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嵌入式体系前史及发展趋势

嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术、电子技术以及各种具体应用相结合的产物,是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的新型集成知

嵌入式体系是先进的核算机技能、半导体技能、电子技能以及各种详细使用相结合的产品,是技能密布、资金密布、高度涣散、不断创新的新式集成常识体系。

嵌入式体系是核算机技能、通讯技能、半导体技能、微电子技能、语音图画数据传输技能,乃至传感器等先进技能和详细使用目标相结合后的更新换代产品,反映今世最新技能的先进水平。嵌入式体系是当今十分抢手的研讨范畴,在PC商场已趋于稳定的今日,嵌入式体系商场的开展速度却正在加快。因为嵌入式体系所依托的软硬件技能得到了快速开展,因而嵌入式体系本身获得了快速开展。依据美国嵌入式体系专业杂志RTC报导,在21世纪初的10年中,全球嵌入式体系商场需求量具有比PC商场大10~100倍的商机。

嵌入式体系前史开展趋势

事实上,在很早以前,嵌入式这个概念就现已存在了。在通讯方面,嵌入式体系在20世纪60年代就用于对电子机械电话交流的操控,其时被称为“存储式程序操控体系”(Stored Program Control)。

嵌入式核算机的真实开展是在微处理器面世之后。1971年11月,Intel公司成功地把算术运算器和操控器电路集成在一起,推出了第一款微处理器Intel 4004,这以后各厂家连续推出了许多8位、16位的微处理器,包含Intel 8080/8085、8086,Motorola 的6800、68000,以及Zilog的Z80、Z8000等。以这些微处理器作为中心所构成的体系广泛地使用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等范畴。微处理器的广泛使用构成了一个宽广的嵌入式使用商场,核算机厂家开端大量地以插件方法向用户供给OEM产品,再由用户依据自己的需求挑选一套合适的CPU板、存储器板以及各式I/O插件板,然后构成专用的嵌入式核算机体系,并将其嵌入到自己的体系设备中。

为灵敏兼容考虑,呈现了系列化、模块化的单板机。盛行的单板核算机有Intel公司的iSBC系列、Zilog公司的MCB等。后来人们可以不必从挑选芯片开端来规划一台专用的嵌入式核算机,而是只需挑选各功用模块,就可以组成一台专用核算机体系。用户和开发者都期望从不同的厂家选购最合适的 OEM产品,刺进外购或克己的机箱中就能构成新的体系,因而期望插件彼此兼容,然后导致了工业操控微机体系总线的诞生。1976年Intel公司推出 Multibus,1983年扩展为带宽达40MB/s的MultibusⅡ。1978年由Prolog规划的简略STD总线广泛使用于小型嵌入式体系。

20世纪80年代可以说是各种总线层出不穷、群雄并起的年代。跟着微电子工艺水平的进步,集成电路制作商开端把嵌入式使用中所需求的微处理器、 I/O接口、A/D、D/A转化、串行接口以及RAM、ROM等部件悉数集成到一个VLSI中,然后制作出面向I/O规划的微操控器,即俗称的单片机,成为嵌入式核算机体系异军突起的一支新秀。这以后开展的DSP产品则进一步提升了嵌入式核算机体系的技能水平,并敏捷进入到消费电子、医疗仪器、智能操控、通讯电子、仪器仪表、交通运输等各个范畴。

20世纪90年代,在散布操控、柔性制作、数字化通讯和信息家电等巨大需求的牵引下,嵌入式体系进一步加快开展。面向实时信号处理算法的DSP 产品向着高速、高精度、低功耗开展。TI推出的第三代DSP芯片TMS320C30,引导着微操控器向32位高速智能化开展。在使用方面,开展也较为敏捷。特别是掌上电脑,1997年在美国商场上掌上电脑不过四五个品牌,而1998年末,林林总总的掌上电脑如漫山遍野般纷繁呈现出来。此外,Nokia推出了智能电话,西门子推出了机顶盒,Wyse推出了智能终端,NS推出了WebPAD。21世纪无疑是一个网络的年代,将嵌入式体系使用到各类网络中也必定是嵌入式体系开展的重要方向。嵌入式体系在各个范畴使用的开展潜力巨大,其在医疗仪器范畴的使用也越来越广泛。

嵌入式体系的界说及分类

嵌入式体系是以使用为中心,以核算机技能为根底,而且软硬件可裁剪,适用于使用体系对功用、可靠性、本钱、体积、功耗有严格要求的专用核算机体系。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作体系以及用户使用程序等部分组成,用于完结对其他设备的操控、监督或办理等功用。

嵌入式体系一般指非PC体系,它包含硬件和软件两部分。硬件包含处理器/微处理器、存储器及外设器材和I/O端口、图形操控器等。软件部分包含操作体系软件(OS)和使用程序编程。有时规划人员把这两种软件组合在一起。使用程序操控着体系的运作和行为;而操作体系操控着使用程序编程与硬件的交互效果。

嵌入式产品现已在航空航天、交通、电子、医疗仪器、通讯、工控、金融、家电等职业得到广泛使用。

嵌入式体系的特色

嵌入式体系的中心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具有以下特色:

(1)对实时多使命有很强的支撑才能,能完结多使命而且有较短的中止呼应时刻,然后使内部的代码和实时内核的执行时刻削减到最低极限;

(2)具有功用很强的存储区维护功用。这是因为嵌入式体系的软件结构已模块化,而为了防止在软件模块之间呈现过错的穿插效果,需求规划强壮的存储区维护功用,一起也有利于软件确诊;

(3)可扩展的处理器结构,以便最敏捷地开宣布满意使用的最高功能的嵌入式微处理器;

(4)嵌入式微处理器有必要功耗很低,尤其是用于便携式的无线及移动的核算和通讯设备中靠电池供电的嵌入式体系更是如此,如需求功耗只要mW乃至μW级。

嵌入式体系同通用型核算机体系比较具有六大重要特征:

(1)专用性强:嵌入式体系一般是面向特定使用的嵌入式CPU,与通用型的最大不同便是嵌入式CPU大多作业在为特定用户群规划的体系中,它一般都具有功耗低、体积小、集成度高级特色,可以把通用CPU中许多由板卡完结的使命集成在芯片内部,然后有利于嵌入式体系规划趋于小型化,移动才能大大增强,与网络的耦合也越来越严密;

(2)常识集成度高:嵌入式体系是将先进的核算机技能、半导体技能和电子技能与各个职业的详细使用相结合后的产品。这一点就决议了它必定是一个技能密布、资金密布、高度涣散、不断创新的常识集成体系;

(3)体系内核小:嵌入式体系的硬件和软件都有必要高效率地规划,因地制宜、去除冗余,力求在相同的硅片面积上完结更高的功能,这样才能在详细使用中对处理器的挑选更具有竞争力;

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