2018-07-24 13:39:11

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嵌入式设备主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件和嵌入式软件系统组成,它是集软硬件于一体的可独立工作的"器件"。嵌入式处理器主要由一个单片机或微控制器 (MCU)组成。相关支撑硬件包括显示卡、存储介质(ROM和RAM等)、通讯设备、IC卡或信用卡的读取设备等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统,它不具备像硬盘那样大容量的存储介质,而大多使用闪存(Flash Memory)作为存储介质。嵌入式软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通讯协议、数据库系统、标准化浏览器和应用软件等。

基本信息

  • 中文名称

    嵌入式系统

  • 外文名称

    Embedded system

  • 代表

    操作系统、图形界面、通讯协议等

  • 特点

    不可修改性

折叠 编辑本段 特点

总体看来,嵌入式系统具有便利灵活、性能价格比高、嵌入性强等特点,可以嵌入到现有任何信息家电和工业控制系统中。从软件角度来看,嵌入式系统具有不可修改性、系统所需配置要求较低、系统专业性和实时性较强等特点。[2]

折叠 编辑本段 系统开发

Linux 正在嵌入式开发领域稳步发展。因为 Linux 使用 GPL(请参阅本文后面的参考资料),所以任何对将 Linux 定制于 PDA、掌上机或者可佩带设备感兴趣的人都可以从因特网免费下载其内核和应用程序,并开始移植或开发。许多 Linux 改良品种迎合了嵌入式/实时市场。它们包括 RTLinux(实时 Linux)、uclinux(用于非 MMU 设备的 Linux)、Montavista Linux(用于 ARM、MIPS、PPC 的 Linux 分发版)、ARM-Linux(ARM 上的 Linux)和其它 Linux 系统

嵌入式 Linux 开发大致涉及三个层次:引导装载程序、Linux 内核和图形用户界面(或称 GUI)。[3]

引导装载程序

引导装载程序通常是在任何硬件上执行的第一段代码。在象台式机这样的常规系统中,通常将引导装载程序装入主引导记录(Master Boot Record,(MBR))中,或者装入 Linux 驻留的磁盘的第一个扇区中。通常,在台式机或其它系统上,BIOS 将控制移交给引导装载程序。[1]

专用软件可以直接与远程系统上的闪存设备进行交互并将引导装载程序安装在闪存的给定位置中。闪存设备是与存储设备功能类似的特殊芯片,而且它们能持久存储信息 ― 即,在重新引导时不会擦除其内容。

某些种类的嵌入式设备具有微小的引导代码― 根据几个字节的指令 ― 它将初始化一些 DRAM 设置并启用目标上的一个串行(或者 USB,或者以太网)端口与主机程序通信。然后,主机程序或装入程序可以使用这个连接将引导装载程序传送到目标上,并将它写入闪存。[3]

设置工具链

设置工具链在主机机器上创建一个用于编译将在目标上运行的内核和应用程序的构建环境 ― 这是因为目标硬件可能没有与主机兼容的二进制执行级别。

工具链由一套用于编译、汇编和链接内核及应用程序的组件组成。 这些组件包括:

  • Binutils― 用于操作二进制文件的实用程序集合。它们包括诸如ar、as、objdump、objcopy这样的实用程序。[2]
  • Gcc― GNU C 编译器。[2]
  • Glibc― 所有用户应用程序都将链接到的 C 库。避免使用任何 C 库函数的内核和其它应用程序可以在没有该库的情况下进行编译。[2]

构建工具链建立了一个交叉编译器环境。本地编译器编译与本机同类的处理器的指令。交叉编译器运行在某一种处理器上,却可以编译另一种处理器的指令。重头设置交叉编译器工具链可不是一项简单的任务:它包括下载源代码、修补补丁、配置、编译、设置头文件、安装以及很多很多的操作。另外,这样一个彻底的构建过程对内存和硬盘的需求是巨大的。如果没有足够的内存和硬盘空间,那么在构建阶段由于相关性、配置或头文件设置等问题会突然冒出许多问题。

因此能够从因特网上获得已预编译的二进制文件是一件好事(但不太好的一点是,它们大多数只限于基于 ARM 的系统,但迟早会改变的)。一些比较流行的已预编译的工具链包括那些来自 Compaq(Familiar Linux )、LART(LART Linux)和 Embedian(基于 Debian 但与它无关)的工具链 ― 所有这些工具链都用于基于 ARM 的平台。[3]

图形用户界面(GUI)选项

从用户的观点来看,图形用户界面(GUI)是系统的一个最至关重要的方面:用户通过 GUI 与系统进行交互。所以 GUI 应该易于使用并且非常可靠。但它还需要是有内存意识的,以便在内存受限的、微型嵌入式设备上可以无缝执行。所以,它应该是轻量级的,并且能够快速装入。[3]

另一个要考虑的重要方面涉及许可证问题。一些 GUI 分发版具有允许免费使用的许可证,甚至在一些商业产品中也是如此。另一些许可证要求如果想将 GUI 合并入项目中则要支付版税。

最后,大多数开发人员可能会选择 XFree86,因为 XFree86 为他们提供了一个能使用他们喜欢的工具的熟悉环境。但是市场上较新的 GUI,象 Century Software 的 Microwindows(Nano-X)和 Trolltech QT/Embedded,与 X 在嵌入式 Linux 的竞技舞台中展开了激烈竞争,这主要是因为它们占用很少的资源、执行的速度很快并且具有定制窗口构件的支持。[3]

折叠 编辑本段 意义

随着互联网和无线传感技术嵌入到越来越多的设备,这已经成为了洞察的另一个来源,可用于制定和改进业务策略的方方面面。

物联网给企业的数据量创造了一波汹涌无比的高潮。企业世界仍然在努力就这一现象达成妥协-如果他们对跟上这一强大的大数据来源还抱有希望的话,就必须迅速了。嵌入式技术的潜在分支已经从面向广告增生扩散到了包括生产和客户服务在内的内部业务流程。随着互联网和无线传感技术嵌入到越来越多的设备,这已经成为了洞察的另一个来源,可用于制定和改进业务策略的方方面面。

物联网为内部BI带来新的价值

机器对机器(M2M)的嵌入式技术正在研究、制造、零售和物流等领域取得成功。比方说,公司可用嵌入式技术以前所未有的水平加速生产和质量控制管理。据IBM MessageSight部门首席架构师Andrew Schofield的说法,"这里的驱动力是公司希望获得竞争优势,然后利用这一数据改善其业务流程和效率。"

当机器有了嵌入式技术支持以后,就会让业务运行得更加流畅。随着时间推移它们还会令性能改进更加简单。带嵌入式系统的设备可监控自身的运营状态提供服务需求的实时数据,如果发生问题的话会提供即时通告(某些情况下甚至还提供对远程修复的访问)。它们能够与系统内的其他机器通信,根据情况变化自动进行调整。它们能记录人/机交互,识别出因为糟糕的设备或软件设计及过期的过程而出现的瓶颈。许多嵌入式M2M解决方案可集成到ERP、CRM及供应链系统中,为分析提供一个更为全面的图景。结果是这样的商业智能也能提供对物理世界的洞察--而不仅仅是电子世界的。

并非总是关乎大图景

尽管收集所有M2M数据进一个巨大的仪表盘以便观察整体情况看似最佳方案,但这并不是信息使用的最明智方式。Schofield指出了一个新的烦恼--嵌入式技术可能会开始使用人工参与最小化的BI。有了物联网,"设备可发现对方、进行互连、共享信息,然后在本地做出决定。业务系统取走这些信息然后应用智能,对数据进行分析。但是它们不需要集中连接所有的数据。"这种办法可称之为微BI,因为它可用于在个嵌入式节点或集群的层次上进行渐进式改进。

嵌入式BI的消费者侧

尽管嵌入式技术在公司自有资产中正变得越来越无所不在,但是却是消费者所有设备的嵌入式技术同时引发了营销和IT人士的兴奋。科克理工学院的John Barrett博士在他的TEDxCIT演讲中描述了对嵌入式技术增长的预期。他披露了一组令人吃惊的数据,到2032年,普通人每天在日常生活中将会接触到3000到5000个智能物体。对于企业来说其隐含的意义是令人目瞪口呆的。"当你明白了个体是如何使用独立的产品时,面向个体的营销聚焦就成为了可能。而这将会变革营销和广告业。"

来自于移动世界的嵌入式数据正在提供对一组全新指标的访问。Ensighten的James Neihaus说,企业正在对消费者在日常生活中的行为改变方式给予特别的关注。"这主要是围绕着跨设备的用户行为。全渠道的体验是什么?我的用户时不时白天用平板电脑、晚上用智能手机?客户希望能够基于他们喜欢的用户和设备提供相关体验和内容服务。通过对跨接触点的行为分析,你可以看到多得多的兴趣。"

实际上,把移动技术带给自己客户的公司有机会通过两种方式收集BI。首先,他们可以靠设备本身的嵌入式传感器中的信息(如GPS数据)去收集。其次,他们可以通过嵌入在移动平台提供的特定应用中的分析和BI来收集数据。把这些数据来源结合起来,就可以提供一幅有关消费者何时何地如何与应用和内容交互的清晰图景。随着反馈环的缩短,以及企业给最终用户带来不断提高的满意度体验,嵌入式BI成为了陷入式BI。[4]

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