一、嵌入式系统概述
基本概念
1、将可配置与可裁剪的软硬件集成于一体的专用计算机系统，需要满足应用对功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要求。
2、指嵌入各种设备及应用产品内部的计算机系统。它主要完成信号控制的功能。体积小、结构紧凑，可作为一个部件埋藏于所控制的装置中。
3、由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统、支撑软件以及应用软件组成。
组成部件
- 嵌入式微处理器（MCU）
- 存储器（RAM/ROM)
- 内（外）总线逻辑
- 定时计数器
- 看门狗电路（定时器滥出则中断，系统复位处理）
- I/O接口（其中有用来CPU调试的接口）
- 外部设备
- 其他部件
二、嵌入式系统设计
交叉开发环境
与传统的软件开发方法差异
- 在宿主机 （PC 机或工作站) 上使用专门的嵌入式工具开发，生成二进制代码后，需要使用工具装载到目标机或固化在目标机储存器上运行。
- 强调软/硬件协同工作的效率和稳定性。
- 嵌入式软件开发的结果通常需要固化在目标系统的储存器或处理器内部储存器资源中。
- 一般需要专门的开发工具、目标系统和测试设备。
- 对实时性、安全性和可靠性的要求高。
- 开发时要充分考虑代码规模量。
- 在安全攸关系统中的嵌入式软件，其开发还应满足某些领域对设计和代码的审定。
- 模块化设计：将一个较大的程序按功能划分成若干程序模块，每个模块实现特定的功能。
低功耗设计
- 1、软硬件协同设计，即软件的设计要与硬件的匹配，考虑硬件因素。
- 2、编译优化，采用低功耗优化的编译技术。
- 3、减少系统的持续运行时间，可从算法角度进行优化
- 4、用“中断”代替“查询”
- 5、进行电源的有效管理
三、嵌入式硬件
嵌入式系统发展历程【重点！！！！！】
- 第一阶段：单片微型计算机 （SCM） 阶段，即单片机时代
- 第二阶段：微控制器（MCU）阶段。
- 第三阶段：片上系统（SoC）。
- 第四阶段：以Internet为基础的嵌入式系统。
- 第五阶段：在智能化、云技术推动下的嵌入式系统
嵌入式微处理器分类【重点！！！！！】
- 微处理器（MPU）：将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留与嵌入式应用有关的母板功能。
- 微控制器（MCU）：单片机。单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降，可靠性提高。
- 信号处理器（DSP）：对系统结构和指令进行了特殊设计（PS：一般采用哈佛结构的计算机），编效率高，指令执行速度也高。
- 图形处理器（GPU）：是一种可执行渲染3D图形等图像的半导体芯片（处理器）。
- 片上系统（Soc）：一个有专用目标，且包含完整系统并有嵌入软件的全部内容的集成电路。成功实现了软硬件的无缝结合，直接在微处理器芯片内嵌入操作系统的代码模块。
- 狭义角度：信息系统核心的芯片集成，将系统关键部件集成在一块芯片上。
- 广义角度：一个微小型系统，如果说中央处理器（CPU）是大脑，那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。
AI芯片
定义：针对人工智能法做了特殊加速设计的芯片。
分类：
- GPU（图形处理器）
- FPGA（现场可编程门阵列）
- ASIC （专用集成电路）
- 类脑芯片
特征：
- 1、新型的计算范式：AI计算既不脱离传统计算，也具有新的计算特质
- 2、训练和推断：AI系统通常涉及训练和推断过程
- 3、大数据处理能力：满足高效能机器学习的数据处理要求
- 4、数据精度：降低精度的设计（将算法放在真正有用的计算上）
- 5、可重构的能力：针对特定领域而不针对特定应用的设计，可以通过重新配适应新的AI算法、架构和任务
- 6、开发工具：AI芯片需要软件工具链的支持
体系结构
鸿蒙操作系统
结构：分层的层次化设计【内核层、系统服务层、框架层、应用层】
四大技术特性
1、分布式架构首次用于终端OS，实现跨终端无缝协同体验
- 分布式软总线
- 分布式数据管理
- 分布式任务调度
- 虚拟外设
2、确定时延引擎和高性能IPC（进程间通讯）技术实现系统天生流畅
确定时延引擎：在任务执行前分配系统中任务执行优先级和执行时限进行调度处理，优先级高的任务资源将优先保障调度。
鸿蒙微内核：结构小巧、IPC（进程间通信）性能高。
3、基于微内核架构重塑终端设备，可信安全
采用全新的微内核设计拥有更强的安全特性和低时延等特点。
4、统一IDE
支撑一次开发，多端部署，实现跨终端生态共享。
嵌入式数据库
特点：
- 嵌入式
- 实时性
- 移动性
- 伸缩性
分类（按存储位置分）：
- 基于内存方式
- 基于文件方式
- 基于网络方式
实质：把功能强大的远程数据库映射到本地数据库，使嵌入式设备访问远程数据库就像访问本地数据库一样方便。
组成：
客户端：负责提供接口给嵌入式程序
通信协议：规范客户端与远程服务器之间的通信，还需要解决多客户端的并发问题
远程服务器：负责维护服务器上的数据库数据。