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框架斷路器

單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)對(duì)比 

發(fā)布日期:2022-04-17 點(diǎn)擊率:84

  什么是單片機(jī)呢?一般我們將單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱為單片機(jī),它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī),和計(jì)算機(jī)相比,單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。是一種典型的嵌入式微控制器。那么,什么是嵌入式系統(tǒng)?嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟、硬件可裁剪,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、體積、成本、可靠性、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。對(duì)于單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)這兩者又有什么區(qū)別與聯(lián)系呢(嵌入式操作系統(tǒng)功能)?

  一、單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)對(duì)比

  (1)單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)

  單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。

  (2)嵌入式系統(tǒng)成部分:

  嵌入式系統(tǒng)一般由以下幾組嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)、特定的應(yīng)用程序。

  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步是結(jié)合具體的應(yīng)用,綜合考慮系統(tǒng)對(duì)成本、性能、可擴(kuò)展性、開發(fā)周期等各個(gè)方面的要求,確定系統(tǒng)的主控器件,并以之為核心搭建系統(tǒng)硬件平臺(tái)。

  二、單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的聯(lián)系

  單片機(jī)是一種集成電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代,由當(dāng)時(shí)的4位、8為單片機(jī),發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)。

  最早的單片機(jī)是Intel公司的8048,它出現(xiàn)在1976年。Motorola同時(shí)推出了68HC05,Zilog公司推出了Z80系列,這些早期的單片機(jī)均含有256字節(jié)的RAM、4K的ROM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、兩個(gè)16位定時(shí)器。之后在80年代初,Intel又進(jìn)一步完善了8048,在它的基礎(chǔ)上研制成功了8051,這在單片機(jī)的歷史上是值得紀(jì)念的一頁(yè),迄今為止,51系列的單片機(jī)仍然是最為成功的單片機(jī)芯片,在各種產(chǎn)品中有著非常廣泛的應(yīng)用。

  嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)最初是基于單片機(jī)的,從20世紀(jì)七十年代單片機(jī)的出現(xiàn)到今天各式各樣的嵌入式微處理器,微控制器的大規(guī)模應(yīng)用,使得汽車、家電、工業(yè)機(jī)器、通信裝置以及成千上萬種產(chǎn)品可以通過內(nèi)嵌電子裝置來獲得更佳的使用性能:更容易使用、更快、更便宜。這些裝置已經(jīng)初步具備了嵌入式的應(yīng)用特點(diǎn),但是這時(shí)的應(yīng)用只是使用8位的芯片,執(zhí)行一些單線程的程序,還談不上“系統(tǒng)”的概念。

  從80年代早期開始,嵌入式系統(tǒng)的程序員開始用商業(yè)級(jí)的“操作系統(tǒng)”編寫嵌入式應(yīng)用軟件,這使得可以獲取更短的開發(fā)周期,更低的開發(fā)資金和更高的開發(fā)效率,“嵌入式系統(tǒng)”真正出現(xiàn)了。確切點(diǎn)說,這個(gè)時(shí)候的操作系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)核,這個(gè)實(shí)時(shí)核包含了許多傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的特征,包括任務(wù)管理、任務(wù)間通訊、同步與相互排斥、中斷支持、內(nèi)存管理等功能。

  其中比較著名的有ReadySystem公司的VRTX、IntegratedSystemIncorporation(ISI)的PSOS和IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等。這些嵌入式操作系統(tǒng)都具有嵌入式的典型特點(diǎn):它們均采用占先式的調(diào)度,響應(yīng)的時(shí)間很短,任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間可以確定;系統(tǒng)內(nèi)核很小,具有可裁剪,可擴(kuò)充和可移植性,可以移植到各種處理器上;較強(qiáng)的實(shí)時(shí)和可靠性,適合嵌入式應(yīng)用。這些嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的出現(xiàn),使得應(yīng)用開發(fā)人員得以從小范圍的開發(fā)解放出來,同時(shí)也促使嵌入式有了更為廣闊的應(yīng)用空間。

  90年代以后,隨著對(duì)實(shí)時(shí)性要求的提高,軟件規(guī)模不斷上升,實(shí)時(shí)核逐漸發(fā)展為實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS),并作為一種軟件平臺(tái)逐步成為目前國(guó)際嵌入式系統(tǒng)的主流。這時(shí)候更多的公司看到了嵌入式系統(tǒng)的廣闊發(fā)展前景,開始大力發(fā)展自己的嵌入式操作系統(tǒng)。除了上面的幾家老牌公司以外,還出現(xiàn)了PalmOS,WinCE,嵌入式Linux,Lynx,Nucleux,以及國(guó)內(nèi)的Hopen,DeltaOs等嵌入式操作系統(tǒng)。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展前景日益廣闊,相信會(huì)有更多的嵌入式操作系統(tǒng)軟件出現(xiàn)。

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