嵌入式系統的應用及發展

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【摘要】21世紀無疑將是一個網路的時代,將嵌入式系統應用到各種網路環境中去的呼聲自然也越來越高。目前大多數嵌入式系統還孤立於Internet之外,隨著Internet的進一步發展,以及Internet技術與資訊家電、工業控制技術等的結合日益緊密,嵌入式裝置與Internet的結合才是嵌入式技術的真正未來。 
【關鍵詞】嵌入式;應用;發展
1?嵌入式ARM技術及應用
隨著嵌入式系統處理器的不斷髮展,典型的32位RISC晶片——ARM處理器,不論是在PDA,STB,DVD等消費類電子產品中,還是在GPS,航空,勘探,測量等軍方產品中都得到了廣泛的應用。越來越多的晶片廠商早已看好ARM的前景,比如Intel, NS, Atmel, Philips, NEC, CirrusLogic等公司都有相應的產品。他們把更多的功能整合在ARM晶片中,使其成為了高整合度,低功耗的典型代表。
ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、軟體和OEM廠商,每個廠商得到的都是一套獨一無二的ARM相關技術及服務。利用這種合夥關係,ARM很快成為許多全球性RISC標準的締造者。
ARM架構是面向低預算市場設計的第一款RISC微處理器。
ARM提供一系列核心、體系擴充套件、微處理器和系統晶片方案。由於所有產品均採用一個通用的軟體體系,所以相同的軟體可在所有產品中執行(理論上如此)。典型的產品如下。
①CPU核心
——ARM7:小型、快速、低能耗、整合式RISC核心,用於行動通訊。
——ARM7TDMI(Thumb):這是公司授權使用者最多的一項產品,將ARM7指令集同Thumb擴充套件組合在一起,以減少記憶體容量和系統成本。同時,它還利用嵌入式ICE除錯技術來簡化系統設計,並用一個DSP增強擴充套件來改進效能。該產品的典型用途是數字蜂窩電話和硬碟驅動器。
——ARM9TDMI:採用5階段管道化ARM9核心,同時配備Thumb擴充套件、除錯和Harvard匯流排。在生產工藝相同的情況下,效能可達ARM7TDMI的兩倍之多。常用於連網和頂置盒。
②體系擴充套件
——Thumb:以16位系統的成本,提供32位RISC效能,特別注意的是它所需的記憶體容量非常小。
③嵌入式ICE除錯
由於集成了類似於ICE的CPU核心除錯技術,所以原型設計和系統晶片的除錯得到了極大的簡化。
④微處理器
——ARM710系列,包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低價、低能耗、封裝式常規系統微型處理器,配有快取記憶體(Cache)、記憶體管理、寫緩衝和JTAG。廣泛應用於手持式計算、資料通訊和消費類多媒體。
——ARM940T、920T系列:低價、低能耗、高效能系統微處理器,配有Cache、記憶體管理和寫緩衝。應用於高階引擎管理、保安系統、頂置盒、便攜計算機和高檔印表機。
——strongARM:效能很高、同時滿足常規應用需要的一種微處理器技術,與DEC聯合研製,後來授權給Intel。SA110處理器、SA1100 PDA系統晶片和SA1500多媒體處理器晶片均採用了這一技術。
——ARM7500和ARM7500FE:高度整合的單晶片RISC計算機,基於一個快取式ARM7 32位核心,擁有記憶體和I/O控制器、3個DMA通道、片上視訊控制器和調色盤以及立體聲埠;ARM7500FE則增加了一個浮點運算單元以及對EDO DRAM的支援。特別適合電視頂置盒和網路計算機(NC)。
2?嵌入式系統的特點
嵌入式計算機系統同通用型計算機系統相比具有以下特點:
2?1嵌入式系統通常是面向特定應用的。嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定使用者群設計的系統中,它通常都具有低功耗、體積小、整合度高等特點,能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務整合在晶片內部,從而有利於嵌入式系統設計趨於小型化,移動能力大大增強,跟網路的耦合也越來越緊密。
2?2嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合後的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識整合系統。
2?3嵌入式系統的硬體和軟體都必須高效率地設計,量體裁衣、去除冗餘,力爭在同樣的矽片面積上實現更高的效能,這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力。

嵌入式系統的應用及發展

2?4嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起,它的升級換代也是和具體產品同步進行,因此嵌入式系統產品一旦進入市場,具有較長的生命週期。
2?5為了提高執行速度和系統可靠性,嵌入式系統中的軟體一般都固化在儲存器晶片或微控制器本身中,而不是存貯於磁碟等載體中。
2?6嵌入式系統本身不具備自舉開發能力,即使設計完成以後使用者通常也是不能對其中的程式功能進行修改的,必須有一套開發工具和環境才能進行開發。
3?嵌入式的系統與分類