嵌入式系統(tǒng)的組成

從外部特征上看，一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，通常是一個(gè)功能完備、幾乎不依賴(lài)其他外部裝置即可獨(dú)立運(yùn)行的軟硬件集成的系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)最核心的層次是中央處理單元部分，它包含運(yùn)算器和控制器模塊，在cpu的基礎(chǔ)上進(jìn)一步配上存儲(chǔ)器模塊、電源模塊、復(fù)位模塊等就構(gòu)成了通常所說(shuō)的最小系統(tǒng)。由于技術(shù)的進(jìn)步，集成電路生產(chǎn)商通常會(huì)把許多外設(shè)做進(jìn)同一個(gè)集成電路中，這樣在使用上更加方便，這樣一個(gè)芯片通常稱(chēng)之為微控制器。在微控制器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展電源傳感與檢測(cè)、執(zhí)行器模塊以及配套軟件并構(gòu)成一個(gè)具有特定功能的完整單元，就稱(chēng)之為一個(gè)嵌入式系統(tǒng)或嵌入式應(yīng)用。

硬件結(jié)構(gòu)盡管各種具體的嵌入式系統(tǒng)的功能、外觀界面、操作等各不相同，甚至千差萬(wàn)別，但是基本的硬件結(jié)構(gòu)卻是大同小異的，而且和通用計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)有著高度的相似性。嵌入式系統(tǒng)的硬件部分看起來(lái)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的沒(méi)有什么區(qū)別，也由處理器、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備、I/O接口、圖形控制器等部分組成。但是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用上的特點(diǎn)致使嵌入式系統(tǒng)在軟硬件的組成和實(shí)現(xiàn)形式上與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有較大區(qū)別。為滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)在速度、體積和功耗上的要求，操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、特殊數(shù)據(jù)等需要長(zhǎng)期保存的數(shù)據(jù)，通常不使用磁盤(pán)這類(lèi)具有大容量且速度較慢的存儲(chǔ)介質(zhì)，而大多使用EPROM、E2PROM或閃存(Flash Memory)。在嵌入式系統(tǒng)中，A/D或D/A模塊主要用于測(cè)控方面，這在通用計(jì)算機(jī)中用得很少。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和規(guī)模的不同，有些嵌入式系統(tǒng)要采用外部總線。隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)張，嵌入式系統(tǒng)越來(lái)越趨于個(gè)性化，根據(jù)自身特點(diǎn)采用總線的種類(lèi)也越來(lái)越多。另外，為了對(duì)嵌入式處理器內(nèi)部電路進(jìn)行測(cè)試，處理器芯片普遍采用了邊界掃描測(cè)試技術(shù)(JTAG)。

軟件體系嵌入式系統(tǒng)的軟件體系是面向嵌入式系統(tǒng)特定的硬件體系和用戶(hù)要求而設(shè)計(jì)的，是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。嵌入式系統(tǒng)軟件體系和通用計(jì)算機(jī)軟件體系類(lèi)似，分成驅(qū)動(dòng)層、操作系統(tǒng)層、中間件層和應(yīng)用層等四層，各有其特點(diǎn)。

驅(qū)動(dòng)層驅(qū)動(dòng)層是直接與硬件打交道的一層，它為操作系統(tǒng)和應(yīng)用提供硬件驅(qū)動(dòng)或底層核心支持。在嵌入式系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)程序有時(shí)也稱(chēng)為板級(jí)支持包(BSP)。BSP具有在嵌入式系統(tǒng)上電后初始化系統(tǒng)的基本硬件環(huán)境的功能,基本硬件包括微處理器、存儲(chǔ)器、中斷控制器、DMA、定時(shí)器等。驅(qū)動(dòng)層--般可以有三種類(lèi)型的程序，即板級(jí)初始化程序、標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用驅(qū)動(dòng)程序。 操作系統(tǒng)層嵌入式系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)具有一般操作系統(tǒng)的核心功能，負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟硬件資源的分配、調(diào)度工作控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。它仍具有嵌入式的特點(diǎn)，屬于嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operating System,EOS)。主流的嵌入式操作系統(tǒng)有Windows CE、Palm：OS、Linux、VxWorks.pSOS.QNX.LynxOS等。有了嵌入式操作系統(tǒng)，編寫(xiě)應(yīng)用程序就更加快速、高效、穩(wěn)定。

中間件層中間件是用于幫助和支持應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的軟件，通常包括數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、圖形支持及相應(yīng)開(kāi)發(fā)工具等，例如：MySQL、TCP/IP、GU1等都屬于這一類(lèi)軟件。 應(yīng)用層嵌入式應(yīng)用軟件是針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域，用來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)預(yù)期目標(biāo)的軟件。嵌入式應(yīng)用軟件和普通應(yīng)用軟件有一定的區(qū)別，它不僅要求在準(zhǔn)確性、安全性和穩(wěn)定性等方面能夠滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需要，而且還要盡可能地進(jìn)行優(yōu)化，以減少對(duì)系統(tǒng)資源的消耗，降低硬件成本。嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是最活躍的力量，每種應(yīng)用軟件均有特定的應(yīng)用背景。盡管規(guī)模較小，但專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，所以嵌入式應(yīng)用軟件不像操作系統(tǒng)和支撐軟件那樣受制于國(guó)外產(chǎn)品，是我國(guó)嵌入式軟件的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。