何立民論嵌入式系統(tǒng)系列之一:什么是嵌入式系統(tǒng)?
“何立民論嵌入式系統(tǒng)”是何立民教授對于過去三十年嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的總結(jié)和提煉,何老師以簡練的語言、鮮明的觀點向讀者表達了他對嵌入式系統(tǒng)的思考。本系列共有七篇。
何立民論嵌入式系統(tǒng)之一:什么是嵌入式系統(tǒng)?
目前,許多嵌入式系統(tǒng)相關的教材中,都把嵌入式系統(tǒng)定義成:“以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)?!边@是一個關于嵌入式系統(tǒng)特點的描述語。其中,把嵌入式系統(tǒng)看做是專用計算機系統(tǒng)恐有不當之處[1]。
什么叫嵌入式系統(tǒng)?而不是叫其它的名稱,則需從嵌入式系統(tǒng)發(fā)展史[2]求解。上世紀70年代初微處理器誕生后,在微處理器基礎上先后誕生了單片機與通用計算機。計算機界力圖將通用計算機用于對象的智能化控制,便有通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)的分類。嵌入式系統(tǒng)一詞來源于嵌入式計算機系統(tǒng)。
由于通用計算機無法承擔起對象系統(tǒng)的智能化控制任務,單片機成為了嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展道路,迅速進入電子系統(tǒng)設計領域。因此,這時嵌入式系統(tǒng)可理解成:以嵌入式微處理器為基礎,嵌入到對象體系中的智能化電子系統(tǒng)。
嵌入式系統(tǒng)定義中涵蓋了嵌入式系統(tǒng)的三個特點基本,即智能性、嵌入性與對象性。智能性表明所有嵌入式系統(tǒng)都有微處理器智力內(nèi)核;嵌入性表明嵌入式系統(tǒng)沒有獨立存在價值;對象性表明嵌入式系統(tǒng)有一個鮮明的應用對象,實現(xiàn)對象應用時,必須具有對象學科的知識基礎。完善的嵌入式系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖所示。它有三個軟硬件層與四個通道接口的架構(gòu)。
三個硬件層是,嵌入式微處理器(EMP)、微控制器(MCU)與片上系統(tǒng)(SoC);三個軟件層,是指令系統(tǒng)、驅(qū)動軟件與系統(tǒng)應用軟件(含操作系統(tǒng));四個通道接口是,傳感器的前向通道接口、控制對象伺服驅(qū)動的后向通道接口、人機交互的交互通道接口和與外部通信的信息通道接口。
早期,嵌入式系統(tǒng)的應用主要用于傳統(tǒng)工具的智能化改造,突出了嵌入式應用特點。后來出現(xiàn)了許多獨立的智能化產(chǎn)品,如手機、PDA、電子辭典、電子書等。在這些嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品中,沒有明顯的物理嵌入對象,這時,可以將嵌入式系統(tǒng)的嵌入性理解成“內(nèi)部有微處理嵌入”。
參考資料
[1]何立民,.嵌入式系統(tǒng)不是專用計算機 www.mesnet.com.cn
[2]何立民, 從歷史源頭了解嵌入式系統(tǒng) www.mesnet.com.cn