嵌入式系统详解：硬件层、中间层与实时调度

"软考嵌入式总结归纳文档包含了嵌入式系统的主要组成部分，硬件层、中间层（硬件抽象层HAL或板级支持包BSP）、系统软件层以及应用软件层的详细解释，并讨论了嵌入式系统的定义、发展、实时系统调度策略以及IP核的相关知识。" 嵌入式系统是一个复杂而精巧的计算机系统，它由四个主要层次构成： 1. **硬件层**：这是嵌入式系统的基石，包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。嵌入式核心模块由微处理器、电源电路、时钟电路和存储器集成，Cache作为内存和处理器之间的高速缓冲，提升数据访问速度。 2. **中间层**：这一层起到了硬件和软件间的桥梁作用，即硬件抽象层（HAL）或板级支持包（BSP）。BSP负责硬件初始化和设备驱动设计，确保上层软件开发不受底层硬件细节影响。BSP的硬件初始化包括片级、板级和系统级，而设备驱动设计是实现系统与硬件交互的关键。 3. **系统软件层**：这一层主要包括实时操作系统（RTOS）、文件系统、图形用户界面（GUI）、网络系统和其他通用组件。RTOS是整个应用的基础，提供调度、同步、通信等功能，如uCOS等。 4. **应用软件层**：这一层由针对特定应用开发的软件组成，它们依赖于系统软件层所提供的服务和功能。 嵌入式系统的定义强调其是以应用为中心，以计算机技术为基础的定制化系统，具有可裁剪的软硬件特性，满足特定需求，如高可靠性、低成本、小体积和低功耗。 嵌入式系统的发展经历了从无操作系统到实时操作系统再到互联网集成的阶段，IP核的出现加速了系统芯片（SOC）的设计，IP核根据设计深度可分为软核、固核和硬核。 实时系统的调度策略分为抢占式和非抢占式。抢占式调度允许优先级高的任务中断正在执行的任务，以保证实时性，但增加了上下文切换的成本；非抢占式调度则按照时间片分配执行，保证任务的公平性，减少上下文切换，但可能牺牲部分实时性。 嵌入式系统是计算机科学的一个重要领域，涉及到硬件、软件和系统设计的紧密结合，理解并掌握这些知识点对于从事相关工作的专业人士至关重要。