嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)開發(fā)的正確選擇

入式系統(tǒng)通常是一個(gè)包含微處理器的特殊計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是一個(gè)較大系統(tǒng)或設(shè)備的組成部分，它在很大程度上決定了設(shè)備的功能特性。許多具備數(shù)字接口的設(shè)備如微波設(shè)備、錄像機(jī)(VCR)和汽車等都會(huì)用到嵌入式系統(tǒng)。有些嵌入式系統(tǒng)需要使用操作系統(tǒng)，有些則用單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)邏輯，但所有嵌入式系統(tǒng)提供的功能都要比通用計(jì)算系統(tǒng)更專業(yè)些。嵌入式系統(tǒng)功能包括：

1. 監(jiān)視環(huán)境－從輸入傳感器讀取數(shù)據(jù),然后處理數(shù)據(jù)并顯示結(jié)果。

2. 控制環(huán)境－產(chǎn)生并向激勵(lì)器發(fā)送命令。

3. 轉(zhuǎn)換信息－轉(zhuǎn)換并處理收集到的數(shù)據(jù)。

雖然通過傳感器和激勵(lì)器完成與外部世界的交互是嵌入式系統(tǒng)的重要特點(diǎn)，但這些嵌入式系統(tǒng)還提供適合它們所在設(shè)備的特殊功能。嵌入式系統(tǒng)一般用來執(zhí)行控制程序、有限狀態(tài)機(jī)和信號(hào)處理算法。這些系統(tǒng)還必須檢測(cè)內(nèi)部計(jì)算環(huán)境和周圍電磁系統(tǒng)中發(fā)生的故障并對(duì)此做出響應(yīng)。

嵌入式系統(tǒng)特性

嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是使嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)特性能與設(shè)備的特殊約束條件相一致。以下是一些嵌入式系統(tǒng)的重要特性：

1. 特殊應(yīng)用系統(tǒng)－嵌入式系統(tǒng)不同于通用處理器，它針對(duì)特殊應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

2. 反應(yīng)性系統(tǒng)－反應(yīng)性計(jì)算的意思是系統(tǒng)(主要是軟件部分)根據(jù)傳感器信息對(duì)環(huán)境作出響應(yīng)，并利用激勵(lì)器控制環(huán)境，同時(shí)系統(tǒng)速度能與環(huán)境速度同步。

3. 分布式－嵌入式系統(tǒng)的一般特征是多個(gè)通信進(jìn)程在多個(gè)通過通信鏈路鏈接的CPU或ASIC上運(yùn)行。

4. 異類性－不同的嵌入式系統(tǒng)一般具有不同的結(jié)構(gòu)，以便在處理嚴(yán)格設(shè)計(jì)約束的嵌入式系統(tǒng)時(shí)能夠提供更好的設(shè)計(jì)便利性。

5. 苛刻環(huán)境－許多嵌入式系統(tǒng)并不工作在受控的環(huán)境中，因此它們必須能夠經(jīng)受過熱、振動(dòng)、沖擊、電源波動(dòng)和其它惡劣的物理環(huán)境條件的考驗(yàn)。

6. 系統(tǒng)安全性和可靠性－由于嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜度和運(yùn)算量的不斷增長(zhǎng)，需要更多地考慮系統(tǒng)安全因素。

7. 小型化、重量輕－為了達(dá)到便攜目的，許多嵌入式系統(tǒng)的重量必須設(shè)計(jì)得很輕。

8. 成本敏感性－不同的嵌入式系統(tǒng)對(duì)成本的敏感性有很大的不同。

實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特性

實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求在外部環(huán)境指定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)來自環(huán)境的激勵(lì)信號(hào)作出響應(yīng)(包括物理時(shí)間的過渡)。從輸入時(shí)間到輸出時(shí)間的延遲必須足夠小，以滿足可以接受的時(shí)間值。通常實(shí)時(shí)系統(tǒng)需要對(duì)環(huán)境作出連續(xù)及時(shí)的響應(yīng)。

計(jì)算的正確性不僅依賴于結(jié)果，而且取決于輸出發(fā)生的時(shí)間。一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)必須滿足有限響應(yīng)時(shí)間約束條件，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。如果后果是性能的劣化而不是故障，那么這種系統(tǒng)可以看作是一個(gè)軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。如果后果是系統(tǒng)發(fā)生故障，那么這種系統(tǒng)就是一種硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

實(shí)時(shí)系統(tǒng)有反應(yīng)式和嵌入式兩種類型。反應(yīng)式實(shí)時(shí)系統(tǒng)會(huì)與環(huán)境發(fā)生連續(xù)的互作用，而嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要用于控制大型系統(tǒng)中安裝的特殊硬件。