兩種新型嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式

1. 硬件采用單片機(jī)設(shè)計(jì)，軟件采用匯編語言編寫

采用這種設(shè)計(jì)方式，硬件成本低，設(shè)備體積小。但由于程序采用匯編語言編寫，軟件靈活性、可擴(kuò)充性、可移植性較差。同時(shí)，作為處理器核心的單片機(jī)芯片，無法提供高速率運(yùn)算。隨著工業(yè)控制要求的不斷提高，采用這一設(shè)計(jì)方式，無論在硬件或軟件上都無法滿足要求。

2. 硬件采用工控機(jī)，軟件采用VC++編寫

采用工控機(jī)作為硬件設(shè)備，既能提供處理速度，又適于惡劣

二 新型嵌入式系統(tǒng)介紹與比較

隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新模式、新方法。以下在硬件與操作系統(tǒng)兩方面介紹主流嵌入式開發(fā)技術(shù)。

1. 硬件

目前較多使用的嵌入式系統(tǒng)硬件有ARM芯片與PC/104主板。

(1)ARM芯片

ARM處理器是一種16/32位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微處理器。目前很流行的當(dāng)屬ARM7和ARM9兩個(gè)系列。隨著人們對(duì)系統(tǒng)功能提出了更高要求，ARM7在高端應(yīng)用中已顯得力不從心，性能更強(qiáng)勁的ARM9處理器逐漸占據(jù)了高端產(chǎn)品市場。ARM9系列微處理器具有以下特點(diǎn)：5級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高；支持32位ARM指令集和16位THUMB指令集；支持32位AMBA總線接口；全性能的MMU，支持Windows CE、Linux等主流的嵌入式操作系統(tǒng)；支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的數(shù)據(jù)和指令處理指令。

(2)PC/104主板

PC/104是工業(yè)嵌入式板卡較多采用的一種規(guī)格。采用PC/104規(guī)范的主板，再配以微軟操作系統(tǒng)，用戶就可容易地實(shí)現(xiàn)編程和擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn)的外圍設(shè)備。這些標(biāo)準(zhǔn)的外圍設(shè)備包括視頻接口、存儲(chǔ)設(shè)備、鍵盤、網(wǎng)絡(luò)接口、串口、并口、數(shù)據(jù)采集模塊及其他一些特殊設(shè)備。另外，結(jié)構(gòu)上的加固型設(shè)計(jì)使得PC/104系統(tǒng)可應(yīng)用到強(qiáng)振動(dòng)及強(qiáng)撞擊等惡劣應(yīng)用環(huán)境。

(3)比較

ARM芯片與PC/104主板相比較，具有功耗低、體積小、價(jià)格低的優(yōu)勢。但ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中涉及到ARM仿真器與ARM編譯器的使用，編譯后的最終程序需要導(dǎo)入芯片中。對(duì)于沒有相關(guān)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師，熟悉ARM芯片開發(fā)需要一定時(shí)間，設(shè)計(jì)周期也自然會(huì)延長很多。此外，ARM芯片規(guī)格較為固定，其各種配置不能靈活改動(dòng)。

PC/104主板能很好地與Windows系統(tǒng)兼容，其開發(fā)過程與普通PC機(jī)的開發(fā)幾乎沒有差別，可最大程度地降低開發(fā)難度、縮短開發(fā)周期。其模塊化的配置方式使其成為低成本、高可靠性、能迅速配置成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)化模塊。與ARM芯片相比，功耗高、體積大、價(jià)格高是其缺點(diǎn)。

2. 操作系統(tǒng)

目前，嵌入式系統(tǒng)常用的操作系統(tǒng)有VxWorks、Linux、Windows。

(1)VxWorks

VxWorks因出現(xiàn)較早、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、內(nèi)核很小、可靠性較高等，所以在北美應(yīng)用很廣泛。特別是在通信設(shè)備等實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)中，幾乎非VxWorks莫屬。VxWorks的很多概念和技術(shù)都和Linux很類似，主要是用C語言開發(fā)。但VxWorks因價(jià)格很高，所以一般應(yīng)用中很少采用這種操作系統(tǒng)。

(2)Linux

Linux是一種免費(fèi)、開源的操作系統(tǒng)，因此其支持軟件多，可用資源豐富。目前應(yīng)用在嵌入式領(lǐng)域的Linux系統(tǒng)主要有兩類：一類是專為嵌入式設(shè)計(jì)的已被裁減過的Linux系統(tǒng)，最常用的是uClinux(不帶MMU功能)，目前占較大應(yīng)用份額，可應(yīng)用在ARM7上；另一類是應(yīng)用在ARM9上，將Linux的內(nèi)核移植在其上，可使用更多的Linux功能。缺點(diǎn)是一般開發(fā)人員不太熟悉Linux，開發(fā)難度較大。

(3)Windows

WinCE推出只有幾年時(shí)間，但目前已占據(jù)了很大市場份額。由于WinCE開發(fā)都是大家熟悉的VC++環(huán)境，所以對(duì)于一般的開發(fā)人員都不會(huì)有多大難度，這也是WinCE容易被人們接受的原因。開發(fā)環(huán)境方便快速，微軟的強(qiáng)大技術(shù)支持，使得WinCE開發(fā)難度遠(yuǎn)低于嵌入式Linux。此外，WinCE與WindowXP及Win2000的同族性，保證了原來在PC機(jī)上開發(fā)的程序可容易移植到嵌入式系統(tǒng)中。