软件设计与体系架构 第九讲
2019-11-13 13:35:20 0 举报AI智能生成
嵌入式系统风格
作者其他创作
大纲/内容
上次总结
控制系统的基本组成
控制器、被控对象、执行机构、送变器
计算元素，数据元素，控制环路模式
计算元素：从控制策略中分离出受影响的过程。
（1）过程定义，包括对过程变量进行操作的机制。
（2）控制算法，决定怎样操作过程变量，包括一个
能够反映过程变量怎样对真实状态产生影响的模型。
数据元素：持续更新过程变量和收集它们的传感器。
（1）过程变量，包括指定的输入、控制和操纵变量，
以及那些能够被传感器感知到的属性。
（2）设定点（阈值）：被控变量的参考值。
（3）传感器，用来获得与控制相关的过程变量的值。
控制环路模式：建立某种关系来控制算法的运用。它能
收集实际的和理想的过程状态信息，并能调整过程变量使得
实际状态趋于理想状态。
什么是嵌入式系统？
嵌入式系统概述
嵌入式系统是计算机软件与硬件的综合体，也包括机器
或其他的附属装置，而这个综合体设计的目的，在于满
足某种特殊功能。
以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，
系统对功能、可靠性、成本、体积、耗电量和应用环境
，有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、操作
系统和计算机硬件集成在一起的系统。
特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、操作系统
和计算机硬件集成在一起的系统。IEEE定义为：嵌入式
系统是'用于控制、监视或者辅助操作的机器、设备或装置，
其特性为：
■ 通常执行特定功能
■ 内含嵌入式微处理器
■ 严格的时序和稳定性要求
■ 全自动
一句话：用软件对硬件增值的系统！可见软件的价值！
分支主题
电子产品的核心
嵌入式系统本质
计算机系统
特殊应用
嵌入式系统架构
系统架构
架构设计
数据架构
硬件架构
硬件基本架构
硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等
）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一片嵌
入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就
构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都
可以固化在ROM中。
微处理器MCU
嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器
与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用
户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务
集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化
，同时还具有很高的效率和可靠性。
存储器（缓存、主存、辅存）
嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。
嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器。
通用设备接口和I/O接口
嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如A/D、
D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实
现微处理器的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能
，它可以在芯片外也可以内置芯片中。
软件架构
架构框图
底层：驱动层是直接与硬件打交道的一层，它为操作系统和应用提供
硬件驱动或底层核心支持。在嵌入式系统中，驱动程序有时也
称为板级支持包(BSP)。BSP具有在嵌入式系统上电后初始化系
统的基本硬件环境的功能,基本硬件包括微处理器、存储器、中
断控制器、DMA、定时器等。驱动层--般可以有三种类型的程序
，即板级初始化程序、标准驱动程序和应用驱动程序
中间层：软硬件接口层，硬件抽象层
上层：应用层，嵌入式应用软件是针对特定应用领域，用来实现用户预期目标
的软件。嵌入式应用软件和普通应用软件有一定的区别，它不
仅要求在准确性、安全性和稳定性等方面能够满足实际应用的
需要，而且还要尽可能地进行优化，以减少对系统资源的消耗
，降低硬件成本。
操作系统：嵌入式系统中的操作系统具有一般操作系统的核心功能，负责
嵌入式系统的全部软硬件资源的分配、调度工作控制、协调并
发活动。。
讨论：系统实现
软件开发的限制
与JAVA开发的比较
一个实例
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