嵌入式系统有哪些部分组成_嵌入式系统的应用领域

　　嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。嵌入式系统的硬件有：嵌入式微处理器、存储器、输入输出（I/O、A/D、D/A）。 嵌入式系统的软件有：操作系统、应用软件。本文主要详解嵌入式系统有哪些部分组成以及嵌入式系统的应用领域，首先介绍了嵌入式系统的特点，其次阐述了嵌入式系统的组成及部分组成，最后介绍了应用领域。

　　

　　嵌入式系统的特点

　　（1）较硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体;

　　（2）需要操作系统支持，代码小，执行速度快;

　　（3）专用进抽，用途固定，成本敏感;

　　（4）可靠性要求高;

　　（5）多样性，应用广泛，种类繁多。

　　嵌入式系统的组成

　　嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。

　　（1）功能层

　　功能层由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控对象和用户的。

　　（2）中间层

　　硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或者板级支持包（Board Support Package，BSP），它半系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。 实际上，BSP是一个介于操作系统和底层硬件之间的软件层次，包括了系统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：嵌入工系统的硬件初始化的BSP功能，设计硬件相关的设备驱动。

　　（3）软件层

　　系统软件层由实时多任务操作系统（Real-TIme OperaTIon System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。

　　（4）硬件层

　　硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ＲＯＭ中。

　　

　　嵌入式系统主要由哪几部分组成

　　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。

　　2、模拟I/O

　　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。

　　3、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。

　　4、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。

　　5、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。

　　6、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。

　　7、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。

　　8、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。

　　

　　嵌入式系统的应用领域

　　1、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，目前已经有大量的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。

　　2、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。目前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。

　　3、信息家电

　　这将称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。

　　4、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。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。

　　5、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。

　　6、环境工程

　　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。