1 嵌入式系統(tǒng)與Linux

按 照電氣工程師協(xié)會的一個定義：嵌入式系統(tǒng)是用來控制或監(jiān)視機器、裝置或工廠等的大規(guī)模系統(tǒng)的設備。具體說來，它是電腦軟件和硬件的綜合體；是以應用為中 心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，從而能夠適應實際應用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。一般來說，嵌入式系統(tǒng)不能 使用通用型計算機，而且運行的是固化的軟件，終端用戶很難或者不可能改變固件。而Linux也早已成為IT界家喻戶曉的一個名字。概括說來，將Linux 應用于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)有如下一些優(yōu)點：

① Linux自身具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運行環(huán)境，并且可以跨越在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中仿真工具（ICE）的障礙。

② 內(nèi)核的完全開放，使得可以自己設計和開發(fā)出真正的硬實時系統(tǒng)；對于軟實時系統(tǒng)，在Linux中也容易得到實現(xiàn)。

③ 強大的網(wǎng)絡支持，使得可以利用Linux的網(wǎng)絡協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式的TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議棧。

2 嵌入式系統(tǒng)設計的過程

按 照嵌入式系統(tǒng)的工程設計方法，嵌入式系統(tǒng)的設計可以分成三個階段：分析、設計和實現(xiàn)。分析階段是確定要解決的問題及需要完成的目標，也常常被稱為“需求階 段”；設計階段主要是解決如何在給定的約束條件下完成用戶的要求；實現(xiàn)階段主要是解決如何在所選擇的硬件和軟件的基礎上進行整個軟、硬件系統(tǒng)的協(xié)調實現(xiàn)。 在分析階段結束后，通常開發(fā)者面臨的一個棘手的問題就是硬件平臺和軟件平臺的選擇，因為它的好壞直接影響著實現(xiàn)階段的任務完成。

通常硬件和軟件的選擇包括：處理器、硬件部件、操作系統(tǒng)、編程語言、軟件開發(fā)工具、硬件調試工具、軟件組件等。

在上述選擇中，通常，處理器是最重要的，同時操作系統(tǒng)和編程語言也是非常關鍵的。處理器的選擇往往同時會限制操作系統(tǒng)的選擇，操作系統(tǒng)的選擇又會限制開發(fā)工具的選擇。

3 硬件平臺的選擇

3.1 處理器的選擇

嵌 入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1000多種，流行體系結構有30幾個系列。但與 全球PC市場不同的是，沒有一種微處理器和微處理器公司可以主導嵌入式系統(tǒng)，僅以32位的CPU而言，就有100種以上嵌入式微處理器。由于嵌入式系統(tǒng)設 計的差異性極大，因此選擇是多樣化的。

調 查上市的CPU供應商，有些公司如Motorola、Intel、AMD很有名氣，而有一些小的公司，如QED（Santa Clara.CA）雖然名氣很小，但也生產(chǎn)很優(yōu)秀的微處理器。另外，有一些公司，如ARM、MIPS等，只設計但并不生產(chǎn)CPU，他們把生產(chǎn)權授予世界各 地的半導體制造商。ARM是近年來在嵌入式系統(tǒng)有影響力的微處理器制造商，ARM的設計非常適用于小的電源供電系統(tǒng)。Apple在Newton手持計算機 中使用ARM，另外有幾款數(shù)字無線電話也在使用ARM。

設計者在選擇處理器時要考慮的主要因素有：

① 處理性能。一個處理器的性能取決于多個方面的因素，如時鐘頻率，內(nèi)部寄存器的大小，指令是否對等處理所有的寄存器等。對于許多需用處理器的嵌入式系統(tǒng)設計 來說，目標不是在于挑選速度最快的處理器，而是在于選取能夠完成作業(yè)的處理器和I/O子系統(tǒng)。如果是面向高性能的應用設計，那么建議考慮某些新的處理器， 其價格相對低廉，如IBM和Motorola Power PC。

② 技術指標。當前，許多嵌入式處理器都集成了外圍設備的功能，減少了芯片的數(shù)量，降低了整個系統(tǒng)的開發(fā)費用。開發(fā)人員首先考慮的是，系統(tǒng)所要求的一些硬件能 否無需過多的膠合邏輯（GL，Glue Logic）就可以連接到處理器上。其次是考慮該處理器的一些支持芯片，如DMA控制器，內(nèi)存管理器，中斷控制器，串行設備、時鐘等的配套。