如何理解嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式計(jì)算機(jī)

通俗的說，嵌入式技術(shù)就是專用計(jì)算機(jī)技術(shù)，這個(gè)專用，是指針對(duì)某個(gè)特定的應(yīng)用，如針對(duì)網(wǎng)絡(luò)、針對(duì)通信、針對(duì)音頻、針對(duì)視頻，針對(duì)工業(yè)控制等，從學(xué)術(shù)的角度，嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入 式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成。

主要從三個(gè)方面上來理解嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式計(jì)算機(jī)(17張)1、從硬件上。將基于CPU的外圍器件，整合到CPU芯片內(nèi)部，比如早期基于X86體系結(jié)構(gòu)下的計(jì)算機(jī)，CPU只是有運(yùn)算器和累加器的功能，一切芯片要靠外部橋路來擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，像串口之類的都是靠外部的 16C550/2的串口控制器芯片實(shí)現(xiàn)，而目前的這種串口控制器芯片早已集成到CPU內(nèi)部，還有PC機(jī)有顯卡，而多數(shù)嵌入式處理器都帶有LCD控制器，但其種意義上就相當(dāng)于顯卡。比較高端的ARM類Intel Xscale架構(gòu)下的IXP網(wǎng)絡(luò)處理器CPU內(nèi)部集成PCI控制器(可配成支持4個(gè)PCI從設(shè)備或配成自身為CPI從設(shè)備);還集成3個(gè)NPE網(wǎng)絡(luò)處理器引擎，其中兩個(gè)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)MAC地址，可用于網(wǎng)關(guān)交換用，而另外一個(gè)NPE網(wǎng)絡(luò)處理器引擎支持DSL，只要外面再加個(gè)PHY芯片即可以實(shí)現(xiàn)DSL上網(wǎng)功能。IXP系列最高主頻可以達(dá)到1.8G，支持2G內(nèi)存，1G×10或10G×1的以太網(wǎng)口或Febre channel的光通道。

IXP系列應(yīng)該是目標(biāo)基于ARM體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下由intel進(jìn)行整合后成Xscale內(nèi)核的最高的處理器了。2、從軟件上講，就是在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核里將應(yīng)用一并選入，編譯后將內(nèi)核下載到ROM中。而在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核時(shí)所選擇的應(yīng)用程序組件就是完成了軟件的“嵌入”，比如WinCE在內(nèi)核定制時(shí)，會(huì)有相應(yīng)選擇，其中就是Wordpad,PDF,MediaPlay等等選擇，如果我們選擇了，在CE啟動(dòng)后，就可以在界面中找到這些東西，如果是以前PC上將的windows操作系統(tǒng)，多半的東西都需要我們得新再裝。3、把軟件內(nèi)核或應(yīng)用文件系統(tǒng)等東西燒到嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)中的ROM中就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)真正的“嵌入”。以上的定義是我在6、7年前給嵌入式系統(tǒng)下自話側(cè)重于理解型的定義，書上的定義也有很多，但在這個(gè)領(lǐng)域范圍內(nèi)，誰都不敢說自己的定義是十分確切的，包括那些專家學(xué)者們，歷為畢竟嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)范疇下的一門綜合性學(xué)科。

1、抗沖擊和振動(dòng)

工業(yè)級(jí)風(fēng)扇計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵優(yōu)勢是可以部署在有可能受到損傷、震動(dòng)、塵土和殘片的極端自然環(huán)境中。無風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)采用了單件式設(shè)計(jì)，這樣能夠承受頻繁的沖擊和振動(dòng)，而且取消了接頭、螺釘和電纜，使用發(fā)生故障的運(yùn)動(dòng)部件更少，系統(tǒng)更加可靠。

2、抗塵土和碎渣

無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，嵌入式計(jì)算機(jī)制造商取消了風(fēng)扇這一設(shè)計(jì)，可以嵌入式計(jì)算機(jī)是封閉的。無開口，灰塵和碎屑無法進(jìn)入系統(tǒng)。無風(fēng)扇計(jì)算機(jī)能夠抵抗灰塵和碎片。

3、工業(yè)級(jí)部件

工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)是由工業(yè)部件制造的。除此之外，還對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了壓力測試，以保證他們能夠在惡劣的環(huán)境下正常運(yùn)行。工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)相較于普通的臺(tái)式計(jì)算機(jī)更耐用、更可靠。

4、寬溫設(shè)計(jì)

嵌入式計(jì)算機(jī)特殊設(shè)計(jì)，嵌入式計(jì)算機(jī)能夠在-40攝氏度到85攝氏度之間內(nèi)工作，如沙漠油田高溫或是南極洲部署數(shù)字標(biāo)牌，嵌入式計(jì)算機(jī)都能夠在這樣極端溫度的惡劣環(huán)境中正常運(yùn)行，同時(shí)還能夠保持可靠性和可操作性。牢固耐用。

5、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)

從工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)上移除風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，能夠大大提升計(jì)算機(jī)的可靠性和耐用性，因?yàn)轱L(fēng)扇是計(jì)算機(jī)故障的主要原因之一。

此外，工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)相較于普通計(jì)算機(jī)，反應(yīng)更領(lǐng)命，因?yàn)榕鋫淞斯虘B(tài)硬盤。而固態(tài)硬盤相對(duì)與普通硬盤來講，數(shù)據(jù)傳輸速度更高，而且由于沒有可能出現(xiàn)故障的旋轉(zhuǎn)盤片，因此增加了系統(tǒng)的可靠性。

6、緊湊型設(shè)計(jì)

無風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)緊湊設(shè)計(jì)允許它們部署在空間受限的環(huán)境中。無風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)也無需在系統(tǒng)中循環(huán)空氣來進(jìn)行一個(gè)降溫效果，因而可以挨著部署。

無風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)體積小，占地面積小，因此可部署在空間較小中，如機(jī)柜、家具、天花板上等。

7、低功耗

小型工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)最好處是此類系統(tǒng)的功耗低。小型工業(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)相對(duì)與普通計(jì)算機(jī)節(jié)能不少。為什么呢?因?yàn)闊o風(fēng)扇PC制造商選用了強(qiáng)大且節(jié)能的處理器。如Intel Celeron J1900，它的TDP為10瓦，功耗更低，因此產(chǎn)生的熱量也更少，因此非常適合在不總是有穩(wěn)定電源的遠(yuǎn)程和緊湊環(huán)境中部署。雖然單個(gè)小型工業(yè)PC的功耗可以忽略不計(jì)，但是如果您部署了成百上千個(gè)這樣的系統(tǒng)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)您的能耗和能源成本顯著降低。

8、寬電壓功率保護(hù)

采用寬輸入電壓設(shè)計(jì)，9伏到50伏直流電范圍內(nèi)，可兼容不同的電源輸入情況。而且還有過電壓保護(hù)機(jī)制，當(dāng)電壓超過安全水平時(shí)，將會(huì)自動(dòng)卻段系統(tǒng)電源，以保護(hù)系統(tǒng)安全。

除此之外，更是具備了電源浪涌保護(hù)功能，當(dāng)電壓上升到可接受的水平以上時(shí)，它將電流轉(zhuǎn)移到地面。

最后，它的電源保護(hù)功能是反極性保護(hù)，在電源極性顛倒的情況下保護(hù)系統(tǒng)。如果沒有電源極性保護(hù)，系統(tǒng)的敏感電子設(shè)備將受損。