嵌入式系统基础知识概要PPT学习教案.pptx

【嵌入式系统基础知识概要】 嵌入式系统是一种专门设计用于特定应用的计算机系统，其核心在于它的“嵌入性”、“专用性”和“计算机系统”特性。根据IEEE的定义，它主要负责控制、监视或辅助各种设备、机器和工作流程。在国内，嵌入式系统通常被定义为以应用为中心，以计算机技术为基础，允许软硬件定制，并能满足严格的功能、可靠性、成本、体积和功耗要求的系统。 嵌入式系统由四个主要部分组成：嵌入式微处理器（如MCU或DSP）、外围硬件设备（如传感器和驱动器）、嵌入式操作系统（如RTOS）以及针对特定应用的用户应用程序。嵌入式微处理器是系统的大脑，负责处理信息；外围硬件设备则提供输入输出功能；嵌入式操作系统管理系统的资源并提供软件运行的环境；用户应用程序则是实现特定功能的软件。 嵌入式系统的发展经历了无操作系统、简单操作系统、实时操作系统和面向Internet的阶段。随着技术进步，嵌入式系统正朝着微处理器性能更强、功耗更低、人机交互更友好、操作系统多样化（如Linux、Windows CE等）的方向发展。同时，IP核（Intellectual Property Core）和SOC（System On Chip）技术的出现，使得在单一芯片上集成多种功能成为可能，大大减少了系统体积和成本。 在系统架构上，嵌入式系统通常分为硬件层、中间层（HAL或BSP）、系统软件层和应用软件层。硬件层包括微处理器、存储器和I/O接口；中间层提供了硬件与软件之间的接口；系统软件层包含RTOS、文件系统、GUI和网络服务；应用软件层则是实现特定控制功能的程序，通常需提供直观的人机交互界面。 实时操作系统（RTOS）在嵌入式系统中扮演关键角色，它必须能在预定时间内完成任务并响应外部事件。RTOS的特点包括：约束性（任务有明确的时间和资源限制）、可预测性（执行时间可预知）、可靠性（确保在各种条件下稳定运行）和交互性（与外部环境紧密协作）。这些特性使得RTOS在航空、医疗、工业自动化等对实时性要求高的领域中广泛应用。 总结来说，嵌入式系统是现代科技的重要组成部分，广泛应用于各个领域，从家用电器到高端的航空航天技术。随着技术的进步，嵌入式系统的功能将更加强大，而其小型化、智能化和网络化的趋势将继续推动其在未来的广泛应用。