基于工控设备的嵌入式系统选择

实时系统（如 PDA）.
式系统的核心，控制整个系统的运行，提供人机交互信息 .
2 嵌入式系统的基本特点
4 嵌入式系统的选择
l）关注 ARM 技 术 的 发 展 态 势 . 嵌 入 式 系 统 微 处 理 器
嵌入式系 统 的 特 点 来 源 于 它 的 三 大 基 本 要 素 和 基 本 内核来自于 ARM 公司，世界上各集成芯片厂商结合自身的
特征 .
技术优势和芯片市场的定 位 进 行 最 优 化 设 计，从 而 推 出 其
l）由于嵌入式系统要嵌入到对象系统 中，因 此 其 内 核 内核统一于 ARM 的 大 批 各 据 特 色、高 度 集 成 的 的 SOC 芯
大多非常适应于工作在为 特 定 用 户 群 所 设 计 的 系 统 中，用 于完成某一种特定 任 务 或 几 个 任 务 . 因 此 多 个 嵌 入 式 CPU
嵌入式系统始于微型计算机时代，经过近 20 年的开 发 的处理控制能力；另一方面 研 发 和 采 用 实 时 多 任 务 编 程 技
和应用，形成了有别于通用 型 计 算 机 系 统 的 专 用 型 计 算 机 术和交叉开发工具技术来 提 升 控 制 功 能 的 复 杂 性，简 化 应
系统，特别是近 年 来，嵌 入 式 技 术 和 产 品 的 研 发 围 绕 与 对 用程序的设计，确 保 软 件 的 质 量 和 进 一 步 缩 短 开 发 周 期 .
差异大，在现代 工 业 控 制 装 备 应 用 十 分 广 泛，这 就 要 求 嵌 端产品，但作为 民 用 机 电 一 体 化 普 及 型 应 用 还 有 待 时 日 .
入式系统必须具备和满足 对 象 系 统 的 应 用 环 境，因 此 嵌 入 近 2 年来，我国的 32 位 嵌 入 式 技 术 研 发 也 蓬 勃 兴 起，清 华
度，嵌入式软件 通 常 固 化 在 非 易 失 性 存 储 器 内，一 旦 完 成 应用 . 由 于 日 益 激 烈 的 竞 争，微 软 的 Windows CE 和 Palm
开发设计形成嵌入式产品 后，用 户 一 般 不 能 再 对 其 应 用 程 Computing 公司也推出 了 自 己 的 不 同 功 能 的 嵌 入 式 操 作 系
靠地工作 .
最有竞争力和 知 名 度 的 嵌 入 式 操 作 系 统 为 美 国 集 成 系 统
4）嵌入式系统是现代计算机技术、电子 技 术 与 不 同 对 公司的 pSOSystems，简称为 pSOS . 该操作系统采用了模块化
象系统具体应用相结合的产 物，它 虽 然 具 有“计 算 机”的 基 体系结构，具有 很 强 的 可 扩 展 性，是 一 种 先 进 的 实 时 操 作
对象的智能化控制 .该系统由嵌入式硬件和嵌入式软件组 成，其中嵌 入 式 硬 件 包 括 处 理 器 / ARM 核、存 储 器、I / O 端 口、外设等，它们以芯片、模 板、组 件、控 制 器 的 形 式 嵌 藏 于
l）按嵌入式 系 统 表 现 形 式 和 硬 件 种 类 可 分 为：! 系 统中使用某种核心模块的嵌入式系统为模块级 嵌 入；" 系 统中使用含某 种 程 序 或 算 法 的 处 理 器 嵌 入 式 系 统 为 芯 片
第 20 卷 第 8 期
重庆工学院学报
2006 年 8 月
VoI . 20 No . 8
JournaI of Chongging Institute of TechnoIogy
Aug . 2006
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Abstract：The inserted system is a top-end product in the singIe-chip unit controI technoIogy . From the angIe of the basic theory and project appIication，this articIe describes the basic concept，composition，and features of the inserted system，expounds the deveIoping trend of the inserted technoIogy，and puts forwards the aIternative methods for the inserted system in industriaI controI . Key words：inserted system；appIied object；ARM technoIogy；operating system
序及功能进行修改 .
统 . 我国的嵌入 式 操 作 系 统 虽 然 研 发 起 步 较 晚，但 也 在 国
5）由于嵌入式系 统 与 具 体 应 用 对 象 系 统 能 高 度 有 机 内外占有一定 的 市 场，如 Linux 操 作 系 统，以 其 性 能 稳 定，
地结合为一个整体，它的 升 级、更 新 也 与 具 体 的 产 品 同 步， 支持多种体系 结 构 并 具 有 完 善 的 网 络 通 信 机 制 而 应 用 于
应用对象的设备内部；嵌入式软件有 3 层，包括设备的驱动 嵌入 .
程序、实时操作 系 统 和 应 用 程 序 . 嵌 入 式 系 统 的 硬 件 是 嵌 入式系统软件环境运行的 基 础，是 嵌 入 式 系 统 软 件 运 行 的 物理平台 .嵌入式操作系统和各种应用程序则是整个嵌入
2）按嵌入式 软 件 实 时 性 需 求 可 分 为：! 硬 实 时 系 统 （工业实时控制系统）；" 软 实 时 系 统（消 费 类 产 品）；# 非
因此嵌入式系统具有较长的使用周期 .
消费类电子产品和部分工业控制设备中 .
此外，国内外嵌入式系 统 研 发 商 为 了 满 足 嵌 入 式 系 统
3 嵌入式系统的分类
应用功能的不断升级和提 高 竞 争 力，一 方 面 采 用 更 强 大 的 32 位、64 位嵌入 式 处 理 器 或 信 号 处 理 器 DSP，增 强 其 信 号
实时多重任务有强大的支 持 能 力，因 此 它 还 具 备 系 统 测 试 品时，对国内外 ARM 技术的发展动态应有所正确的比较和
和可靠性评估的功能 .在嵌入式系统的芯片上均内含专用 把握 .
调试电路，以保证嵌入式 产 品 投 入 使 用 后 能 高 效、稳 定、可
2）熟悉嵌入式 操 作 系 统 的 应 用 与 发 展 . 目 前，国 际 上
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"""""""""#
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""lection of Inserted System Based on Industry-controlling Eguipment
NIU Rong-jian
（Chongging Industry PoIytechnic CoIIege，Chongging 400050，China）
本要素和特征，但 本 身 不 具 备 自 举 开 发 能 力，必 须 利 用 专 系统 . 由于 pSOS 支 持 TCP / IP 协 议，使 该 操 作 系 统 具 有 In-
用工具进 行 设 计 . 为 了 提 高 其 实 时 控 制 的 响 应 和 执 行 速 ternet 网访问能力，被国外很多嵌入式设备普 遍 采 纳 和 广 泛
入”、“专用”、“计算机”的三大要素和特征 .
件及研发生产商，为正确合 理 选 择 和 选 用 嵌 入 式 系 统 带 来
嵌入式系统是应用于 特 定 环 境 下，针 对 特 定 用 途 而 设 了一定的难度，目前业内比 较 认 同 的 嵌 入 式 系 统 分 类 有 以
计的专用计算 机 系 统，主 要 用 于 对 各 种 信 号 的 处 理，实 现 下几种：
0 引言
1 嵌入式系统的基本概念
进入 21 世纪以来，以微电子技术、计算机技术、信息 化 技术、精细 化 技 术 为 核 心 而 引 发 的 数 字 化、网 络 化、智 能 化、综合化、个性化技术革 命，不 仅 深 刻 地 影 响 着 全 球 的 科 技、经济、社会和军事的发 展，而 且 也 极 大 地 提 高 了 生 产 过 程自动化、智能化的含量 . 以 机 电 制 造 业 为 例，工 业 生 产 装 备控制中计算机控制正大踏步地取代传统的继 - 接控制， NC 控制正逐渐 地 让 位 于 CNC 控 制［1］，传 统 意 义 上 的 单 片 机控制系统和装置也逐渐 成 为 低 端 产 品，高 端 则 被 嵌 入 式 系统和嵌入式产品占领 .
协同完成实时多重复杂任务 .
理器，由于 其 芯 片 主 频 高、内 部 集 成 的 接 口 丰 富、工 艺 先
2）由于嵌入式系统要嵌入到对象系统 中，因 此 比 通 用 进、性 能 优 良、功 能 强 大，正 发 展 为 应 用 领 域 的 主 流 产 品 .
PC 机系统资源少 . 又由于对象系统的控制对象和 运 行 环 境 虽然 ARMll 在性能、功能上更加完善，属 于 ARM 技 术 的 高
片 . ARM 公 司 的 IP 核 也 由 ARM7，ARM9 发 展 至 ARMll 高 端系列产品［4］. 目前 ARM7 芯 片 做 成 的 嵌 入 式 产 品 虽 然 还