第34节：智慧城市三大技术基础（8 ）
3.嵌入式DSP 处理器（Embedded Digital Signal Processor ，EDSP）
DSP 处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方
面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令的执行速度。在数字滤波、FFT 、
谱分析等各种仪器上DSP 获得了大规模的应用。
DSP 的理论算法在20世纪70年代就已经出现，但是由于专门的DSP 处理器还
未出现，所以这种理论算法只能通过MPU 等由分立元件实现。随着大规模集成电
路技术发展，1982年世界上诞生了首枚DSP 芯片。其运算速度比MPU 快了几十倍，
在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。至20世纪80年代中期，随着CMOS技
术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP 芯片应运而生，其存储容量和运算
速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。到20世纪80年
代后期，DSP 的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计
算机方面。20世纪90年代后，DSP 发展到了第五代产品，集成度更高，使用范围
也更加广阔。
4.嵌入式片上系统（System On Chip，SQC ）
SOC 追求产品系统最大包容的集成器件，是目前嵌入式应用领域的热门话题
之一。SOC 最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操
作系统的代码模块。而且SOC 具有极高的综合性，在一个硅片内部运用VHDL等硬
件描述语言，实现一个复杂的系统。用户不需要再像传统的系统设计一样，绘制
庞大复杂的电路板，一点点地连接焊制，只需要使用精确的语言，综合时序设计
直接在器件库中调用各种通用处理器的标准，然后通过仿真之后就可以直接交付
芯片厂商进行生产。由于绝大部分系统构件都是在系统内部，整个系统特别简洁，
不仅减小了系统的体积和功耗，而且提高了系统的可靠性，提高了设计生产效率。
9.4.3 嵌入式软件
一个典型的嵌入式计算机系统由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层
组成，其中除了硬件层外，其他都属于嵌入式软件的范畴。
1.中间层
硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，
HAL ）或板级支持包（Board Support Package ，BSP ），它将系统上层软件与
底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无须
关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含
相关底层硬件的初始化、数据的输入/ 输出操作和硬件设备的配置功能。BSP 具
有硬件相关性和操作系统相关性两大特点。
BSP 包括了系统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。一个完整的BSP 需要
完成两部分工作：嵌入式系统的硬件初始化和硬件相关的设备驱动。
2.系统软件层
系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）、
文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI ）、网络系统及通用
组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
嵌入式操作系统（Embedded Operation System ，EOS ）是一种用途广泛的
系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS 负责嵌入系统的全
部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系
统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。随着Internet技术
的发展、信息家电的普及应用及EOS 的微型化和专业化，EOS 开始从单一的弱功
能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相
关依赖性、软件固化及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。比较著名的嵌
入式操作系统有Ready System公司的VRTX、ISI （Integrated System Incorporation）
的PSOS和IMG 的VxWorks 、QNX 公司的QNX 、Palm OS 、WinCE 、嵌入式Linux 、
Lynx、Nucleux 等。这两年随着移动互联网的发展，Google的Android 系统异军
突起，成为消费类电子领域应用较为广泛的操作系统之一。
3.应用软件层
由于要求系统尽量精简，因此相当一部分嵌入式设备的应用软件和操作系统
都是紧密结合的，没有系统软件和应用软件的明显区分。然而随着芯片技术的发
展，以及应用需求的逐步复杂化，逐渐地，有部分嵌入式设备开始有应用软件，
并且可以允许用户随意安装和卸载应用软件，这在消费类电子产品领域尤为常见。
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