嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)詳細(xì)說(shuō)明

　　嵌入式系統(tǒng)在生活中有諸多應(yīng)用，大家對(duì)于嵌入式系統(tǒng)或多或少有所耳聞。在前兩篇文章中，小編對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)詳細(xì)介紹。為繼續(xù)增進(jìn)大家對(duì)嵌入式系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)嵌入式系統(tǒng)的組成加以說(shuō)明。如果你對(duì)嵌入式系統(tǒng)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

　　一、嵌入式系統(tǒng)

　　對(duì)于不懂這方面知識(shí)的人來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)這個(gè)詞可能顯得比較深?yuàn)W，其實(shí)嵌入式系統(tǒng)和普通人的生活聯(lián)系非常緊密。手機(jī)、U盤你一定很熟悉吧，它就是典型的嵌入式系統(tǒng);MP3、MP4、微波爐、有線電視機(jī)頂盒，你一定不陌生，它也是嵌入式系統(tǒng);汽車、ATM自動(dòng)取款機(jī)、電梯等等都屬于嵌入式系統(tǒng)。以上僅從應(yīng)用方面感性的認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)，但它并不是嵌入式系統(tǒng)的真正含義。

　　那么嵌入式系統(tǒng)真正的含義是什么？現(xiàn)在國(guó)內(nèi)流行的說(shuō)法是：“嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！睂?duì)于這個(gè)定義，我有兩點(diǎn)疑義：其一，說(shuō)嵌入式系統(tǒng)“以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)”，我認(rèn)為不全面，它忽略了微電子等技術(shù)作為嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)的重要作用;其二，把嵌入式系統(tǒng)定義為“專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，我認(rèn)為不正確，它混淆了嵌入式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別。何立民老師說(shuō)得好：“嵌入式系統(tǒng)不是專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)智能化的控制系統(tǒng)。

　　二、嵌入式系統(tǒng)主要組成

　　1、處理器內(nèi)核

　　嵌入式系統(tǒng)的心臟是處理器內(nèi)核。處理器內(nèi)核從一個(gè)簡(jiǎn)單便宜的8位微控制器，到更復(fù)雜的32位或64位微處理器，甚至多個(gè)處理器。嵌入式設(shè)計(jì)人員必須為能夠滿足所有功能和非功能時(shí)限、要求的應(yīng)用選擇成本最低的設(shè)備。

　　2、模擬I/O

　　D/A和A/D轉(zhuǎn)換器是用來(lái)從環(huán)境中搜集數(shù)據(jù)并反饋的。嵌人式設(shè)計(jì)人員必須了解需要從環(huán)境中搜集數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)的精度要求和輸入/輸出數(shù)據(jù)的速率，以便為應(yīng)用程序選擇合適的轉(zhuǎn)換器。嵌入式系統(tǒng)的反應(yīng)特性受外部環(huán)境決定。嵌入式系統(tǒng)必須有足夠快的速度跟上環(huán)境變化，以此來(lái)模擬信息，例如光、聲壓或加速度被感知并輸入到嵌入式系統(tǒng)中。

　　3、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　傳感器一般從環(huán)境中感知模擬信息。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)某些方式控制環(huán)境。

　　4、用戶界面

　　這些界面可以像LED屏一樣簡(jiǎn)單，也可以像工藝精良的手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的屏幕那樣復(fù)雜。

　　5、應(yīng)用程序的特定入口

　　類似于ASIC或者FPGA的硬件加速，是用來(lái)加速在應(yīng)用程序中有高性能要求的特定功能模塊。嵌入式設(shè)計(jì)師必須利用加速器獲得最大的應(yīng)用程序性能，來(lái)對(duì)程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕I劃或分區(qū)。

　　6、軟件

　　在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中軟件是一個(gè)重要的部分。在過(guò)去幾年，嵌入式軟件的數(shù)量已經(jīng)增長(zhǎng)得比摩爾定律還快，幾乎是每十個(gè)月就成倍增長(zhǎng)。嵌入式軟件在某些方面性能、存儲(chǔ)器和功耗、經(jīng)常被優(yōu)化。越來(lái)越多的嵌入式軟件通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言來(lái)編寫，如C/C++。而更多的性能關(guān)鍵的代碼段仍然使用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫。

　　7、存儲(chǔ)器

　　存儲(chǔ)器是嵌入式系統(tǒng)中重要的部分，嵌入式程序可以在沒有RAM或ROM的情況下運(yùn)行。有許多易失的和非易失的存儲(chǔ)器用于嵌入式系統(tǒng)中，關(guān)于此內(nèi)容在書的后面會(huì)有更多的說(shuō)明。

　　8、仿真和診斷

　　嵌入式系統(tǒng)很難看見或接觸到。調(diào)試的時(shí)候需要接口與嵌入式系統(tǒng)相連。診斷端口，如JTAG聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)組、就常常用于調(diào)試嵌入式系統(tǒng)。片上仿真能用來(lái)提供應(yīng)用程序的可見性行為。這些仿真模塊能可視化地提供運(yùn)行時(shí)的行為和性能，實(shí)際上由板上的自診斷能力取代了外部邏輯分析儀的功能。