您是否了解嵌入式HMI设计的基础知识?

嵌入式设计的完整过程包括使用离散元件或集成器件进行电路设计、结构设计,随后进行软件编程、实验,经过多轮修改设计、生产,最终完成整个系统的开发。此类嵌入式设计与开发适用于产品相对简单、产量较大、产品开发周期较长且成本控制较为严格的系统。

许多行业都会采用嵌入式技术,例如手机、PDA、车载导航、工业控制、军事、多媒体终端、网关、数字电视等。嵌入式技术不仅仅是简单的软件技术或硬件技术,嵌入式技术是在特定硬件环境下开发和构建特定可编程软件系统的综合技术。

嵌入式设计系统的发展历史

1971年11月,算术运算和控制电路成功集成在一起,第一款微处理器问世。随后,制造商相继推出了8位和16位微处理器。这些以微处理器为核心的系统被广泛应用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等领域。微处理器的广泛应用形成了广阔的嵌入式应用市场,计算机制造商开始以大量插件方式向用户提供OEM产品,用户可根据自身需求选择合适的CPU板、内存板及各类I/O插件板,从而组成专用的嵌入式HMI系统,并将其嵌入自身系统设备中。

20世纪80年代,随着微电子技术水平的提升,集成电路制造商开始将微处理器、I/O接口、A/D转换器、D/A转换器、串行接口、RAM、ROM等嵌入式计算机应用所需的组件集成到超大规模集成电路(VLSI)中,从而制造出面向I/O设计的微控制器。这被称为单片微计算机(SCM),成为嵌入式计算机领域的新星。

20世纪90年代,嵌入式系统在分布式控制、柔性制造、数字通信和信息家电等领域的大量需求驱动下迅速发展。面向实时信号处理算法的DSP产品正朝着高速、高精度和低功耗方向发展。

21世纪是网络普及的时代。将嵌入式系统应用于各种网络是其发展的重要方向。

嵌入式设计系统的发展大致经历了以下三个阶段

第一阶段:嵌入式技术初级阶段。嵌入式系统以功能简单的可编程控制器、专用计算机或单片微处理器为核心,具备监测、伺服、设备显示等功能。该系统主要应用于各类工业控制及飞机、导弹等武器装备领域。

第二阶段:以高端嵌入式CPU和嵌入式操作系统为标志。该阶段系统的主要特征是计算机硬件中出现了高可靠性、低功耗的嵌入式CPU,如ARM、PowerPC等,并支持操作系统,能够支持复杂应用的开发和运行。

第三阶段:以芯片技术和互联网技术为标志。随着微电子技术的快速发展,系统级芯片(SOC)使嵌入式系统越来越小型化,但功能却越来越强大。目前,大多数嵌入式系统与互联网隔离,但随着互联网的发展以及互联网技术与信息家电和工业控制技术的结合,嵌入式技术正进入快速发展和广泛应用的时期。

嵌入式设计系统的组成

嵌入式系统应用于上述所有行业。嵌入式系统由硬件和软件组成,是能够独立运行的设备。

根据架构,嵌入式设计系统分为硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。

硬件层包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和输入/输出接口,这也是嵌入式系统的核心。此外,存储器位于主存储器与嵌入式微处理器核心之间,存储微处理器最近使用的程序代码和数据。其主要目标是减少存储器对微处理器核心的访问瓶颈,从而加快处理速度。

中间层又称为硬件抽象层(HAL)或板级支持包(BSP)。它将系统上层软件与底层硬件分离,使系统上层软件开发人员无需关注底层硬件的具体实现,只需根据BSP层提供的接口进行开发。设计完整的BSP需要包含嵌入式系统的硬件初始化、BSP功能实现以及与硬件相关的设备驱动程序设计。

系统软件层由实时操作系统(RTOS)、文件系统、图形用户界面(GUI)、网络系统和通用模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。

最后是应用软件层,由基于实时系统开发的应用程序组成。嵌入式设计。environment.

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