嵌入式系统有哪些特点?
1. 专用性这是嵌入式系统最核心的特点。[*]含义:系统是为特定应用、特定任务而“量身定制”的。硬件和软件都紧密围绕该任务进行设计和优化。
[*]对比:通用计算机(如PC)是通用的平台,可以运行各种各样的应用程序(办公、游戏、浏览网页等)。而嵌入式系统通常只完成一个或一组预定义好的任务。
[*]例子:微波炉的控制器只负责控制火力、时间;数码相机的系统只负责拍照、图像处理和存储。
2. 资源受限由于成本、功耗和体积的考虑,嵌入式系统的资源通常非常有限。
[*]计算资源:处理器主频较低,计算能力有限。
[*]存储资源:内存(RAM)和存储(ROM/Flash)容量小。
[*]其他资源:可能没有图形显示器,或只有简单的LED指示,外设接口种类和数量也较少。
3. 实时性许多嵌入式系统需要对内部或外部事件做出“及时”的响应。
[*]硬实时:必须在绝对严格的时间内完成响应,否则会导致灾难性后果。例如:汽车安全气囊控制系统、飞机飞行控制系统。
[*]软实时:系统尽可能快地响应,偶尔超出时限是可以接受的。例如:智能电视的遥控器响应、数码相机的拍照延迟。
4. 以微处理器/微控制器为核心嵌入式系统的“大脑”通常是微控制器或微处理器。
[*]微控制器:更常见。它将CPU、RAM、ROM/Flash、I/O接口等都集成在一颗芯片上,构成一个片上系统,成本低、体积小、功耗低。例如ARM Cortex-M系列。
[*]微处理器:性能更强,需要外接内存、闪存等外围芯片,常用于更复杂的应用,如智能手机、路由器等。
5. 软件固化嵌入式系统的软件(通常称为“固件”)在出厂前就已经被烧录到非易失性存储器(如Flash)中。
[*]含义:用户通常不能自行安装或卸载软件。系统通电后即运行固化的程序。
[*]目的:提高系统的可靠性和稳定性,避免被用户误修改。
6. 高可靠性与稳定性许多嵌入式系统需要长时间不间断地运行,且工作在恶劣环境中。
[*]要求:必须非常可靠,不能轻易死机或重启。
[*]措施:硬件上采用工业级或**级芯片;软件上设计看门狗等机制来监控系统运行状态。
7. 功耗敏感尤其是对于便携式、电池供电的设备,功耗是至关重要的设计指标。
[*]策略:系统设计时会采用各种低功耗技术和休眠模式,以最大限度地延长电池寿命。
8. 软硬件紧密结合嵌入式系统的开发需要同时对硬件和软件有深入的了解。
[*]含义:软件需要直接操作硬件寄存器,驱动程序是系统的重要组成部分。软件的性能和功能与硬件特性紧密相关。
[*]开发流程:通常是“软硬件协同设计”,需要跨领域的知识。
9. 成本敏感对于消费类电子产品,成本是决定产品成败的关键因素之一。
[*]目标:在满足功能需求的前提下,尽可能降低硬件成本(BOM成本)。
10. 生命周期长一旦部署,嵌入式系统往往需要持续工作很多年。
[*]工业、**等领域:一个系统可能使用十年甚至更久。这意味着需要长期的组件供应和技术支持。
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