嵌入式（一）嵌入式系统介绍 | 嵌入式微处理器，嵌入式系统开发流程，嵌入式系统应用

1 嵌入式系统基本介绍

1.1 基本概念

嵌入式系统（Embedded System）是一种特定用途的计算机系统，它通常嵌入在更大的产品或系统中，用于控制、监测或执行特定的任务。这些系统通常由硬件和软件组成，旨在满足特定的需求，如嵌入在家电、汽车、医疗设备、工业自动化、消费电子产品、通信设备等各种应用领域。

简单说嵌入式：就是嵌入到对象体中的专用计算机系统

三要素 嵌入 专用 计算机

嵌入式系统往往是一个较为复杂的系统，由单片机等组成，其中的核心是嵌入式处理器

嵌入式系统的特点

? 嵌入式面相具体的应用产品

? 嵌入式软件特性

? 需要软硬件开发工具和系统软件

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1.2 嵌入式微处理器分类

1.2.1 微控制器MCU

嵌入式微控制器的典型代表是单片机这种８位的处理器,目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。

单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线逻辑、定时/计数器、I/O、串行口、EEPROM 等各种必要功能和外设。

但MCU处理器的能力非常有限，因此提出下面的产品

1.2.2 微处理器MPU

微处理器单元，功能和微处理器基本一样，是具有32位或64位的处理器,具有较高的性能。

面相移动计算，智能手机的处理器

1.2.3 数字信号处理器（DSP）

专门用来进行信号方面的处理的，在数字滤波，FFT，频谱分析等各种仪器上DSP获得了更大规模的应用

一般用作密集的数据处理，不适用于控制所以不适合运行操作系统

1.2.4 混合处理器和片上系统（SOC）

SOC（片上系统）是IC设计的发展趋势。采用SOC设计技术，可以大幅度地提高系统的可靠性

SOC芯片已经成为提高移动通信、网络、信息家电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能的核心器件。

1.2.5 可编程片上系统（SOPC）

基于SOC 并且可以进行个性化编程

1.3 嵌入式系统组成

粗略划分为

嵌入式处理器 外围设备 嵌入式操作系统（可选） 嵌入式应用软件

我们往往主要涉及到软件开发部分

2 嵌入式系统开发

2.1 开发特点

嵌入式系统和传统桌面应用开发不同，由于其资源有限所以要

1 接口方便、操作容易

2 稳定可靠、维护简便

3 功耗管理、降低成本

4 功能实用、便于升级

5 并发处理、及时响应

虽然我们开发式偏上层，但还是需要软硬件综合开发，二者密切相关。

2.2 开发流程

1 需求分析

2 体系结构设计

3 硬件 软件设计

4 系统集成

5 系统测试

2.3 开发模式

嵌入式系统软件的开发模式

需要使用交叉编译器，进行交叉开发。

交叉编译（Cross-Compilation）是一种在一个计算机系统上为另一个不同架构或操作系统的目标平台生成可执行代码的编译过程。比如我在Windows电脑上生成嵌入式单片机的可执行的代码文件

3 嵌入式系统的应用

嵌入式系统在各种领域中都有广泛的应用，它们是许多现代电子设备的核心组成部分。以下是一些嵌入式系统的主要应用领域：

1. 汽车和交通：

   • 汽车行业是嵌入式系统的主要应用领域之一。嵌入式系统用于控制引擎管理、车辆稳定性控制、安全气囊、娱乐系统、导航系统、自动驾驶技术等。它们帮助提高驾驶安全性、效率和便利性。

2. 消费电子：

   • 嵌入式系统广泛用于各种消费电子产品，如智能手机、平板电脑、电视、音响系统、家用电器、游戏机和智能家居设备。这些系统提供了多媒体功能、连接性和用户界面，使消费者能够更好地享受生活。

3. 医疗设备：

   • 医疗行业使用嵌入式系统来开发各种医疗设备，包括体征监测设备、医用成像设备、手术机器人、药物输送系统等。这些设备可以改善医疗诊断、治疗和患者监测。

4. 工业自动化：

   • 嵌入式系统在工业自动化中发挥着关键作用，用于控制生产线、机器人、传感器、PLC（可编程逻辑控制器）等。它们提高了生产效率、质量控制和生产过程的自动化程度。

5. 物联网（IoT）：

   • 物联网是连接物理世界的嵌入式系统网络。嵌入式系统在传感器、节点设备和云端通信中发挥着关键作用，使设备能够互相通信、监测环境和执行自动化任务。

6. 航空航天：

   • 航空航天行业广泛使用嵌入式系统，包括导航和飞行控制系统、通信设备、卫星控制和地面站设备。这些系统需要极高的可靠性和性能。

7. 军事和国防：

   • 嵌入式系统在军事和国防应用中起着关键作用，包括通信、导航、雷达、无人飞行器（无人机）和武器系统。它们用于提高军事作战的效能和安全性。

8. 能源管理：

   • 嵌入式系统用于能源管理领域，包括电力网络监控、智能电表、太阳能和风能系统的控制、能源优化和电池管理。

9. 通信：

   • 通信设备、基站、路由器和网络交换设备等都使用嵌入式系统来处理和路由数据。这些系统支持互联网和通信网络的稳定运行。

总的来说，嵌入式系统在各种领域中都发挥着重要作用，为现代生活和工业生产提供了高度智能化、自动化和连接性。这些系统的应用领域不断扩展，随着技术的进步，它们将继续推动创新和改善各种行业的效率和功能。

接下来我们会重点介绍51单片机