Lec01-嵌入式系统概论

1. 计算机发展阶段

绿色的是(数据)汇聚节点，相当于网关，有一定的算力和存储。

2.5.2. 传感器

1. 传感器:将非电信号转换为电信号，用来感知和度量外部世界，并将其转换为计算机可度量的电信号。比如温湿度、酸碱度传感器等。
2. 传感器内部有计算单元，类似电脑的CPU
3. 一定要有电源管理，包含软件和硬件两种方式，不然设备工作时间会比较短。

2.5.3. 物联网(IOT)

1. 物联网IoT是物理设备，车辆(也称为”连接设备”和”智能设备”)，建筑物以及其他嵌入电子设备，软件，传感器，执行器和网络的物品的互连网络 连接性，使这些对象能够收集和交换数据。
2. RFID，工业标签:用来识别和标识物体

2.6. 网络物理系统

1. 网络物理系统(CPS，Cyber-physical System)是一种由基于计算机的算法控制或监视的机制，与互联网及其用户紧密集成。
2. 深度融合了各类信息技术：传感嵌入式计算、云计算、网络通信、软件，使得各种信息化能力(3C：计算-Computer、通信-Communication和控制-Control)高度协同和自治，实现生产应用系统自主、智能、动态、系统化地监视并改变物理世界的性状。

3. 通用计算机：看得见的计算机

6. 嵌入式系统的组成

1. 嵌入式系统一般由嵌入式硬件和软件组成
2. 硬件以微处理/strong>为核心集成存储器和系统专用的输入/输出设备
3. 软件包括：初始化代码及驱动、嵌入式操作系统和应用程序等，这些软件有机地结合在一起，形成系统特定的一体化软件。

• 中间件:ROS
• 执行器:电动机、马达

7. 嵌入式系统的特点

1. 嵌入式系统通常是形式多样、面向特定应用的
2. 嵌入式系统得到多种类型的处理器和处理器体系结构的支持
3. 嵌入式系统通常极其关注成本
4. 嵌入式系统有实时性和可靠性的要求
5. 嵌入式系统使用的操作系统一般是适应多种处理器、可剪裁、轻量型、实时可靠、可固化的嵌入式操作系统
6. 嵌入式系统开发需要专门工具和特殊方法

7.1. 形式多样、面向特定应用

1. 一般用于特定的任务，其听见和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，而通用计算机则是一个通用的计算平台。
2. 它通常都具有低能耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用微处理器中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部。
3. 嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。

7.2. 处理器和处理器体系结构类型多

1. 通用计算机采用少数的处理器类型和体系结构，而且主要掌握在少数大公司手里。
2. 嵌入式系统可采用多种类型的处理器和处理器体系结构，有上千种的嵌入式微处理器和几十种嵌入式微处理器体系结构可以选择。
3. 在嵌入式微处理器产业链上，IP设计、面向应用的特定嵌入式微处理器的设计、芯片的制造已形成巨大的产业。分工协作，形成多赢模式。

7.3. 关注成本

1. 嵌入式系统通常需要注意的成本是系统成本，特别是量消费类数字化产品，其成本是产品竞争的关键因素之
2. 嵌入式的系统成本包括:
   1. 一次性的开发成本：NRE(Non-Recurring Engineering)成本
   2. 产品成本:硬件BOM、外壳包装和软件版税等
   3. 批量产品的总体成本 = NRE成本 + 每个产品成本 * 产品总量
   4. 每个产品的最后成本 = 总体成本/产品总量 = NRE成本/产品总量 + 每个产品成本

7.4. 实时性和可靠性的要求

1. 一方面大多数实时系统都是嵌入式系统。
2. 另一方面嵌入式系统多数有实时性的要求，软件一般是固化运直接加载到内存中运具有快速启动的功能。
3. 嵌入式系统要求具有出错处理和自动复位功能，特别是对于在极端环境下运嵌入式系统，其可靠性设计尤其重要。
4. 在数嵌入式系统的软件中都包括机制，硬件的看门狗定时器，软件的内存保护和重启动机制。

7.5. 适应多种处理器、可剪裁、轻量型、实时可靠、可固化的嵌入式操作系统

1. 由于嵌入式系统应特点，像嵌入式微处理器，嵌入式操作系统也是多姿多彩的。
2. 数商业嵌入式操作系统可同时不同种类的嵌入式微处理器。可根据应情况进裁、配置。
3. 嵌入式操作系统规模所需的资源有限如内核规模在KB，能与应件固化运
4. 包括实时内核，其调度算法采于优先级的可抢占的调度算法。
5. 靠嵌入式操作系统：时、空、数据隔离。

7.6. 开发需要专门工具和特殊方法

1. 由于嵌入式系统资源有限，不具备开发能产品发布后通常也不能对其中的软件进改，必须有专开发环境。
2. 该开发环境包括专开发(包括设计、编译、调试、测试等)，采叉开发的进

8. 嵌入式系统的分类

1. 按嵌入式处理器的位数来分类
2. 按应用来分类
3. 按速度分类
4. 按确定性来分类
5. 按嵌入式系统软件复杂程度来分类

8.1. 按嵌入式处理器的位数来分类

1. 4位嵌入式系统:大量应用
2. 8位嵌入式系统:大量应用
3. 16位嵌入式系统:大量应用
4. 32位嵌入式系统:正成为主流发展趋势
5. 64位嵌入式系统:高度复杂的、高速的嵌入式系统已经开始采用

8.2. 按应用来分类

9. 互联的价值

1. 嵌入式设备的互联性可提各种服务、内容和信息的访问能力
2. 为动态修改嵌入式软件提供了可能，如:
   1. 修改系统代码或”固件”
   2. 增添新的应件模块
3. 增强了系统和设备的可管理性

来源：SpriCoder