前言
今天是2022年8月22日，晚上加班到9点多。到家11点。然后总结一下嵌入式相关的笔记。 距离软考高级还有76天。感觉自己没有很大把握通过。但是先坚持下来。
嵌入式系统的概念
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，可以适应不同应用对功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的要求，集可配置可裁剪的软硬件于一体的专用计算机系统。
由以下部分组成：
- 嵌入式硬件平台
- 相关支撑硬件
- 嵌入式操作系统
- 支撑软件
- 应用软件
嵌入式系统的特点：
- 系统专用性强
- 系统实时性强
- 软、硬件依赖强
- 处理器专用
- 多种技术紧密结合
- 系统透明性
- 系统资源受限
嵌入式系统的应用领域
- 工业控制领域
- 家电领域
- 商业和金融领域
- 交通运输领域
- 通信领域
- 建筑领域
- 环境监测领域
- 医疗卫生领域
嵌入式系统的基本架构
嵌入式系统
嵌入式系统一般由软件和硬件组成。
其中硬件包含：
- 嵌入式处理器
- 存储器
- 外设
软件部分包含：
- 系统软件
- 支撑软件
- 应用软件
应用软件是最能提体现整个嵌入式系统的特点和功能的部分。
硬件平台的架构
微处理器是整个嵌入式系统的核心，负责控制系统的运行。
嵌入式处理器可以分为如下几类：
- 嵌入式微处理器
- 嵌入式微控制器
- 嵌入式数字信号处理器
- 嵌入式片上系统
嵌入式系统的软件架构
一个完整的嵌入式系统的软件体系，从下到上依次为：
- 设备驱动管理层
- 嵌入式操作系统
- 支撑软件
- 应用软件
嵌入式操作系统
概念
嵌入式操作系统是运行在嵌入式计算机系统上支持嵌入式应用程序的操作系统，是控制和管理嵌入式系统中的软件和硬件资源、提供系统服务的软件集合。
和通用操作系统相比，嵌入式操作系统主要有以下特点。
- 微型化
- 代码质量高
- 专业化
- 实时性强
- 可裁剪、可配置
嵌入式操作系统的一般结构
主要由以下部分组成
- 应用程序接口
- 设备驱动
- 操作系统内核
嵌入式操作系统的任务调度
- 任务优先级分配算法
- 时间轮转调度
- 任务操作
嵌入式数据库管理
概念
嵌入式数据库系统就是在嵌入式设备上的数据库管理系统。由于用到嵌入式数据库系统的系统，大多数是移动信息设备，所以嵌入式数据库也称为移动数据库或嵌入式移动数据库。其作用主要是解决移动的环境下的数据管理问题。
特点
嵌入式数据库系统诗意额包含嵌入式数据管理系统在内的跨越移动通信设备、工作站或台式机以及数据服务器的综合系统。
其环境特点可以简单归纳如下：
- 设备随时移动性
- 网络频繁断接
- 网络条件多样化
- 通信能力不对称
应用领域
金融、零售、公安、保险、工业制造、仓储、电信等多个行业和领域。
案例
SQL Anywhere Studio。主要用于笔记本式计算机、手持设备和智能电器领域。
Adaptive Server Anywhere 嵌入式数据库管理系统主要特性：
- 具有支持多种操作系统
- 支持Java
- 支持Internet
- 支持多种应用程序接口
- 易于管理
- 系统规模配置灵活
嵌入式网络
嵌入式网络是用于连接各种嵌入式系统、使之可以互相传递信息、共享资源的网络系统。嵌入式系统在不同的场合采用不同的连接技术。
现场总线
在工业自动化领域采用现场总线。现场总线是将数字传感器、变换机、工业仪表及控制执行机构等现场设备与工业设备过程控制单元、现场操作站等相互连接而成的网络。具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。
嵌入式现场控制系统，将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使其具备数字计算和数字通信的能力。
现场总线有总线型和星型两种拓扑结构。现场总线控制系统通常由以下部分组成：
- 现场总线仪表
- 控制器
- 现场总线线路
- 监控
- 组态计算机
并通过现场总线网卡、通信协议软件连接到网上。
现场总线控制系统的优点
- 全数字化
- 全分布
- 双向传输
- 自诊断
- 节省布线及控制室空间
- 多功能
- 开放性
- 互操作性
- 智能化与自治性
家庭信息网
在家庭居室采用家庭信息网。家庭信息网是吧家庭范围的个人计算机，家用电器，水、电、气仪表，照明设备和网络设备及安全设备连接在一起的局域网。
家庭信息网主要解决以下两个基本问题。
- 如何将家用电器、水电气仪表、照明设备等互联起来。
- 如何实现这些连在一起的设备之间的互操作。
无线通信网
在移动信息设备等嵌入式系统则采用无线通信网。无线通信网是一种通过无线电波传输数据的网络系统。通过无线数据通信网，智能手机、PAD以及笔记本可以互相传输数据，并接入英特网。
嵌入式系统的设计
嵌入式系统的核心技术
处理器技术
- 通用处理器
通用性强，上市时间快，成本低。对于某些应用可能性能较差。
- 单用途处理器
对某些应用程序性能更好，但是灵活性差。设计成本高，数量大时可降低成本。
- 专用处理器
体积更小，成本更低，
IC技术
- 全定制 VLSI
在全定制IC技术中，需要根据特定的嵌入式系统的数字实现来优化各层设计人员从晶体管的版图尺寸、位置、连线开始设计，已达到芯片面积利用率高、速度快、功耗低的最优化性能。利用掩膜在制造厂生产实际芯片，全定制的IC设计也通常称为大规模集成电路设计（VLSI），具有很高的成本，很长的制造时间，适用于大量或者对性能要求很严格的应用。
- 半定制 ASIC
半定制ASIC是一种约束型设计方法，包括门阵列设计法和标准单元设计法。通过在芯片上制作一些具有通用性的单元元件和元件组的半成品硬件，设计者仅需要考虑电路的逻辑功能和各功能模块之间的合理连接即可。这种设计方法灵活方便，性价比高，缩短设计周期，提高成品率。
- 可编程 ASIC
可编程期间中所有的各层都已存在，设计完成后，在实验室里即可烧制出设计的芯片，不需要IC厂家的参与，开发周期显著缩短。可编程ASIC具有较低的成本，功耗大，速度慢。
设计/验证技术
嵌入式系统的设计技术主要包括硬件设计和软件设计技术两大类。
硬件设计技术包含：
- 芯片级设计技术
- 电路板级设计技术
嵌入式系统的设计模型
- 状态机模型
- 数据流模型
- 并发进程模型
- 面向对象模型
