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(2)抽象层(Hardware Abstraction Layer, HAL)
(3)操作系统层(RTOS/Embedded OS Layer)
1. M2M(Machine to Machine)系统构成:
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