关于嵌入式系统学习的定位

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⑵ 板级支持包
板级支持包（Board Support Package，BSP）是介于主板 硬件和操作系统中驱动层程序之间的一层，一般认为它属于 操作系统的一部分，主要是实现对操作系统的支持，为上层 的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，使之能够更 好地运行于硬件主板。BSP是相对于操作系统而言的，不同 的操作系统对应于不同定义形式的BSP。
模式一：是基于EMPU（嵌入式处理器）、EMCU（嵌入式微控制 器）或EDSP嵌入式处理器的开发设计。
模式二：基于CPLD、FPGA或SoC（嵌入式片上系统）的开发设计。 适合于： 电子、通信、自动化、机电一体、信息工程类专业的学生。
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基于EMPU（嵌入式处理器）、EMCU（嵌入式微控制器） 或EDSP嵌入式处理器的开发设计 主要工作：根据应用的需求，进行接口的配置。 硬件基础：微机原理、单片机原理、接口技术。 软件基础：要掌握SCH和PCB的辅助设计工具。 SCH和PCB的辅助设计工具有： Protel、ORCAD、PowperPCB等。 Protel在国际上不通用，只是国内通用。 ORCAD和PowperPCB适用更广一些。如果想到台资、日资、 美资公司及国内需要对外交流的大公司工作的话，应该学习 ORCAD或PowperPCB。
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嵌入式微控制器（MicroController Unit）
嵌入式微控制器的典型代表是单片机，将CPU 和计算机 的外围功能单元（如：存储器、I/O 口、定时计数器、中断 系统等）集成在一块芯片上。与嵌入式微处理器相比，单片 机的最大特点是单片化，体积大大减小，功耗和成本更低。 由于单片机的片内资源丰富，特别适用于控制场合，所以国 外都称之为“微控制器”。 嵌入式微控制器的品种数量繁多
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嵌入式片上系统（System on Chip）
嵌入式片上系统从整个系统性能要求出发，把微处理器、 芯片结构、外围器件各层次电路直至器件的设计紧密结合起 来，并通过建立在全新理念上的系统软件和硬件的协同设计， 在单个芯片上实现整个系统的功能。 SoC 的最大特点是实现了软硬件的无缝结合，片内嵌入 了操作系统的代码模块。SoC 具有极高的综合性，可以应用 VHDL 等硬件描述语言，实现一个复杂的系统。由于绝大部 分系统构件都在片内，所以整个系统特别简洁，不仅减小了 系统的体积和功耗，而且提高了系统的可靠性和设计生产效 率。 SoC可以分为通用和专用两类。通用系列现在几乎每个 半导体制造商都在生产。如TI的达芬奇处理器系列及OMAP 处理器系列；飞思卡尔的i.MX系列及QorIQ系列, NXP的NPX 系列， Intel的CE4000系列等；而专用SoC一般专门用于某个 或某类系统中，不为一般用户所知。
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⑵ 嵌入式Linux
Linux从1991年问世到现在，已经发展成为功能强大、 设计完善的操作系统之一，不仅可以与各种传统的商业操作 系统分庭抗争，而且在新兴的嵌入式操作系统领域内也获得 了飞速发展。 嵌入式Linux是指对标准Linux经过小型化裁减处理后， 能够固化在容量只有几KB或者几MB的存储芯片或者单片机 中，适合于特定嵌入式应用场合的专用Linux操作系统。 Linux能够支持x86、ARM、MIPS、ALPHA、PowerPC 等多种处理器体系结构，目前已经成功移植到数十种硬件平 台，几乎能够运行在所有流行CPU上。Linux有着异常丰富 的驱动程序资源，支持各种主流硬件设备和最新硬件技术， 甚至可以在没有存储管理单元（MMU）的处理器上运行。
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2、驱动层
它是介于嵌入式硬件和上层软件之间的一个底层软件开 发包，主要目的是屏蔽下层硬件。 该层一般拥有两部分功能。 一是系统引导，包括嵌入式处理器和基本芯片的初始化； 二是提供设备的驱动接口，负责嵌入式系统与外设的信 息交互。
驱动层程序一般包括硬件抽象层（HAL）、板级支持包 （BSP）和设备驱动程序。
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⑶ 其他嵌入式操作系统
其他嵌入式操作系统还有： uC/OS eCOS FreeRTOS VxWorks pSOS Palm OS Symbain OS 等。
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4、应用层
应用层的基本任务是开发最终运行在目标机上的应用软 件，如嵌入式游戏、家电控制软件、多媒体播放软件等。
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基于CPLD、FPGA或SoC（嵌入式片上系统）的 开发设计
主要工作：进行逻辑电路的设计和接口的设计。 硬件基础：数字逻辑电路基础、微机原理、单片机原理、接 口技术。 软件基础：要掌握辅助设计工具和硬件描述语言（VDHL）。 VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言，主要用于 描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具 有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法 是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特 点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一 个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口) 和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法 完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内 部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种 将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
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三、嵌入式工程师的目标定位
对于初学者必须要明确方向，自己的目标是什么？自己 要在那一层面上走？然后认真学习相关的知识，不管哪一层， 学好了，学精了，都会很有前途的。
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1、嵌入式硬件工程师
嵌入式硬件工程师要求具有较强的硬件设计能力，能够根据应用的 需求，选择适合的嵌入式处理器芯片，配置相应的接口电路，为嵌入式 应用构建一个硬件平台。 嵌入式硬件层的开发可能有两种模式：
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⑶ 设备驱动程序
系统中安装设备后，只有在安装相应的设备驱动程序之 后才能使用。驱动程序为上层软件提供了设备的操作接口， 上层软件只需要调用驱动程序提供的接口，而不用理会设备 内部操作。驱动程序的好坏直接影响着系统的性能。
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3、操作系统层
嵌入式操作系统是嵌入式系统极为重要的组成部分，其 通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动 接口、通信协议、图形界面等。 嵌入式操作系统可以分为实时操作系统（Real Time Operate System，RTOS）和分时操作系统。 分时操作系统对软件的执行时间的要求并不严格，时间 上的延误或者时序上的错误一般不会造成灾难性的后果。 实时操作系统首要任务是尽一切可能完成实时控制任务， 其次着眼于提高计算机系统的使用效率。实时性需要调度一 切可利用的资源完成实时控制任务，着眼于提高计算机系统 的使用效率，满足对时间的限制和要求。 实时系统是面向具体应用，对外来事件在限定时间内能 做出反应的系统。限定时间的范围很广可以从微秒级（如信 号处理）到分级（如联机查询系统）。
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嵌入式微处理器（MicroProcessor Unit）
嵌入式微处理器是从通用计算机的CPU 演变过来的。其特征是具有 32 位以上的处理器，具有较高的性能，其价格也相应较高。 与通用计算机的CPU 不同的是，它在实际应用中只保留与应用紧密 相关的功能硬件，去除其它的冗余部分，以最低的功耗和资源实现应用 系统的需要。 与工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成 本低等优点。但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种 外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。 嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上， 称为单板计算机，如STD-BUS、PC104等。近年来，德国、日本的一些 公司又开发出了类似火柴盒式、名片大小的嵌入式计算机系列OEM产品。 目前主要的嵌入式微处理器有：ARM，PowerPC、MIPS、Atom 等 系列。
关于嵌入式系统学习的定位
谢永宁
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关于嵌入式系统学习的定位
一、什么是嵌入式系统 二、嵌入式系统开发的4个层次 三、嵌入式工程师的目标定位 四、嵌入式应用系统的开发步骤 五、嵌入式应用系统的开发实例
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一、什么是嵌入式系统
嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的 MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入 式系统。 关于嵌入式系统的定义很多，我个人比较喜欢下面的定 义： “以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减、 功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系 统”。 它与通用计算机技术的最大差异是必须支持硬件裁减和 软件裁减，以适应应用系统对体积、功能、功耗、可靠性、 成本等的特殊要求。
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目前流行的嵌入式微控制器
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嵌入式DSP 处理器（Digital Signal Processor）
DSP 是专门用于信号处理的处理器，在系统结构和指令 算法方面进行了特殊的设计，具有很高的编译效率和指令执 行速度。DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP应用正在 逐步从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能过渡到采用 嵌入式DSP处理器。 嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas Instruments的TMS320系列,包括用于控制的C2000系列、移动 通信的C5000系列，以及性能更高的C6000系列。
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⑴ 硬件抽象层
硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）是位 于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，其目的在于将硬 件抽象化。也就是说，可通过程序来控制所有硬件电路如 CPU、I/O、Memory等的操作。这样就使得系统的设备驱动 程序与硬件设备无关，从而大大提高了系统的可移植性。