¿Qué tipos de sistemas integrados existen?
Pregunta 1: ¿Cuáles son los tipos de sistemas operativos integrados? En términos generales, los sistemas operativos integrados se pueden dividir en dos categorías. Un tipo son los sistemas operativos en tiempo real orientados al control, la comunicación y otros campos, como vxworks de la empresa windriver, psos de isi, qnx de la empresa de software del sistema qnx, nucleus de. ati, etc.; el otro tipo son los sistemas operativos en tiempo no real para productos electrónicos de consumo, incluidos asistentes digitales personales (PDA), teléfonos móviles, descodificadores, libros electrónicos, teléfonos web, etc.
Pregunta 2: ¿Qué es un sistema integrado? ¿Qué es un sistema integrado?
Los sistemas integrados generalmente se refieren a sistemas, dispositivos o dispositivos que no son de PC y que tienen funciones de computadora pero no se llaman. equipos de computación. Es un sistema informático dedicado, centrado en aplicaciones, con software y hardware escalable que se adapta a los requisitos completos y estrictos de los sistemas de aplicaciones en cuanto a funciones, confiabilidad, costo, volumen, consumo de energía, etc. En pocas palabras, un sistema integrado integra software y hardware de aplicaciones del sistema, similar a la forma en que funciona el BIOS en una PC. Tiene las características de código de software pequeño, alto grado de automatización y velocidad de respuesta rápida. Es especialmente adecuado para sistemas que lo requieren. en tiempo real y multitarea. Los sistemas integrados se componen principalmente de procesadores integrados, hardware de soporte relacionado, sistemas operativos integrados y sistemas de software de aplicaciones. Son "dispositivos" que pueden funcionar de forma independiente.
Los sistemas integrados incluyen casi todos los equipos eléctricos de la vida, como PDA portátiles, dispositivos informáticos móviles, decodificadores de TV, Internet móvil, televisión digital, multimedia, automóviles, hornos microondas, cámaras digitales y domótica. sistemas, ascensores, aires acondicionados, sistemas de seguridad, máquinas expendedoras, teléfonos móviles, equipos de electrónica de consumo, instrumentos de automatización industrial e instrumentos médicos, etc.
La parte de hardware del sistema integrado, incluido el procesador/microprocesador, la memoria y los dispositivos periféricos, los puertos de E/S, el controlador de gráficos, etc. Los sistemas integrados se diferencian de los sistemas de procesamiento informático generales en que no tienen medios de almacenamiento de gran capacidad como los discos duros, sino que utilizan principalmente EPROM, EEPROM o memoria flash como medios de almacenamiento. La parte de software incluye software del sistema operativo (que requiere operaciones multitarea en tiempo real) y programación de aplicaciones. Las aplicaciones controlan el funcionamiento y el comportamiento del sistema; el sistema operativo controla la interacción de la programación de aplicaciones con el hardware.
2. Procesador integrado
El núcleo del sistema integrado es el microprocesador integrado. Los microprocesadores integrados generalmente tienen cuatro características: (1) Tiene un fuerte soporte para tareas múltiples y en tiempo real, puede completar tareas múltiples y tiene un tiempo de respuesta de interrupción corto, lo que acorta el tiempo de ejecución del código interno y el funcionamiento en tiempo real. sistema Reducir al mínimo; (2) Tiene una potente función de protección del área de almacenamiento. Esto se debe a que la estructura del software del sistema integrado se ha modularizado y, para evitar funciones cruzadas erróneas entre los módulos de software, se ha creado una potente área de almacenamiento. debe diseñarse la función de protección de área también es beneficiosa para el diagnóstico de software (3) La estructura del procesador escalable puede expandir rápidamente el microprocesador integrado de alto rendimiento que cumple con la aplicación (4) El consumo de energía del microprocesador integrado debe ser muy alto; bajo Bajo, especialmente para sistemas integrados alimentados por baterías utilizados en equipos informáticos y de comunicación móviles e inalámbricos portátiles, donde el consumo de energía solo puede ser del nivel de mW o incluso μ W.
Según estadísticas incompletas, actualmente existen más de 1000 variedades de procesadores integrados en el mundo y más de 30 series de arquitectura populares. Entre ellos, el sistema 8051 representa la mayoría. Hay más de 20 fabricantes de semiconductores que producen este tipo de microcontroladores, y solo Philips tiene más de 350 tipos. Casi todos los fabricantes de semiconductores producen actualmente procesadores integrados y cada vez más empresas tienen sus propios departamentos de diseño de procesadores. El espacio de direccionamiento de los procesadores integrados generalmente oscila entre 64 kB y 16 MB, la velocidad de procesamiento es de 0,1 a 2000 MIPS y los paquetes comúnmente utilizados son de 8 a 144 pines.
Según la situación actual, los ordenadores integrados se pueden dividir en las siguientes categorías.
(1) Unidad de microprocesador integrado (EMPU)
El microprocesador integrado utiliza un microprocesador de uso general "mejorado". Dado que los sistemas integrados se utilizan normalmente en entornos hostiles, los microprocesadores integrados tienen requisitos más altos en términos de temperatura de funcionamiento, compatibilidad electromagnética y confiabilidad que los microprocesadores estándar generales. Sin embargo, los microprocesadores integrados tienen esencialmente la misma funcionalidad que los microprocesadores estándar. De acuerdo con los requisitos reales de la aplicación integrada, el microprocesador integrado se ensambla en una placa base especialmente diseñada y solo se conservan las funciones de la placa base relacionadas con la aplicación integrada, lo que puede reducir en gran medida el tamaño y el consumo de energía del sistema. En comparación con las computadoras de control industrial, los sistemas compuestos por microprocesadores integrados tienen las ventajas de tamaño pequeño, peso liviano, bajo costo y alta confiabilidad, pero sus placas de circuito deben incluir dispositivos ROM, RAM, interfaces de bus, diversos periféricos, etc., reduciendo así la fiabilidad del sistema y la escasa confidencialidad técnica. Por integrado...gt;gt;
Pregunta 3: Existen varias clasificaciones de sistemas de software integrados.
Pregunta 4: Integrados ¿Cuáles son los tipos de interfaz? del sistema? ¿Sistemas de hardware integrados, procesadores integrados, varios tipos de memoria, circuitos analógicos y controladores de interfaz de alimentación, sistemas de software integrados, sistemas operativos en tiempo real, paquetes de soporte a nivel de placa, controladores de dispositivos, aplicaciones de pila de protocolos
Pregunta 5: ¿En qué tipos de microprocesadores integrados se suelen dividir? Clasificación de los microprocesadores integrados:Según la longitud y el ancho de la palabra del microprocesador: los microprocesadores se pueden dividir en 4 bits, 8 bits, 16 bits, 32 bits y 64 bits. Generalmente, aquellos con 16 bits o menos se denominan microcontroladores integrados, y aquellos con 32 bits o más se denominan microprocesadores integrados.
Según el grado de integración del sistema de los microprocesadores, se pueden dividir en dos categorías: microprocesadores de uso general, es decir, los microprocesadores sólo contienen una unidad central de procesamiento simple, es decir, microcontroladores de un solo chip; , CPU, Rom, RAM y E/S están integrados en el mismo chip.
Según el uso de los microprocesadores embebidos: se pueden dividir en las siguientes categorías:
1. Microcontrolador embebido (MCU), también conocido como microordenador de un solo chip. Los recursos periféricos en el chip de los microcontroladores suelen ser relativamente ricos y adecuados para el control, por lo que se denominan microcontroladores. El chip microcontrolador integra ROM/EPROM, RAM, bus, lógica de bus, temporizador/contador, vigilancia, E/S, puerto serie, salida de modulación de ancho de pulso (PWM), A/D, D/A, Flash, EEPROM y otros necesarios. Funciones y periféricos. Las características más importantes de los microcontroladores son monolíticos, de bajo consumo de energía y de alta confiabilidad. Los más utilizados incluyen 8051, serie MCS, C540, serie MSP430, etc. Actualmente, los microcontroladores representan aproximadamente el 70% de la cuota de mercado de los sistemas integrados.
2. Microprocesador integrado (EMPU). Desarrollado a partir de la CPU de las computadoras de uso general, su característica principal es que tiene un procesador de 32 bits o superior, que tiene un rendimiento relativamente alto y un precio relativamente alto. A diferencia de la CPU de la computadora, en las aplicaciones integradas reales, solo se conserva el hardware funcional estrechamente relacionado con la aplicación integrada y se eliminan otras partes funcionales redundantes. Por lo tanto, es de tamaño pequeño, liviano, de bajo consumo de energía y de bajo consumo. Costo y confiable. Alto sexo. Por lo general, los microprocesadores integrados integran componentes como CPU, ROM, RAM y E/S en el mismo chip, que también se denomina computadora de placa única. En la actualidad, los principales microprocesadores integrados incluyen ARM, MIPS, POWER PC y 386EX basado en X86, etc.
3. Procesador DSP integrado. Es un procesador especialmente utilizado para el procesamiento de señales. Tiene un diseño especial en términos de estructura del sistema y algoritmo de instrucción. Tiene una alta eficiencia de compilación y tasa de ejecución de instrucciones. Se utiliza principalmente en diversos instrumentos como filtrado digital, FFT y espectro. análisis.
El DSP adopta internamente la estructura de Harvard en la que los programas y los datos se almacenan y transmiten por separado. Tiene multiplicadores de hardware especializados, utiliza ampliamente operaciones de canalización y proporciona instrucciones DSP especiales, que se pueden utilizar para implementar rápidamente varios. Algoritmos de procesamiento de señales digitales junto con el diseño optimizado del circuito integrado, la velocidad es incluso varias veces más rápida que la de la CPU más rápida.
4. Sistema integrado en chip (SOC). Es un dispositivo integrado que persigue la máxima tolerancia de los sistemas de productos. La característica más importante de SOC es que logra con éxito la integración perfecta de software y hardware e integra el módulo de código del sistema operativo directamente en el chip del procesador. Tamaño pequeño, bajo consumo de energía y alta confiabilidad.
Buscando muchas preguntas en Baidu, ¿por qué siempre preguntas aquí? Los procesadores están diseñados de manera diferente según su estructura, la estructura Harvard y la estructura típica de Harvard es la serie 51. Digamos que Von Neumann es diferente. En el primero, los datos y las instrucciones del programa se almacenan por separado.
Pregunta 6: ¿En qué tipos de procesadores integrados se pueden dividir? 5 puntos La CPU utilizada en sistemas integrados se puede dividir en cuatro categorías:
1. Microcontrolador o SoC, este es el más típico. Los chips de uso común se basan en núcleos PowerPC, chips basados en núcleos ARM y varios chips de microcontroladores basados en núcleos SPARC y MIPS. La mayoría de estos núcleos son RISC, pero también hay chips CISC, como el tradicional Intel 8051.
2. Un chip de microprocesador RISC compuesto por un núcleo o núcleos similares con tamaño y consumo de energía relativamente pequeños, es decir, un prototipo de CPU sin
interfaces periféricas.
3. La "versión móvil" de los populares chips de CPU con estructura CISC. Estos chips se utilizaron originalmente para computadoras portátiles.
Son relativamente pequeños en tamaño y consumo de energía, por lo que. También se utilizan comúnmente para sistemas integrados.
4. Chip de CPU normal. Estas CPU incluyen CISC, como Pentium, y RISC, como PowerPC.
Pregunta 7: ¿Cuáles son los diferentes tipos básicos de arquitecturas de software integradas comúnmente utilizadas? 1 Estructura de sondeo simple
2 Estructura de sondeo con interrupciones
3 Monitoreo de la aplicación del sistema operativo software
4 Software de aplicación general del sistema operativo integrado
Pregunta 8: ¿Qué tipo de software integrado es la clasificación y composición del software integrado?
Los sistemas integrados se están desarrollando muy rápido y el software integrado se está desarrollando aún más rápido. El desarrollo de software integrado es como el desarrollo de la biología, desde organismos unicelulares hasta multicélulas, hasta llegar a humanos biológicos inteligentes. En este proceso, la estructura del software integrado se vuelve cada vez más compleja, pero los sistemas complejos lo son. Aún en desarrollo, los sistemas simples siguen siendo indispensables. Según la estructura del software, la clasificación del software integrado se muestra en la Figura 1.
Para los programas de un solo subproceso, no existe un programa de control principal. La estructura se muestra en la Figura 2. Uno es un sistema de sondeo de bucle y el otro es una máquina de estados finitos. Por ejemplo, en un sistema de embalaje de productos con estructura de sondeo circular en arco, el sistema utiliza inducción de luz para determinar si hay un producto que necesita embalaje. Una vez que se encuentra un objeto en la cinta transportadora, el cuerpo del programa controla la ejecución de la acción de embalaje. . La ventaja de un programa de un solo subproceso es que el programa es simple y la eficiencia de ejecución es alta. La desventaja es que una vez que ocurre una falla, el sistema no puede controlarlo ni recuperarlo automáticamente, y la seguridad es deficiente. Por ejemplo, en "Tom y Jerry", la cinta transportadora no es un producto a empaquetar, sino un gato, y el sistema también lo empaquetará. En este momento, si el gato hace que el equipo de empaque no funcione correctamente, el programa lo empaquetará. aún así verifique si hay un producto como de costumbre. Si lo hay, se ejecutan las instrucciones del empaque.
Los sistemas controlados por interrupciones pueden resolver este problema de seguridad. En el sistema controlado por interrupciones, hay un programa principal con sondeo cíclico para controlar la ejecución del programa de respuesta a interrupciones. La estructura del programa se muestra en la Figura 3.
Para múltiples solicitudes de interrupción que ocurren al mismo tiempo, se debe considerar la prioridad de la solicitud de interrupción, y cuando ocurren errores en la respuesta, el programa principal debe manejar una gestión de tareas más compleja. En este momento, el programa principal se ha convertido en un simple integrado. Sistema operativo. Si el sistema de empaquetado anterior utiliza un sistema controlado por interrupciones, una vez que ocurre un error, habrá una solicitud de interrupción por error para ejecutar el programa de respuesta a errores, y el programa de respuesta a errores manejará el error y devolverá el sistema a la normalidad.
Considere sistemas multitarea con más tareas y múltiples procesos de procesamiento de interrupciones, como asignación y administración de almacenamiento, control y administración de E / S, y la ocurrencia simultánea de múltiples tareas o solicitudes de interrupción. Espere, la interrupción. El sistema impulsado no puede soportarlo. En este momento, el soporte del sistema operativo integrado es indispensable. Debe completar la conmutación de tareas, la programación, la comunicación, la sincronización, la exclusión mutua, la gestión de interrupciones y la gestión del reloj. En algunos sistemas, también se requiere soporte de base de datos integrada, como un micro sistema de gestión de clientes (CRM) en una PDA. Como se muestra en la Figura 4, aunque utilizamos un diagrama de bloques simple para describir la estructura jerárquica del software integrado multitarea de una sola máquina, sabemos que la estructura de su programa es mucho más compleja que las descritas anteriormente.
Los requisitos para los sistemas integrados se han vuelto cada vez más complejos. Casi todas las aplicaciones de las PC deben trasladarse a sistemas integrados, como juegos en línea, compras en línea y juegos en línea a través de teléfonos móviles, PDA y otros. dispositivos móviles, transacciones bancarias, etc., lo que hace que el software integrado sea más complejo, requiriendo no solo sistemas operativos integrados y bases de datos integradas, sino también protocolos de comunicación de red, plataformas de soporte de aplicaciones, etc. En base a esto, la arquitectura del software de aplicaciones también se ha convertido. complejo. . Como se muestra en la Figura 5, el sistema de software integrado distribuido puede ser una estructura Peer-to-Peer o una estructura B/S.
Pregunta 9: ¿Cuáles son los puestos de trabajo en los sistemas integrados? ¿Qué tipo de empresas lo ofrecen? ¿Cuáles son los requisitos? Requisitos del puesto:
Industria: este tipo de trabajo se encuentra generalmente en empresas de I+D electrónica y empresas relacionadas con Internet.
Espero que mi respuesta pueda ayudarte y ¡te deseo una vida feliz!
Pregunta 10: ¿Cuáles son las clasificaciones de los procesadores integrados? Los procesadores integrados son el núcleo de los sistemas integrados y son unidades de hardware que controlan y ayudan al funcionamiento del sistema. La gama es extremadamente amplia, desde los procesadores originales de 4 bits hasta los microcontroladores de 8 bits que todavía se utilizan ampliamente y las últimas CPU integradas de 32 y 64 bits que gozan de gran popularidad. Microprocesador integrado El microprocesador integrado (Micro Processor UNIT, MPU) evolucionó a partir de la CPU de las computadoras de uso general. Se caracteriza por tener un procesador de 32 bits o superior y un alto rendimiento, y por supuesto su precio es correspondientemente elevado. Sin embargo, a diferencia de los procesadores de computadora, en las aplicaciones integradas reales, solo se conserva el hardware funcional estrechamente relacionado con la aplicación integrada y se eliminan otras partes funcionales redundantes, de modo que la aplicación integrada se pueda implementar con el menor consumo de energía y recursos. . En comparación con las computadoras de control industrial, los microprocesadores integrados tienen las ventajas de un tamaño pequeño, peso ligero, bajo costo y alta confiabilidad. En la actualidad, los principales tipos de procesadores integrados incluyen las series Am186/88, 386EX, SC-400, Power PC, 68000, MIPS, ARM/StrongARM, etc. Entre ellos, Arm/StrongArm es un microprocesador integrado especialmente desarrollado para dispositivos portátiles, que pertenece al rango de precio medio. Microcontrolador integrado El representante típico del microcontrolador integrado (Microcontroller Unit, MCU) es el microordenador de un solo chip. Aunque han pasado más de 20 años desde la aparición del microordenador de un solo chip a finales de los años 1970 hasta la actualidad, este es de 8 bits. El dispositivo electrónico se utiliza actualmente en dispositivos integrados. Todavía tiene una gama extremadamente amplia de aplicaciones en equipos. El chip del microcontrolador integra ROM/EPROM, RAM, bus, lógica de bus, temporizador/contador, vigilancia, E/S, puerto serie, salida de modulación de ancho de pulso, A/D, D/A, Flash RAM, EEPROM, etc. funciones necesarias y periféricos.
En comparación con los microprocesadores integrados, la característica más importante de los microcontroladores es que son monolíticos y su tamaño se reduce considerablemente, lo que reduce el consumo de energía y los costos y mejora la confiabilidad. Los microcontroladores son actualmente la corriente principal de la industria de sistemas integrados. Los microcontroladores generalmente tienen ricos recursos periféricos en el chip y son adecuados para el control, por eso se les llama microcontroladores. Debido al bajo precio y las excelentes funciones de la MCU, tiene la mayor variedad y cantidad. Las más representativas incluyen las series 8051, MCS-251, MCS-96/196/296, P51XA, C166/167, 68K y MCU 8XC930/. 931, C540, C541 y admite I2C, CAN-Bus, LCD y muchas MCU especiales y series compatibles. Actualmente, MCU representa aproximadamente el 70% de la cuota de mercado de los sistemas integrados. El microcontrolador Avr producido recientemente por Atmel tiene un rendimiento de costo muy alto porque integra FPGA y otros dispositivos, lo que seguramente promoverá un mayor desarrollo de los microcontroladores. Procesador DSP integrado El procesador DSP integrado (procesador de señal digital integrado, EDSP) es un procesador especialmente utilizado para el procesamiento de señales. Está especialmente diseñado en términos de estructura del sistema y algoritmo de instrucción, y tiene una alta eficiencia de compilación y velocidad de ejecución de instrucciones. DSP se ha utilizado ampliamente en diversos instrumentos, como filtrado digital, FFT y análisis de espectro. El algoritmo teórico de DSP ya apareció en la década de 1970, pero como aún no ha aparecido un procesador DSP dedicado, este algoritmo teórico solo puede implementarse mediante componentes discretos como MPU. La baja velocidad de procesamiento de MPU no puede cumplir con los requisitos del algoritmo de DSP, y sus campos de aplicación solo se limitan a algunos campos de alta tecnología de vanguardia. Con el desarrollo de la tecnología de circuitos integrados a gran escala, nació el primer chip DSP del mundo en 1982. Su velocidad de computación es decenas de veces más rápida que la de MPU y se ha utilizado ampliamente en síntesis de voz y códecs. A mediados de la década de 1980, con el avance y desarrollo de la tecnología CMOS, surgió la segunda generación de chips DSP basados en la tecnología CMOS. Su capacidad de almacenamiento y velocidad de computación se duplicaron, convirtiéndose en la base de la tecnología de procesamiento de voz y procesamiento de imágenes. A finales de la década de 1980, la velocidad informática del DSP mejoró aún más y sus campos de aplicación se ampliaron desde el rango anterior a las comunicaciones y las computadoras. Después de la década de 1990, DSP se ha convertido en la quinta generación de productos, con una mayor integración y una gama más amplia de aplicaciones. El más utilizado es el TMS320C2000...gt;gt;
de TI.