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1、嵌入式软件与中间件,ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)，电子数值积分计算机，也可称埃尼阿克)是世界上第一台通用电子计算机，于1946年2月14日建造完成并公布。,体积庞大， 18000个 真空管， 45吨,晶体管计算机,1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，取名“催迪克”（），装有800个晶体管。,iMac,嵌入式系统的概念,概念（IEEE） devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machine
2、ry or plants.（嵌入式系统是控制、监视或者辅助某个设备、机器甚至工厂运行的设备。） 用来执行特定功能 以微电脑与周边构成核心 需要严格的时序与稳定度 全自动操作循环,嵌入式系统的概念（续）,国内普遍接受的概念 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁减，适于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。,嵌入式系统的组成,嵌入式系统组成 系统硬件 嵌入式处理器 外围硬件设备 软件 嵌入式操作系统 用户应用程序,嵌入式系统的组成（续）,系统硬件组成 嵌入式处理器 外围电路 接口 外设,MPU,嵌入式处理器分类,嵌入式微处理器（MPU）：运算器、控
3、制器 嵌入式微控制器（MCU）：片内ROM、RAM、总线、I/O口、计数器、看门狗、AD、DA、Flash 数字信号处理器（DSP）：哈佛结构，适用于FFT变换、谱分析、数字滤波等操作，用于音频、视频处理 片上系统（SOC）：USB、GPRS、GPS、IEEE1394、蓝牙，可靠性强、开发时间短,嵌入式处理器分类（续）,嵌入式微处理器（MPU）：Am186/88、386EX 嵌入式微控制器（MCU）：8051、P51XA 数字信号处理器（DSP）：TMS320系列、DSP56200系列 片上系统（SOC）：M-core、CC2430,嵌入式微控制器,嵌入式微控制器又称单片机，它以某种微处理器内
4、核为核心，将计算机系统的各个部分集成在一块芯片中，包括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、Flash RAM、EEPROM等。,数字信号处理器,DSP处理器对系统结构和指令进行特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域。,片上系统,片上系统是采用硬件描述语言来设计各种处理器内核以及各种外设，把设计好的单元存储在器件库中，用户只需根据系统要求选用这些器件，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。,外围硬件设备,电源部分：交流电、电
5、池供电 输入部分：键盘、鼠标、触摸屏、拨码开关等。 输出部分：发光二极管、lED显示器、LCD显示器、蜂鸣器等。 存储部分：ROM、EPROM、EEPROM、FLASH、RAM。,外围硬件设备（续）,接口电路：USB接口、PS/2接口、串口、IDE接口、红外接口、1394接口、CF卡接口、网络接口、CAN总线接口、RS422接口、RS485接口等等，每一种接口一般都对应一个专用的控制芯片，例如串口一般是由8250芯片来控制。 其他硬件逻辑电路：AD转换电路、电机驱动电路、时钟日期生成电路等等。,嵌入式系统的组成（续）,软件组成 操作系统 应用程序,处理器,嵌入式操作系统分类,顺序系统 分时系统
6、 实时系统 强实时：vxworks 弱实时：嵌入式linux、wince 开源：linux、uClinux、uC/OS II,Vxworks操作系统,Vxworks操作系统是一个非常优秀的嵌入式操作系统，它的实时性强，内核可裁剪到很小，可靠性高。在北美，Vxworks占据了嵌入式操作系统的多半市场，特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，Vxworks占据了绝大部分市场份额。但是Vxworks及其相关开发工具的价格很高，小公司难以承受。,嵌入式Linux操作系统,Linux是一个成功的服务器操作系统，此外由于其开源、免费、可移植性好的特点，在嵌入式系统中也有广泛应用。嵌入式Linux可分为两
7、类，一类经过修改，专门在设有内存管理单元的硬件上运行，例如uCLinux;另一类具有完全的Linux特性，运行于有内存管理单元的硬件平台，例如mini Linux.,uC/OS II操作系统,目前很多大学都以uC/OS II 为教学使用的实时操作系统，这主要是由于uC/OS II 较简单，源码公开，非常适合入门者学习实时操作系统原理。uC/OS II 的缺点是功能有限，实际使用较少。,Windows CE操作系统,Windows CE是微软公司推出的嵌入式操作系统，在短短几年间占据了很大的市场份额，特别是在PDA、手机、显示仪等界面要求较高或者要求快速的场合。Windows CE 的开发平台主
8、要为Windows CE Platform Builder，有时也用EVC环境开发一些较上层的应用,嵌入式应用软件,固态化存储：为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不存储在硬盘等载体中。 高质量、高可靠性：嵌入式系统资源的稀缺性和执行的实时性要求软件代码应该尽可能的短小、高效、快速，为此对编程以及编译器的设计提出了更高的要求。 高实时性：在多任务嵌入式系统中，存在重要性不同的多个任务，如何对多任务请求合理的响应是系统设计的关键这个环节处理不当很可能导致灾难性结果。,中间件,中间件(middleware)是基础软件的一大类，属于可复用软件的范畴
9、。顾名思义，中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用软件的下层，总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。 IDC（Internet Data Center）定义：中间件是一种独立的系 统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。 IDC对中间件的定义表明，中间件是一类软件，而非一种软件;中间件不仅仅实现互连，还要实现应用之间的互操作;中间件是基于分布式处理的软件，最突出的特点是其网络通信功能。,通用中间件类型,企业服务总线（ESB ： Enter
10、prise Service Bus）：ESB 是一种开放的、基于标准的分布式同步或异步信息传递中间件。通过 XML、Web 服务接口以及标准化基于规则的路由选择文档等支持，ESB 为企业应用程序提供安全互用性。 事务处理（TP：Transaction Processing）监控器：为发生在对象间的事务处理提供监控功能，以确保操作成功实现。 分布式计算环境（DCE：Distributed Computing Environment）：指创建运行在不同平台上的分布式应用程序所需的一组技术服务。 远程过程调用（RPC：Remote Procedure Call）：指客户机向服务器发送关于运行某程序的
11、请求时所需的标准。 对象请求代理（ORB：Object Request Broker）：为用户提供与其他分布式网络环境中对象通信的接口。 数据库访问中间件（Database Access Middleware）：支持用户访问各种操作系统或应用程序中的数据库。 信息传递（Message Passing）：电子邮件系统是该类中间件的其中一种。 基于 XML 的中间件（XML-Based Middleware）：XML 允许开发人员为实现在 Internet 中交换结构化信息而创建文档。,中间件的特点,满足大量应用的需要 ； 运行于多种硬件和OS平台 ； 支持分布式计算，提供跨网络、硬件和OS平台的透明性的应用或服务的交互功能 ； 支持标准的协议 ； 支持标准的接口。,嵌入式中间件,运行于嵌入式系统的中间件 环境和应用需求不断变化，应用系统需要不断演进，作为企业计算的基础设施，中间件需要感知、适应变化，提供对下列环境的支持： 支持移动、无线环境下的分布应用，适应多样性的设备特性以及不断变化的网络环境 支持流媒体应用，适应不断变化的访问流量和带宽约束 在DRE(DIstributed Real-time Enbeded)环境下，适应强QoS的分布应用的软硬件约束 能适应未来还未确定的应用要求,