隨著現(xiàn)代計算機技術的飛速發(fā)展, 計算機系統(tǒng)逐漸形成了通用計算機系統(tǒng)(如個人計算機, Personal。Computer, PC) 和嵌入式系統(tǒng)兩大分支。 通用計算機系統(tǒng)的硬件以標準化形態(tài)出現(xiàn),通過安裝不同的軟件滿足不同的要求。嵌入式系統(tǒng)則是根據(jù)具體應用對象, 采用量體裁衣的方式對其軟、 硬件進行定制的專用計算機系統(tǒng)。
嵌入式系統(tǒng)的定義是: 以應用為中心, 以計算機技術為基礎, 軟件、 硬件可裁剪, 功能、 可靠性、 成本、 體積、 功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。 例如,臺包含微處理器的打印機、數(shù)碼相機、數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機頂盒、游戲機、手機和便攜式儀器設備等都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。目前,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應用于人們的日常生活和生產(chǎn)過程中 , 如工業(yè)控制、 家用電器、 通信設備、醫(yī)療儀器、 軍事設備等。 嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)越來越深入地影響著人們的生活、 學習和工作。
嵌入式系統(tǒng)一般由硬件和軟件兩部分組成, 其結構框圖如圖 1-1所示。
嵌入式系統(tǒng)的硬件部分包括嵌入式處理器、 存儲器、 I/O系統(tǒng)和配置必要的外圍接口部件,軟件部分包括監(jiān)控程序、 接口驅動等應用軟件 。 在16位以上的微處理器系統(tǒng)中, 通常還需要嵌入式操作系統(tǒng)。
嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、 半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合后的產(chǎn)物,這特點就決定了它必然是一個技術密集、 資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng) 。嵌入式系統(tǒng)與PC相比, 區(qū)別如下:
. 嵌入式系統(tǒng)是專用系統(tǒng),其功能專一,而PC是通用計算平臺;
. 嵌入式系統(tǒng)的資源比PC少,具有成本、功耗、 體積等方面的要求;
. 嵌入式軟件系統(tǒng)一般采用實時操作系統(tǒng),其應用軟件大多需要進行重新編寫,因此軟件故障帶來的后果會比PC大;
嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)與設計時需要在宿主機中裝配有專用的開發(fā)環(huán)境與開發(fā)工具。嵌入式系統(tǒng)的主要特征包括以下幾個方面。
(1)功耗低、集成度高、體積小,是可靠的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常都具有功耗低、 集成度高、 體積小、 高可靠性等特點, 它能夠把通用計算機中許多由部件完成的任務集成在芯片內部,從而有利于嵌入式系統(tǒng)設計趨于小型化,移動能力也大大增強。嵌入式系統(tǒng)的個,理化很強, 其軟、 硬件的結合是非常緊密的,一般要針對不同的硬件情況來進行軟件系統(tǒng)的設計。 即使在同品牌、同系列的產(chǎn)品中,也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化來不斷對軟件系統(tǒng)進行修改。個嵌入式系統(tǒng)通常只能g重復執(zhí)行一個特定的功能, 例如,一臺數(shù)碼相機永遠是數(shù)碼相機。
(2) 實時性強, 系統(tǒng)內核小。 嵌入式系統(tǒng)的軟件代碼要求高質量、 高可靠和實時性,很多嵌入式系統(tǒng)都需要不斷地依據(jù)所處環(huán)境的變化做出反應,而且要 實時得到計算結果,不能延遲。RK3399主板由于嵌入式系統(tǒng)般應用于要求系統(tǒng)資源相對有 限的場合 , 所以其操作系統(tǒng)的內核比傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多 。例如 ,μC/OS操作系統(tǒng),核心內核只有8.3KB左右。
(3) 資源較少 ,可以裁剪 。由于對成本、體積和功耗有嚴格要求, 使得嵌入式系統(tǒng)的資源 (如內存、 1/0接口等) 有限。因此對嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率設計, 量體裁衣、去除冗余,力爭在有限的資源上實現(xiàn)更高的性能。
(4) 需要開發(fā)環(huán)境和調試工具。由于嵌入式系統(tǒng)本身不具備自主開發(fā)能力,即使設計完成以后,用戶通常也不能對其中的程序功能進行修改,必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。 這些工具和環(huán)境一般安裝在宿主機 (gnpc) 中,在 進行系統(tǒng)開發(fā)時,宿主機用于程序的開發(fā),目標機 (產(chǎn)品機) 作為最后的執(zhí)機,研制和開發(fā)時往往需要交替結合進行。