什么是嵌入式系統(tǒng)?如何提升嵌入式系統(tǒng)的可靠性
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一、什么是嵌入式系統(tǒng)
照電器工程協(xié)會的定義,嵌入式系統(tǒng)是用來控制或者監(jiān)視機(jī)器、裝置、工廠等大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)備。這個定義主要是從嵌入式系統(tǒng)的用途方面來進(jìn)行定義的,可以看到,單個嵌入式系統(tǒng)的功能較為單一,是專為某一具體的用途而設(shè)定的。這與通用計算機(jī)功能的“大而全”形成了鮮明的對比。
嵌入式系統(tǒng)更加常用的定義為:嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心,以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟件硬件可裁剪,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。 它主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用軟件等部分組成。它具有“嵌入性”、“專用性”和“計算機(jī)系統(tǒng)”3個基本要素。
“嵌入性”是指它是嵌入到對象體系中的專用計算機(jī)系統(tǒng),比如,人們常用的手機(jī)就是一個具體的對象,而將專用計算機(jī)系統(tǒng)嵌入到手機(jī)這個對象后就形成了嵌入式系統(tǒng)。
“專用性”是指每一個嵌入式系統(tǒng)都是特定的應(yīng)用,比如,手機(jī)就是專為人們的通信服務(wù)的,自動售貨機(jī)就是專為售貨而用的。
“計算機(jī)系統(tǒng)”則強(qiáng)調(diào)了它是一個完整的計算機(jī)體系結(jié)構(gòu),它包括嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用軟件4大部分,缺一不可。
二、如何提升嵌入式系統(tǒng)的可靠性
1、檢查應(yīng)用程序的CRC
對嵌入式工程師來說一個很大的好處是,我們的IDE和工具鏈可以自動產(chǎn)生應(yīng)用程序或內(nèi)存空間校驗(yàn)和(Checksum),從而根據(jù)這個校驗(yàn)和驗(yàn)證應(yīng)用程序是否完好。有趣的是,在許多這些案例中,只有在將程序代碼加載到設(shè)備時,才會用到校驗(yàn)和。 然而,如果CRC或校驗(yàn)和保持在內(nèi)存中,那么驗(yàn)證應(yīng)用程序在啟動時(或甚至對長時間運(yùn)行的系統(tǒng)定期驗(yàn)證),是否仍然完好是確保意外之事不會發(fā)生的極好途徑。
現(xiàn)在一個編程過的應(yīng)用程序發(fā)生改變的概率是很小的,但考慮每年交付的數(shù)十億個微控制器以及可能惡劣的工作環(huán)境,應(yīng)用程序崩潰的機(jī)會并不是零。更有可能的是,系統(tǒng)中的一個缺陷可能導(dǎo)致某一扇區(qū)發(fā)生閃存寫入或閃存擦除,從而破壞應(yīng)用程序的完整性。
2、啟動時執(zhí)行RAM檢查
為了建立一個更加可靠和扎實(shí)的系統(tǒng),確保系統(tǒng)硬件正常工作非常重要。畢竟硬件會發(fā)生故障(幸運(yùn)的是軟件永遠(yuǎn)不會發(fā)生故障,軟件只會做代碼要它做的事,不管是正確的還是錯誤的)。在啟動時驗(yàn)證RAM的內(nèi)部或外部沒有問題,是確保硬件可以如預(yù)期般運(yùn)作的一個好方法。 有許多不同的方法可用于執(zhí)行RAM檢查,但常用的方法是寫入一個已知的模式,然后等上一小段時間再回讀。結(jié)果應(yīng)該是所讀就是所寫。真相是,在大多數(shù)情況下 RAM檢查是通過的,這也是我們想要的結(jié)果。但也有極小的可能性檢查不通過,這時就為系統(tǒng)標(biāo)示出硬件問題提供了極好的機(jī)會。
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