【软件系统架构】系列四:嵌入式技术

发布于:2025-06-26 ⋅ 阅读:(24) ⋅ 点赞:(0)

 目录

一、嵌入式系统组成

(1)嵌入式处理器

(2)支撑硬件

(3)嵌入式操作系统

(4)支撑软件

(5)应用软件

二、嵌入式系统特性

三、嵌入式系统分类与分层结构

1.分类

2.嵌入式软件的五层架构深入解析

(1)硬件层(Hardware Layer)

(2)抽象层(Hardware Abstraction Layer, HAL)

(3)操作系统层(RTOS/Embedded OS Layer)

(4)中间件层(Middleware Layer)

(5)应用层(Application Layer)

总结:五层架构优势

四、嵌入式软件特点

五、嵌入式软件开发流程特征

六、DO-178B 安全认证标准

1.三大核心组成:

2.安全等级分级(A-E):

七、DO-178B 与 CMMI 对比

八、M2M 与 NPU 技术介绍

1. M2M(Machine to Machine)系统构成:

2.NPU(Neural Processing Unit)

嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础,并将可配置与可裁剪的软硬件集成于一体的专用计算机系统。它需要满足功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面的严格要求。

嵌入式系统一般由以下组成部分构成:

一、嵌入式系统组成

(1)嵌入式处理器

具备抗高温、寒冷、电磁干扰等能力。根据环境需求分为民用、工业和军用档次。强调低功耗、小体积。

(2)支撑硬件

包括存储器、定时器、总线、IO 接口、专用硬件等外围系统。

(3)嵌入式操作系统

运行于嵌入式平台之上,具备实时性、可裁剪性、安全性等特征。

(4)支撑软件

为开发与运行提供调试、库函数、服务支持等功能。

(5)应用软件

为实现特定目标而开发的功能模块或服务逻辑。


二、嵌入式系统特性

1.专用性强:面向特定应用,强调定制。

2.技术融合性强:集成计算机、通信、电子等多领域技术。

3.软件为主,软硬一体:可根据应用灵活设计裁剪。

4.资源受限:通常仅处理少量专一任务。

5.程序固化存储:代码常存于 Flash、ROM 中。

6.需专用开发环境:开发者使用宿主机进行开发与调试。

7.体积小、成本低、实时性强

8.高安全性与高可靠性要求


三、嵌入式系统分类与分层结构

1.分类

  • 实时性

    • 强实时系统

    • 弱实时系统

  • 安全性

    • 安全攸关系统

    • 非安全攸关系统


2.嵌入式软件的五层架构深入解析

嵌入式系统为了实现从底层硬件控制到上层应用服务的分层解耦,通常采用五层软件架构模型。这种架构便于模块化设计、软硬件解耦、功能扩展与测试维护。


(1)硬件层(Hardware Layer)

作用:

提供嵌入式系统运行的物理平台与计算能力

组成:
  • 处理器(MCU/MPU/NPU/FPGA)

  • 存储器(ROM、RAM、Flash)

  • 外设接口(GPIO、ADC、DAC、PWM)

  • 通信接口(UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet)

  • 其他电路:电源、时钟、电平转换、传感器模块等

开发关注点:
  • 硬件电路设计与布线

  • 时序、EMC、电源稳定性

  • 引脚复用与功耗管理



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