嵌入式数控系统介绍
嵌入式数控系统关键技术研究与实现
数控 系统 的多任 务 、 实时控 制要 求 ， 就成 为 实现开 放
的嵌 入式数 控 系统 的关键技 术 。
１ Ｒ — ｉｕ Ｔ Ｌ ｎ ｘ强 实 时 性 及 多任 务 实 现
嵌入式操作 系统能实 现软硬资源 的分 配 、 任务 调 度、 控制协调并发活 动 、 程之 间的通信等 功能 ， 开 进 是 发和运行嵌入式数控 的平 台。数控 系统 中位置控 制 、 插补等任务 的实现要求操 作系统必 须具有 强实 时性 ； 另外多个数控任务在一段 宏观的 时间 内要求 同步 ， 这 要 求操作 系统支持 多任 务调度和 中断 响应 。 Ｌｎ ｘ ｉ 操作 系统 支持分 时 多任务 ， ｕ 具有 一定 的 实 时性 ， 而且 因为其开放源 代码 ， 功能可 裁减 ， 壮而且 健 效 率高 ， 嵌入式领域得 到广 泛的应用 。但是 它的分 在 时调度策 略和 内核线 程 的不 可 抢 占性 使 其不 符 合数 控 任务强 实 时性要 求 。对 Ｌｎ ｘ强 实 时 性改 造 有 ２ ｉ ｕ 种 方式 ： １直 接修改 Ｌｎ ｘ内核而具 有 强实 时性 ； 第 ， ｉｕ 第 ２ 重新编写一个 简单 的实时 内核 ， ， 和原 Ｌｎ ｘ内核 ｉｕ 共 同构成 混合体系结构来 实现 。Ｒ － ｉ ｘ Ｔ Ｉｎ 采用第 ２ ｕ
种 方法 实 现 强 实 时性 。
其 原 理 为 编 写 一 个 实 时
！ 竺 Ｌｕ￣ ２ 里 Ｉ［ｉｘ ｎ ｔ时 度 分调 ｔ
Ｉ 广—一
内核作 为系 统核 心 ， 并将
原 Ｌ ｎ ｘ内 核 作 为 新 实 件中断ｌ基于 级抢 Ｉ ｉｕ 软 优先 时 内 核 的一 个 具 有 最 低 仿 Ｉ 占 调 Ｊ 真ｒ 式 度 ｌ ． ｉ Ｊ — ＿ ］ 优 先 级 的 任 务 运 行。 Ｒ — ｉｕ Ｔ Ｉ ｎ ｘ的实时 内核 负 责实 时任 务 调 度 和 中 断
基于嵌入式PC的数控设备在线监测系统
ｏ － ｎ ｎｔｒｎ ，ｆｕ ｔｅ ｒｙ ｗａｍｉｇ ｎ ｌｇ ｎ ｉｇ ｏ ｉ，ａ ｄ ｒｍｏ ｉｔｎ ｎ ｅ ｔ ｐ ｏ ｉｄ ａ ｆ ｌ ｓ ｌｔｏ ｒ ｎ ｌ ｅ ｍｏ ｏｉ ｇ ａ ｌ ａｌ ｒ ｎ ，ｉｔ ｌ ｅ ｔｄ ａ ｎ ｓｓ ｎ ｅ ｔ ｍａｎ ａ ｃ ．Ｉ ｒ ｖ ｅ ｕ ｌ ｏｕ ｎ ｆ ｉ ｉ ｅ ｉ ｅ ｅ ｉ ｏ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｇｔｅｉｔｇ ａ ｄｍｏ ｔｒｎ ｙｓｅ ｆ ｒｐ ｃｓｏ ｏ ｓｒ ｃｉ ｈ ｎｅ ｒｔ ｎ ｅ ｉ ｎ ｏｉ ｇｓ ｔｍ ｏ ｅ ｉｉｎＮＣ ｍａ ｈ ｎ ｓ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｒ ｔ ｅｉ ｌ ｅ ｔｔ ｎｏ ｈ ｎ ｌ ｇ ｎ ｃ ｅ ． ｎｔ ｉ ｐａ ｅ ，ｈ ｍｐ ｅ ｎ ａ ｏ ｆｔｅｉｔ ｉｅ ｔ ｉ ｍ ｉ ｅ
０ 引 言
随着先进制造技术领域 中制造质量 维护的重心从 传统的直接以工件参数为标准转 向以监测制造系统状 态参数为标准， 数控装备的在线监测技术更凸现其重要
约导致安装的复杂性和设备的外置性 ， 而定制的专用嵌 入式监测模块又存在研发周期长、 开放性差和监测功能 单一等缺陷， 难以适应高档数控 系统开放式架构和功能 模块可重构的发展需求 。 具有可重构性和开放 陛的功
切削力信号的在线监测和报警功能的实现及应用。 关 键词 ：在线监测；嵌入式；智能测控单元 中图分类号 ：Ｔ ５ Ｇ６ ９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ７ —７ ８ （０ ９０ —０ ７ —５ ６ ３ １０２ ０ ）８ ５ ７
Ｅｍ ｂｅ ｄｅ ｄ ｄ ＰＣ ｎ ｌｎｅｉ ｐｅ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｎ ＮＣ ｑ ｉ ｅ ｓ ｏ ・ｉ ｎｓ ｃ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｏ ｅ ｕ ｐｍ ｎｔ
第４ 年８ 期 ２０ 第８ ０卷 月 ９
中国科技 论文在线
基于资源共享嵌入式数控系统解决方案
第 28 卷 第 7 期 武汉理工大学学报 � � � � � 信息与管理工程版 . 28 .7 2006 � � 年 � 7 � 月 � � J A F （I F � � A I & A A G E E E G I EE I G ） J .2006 文章编号： 100 7- 144 （200 6 ） 0 7- 0 0 95 -0 3
现场总线的出现， 使得控制系统发生了革命 性的变化， 数控系统当然也不例外。现代数控系 统正向着经济型、 开放型， 以及高性能的方 向发
［1］ 展 。这些特征可 以从以嵌 入式系统 代替传 统 的工控机作为控制中心这一方面体现出来， 而在
邮箱。相比较下 28 系列的 3 2 个可任意配置的邮 ［2］ 这同时它却丝毫没有减弱数控系统的功能， 相反 箱就有着数量以 及灵活性 的优势 。本系统 采 � � 的是它使得数控系统在实时性能方面又有了一定 � 用的是 28 系列的 3 20 2812 芯片。 的提高。而随着嵌入式芯片性能的提升， 基于资 总线的选择 源共享的数控系统也成为一种发展的趋势。为实 � � � � � � � � � 在总线的选择上， 和 CA 都是不错 � 现资源共享， 网络上控制芯片、 通信介质， 以及拓 的选择， 但是 对 于经济型数控系统来 说 扑结构的选取都十分重要。 似乎不是一个最佳的选择， 尽管它可能在传输速 度上有着很大的诱惑性， 而且在节点数目和其他
嵌入式开放型数控系统研究
（ 京学院数控中心 西 陕西 西安 ７０２ ） １ １３
摘 要
在构建 的开放 式数控 系统 中， Ｉ ／ Ｓ Ⅱ实时操作 系统移植到 ＭＣ ．１ ， 把 ｘ Ｏ一 Ｃ Ｓ５ 上 在其 内核上创建 自己的任务 ， 发 出实时运 开
动控制 系统 。该 数控 系统具 有通信和网络功能。将该 系统用在模拟加工平 台上， 验证 了系统 的可行性 ：
时间 ， 由于嵌入式技术 的发展 ， 采用嵌入式实时操作 系统 的开 放 式数控逐渐引起 业界 的关注 。其主要原 因是 基 于 Ｐ Ｃ技术 的数 控 系统 在实 时性 方面有其先天不足之处 。而这一方面嵌入式技 术 刚好 发挥 了它的优势 ， 逐渐 显示 出其强大的生命力。 目前采用嵌入式技术的开放型数控研究 主要是指包含实时操
作 系 统 的控制 器 。本 文研 究 的 是关 于采 用 ｔ ／ ＳⅡ 时 内 核 的数 ｚ Ｏ 一实 Ｃ 控 系统 的软 、 件结 构 以及 实验 系统 开发 。和 Ｐ 硬 Ｃ技 术无 关 。
个精简的 Ｔ Ｗ Ｉ Ｃ Ｐ协议栈 。 实时时钟是嵌入式 系统 的一个显著 特征 ， Ｃ Ｏ 一 ￣ ／ Ｓ Ⅱ要求 时 钟周期为 １ ０～ｌＯ ｓ 刚好符 合数 控系统 工作 周期 的需 要。本 Ｏｍ ， 实验系统采用 １ ｍ ０ ｓ的工作周期 ， 复杂系统可 以适 当增大 。 ￣ ／ Ｓ Ⅱ是 一个 源代码公 开的实时 占先 式 内核 ， 可以管 ＣＯ一 它 理６ ４个任务 ， ８个 留给 系统 ， 有 用户 可 以使 用 ５ ６个任 务 ， 每个
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｉ ｈ ｏ ｓｒｃｉｎｏ ｐ ｎｎ ｍｅ ｃ ｌ ｏ ｔ ｌｓｓｅ ｔｅＲＴ Ｃ ＯＳ Ⅱ ｉ ｔａ ｓｌｎｅ ｎｔｅ ＭＣＳ５ ｓｅ ．ｎ ｈ ｎｔｓ ｓ ｎｔｅｃ ｎｔｕ ｔ ｆ ｅ ｕ ｒ ａ ｎｒ ｙｔｍ，ｈ ＯＳＩ ／ 一 ｓ ｒｎ ｐａ ｔｄ ｉ ｈ ｏ ｏ ｉ ｃ ｏ ｘ 一 ｓ ｔｍ ａ ｄ ｔｅ ａｋ １ｙ
嵌入式数控系统应用研究
心 ，以计 算机 技 术为 基础 、软硬 件可 裁减 ，
适 应 应 用 系 统 对 功 能 、 可 靠 性 、 成 本 、 体
控 制 模 块 连 接 ， 运 动 控 制 模 块 通 过 Ｉ ０ 模 ／ 块与伺服控制器和机床各开关量相连 。
积 、功 耗 等 综 合性 严 格 要 求 的 专 用计 算 机
随 着 电子 技 术 的飞 速 发展 ，数 控 系统 控 制 模 块 和 Ｉ ０ 及 伺 服 控 制 器 等 。 ／ 逐 渐 朝嵌 入 式 方 向 发展 。嵌 入 式 系统 是 近 年 发 展最 快 的 技 术 之 一 ，它 是 以 应用 为 中
（ ） 入 式数 控 运 动 控 制模 块 。 机床 逻 ３嵌
辑 运 动 控 制 的 核 心 ，利 用 逻 辑 运 算 能 力 ，
图 １ 嵌 入 式数 控 系统 硬 件 系统 结构 构 成 原理 图
３ ４
数 字 技 术 与 应 用
・
数 字技 术 ・
（ ） ＣＰ Ｄ／Ｆ ＧＡ 模 块 。 ＣＰ Ｄ 模 块 包 ７ Ｌ Ｐ Ｌ
括 ＣＰ ＬＤ、 ＦＰ ＧＡ 、 ＣＰ Ｄ 对 ＦＰＧＡ 的 配 置 Ｌ 电 路 。 ＣＰ ＬＤ 主 要 是 用 来 对 ＳＲＡＭ 工 艺 的
负 责送 料 机 运 行 轨 迹 的 计 算 、 插 补 、 反 向
间 隙 补 偿 、 信 号 采 集 、 主 轴 及 的 运 算 和 控 制 。
（ 软件功能设计。 ２）
由 于 该 嵌 入 式 数 控 系 统 采 用 ｕ ｉ ｕｘ Ｃｌｎ
操 作 系 统 管 理 系 统 的 资 源 ， 相 对 于 传 统 的 单 片 机 ， 更 类 似 一 台 微 型 计 算 机 系 统 ， 具
嵌入式开放型数控系统的研究
［二 匦口
图 ２ 嵌入式数控系统的硬件结构
和直 接译码接 口、 反转控制 电路 、 Ｈ桥驱 动 ， 正 双 电流输 出为 ２ ．Ａ， ５ １ 基 于 ＤＳ 的 嵌 入 式 数 控 系 统 模 型 Ｐ
时性 强 、 定 可 靠 、 硬 件 可 裁 剪 等 特 点 。 稳 软 关 键 词 ： Ｐ 嵌 入 式 系 统 ； 补 算 法 ＤＳ ； 插
制造 业是 国民经济 的基础 产 业 。数控技 术 是先 进制 造 技术 的
基 础 ，是关系 到 国家战 略地位 和 体现 国家 综合 国力水 平 的重 要基 础 性技 术 ，其 水平 高低 是衡量 一个 国家制造 业现 代化 程度 的核心
１１ 数 控 系 统 的 硬 件 结 构 ．
Ｄ Ｐ处理器 采用 Ｔ 公司 的 Ｔ ３ ０ ２ ｌ 。 ＭＳ ２ Ｆ ８ ２是 Ｓ Ｉ Ｍｓ ２ Ｆ ８ ２ Ｔ ３ Ｏ ２ １ Ｔ 公司推 出 的一款 ３ Ｉ ２位定 点数 字 信 号处 理 器 ，集成 了多种 先进
根据现 有 的实验 条件 通 过对 各种 插补 算法 的 比较 ，我们 选 择 了数 字积 分插 补算 法进 行深 入研 究 ，数 字积 分插 补算 法 是脉 冲增 量插 补的 一种 ， 目前 使用 范 围很广 。 它是用 数 字积 分的 方法计 算各 坐标 轴的移 动量 ， 而使运 动 轨迹 沿着 设 定的 曲线运 动 。 从 数字 积分 插补 算法 具有 运 算速 度 快 ， 冲分 配 均匀 ， 以实现 一 次 、 次 曲 脉 可 二
薹 兰 ｓｉｚａ ｈｙｈ。 ｅｕ－ ｊ ｚ
嵌入式开放型数控 系统 的研究
嵌入式数控系统的网络应用研究
基于ARM+DSP嵌入式数控系统设计
Ｏ ｕ ａ ｒ ｗ Ｏ，Ｏ Ｓ ０ ） ｐ ｔ（ ｄ ＋ ｒ ｘ Ｏ０ ； ｆ ｒ（ｏ ｎ ０ ｃ ｕ ｔ １ ０ ｃ ｕ ｔ ＋ ； ｏ ｃ ｕ ｔ ； ｏ ｎ ＜ ０ ： ｏ ｎ ＋ ） ｒ ｎ ｅ（ｘ ， １ ７ ０ ； ａ ｇ Ｏ ｆ ５ ０ ）
地 址 线 、 ｌ位 数 据 线 以 及 一 些 读 写 控 制 信 号 线 等 。 运 动 控 制 芯 片 ６ ＭＸ １Ａ 与￥ Ｃ４ ０ Ｃ３４ ｓ ３２ １ 处理器 就 是通过 这个 标准 的 总线接 口电路而 连接 的 。
特别 要注 意 的是 ，￥ Ｃ ４ ０ Ｉ ０ ３ ２ １ 的 ／ 引脚 的工 作 电压 和Ｍ Ｘ １Ａ 的工作 电 Ｃ ３４ ｓ
ａ ＝ ａ Ｐ １ ｉ ｅ ｄ Ｓ ｅ ｉ ｇ ｐ ｅ ） ａ Ｃ ｌ ｕ Ｔ ｍ （ｗ ｈ Ｄ ｎ ｓ ｅ ｄ ；
Ｔ ｍ ｔ ａｉ ｉ ｐ ｅ ： ｅ ｐ ａ ｎ ｅ ｄ ｓ
嵌 入式 系统 广泛 应用 于 汽车 制造 、通 信 终端 、家 用 电器 、机 电设 备等 各 种控 制领 域 ，随 着 电子 信 息技 术及 控制 技 术 的迅猛 发 展 ，嵌 入式 技 术 日 臻 成 熟。将 嵌 入式 技 术 与数控 技 术有 机 结合 ，可 以充分 发挥 嵌 入式 数控 系 统 兼备 嵌入式 技 术和数 控技 术 的优 势， 设计 出性 能更优 的数 控产 品 ［］ １。 本 文设 计 的嵌入 式数 控 系统 ，基 于Ａ ＭＤ Ｐ Ｒ ＋Ｓ 硬件 控制 ，利用 Ｌｎ ｘ ｉｕ 操作 系 统源 代码 软 件控 制 。通 过操 作 系统 和 系统 模块 的裁 剪 设 计、 软硬 件 系统 的开发 ，设计 出一种 新的 高性 能的 嵌入式 数控 系统 。 １基于 Ａ Ｍ＋ Ｓ 的嵌 人式 数控 系统 模型 Ｒ Ｄ Ｐ 该嵌 入式 数控系 统可 分为运 动控 制软 件层 、操作 系统 层和 硬件层 ［］ ２。 底 层硬 件 层 的Ａ Ｍ Ｒ 处理 器 采 用￥ Ｃ４０ （ ３２ １是 韩 国三 星 （ ａ ｓｎ ）公 ３２ １ ￥Ｃ４ ０ Ｓｍ ｕ ｇ 司 设计 的３位 ＲＳ 嵌入 式处 理 器 ）和 Ｍ Ｘ１Ａ （Ｃ ３４ｓ 日本Ｎ Ｖ 电子 ２ ＩＣ Ｃ３ ４ｓ Ｍ Ｘ １Ａ 是 ＯＡ 有 限公 司研制 的Ｄ Ｐ Ｓ 运动控 制专 用芯 片 ）。 中间层 为嵌 入 式数控 系 统的操 作
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第一章嵌入式数控系统介绍随着嵌入式处理器的广泛使用，数控装置中也采用了嵌入式微处理器，这种数控系统在市场上被称为嵌入式数控系统。
采用了嵌入式处理器的数控装置和先前的数控装置在功能上相似，不过由于嵌入式处理器强大的计算能力和扩展能力，嵌入式数控系统的计算速度更快，与外界的接口也更丰富。
图1所示为嵌入式数控系统的结构框图图1 嵌入式数控系统结构框图嵌入式处理器是整个系统运算和控制中心，种类很多，比较常用的有ARM、嵌入式X86、MCU等。
可编程计算部件是指现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）等可编程计算资源。
嵌入式处理器中集成了LCD控制器，它提供与液晶显示器的接口，通过这个接口可以直接驱动液晶显示屏。
嵌入式处理器中还集成了USB客户端控制器，方便实现USB客户端接口。
嵌入式处理器中的以太网模块还可以实现数控系统的联网功能。
1.1 嵌入式系统的定义定义可从几方面来理解嵌入式系统：◆嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。
因此可以这样理解上述三个面向的含义，即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。
◆嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。
◆嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。
所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。
实际上，嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很难以给它下一个准确的定义。
现在人们讲嵌入式系统时，某种程度上指近些年比较热的具有操作系统的嵌入式系统。
一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处理器、存储器、输入输出（I/O）和软件。
嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。
范围极其广阔，从最初的４位处理器，目前仍在大规模应用的８位单片机，到最新的受到广泛青睐的32位，64位嵌入式CPU。
1.2 嵌入式系统的特点1.2.1 嵌入式系统的重要特征这些年来掀起了嵌入式系统应用热潮的原因只要有几个方面：一是芯片技术的发展，使得单个芯片具有更强的处理能力，而且使集成多种接口已经成为可能，众多芯片生产厂商已经将注意力集中在这方面。
另一方面的原因就是应用的需要，由于对产品可靠性、成本、更新换代要求的提高，使得嵌入式系统逐渐从纯硬件实现和使用通用计算机实现的应用中脱颖而出，成为近年来令人关注的焦点。
从上面的定义，我们可以看出嵌入式系统的几个重要特征：１．系统内核小。
由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。
比如Enea公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核？简直没有可比性。
２．专用性强。
嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。
同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。
３．系统精简。
嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
４．高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。
而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高质量和高可靠性。
５．嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。
６．嵌入式系统开发需要开发工具和环境。
1.3 嵌入式系统的分类由于嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，所以其分类也可以从硬件和软件进行划分。
1.3.1 基于硬件的视觉从硬件方面来讲，各式各样的嵌入式处理器是嵌入式系统硬件中的最核心的部分，而目前世界上具有嵌入式功能特点的处理器已经超过1000种，流行体系结构包括MCU，MPU等30多个系列。
鉴于嵌入式系统广阔的发展前景，很多半导体制造商都大规模生产嵌入式处理器，并且公司自主设计处理器也已经成为了未来嵌入式领域的一大趋势，其中从单片机、DSP到FPGA有着各式各样的品种，速度越来越快，性能越来越强，价格也越来越低。
目前嵌入式处理器的寻址空间可以从64kB到16MB，处理速度最快可以达到2000 MIPS，封装从8个引脚到144个引脚不等。
根据其现状，嵌入式处理器可以分成下面几类：1.嵌入式微处理器（Micro Processor Unit，MPU）嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。
它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。
在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。
和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、可靠性高的优点。
目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM 系列等。
2.嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式微控制器的典型代表是单片机，从70年代末单片机出现到今天，虽然已经经过了20多年的历史，但这种８位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。
单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。
和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。
微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。
3.嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令的执行速度。
在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。
目前最为广泛应用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的应用范围。
4.嵌入式片上系统(System On Chip)SoC追求产品系统最大包容的集成器件，是目前嵌入式应用领域的热门话题之一。
SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。
1.3.2 基于软件的视觉从软件方面划分，主要可以依据操作系统的类型。
目前嵌入式系统的软件主要有两大类：实时系统和分时系统。
其中实时系统又分为两类：硬实时系统和软实时系统。
当然，除了上述分类之外，还有许多其他分类方法，比如从应用方面分为工业应用和消费电子等，在这里就不一一累述了。
第二章嵌入式系统的历史2.1 嵌入式系统的发展虽然嵌入式系统是近几年才风靡起来的，但是这个概念并非新近才出现。
从20世纪七十年代单片机的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了近30年的发展历史。
作为一个系统，往往是在硬件和软件交替发展的双螺旋的支撑下逐渐趋于稳定和成熟，嵌入式系统也不例外。
嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。
70年代单片机的出现，使得汽车、家电、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能：更容易使用、更快、更便宜。
这些装置已经初步具备了嵌入式的应用特点，但是这时的应用只是使用８位的芯片，执行一些单线程的程序，还谈不上“系统”的概念。
从80年代早期开始，嵌入式系统的程序员开始用商业级的“操作系统”编写嵌入式应用软件，这使得可以获取更短的开发周期，更低的开发资金和更高的开发效率，“嵌入式系统”真正出现了。
确切点说，这个时候的操作系统是一个实时核，这个实时核包含了许多传统操作系统的特征，包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。
其中比较著名的有Ready System 公司的VRTX、Integrated System Incorporation (ISI)的PSOS和IMG的VxWorks、QNX公司的QNX 等。
这些嵌入式操作系统都具有嵌入式的典型特点：它们均采用占先式的调度，响应的时间很短，任务执行的时间可以确定；系统内核很小，具有可裁剪，可扩充和可移植性，可以移植到各种处理器上；较强的实时和可靠性，适合嵌入式应用。
这些嵌入式实时多任务操作系统的出现，使得应用开发人员得以从小范围的开发解放出来，同时也促使嵌入式有了更为广阔的应用空间。
90年代以后，随着对实时性要求的提高，软件规模不断上升，实时核逐渐发展为实时多任务操作系统（RTOS），并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。
这时候更多的公司看到了嵌入式系统的广阔发展前景，开始大力发展自己的嵌入式操作系统。
除了上面的几家老牌公司以外，还出现了Palm OS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，Nucleux，以及国内的Hopen，Delta Os等嵌入式操作系统。
随着嵌入式技术的发展前景日益广阔，相信会有更多的嵌入式操作系统软件出现。
在中国嵌入式系统领域，比较认同的嵌入式系统概念是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
2.2 未来嵌入式系统的发展趋势信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势：1．嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。
2．网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂。
这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能，为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或信号处理器DSP增强处理能力，同时增加功能接口，如USB，扩展总线类型，如CAN BUS，加强对多媒体、图形等的处理，逐步实施片上系统（SOC）的概念。