什么是嵌入式系统?

浏览: 作者: 来源: 时间:2021-10-16 分类:工控常识
单片机入门相对简单,通过单片机的学习可以熟悉单片机的硬件结构,包括IO口AD转换通信(串口并口I2CCANUSB以太网ZigBee技术等)显示(LEDLCD等)控制(PWM等控制技术)数据处理(图形图像语音视频等的处理或识别)等,学好单片机可以为采用嵌入式系统奠定良好的基础

什么是嵌入式系统?

从技术的角度定义: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、重量、功耗严格要求的专用计算机系统。简而言之,是含有处理器的专用软硬件系统,具有自主的信息处理能力( 信息装备)。

 

从系统的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使 其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分,称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。

 

英国电机工程师协会的定义Devices used to control, monitor, or assist theoperation of equipment, machinery or plants(用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置)。

 

微机学会的定义– 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统,可分为系统级、 模块级、 芯片级。

 

系统级:各种类型的工控机 以标准总线互联(背板结构)的工控机: CPCIPCI-ISAVME 等。

 

模块级:各种类型的带CPU的模块,嵌入式CPU模块: PC104模块、 Biscuit板。

 

芯片级:各种以微控制器、 DSP、嵌入式微处理器为核心的产品。

 

 

 

 

 

嵌入式系统有那些特点?

主要有以下几个特点:

 

嵌入专用:嵌入式处理器只嵌入在针对特定应用设计的系统中;

 

综合性强:嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物;

 

设计高效:嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率的设计,量体裁衣、取出冗余;

 

程序固化:软件一般都固化在存储器芯片或处理器本身中,提高了系统的执行速度和可靠性;

 

需要独立的开发系统:嵌入式系统本身不具备开发能力,必须有一套开发工具和环境才能进行开发;

 

生命周期长:嵌入式系统和具体应用结合在一起,其升级换代一般与具体产品同步进行,因此具有较长的生命周期

 

其他如可靠性高、成本低、功耗低等。

 

 

 

 

 

嵌入式系统有哪些应用?

应用十分广泛,例如坦克、导弹、飞机、军舰、雷达、DVD机、电视机、微波炉、洗衣机、电冰箱、热水器、手机、 MP3播放器、数码相机、数码摄像机、机顶盒、键盘、鼠标、闪存盘、 CD-ROM、交换机、路由器,几乎我们生活中用到的方方面面都有嵌入式系统的“嵌入”。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

如何学习嵌入式系统?

嵌入式系统看似可以简单分为硬件与软件,然而其中却包含着异常庞大的知识量,也因此令许多新手望而却步,学习嵌入式系统大致分为三个阶段:基础篇、进阶篇、大咖篇。

 

基础篇:

此阶段主要是前期的入门过程,一定要打好基础,主要学习一下几个方面

 

1)电路知识

 

首先要学习电路、模电、数电,认识电阻、电容、电感等基础器件,放大电路、集成运放、时序电路基本电路能看懂,不然看电路图一定是云里雾里,也就无法进行后续的工作。硬件产品的设计实现,包括器件选型、原理图和PCB设计、电路调试,都需要过硬的电路基础。

 

 

 

2C语言

 

C语言嵌入式开发中最重要的编程语言,掌握本的数据类型、数组、指针、结构体,链表、文件操作等都要会,掌握基本语法和语句,保证自己会写程序的同时也能看懂别人写的程序。

 

3单片机

 

单片机入门相对简单,通过单片机的学习可以熟悉单片机的硬件结构,包括I/O口、AD转换、通信(串口、并口、I2CCANUSB、以太网、ZigBee技术等)、显示(LEDLCD)、控制(PWM等控制技术)、数据处理(图形、图像、语音、视频等的处理或识别)等,学好单片机可以为采用嵌入式系统奠定良好的基础。

 

 

 

4Linux基础

 

Linux的源码和架构都是开放的,在嵌入式系统中应用尤为广泛,学习Linux对于系统的开发会有很大的帮助。详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编辑器VI、编译器GCC、调试器GDBMake 项目管理工具,Shell Makefile脚本编写等知识,以及嵌入式开发环境的搭建。

 

进阶篇

 

 

经过第一个阶段的学习,你已经可以进行嵌入式开发工作了,但是要进阶依旧还有很多知识要学,而这个阶段也将是第一个分水岭,使得优秀的嵌入式工程师得以脱颖而出。此阶段虽然只有三项,但涉及的知识非常广,要想学好需要花费大量的精力。

 

1.Linux编程

 

系统编程可以直接跟内核及核心系统程序库对话,深入了解Linux内核。掌握Linux系统编程主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。由于网络应用开发越来越广泛,通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手,可以全面了解Linux网络应用程序开发。

 

2数据结构与算法

 

数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议及各种引擎开发中得到了广泛的应用,语言编译要使用栈、散列表以及语法树;操作系统中用队列、存储管理表及目录树等;数据库系统运用线型表、多链表及索引表进行数据管理等等,对其掌握的好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。

 

3.QTDSPFPGA

 

Linux没有自己界面,学习QT编程可以创建艺术级的图形用户界面所需的所有功能,从而更好的实现人机交互控制。而如今用户对于图形图像的要求也越来越高,这就需要DSPFPGA技术来设计开发更好的嵌入式视觉系统。

 

 

 

大咖篇

学习了前两个阶段的知识,你已经可以胜任大部分嵌入式工作了,但是距离大咖仍有一定的差距,其实已经到了第二个分水岭。这部分更多涉及系统层面,没有全方位的知识将会很难下手。

 

1操作系统平台开发

 

除了Linux外,嵌入式操作系统还有ARMWINCEuC/OS IIVxworksuClinux等,不同的系统有着不同的使用环境,你需要学习掌握系统的各个模块,为底层平台搭建做好准备。熟悉各个操作系统的特点以及系统的内核移植,确保操作系统能在某个微处理器或微控制器上运行。随着手机智能硬件的快速兴起,Android操作系统开发也越来越重要。

 

 

 

2驱动开发

 

驱动程序设计是嵌入式Linux开发工作中非常重要的一部分。不仅要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口,掌握系统对设备的并发操作。还要具备ARM硬件接口的基础知识,熟悉ARM Cortex处理器各资源、掌握Linux设备驱动原理框架,以及工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备的驱动开发。