嵌入式系统入门：中断请求与系统特性

"嵌入式系统" 嵌入式系统是一种集成在更大、更专业设备中的计算机系统，其主要任务是对该设备进行控制、监控或辅助操作。根据IEEE的定义，它是一个用于特定设备运行的装置。嵌入式系统的设计目标通常会强调功能、可靠性和成本效益，同时考虑体积和功耗的限制，使其能适应各种专用应用场景。 嵌入式系统的两个关键特征在于它们的应用中心性与计算机技术基础。系统设计紧密围绕具体应用需求，而计算机技术则是实现这些需求的基础，包括定制化的硬件和软件。与通用计算机系统相比，嵌入式系统的技术要求和技术发展路径有所不同。 嵌入式系统的特点多样化，体现在其广泛的应用范围，涵盖工业、医疗、交通、通信、家用电器等多个领域。由于应用场景的不同，嵌入式系统在性能、功耗、实时性、耐用性和成本等方面存在显著差异。例如，一些嵌入式系统可能需要极高的实时响应能力，如航空航天领域的控制系统，而其他如家用智能设备则更注重用户友好性和能源效率。 中断请求是嵌入式系统中的一个重要概念，它涉及了系统如何处理来自外部设备的突发事件。当一个外部设备需要系统立即响应时，会发送中断请求给处理器。处理器在接收到请求后，会暂停当前执行的任务（主程序），保存现场（即当前状态），然后转去执行中断服务程序。这个过程包括中断延迟时间，即从请求发生到开始处理的时间，以及恢复时间，即处理完中断服务后返回原任务并恢复现场所需的时间。在前后台系统中，后台程序（通常是操作系统）负责管理和调度这些中断事件，确保系统的高效运行。 嵌入式系统的分类可以根据处理器类型、操作系统、用途等因素进行划分。例如，基于微控制器的系统通常集成所有必要的外围设备，而基于微处理器的系统可能需要额外的板级支持。此外，无操作系统的简单嵌入式系统和带有实时操作系统的复杂系统也是常见的分类方式。 在嵌入式系统的基本组成中，通常包括处理器、存储器（如ROM和RAM）、输入/输出接口、电源管理模块以及可能的通信模块。软件方面，除了固件和驱动程序外，还可能包含应用程序和操作系统。系统开发者需要综合考虑这些组件，以优化系统的整体性能和效率。 嵌入式系统特性分析通常涉及性能、功耗、稳定性、安全性和可扩展性等方面的评估。随着技术的进步，嵌入式系统正朝着更强大的计算能力、更低的能耗、更高的智能化水平和更强的网络连接能力发展。物联网（IoT）、人工智能（AI）和边缘计算等新技术正在推动嵌入式系统的新一轮创新和应用。