智能化控制系统——嵌入式系统的构成

嵌入式系统在生活中有诸多应用，大家对于嵌入式系统或多或少有所耳闻。本文将对嵌入式系统的组成加以说明。如果你对嵌入式系统具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、嵌入式系统

对于不懂这方面知识的人来说，嵌入式系统这个词可能显得比较深奥，其实嵌入式系统和普通人的生活联系非常紧密。手机、U盘你一定很熟悉吧，它就是典型的嵌入式系统;MP3、MP4、微波炉、有线电视机顶盒，你一定不陌生，它也是嵌入式系统;汽车、ATM自动取款机、电梯等等都属于嵌入式系统。以上仅从应用方面感性的认识嵌入式系统，但它并不是嵌入式系统的真正含义。

那么嵌入式系统真正的含义是什么？现在国内流行的说法是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。”对于这个定义，我有两点疑义：其一，说嵌入式系统“以计算机技术为基础”，我认为不全面，它忽略了微电子等技术作为嵌入式系统基础的重要作用;其二，把嵌入式系统定义为“专用计算机系统”，我认为不正确，它混淆了嵌入式系统与计算机系统的区别。何立民老师说得好：“嵌入式系统不是专用计算机系统”，嵌入式系统是一个智能化的控制系统。

二、嵌入式系统主要组成

1、处理器内核

嵌入式系统的心脏是处理器内核。处理器内核从一个简单便宜的8位微控制器，到更复杂的32位或64位微处理器，甚至多个处理器。嵌入式设计人员必须为能够满足所有功能和非功能时限、要求的应用选择成本最低的设备。

D/A和A/D转换器是用来从环境中搜集数据并反馈的。嵌人式设计人员必须了解需要从环境中搜集数据的类型、数据的精度要求和输入/输出数据的速率，以便为应用程序选择合适的转换器。嵌入式系统的反应特性受外部环境决定。嵌入式系统必须有足够快的速度跟上环境变化，以此来模拟信息，例如光、声压或加速度被感知并输入到嵌入式系统中。

2、传感器和执行机构

传感器一般从环境中感知模拟信息。执行机构通过某些方式控制环境。

3、用户界面

这些界面可以像LED屏一样简单，也可以像工艺精良的手机和数码相机的屏幕那样复杂。

4、应用程序的特定入口

类似于ASIC或者FPGA的硬件加速，是用来加速在应用程序中有高性能要求的特定功能模块。嵌入式设计师必须利用加速器获得最大的应用程序性能，来对程序进行适当的筹划或分区。

5、软件

在嵌入式系统开发中软件是一个重要的部分。在过去几年，嵌入式软件的数量已经增长得比摩尔定律还快，几乎是每十个月就成倍增长。嵌入式软件在某些方面性能、存储器和功耗、经常被优化。越来越多的嵌入式软件通过高级语言来编写，如C++/C++。而更多的性能关键的代码段仍然使用汇编语言来编写。

6、存储器

存储器是嵌入式系统中重要的部分，嵌入式程序可以在没有RAM或ROM的情况下运行。有许多易失的和非易失的存储器用于嵌入式系统中，关于此内容在书的后面会有更多的说明。

7、仿真和诊断

嵌入式系统很难看见或接触到。调试的时候需要接口与嵌入式系统相连。诊断端口，如JTAG联合测试行动组、就常常用于调试嵌入式系统。片上仿真能用来提供应用程序的可见性行为。这些仿真模块能可视化地提供运行时的行为和性能，实际上由板上的自诊断能力取代了外部逻辑分析仪的功能。

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