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基于嵌入式及时体系正在通讯体系中的运用对其手艺特性及可应用性理会-澳门葡京官网VIP通道-澳门新葡京44488

2018年12月27日 15:06 次浏览

近年来,以PC机为代表的通用计算机系统正在硬件和软件方面皆与得了飞速的发大礼服,处理器的运算速度曾经到达了每秒10亿次的数量级。作为计算机系统中心的操作系统也从字符界面的单义务、单用户的DOS,发展到具有图形界面的多用户、多义务的Windows 98、Windows NT。计算机的运用曾经扩展到通讯、交通、家电及医疗诸多范畴。

但是,正在经由了很少一段时间的快速生长,尤其是作为已往十年IT生长的推动力今后,以PC为代表的通用计算机系统泛起了生长减缓的趋向;与此同时,新兴IT发生的生长要求愈来愈多的装备具有小型化、智能化的特性。为顺应那一发展趋势,正在计算机系统的运用历程中生长了一类特别的体系——嵌入式计算机系统,即嵌入式体系。

因为具有简约、高效等特性,正在最近几年,嵌入式体系表现出了微弱的生长势头;跟着二十一世纪的到来,IT业迎来了一个极新的、以嵌入式体系为中心的“后PC时期(Post-PC Era)”。作为极新的、面向运用的计算机系统,嵌入式体系正在集成了通用计算机系统的共性之外,借包罗了许多合适“嵌入式”运用的新技术;因而,嵌入式体系的生长愈来愈多天遭到人们的广泛正视,其壮大而天真的可应用性得到了计算机、通讯和信息等家当的普遍承认,其就职曾经扩展到史无前例的普遍范畴。嵌入式体系的泛起取生长将真正实现计算机的“无处不在”。

由于在技术上取通用计算机系统有许多差别,因而,本文起首引见了嵌入式体系的基本概念及其关键技术,并联合正在通讯体系中的运用阐明其手艺特性及可应用性。

1 嵌入式及时体系

嵌入式体系内容包罗一个或多个掌握用的和针对特定运用情况而开辟的高层软件,一般含有操作系统。正在运用历程中,体系内部CPU和软件的行动其实不为外界所感知,因而叫做“嵌入式”体系;一般把对内部事宜相应工夫很短的嵌入式体系叫做“嵌入式及时体系”;应用于嵌入式及时体系的操作系统叫做“嵌入式及时操作系统”;响应的应用程序叫做“嵌入式时应用程序”。

1.1 嵌入式及时体系的组成

嵌入式及时体系包孕硬件和软件两个方面,由硬件平台、嵌入式及时操作系统及其他系统软件模块、及时应用程序三个局部构成。如图1所示。

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1.1.1 硬件平台

嵌入式及时体系的硬件平台一般认为能松散、公用性强的CPU为中心同时联合少许的外转围装备,具有运用相关性,即多样性的特性。

1.1.2 嵌入式及时操作系统及其他系统软件模块

操作系统和其他系统软件介于硬件和应用程序之间,卖力调理并管理及时应用程序,并完成对硬件的掌握和操纵。

1.1.3 及时应用程序

及时应用程序是基于嵌入式及时操作系统、应用操作系统供应的及时机制完成特定的嵌入式及时体系详细功用的应用程序。

正在以上三个局部中,嵌入式及时操作系统是嵌入式及时体系的中心,是应用程序开辟和运转的平台,是嵌入式及时体系区分于其他通用计算机系统的集中体现,也是鞭策嵌入式及时体系普遍运用的关键因素。

1.2 嵌入式及时操作系统的特性

除具有操作系统的共性之外,为顺应“嵌入式及时”运用,嵌入式及时操作系统借具有及时性、微内核联合扩大模块实现通用性取可设置性、操作系统纰谬外设作假设等凸起特性。

1.2.1 及时性

及时示意“实时”,是一个相对观点;及时性注解操作系统正在可预感的时间内相应和处置惩罚内部事宜的才能,是嵌入式及时操作系统机能的要害目标之一。为包管优越的及时性,嵌入式及时操作系统一样平常接纳多义务机制,以并发体式格局实行应用程序。

1.2.2 微内核联合扩大模块实现通用性取可设置性

为了正在构造和功用上顺应差别的“嵌入式”运用,嵌入式及时操作系统一般接纳微内核取可设置的功能模块相结合的体系结构,使操纵同时具有了通用性和可设置性。嵌入式及时操作系统的构造如图2所示。

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1.2.3 操作系统纰谬外设作假设

操作系统的实现只取CPU有关,而不假定CPU之外的其他物理硬件。取硬件相干的功用依托别的一个叫做板级支撑包(Board Support Package)的软件条理去完成,从而实现了操作系统的“硬件无关性”,进步了体系的通用性和可移值性。

个中2和3作为嵌入式及时操作系统的关键技术,有力天鞭策了嵌入式体系的普遍运用。

1.3 嵌入式及时体系取通用计算机系统的对照

嵌入式及时体系取通用计算机对照睹表1。经由过程对照能够看出:嵌入式体系是以运用为中央、以计算机技术为根蒂根基,软件硬件可裁剪,顺应于运用体系,对功用、可靠性、本钱、体积、功耗严厉要求的公用计算机系统。

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表1 嵌入式及时体系取通用计算机系统的对照

2 嵌入式及时体系的实现

设想实现一个嵌入式及时体系不只需求完成应用程序的设想,借包孕硬件情况的实现及操作系统的挑选等很多要害题目。

2.1 挑选合适的嵌入式及时操作系统

嵌入式及时操作系统是实现嵌入式及时体系的中心。操作系统的机能正在很大程度上间接影响着全部体系的及时机能。因而,挑选适宜的嵌入式及时操作系统关于实现一个下机能的嵌入式时体系是至关重要的。

2.2 细致分别应用程序内部的多少义务

作为另一个主要的软件条理,应用程序内部义务的分别也影响嵌入式时体系的整体机能。为统筹嵌入式及时体系的并发性整体吞吐量,义务的分别该当遵照以下道理:

·功用自力的操纵该当一个单一的义务;

·功用联络亲切(干系亲切)的操纵该当划归同一个义务;

·具有慢速I/O操纵的功用该当分别为零丁义务;

·差别优级的操纵分别为差别的义务;

·具有大量运算的操纵该当分别为一个零丁的义务。

2.3 嵌入式及时体系的调试

取通用计算机系统的设想差别,嵌入式及时体系的设想总会触及硬件身分,因而,硬件平台的调试是一个需要环节。正在软件方面,因为嵌入式及时体系一般是一个多义务体系,具有很强的静态性,因而,体系的功用行动需求经由过程调试加以肯定。

3 嵌入式及时体系正在通讯体系的运用

作为一类特别的计算机系统,嵌入式及时体系的运用局限曾经扩展到很多范畴,特别正在通讯范畴更是得到了史无前例的生长。跟着网络新业务的开通和新装备的增添,电信网络管理成为个日趋凸起的题目而备受存眷。

电信管理网络(TMN)的生长,对网络和装备提出了新的要求。新近的装备和网络功用简朴且缺少需要的、同一的管理接口,使得差别厂家的差别装备很易实现互通取互管。为处理那一题目,ITU-T停止了网络管理标准化的事情,前后制订了一系列和谈范例,界说了网络管理的体系结构和同一接口。如今,差别的装备厂商正在开辟通讯装备的时刻,一般参数并实现ITU-T关于网络管理的和谈和接口。因为ITU-T的网络管理模子触及的条理较多,接口对照庞大,因而,网络管理的功用比之前要庞大很多。而作为网络管理的一个重要方面,装备的管理间接影响着网络管理的整体机能;因此,功用简朴的网络和装备差别知足当代通讯网络生长的需求。

通讯网络的扩大、新业务和新装备的大量增添要求网络管理不只具有雄厚管理功用,还要具有优越的管理机能效力;也就是说,网络管理必需知足肯定的及时性。简言之,当代网络管理具有以下两个凸起特性:

·完美的管理功用;

·优越的管理机能。

为了实现完美而高效的网络管理,通讯装备必需加强本身机能,从而为高层网管供应下机能的软硬件平台。因而,通讯体系的设想泛起了新的发展趋势,如图3所示。

基于嵌入式及时体系正在通讯体系中的运用对其手艺特性及可应用性理会

泛起这类趋向的缘由重要在于:

(1)先前认为平台,应用程序间接运转于CPU之上的体式格局具有显着的缺乏:

·硬件功用有限,不克不及停止高效而庞大的设备管理;

·硬件平台简朴,不克不及有效地支撑功用繁多并且庞大的网络管理;

·软件缺少操作系统的支撑,网络运用程序设计庞大,难以实现功用完美的机能网络管理。

可见,基于单片机平台的装备正在硬件和软件两个方面都很难知足当代网络管理的要求。

(2)通用计算机因为体积、本钱和效力等身分的限定,也不合适这类运用情况。

(3)接纳嵌入式及时体系是幻想的解决方法:

·嵌入式及时体系正在硬件上运用功用松散而高效的CPU,合适“嵌入”装备内部作为掌握的硬件中心,能够支撑庞大的设备管理;

·正在软件上,嵌入式及时体系以下机能的嵌入式及时操作系统为中心,除为体系供应优越的及时性保障之外,借简化了高层应用程序的设想。

以嵌入式及时体系为中心使装备内部具有一个类似于通用计算机系统的壮大而高效的软硬件平台;既知足了网络管理功用上的要求,又包管了网络管理的高效性;既支撑装备自己的管理,又支撑高效同一的网络管理。因而,以嵌入式及时体系作为装备的功用中心和网络管理平台是如今通讯体系普遍接纳的实现计划。

因为正在功用、机能和价钱等方面具有弗成替换的上风,嵌入式体系借正在挪动通讯、小我私家通讯、数据通信、卫星通信及信息家电等范畴得到了深切而普遍的运用。

嵌入式及时体系作为计算机运用的一个极新范畴,以其简约高效等特性愈来愈多天遭到人们的普遍存眷。因为嵌入式及时体系有别于一样平常的计算机系统,正在设想和实现上存在着区分于通用计算机系统的多少要害题目。跟着运用情况的日益庞大,体系要求的功用愈来愈多,嵌入式及时操作系统成为实现嵌入式及时体系必须环节。

经由远几年的发大礼服,嵌入式及时体系的运用局限曾经扩展到先前的只能运用通计算机系统的范畴,而且其运用数目曾经凌驾了通用计算机系统,尤其是正在电信及IT发域中更是获得史无前例的普遍运用。

敏捷兴起的嵌入式及时体系及时体系标记着“后PC时期(POST-PC Era)”的到来。嵌入式体系正成为PC机今后最具有发展潜力和运用远景的体系,它的快速生长正在成为IT(包孕通讯、信息)等家当连结快速生长的、新的壮大推动力。

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