2 1.1 嵌入式系统的概念与组成 1.1.1 嵌入式系统的定义 1. 定义 定义①：根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义， 嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行 的装置” 。 定义②：目前国内一个普遍被认同的定义是：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。 定义③：可以这样认为，嵌入式系统是一种专用的计算机系 统，作为装置或设备的一部分
嵌入式系统的概念和组成（续）2.嵌入式系统的三要素“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素，对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。3. 组成嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序4个部分组成。3
3 嵌入式系统的概念和组成（续） 2. 嵌入式系统的三要素 “嵌入性” 、 “专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的 三个基本要素，对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系 统。 3. 组成 嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式 操作系统以及用户应用程序4个部分组成
1.1.2嵌入式系统应用过程和发展趋势■1.嵌入式系统应用过程的4个阶段（1）无操作系统阶段MCS-51系列单片机是最早应用的嵌入式系统之一，单片机作为各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中的微控制器，用来执行一些单线程的程序，完成监测、伺服和设备指示等多种功能，一般没有操作系统的支持，程序设计采用汇编语言或C51语言。采用汇编语言编写的程序具有效率高，占用内存少，实时性强且控制时间精准等特点。缺点是对技术人员的要求高，开发周期相对长一些。现在使用意法半导体（ST）公司，基于ARM9的ARMCorteX-M3内核产品，STM32微处理器芯片开发的实时控制设备，大部分都是在无操作系统的情况下使用C语言开发的，它比在有操作系统下开发有更高的运行效率。而且目前开发要求具有强实时性的装备也是在裸机情况下开发的。4
4 1.1.2 嵌入式系统应用过程和发展趋势 1. 嵌入式系统应用过程的4个阶段 （1）无操作系统阶段 MCS-51系列单片机是最早应用的嵌入式系统之一，单片机作为各类工业控 制和飞机、导弹等武器装备中的微控制器，用来执行一些单线程的程序， 完成监测、伺服和设备指示等多种功能，一般没有操作系统的支持，程序 设计采用汇编语言或C51语言。 采用汇编语言编写的程序具有效率高，占用内存少，实时性强且控制时间 精准等特点。缺点是对技术人员的要求高，开发周期相对长一些。 现在使用意法半导体（ST）公司，基于ARM9的ARM Cortex-M3内核产 品，STM32微处理器芯片开发的实时控制设备，大部分都是在无操作系统 的情况下使用C语言开发的，它比在有操作系统下开发有更高的运行效率。 而且目前开发要求具有强实时性的装备也是在裸机情况下开发的
（续）（2）简单操作系统阶段20世纪80年代，出现了大量具有高可靠性、低功耗的嵌入式CPU（如PowerPC等），芯片上集成有微处理器、I/O接口、串行接口及RAM、ROM等部件，面向I/O设计的微控制器在嵌入式系统设计应用。一些简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展，程序设计人员也开始基于一些简单的“操作系统”开发嵌入式应用软件。此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单，但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，大大缩短了开发周期，提高了开发效率。典型代表是uc/os。5
5 （续） （2）简单操作系统阶段 20世纪80年代，出现了大量具有高可靠性、低功耗的嵌 入式CPU（如Power PC等），芯片上集成有微处理器、 I/O接口、串行接口及RAM、ROM等部件，面向I/O设 计的微控制器在嵌入式系统设计应用。一些简单的嵌入 式操作系统开始出现并得到迅速发展，程序设计人员也 开始基于一些简单的“操作系统”开发嵌入式应用软件。 此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单，但已经初步具 有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，大大 缩短了开发周期，提高了开发效率。典型代表是uc/os