嵌入式系统的分类

嵌入式系统的分类

　　嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。以下是小编整理的嵌入式系统的分类，希望对大家有所帮助。

　　1、以硬件划分

　　1.1 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit，也称MCU)

　　单片机就属于嵌入式微控制器，单片机机心由ROM(或EPROM)、总线、总线逻辑、定时器(或计数器)、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等组成，它属于单片式设计，体积小、功耗低、成本小、可靠性高的特点，该类型的品种、数量都是最多的，目前嵌入式系统中，MCU在70年代就已经研制出来，但由于以上的特点，直到现在，它依然占有70%的市场份额。

　　1.2 嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，又称MPU)

　　嵌入式微处理器是根据计算机的CPU演变来的，然而与计算机处理器不同的是，它要求性能高、功耗低、体积小、成本小、重量轻、可靠性高的特点，以满足嵌入式环境下的特殊需求，如ARM系列广泛应用于手机终端，PowerPC系列广泛应用于航空系统。

　　1.3 嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor，又称EDSP)

　　DSP的算法理论在70年代就已经出现，那时还没有专门的DSP处理器，只能用MPU的分立元件实现，然而处理的速度无法满足DSP算法要求，1982年，首枚DSP处理器诞生，它是专门用于处理信号的处理器，以信号处理的特殊要求在系统结构处理、算法上进行专门设计的处理器，它具有很高的编译效果与执行速度的功能。80年代中期，诞生出基于CMOS工艺的DSP处理器，它的储容量和运算速度与前代相比都有飞跃性的提高、现在随着DSP处理器的不断发展，它的集成度更高、应用范围更广。

　　1.4 嵌入片上系统(System On Chip，又称SOC)

　　嵌入片上系统追求包容性最强的集成器件，它使现了软硬件无缝结合，在处理器片上直接嵌入操作系统的代码模块，因此具有很高的综合性。使用SOC，SOC一般是专用的芯片，它具有系统简洁、体积小、功耗小、可靠性高、生产效率高的特点。

　　2、从软件上划分

　　1 实时系统

　　实时系统是指数据产生时，能以足够快的速度来进行处理，处理的结果能在规定的时间内来控制生产过程与处理系统，让它做出极快的响应。在实时系统中，如果指定的时间没有完成确定的任务，整个系统会全面失败，这被称为硬实时系统，反之，如果在指定的时间内没有完成确定的任务，不会出现致命的错误就被称为软实时系统。

　　2 分时系统

　　分时系统是把时间划为长短基本相同的时间片，操作系统轮流分配给各个作业使用，如果某个作业在时间片结束完成，这个作业被挂起，等下一轮循环再继续使用，分时操作系统具有以下几个特点：多路性，用户通过各自的终端可以同时使用一个系统;及时性，对于提出的要求，系统能在较短的时间内得到响应与处理;独立性，虽然同一时间内可以多个用户使用同一个CPU，但是用户之间操作独立，彼此不干涉。

　　3、嵌入式系统选型

　　选择自己需要的嵌入式系统，可以从以下几方面进行对比选择。

　　3.1 进入市场时间

　　产品的进入时间与选择的操作系统有很大的关系，实际的产品与演示的产品不同。一些高效推出的操作系统由于研发时间不够、技术累积不够，导致成本高、核心竞争能力差。比如WinCE操作系统，它就是在windows系统上作一定程度的改变，去掉一些不需要的功能，很快推出产品，结果实用时出现很多问题。

　　3.2 可移植性

　　通常来说，嵌入式系统的移植性越好，可在在不同平台、不同系统上都能移植，那是处于最理想的状态，然而实际运用中并不能达到这种理想状态，如果过于强调移植性，那么会付出性能优化的代价。

　　3.3 可利用资源

　　嵌入式系统是以快速、低成本、高效率的推平适合用户需要的一个系统平台，而在这个平台上能使用多少功能，需要使用第三方的产品，因此这个平台上能使用多少第三方的产品是选型的一个重要条件，有些嵌入式系统为了满足高性能、高可靠性的要求，使用比较封闭的操作系统，多数只能使用自己独立

　　3.4 系统定制能力

　　用户在使用嵌入式操作系统的时候，要求能定制不同的硬件平台，比如会要求能否对系统提出底层的更动要求?能否定制出现能满足自己需要、更有自己特色的系统、能否开放原代码等等。

　　3.5 成本

　　选择嵌入式操作系统，需要考虑成本的问题，比如一个系统是完全免费的，还是需要支付许可使用费等等，在这个选择中，并不是免费的就是最好的，这要考虑到硬件设计人员的投入、公司的管理、第三方软件的开发及使用，等等方面的问题，最后对成本作一个综合考量。

　　3.6 语言内核支持

　　语言内核支持指操作系统能使用几种语言操作，比如西文的、中文的，如果是可以使用中文操作，那么它是否支持双字节编码，是只支持简体中文系统还是同时支持繁体系统，同时还要考虑中文输入法与处理系统，语言内核的支持与第三方软件资源的利用有非常重要的联系。

　　特点

　　系统内核小

　　由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系统，内核只有5K。

　　专用性强

　　嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。

　　系统精简

　　嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。

　　高实时性

　　高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高质量和高可靠性。

　　多任务的操作系统

　　嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行；但是为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专用库函数接口，用户必须自行选配RTOS（Real－Time Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。

　　需要开发工具和环境

　　嵌入式系统开发需要开发工具和环境。由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发，这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。

　　核心

　　嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备以下4个特点：

　　对实时任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。

　　具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。

　　可扩展的处理器结构，以能最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。

　　嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。

　　应用

　　工业控制

　　基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，已经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是8位单片机。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。

　　交通管理

　　在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。

　　信息家电

　　这将成为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。

　　家庭智能管理

　　水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。

　　POS网络

　　公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端将全面走入人们的生活，到时手持一卡就可以行遍天下。

　　环境工程与自然

　　水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。

　　机器人

　　嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化，高智能方面优势更加明显，同时会大幅度降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。

　　这些应用中，可以着重于在控制方面的应用。就远程家电控制而言，除了开发出支持TCP/IP的嵌入式系统之外，家电产品控制协议也需要制订和统一，这需要家电生产厂家来做。同样的道理，所有基于网络的远程控制器件都需要与嵌入式系统之间实现接口，然后再由嵌入式系统来控制并通过网络实现控制。所以，开发和探讨嵌入式系统有着十分重要的意义。

　　机电产品应用

　　相对于其他的领域，机电产品可以说是嵌入式系统应用最典型最广泛的领域之一。单片机到工控机、SOC在各种机电产品中均有着巨大的市场。

　　移动互联网

　　移动互联网领域很多也需要嵌入式开发技术。