嵌入式期末复习.docx

### 嵌入式系统概览 #### 一、嵌入式系统定义及特性 - **定义**：嵌入式系统是一种专用计算机系统，它以应用为中心，以计算机技术为基础，能够根据具体应用的需求对软件和硬件进行裁剪，以满足特定的功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面的要求。 - **特性**： - **嵌入性**：系统紧密地与应用结合在一起。 - **专用性**：针对特定的应用场景设计。 - **实时性**：能够快速响应外部事件。 - **可靠性**：具有高度的稳定性。 - **可裁剪性**：可以根据需求选择必要的组件。 - **低功耗**：在电池供电或其他受限能源环境下高效工作。 #### 二、嵌入式系统的组成 - **嵌入式处理机**：如微处理器、微控制器等。 - **嵌入式外围设备**：包括传感器、执行器等。 - **嵌入式操作系统**（RTOS）：管理和调度系统资源。 - **嵌入式软件**：实现具体应用逻辑。 #### 三、嵌入式操作系统的特征和发展 - **基本功能**： - 处理器控制与管理。 - 存储器分配与管理。 - 外部设备控制与管理。 - 文件控制与管理。 - 作业控制与管理。 - **发展阶段**： - **无操作系统阶段**：早期简单的嵌入式系统，通过直接编程实现控制。 - **简单操作系统阶段**：引入了简单的操作系统内核来管理资源。 - **实时操作系统阶段**：具备完整的RTOS功能。 - **互联网阶段**：嵌入式系统开始支持网络连接。 - **特点**： - **可定制性**：可以根据需要调整内核大小和功能。 - **可移植性**：能够在不同的硬件平台上运行。 - **实时性**：支持实时应用的需求。 - **资源限制**：占用较小的内存空间。 - **应用编程接口(API)**：提供统一的接口供应用程序调用。 #### 四、嵌入式操作系统的体系结构 - **宏内核结构**： - 优点：模块间直接调用函数，效率较高。 - 缺点：维护难度大，移植性和扩展性较差。 - **分层结构**： - 优点：将复杂功能拆解，便于管理和维护。 - 缺点：可能降低系统整体效率。 - **微内核结构**： - 优点：核心小，易于扩展，安全性高。 - 缺点：额外的通信开销可能导致效率下降。 #### 五、嵌入式Linux基础 - **功能特点**： - 开放性：源代码公开。 - 多用户、多任务：支持并发执行多个进程。 - 设备独立性：支持多种硬件设备。 - 强大的网络功能。 - 安全性。 - 可移植性。 - **优势**： - 成本较低。 - 支持多种硬件平台。 - 内核可定制。 - 性能优秀。 - 良好的网络支持。 - **文件系统、分区和挂载**： - **分区**：主分区、扩展分区、逻辑分区。 - **文件属性**：标识文件类型。 - **挂载**：将分区与目录关联，实现硬件管理手段与软件目录管理的统一。 #### 六、嵌入式Linux编程基础 - **C语言编程**： - **概述**：C语言是一种中级语言，支持结构化编程，功能强大且可移植性好。 - **环境**：包括编辑器、编译链接器、调试器等工具。 - **流程**：编写源代码、编译、运行、调试。 - **GCC编译器**： - **编译流程**： - 预处理：处理头文件等。 - 编译：检查语法并转换成汇编代码。 - 汇编：将汇编代码转换成目标代码。 - 链接：将多个目标文件组合成可执行文件。 - **库依赖**：大多数标准库位于`/usr/include/`目录。 ### 结论 嵌入式系统是现代科技的重要组成部分，广泛应用于工业控制、交通管理、信息家电等多个领域。理解和掌握嵌入式系统的原理和技术对于从事相关工作的工程师至关重要。通过学习嵌入式系统的基础知识、操作系统的特点及其体系结构，以及如何使用Linux进行嵌入式编程，可以帮助工程师更好地应对实际开发中的挑战。