导图社区 嵌入式系统架构
这是一篇关于嵌入式系统架构的思维导图,主要内容包括:概念,硬件体系结构,软件架构,操作系统,嵌入式数据库,嵌入式中间件,开发环境。
这是一篇关于大数据架构的思维导图,主要内容包括:传统数据处理系统,大数据处理系统架构分析,Lambda 架构,Kappa 架构 及 对比。
这是一篇关于安全架构的思维导图,主要内容包括:安全威胁,安全架构,安全相关标准,安全模型,信息安全整体架构设计,网络安全体系架构设计,数据库系统的安全设计,系统架构的脆弱性分析。
这是一篇关于通信系统架构的思维导图,主要内容包括:形式分类,存储网络架构,软件定义网络,通信网络构建案例。
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嵌入式系统架构
概念
Embedded System
为特定应用而专门构建的计算机系统
发展阶段
单片机微型计算机(SCM)
微控制器(MCU)
片上系统(Soc)
以 Internet 为基础的嵌入式系统
以智能化、云技术推动下的嵌入式系统
硬件体系结构
硬件组成
嵌入式微处理器
存储器
内/外总线逻辑
定时/计数器
看门狗电路
I/O 接口
外部设备
图示
软件架构
例:
GOA 架构
通用的开放式架构
Generic Open Architecture
一种架构框架
层次化架构风格
采用抽象方法,规定软硬件接口
4 种直接接口
上下层次间程序的功能引用可以 直接调用
4 种逻辑接口
同层间的功能引用可以 基于消息方式
主要特点
可移植性
可互操作性
可剪裁性
易获得性
典型架构模式
层次化模式架构
将系统划分为多个层级,每一层负责特定的功能,并通过明确的接口与上下层通信
递归模式架构
采用自相似(Self-Similar)的设计方式,即系统由多个相同或相似的结构组成,每个子结构可以递归地包含更小的相同结构
树形结构、状态机、微内核架构等
操作系统
嵌入式操作系统
Embedded Operating System,EOS
用于嵌入式系统的操作系统
分类
嵌入式实时操作系统
面向控制、通信领域等
VxWorks、Nucleus
嵌入式非实时操作系统
移动电话、机顶盒、电子书等
Android、iOS、WinCE
组成
硬件驱动程序
ASP
结构支持包
与处理器硬件相关
BSP
板级支持包
与处理器外围芯片相关
调试代理
操作系统内核
功能
任务管理
内存管理
任务间通信管理
时钟管理
中断管理
文件系统
可配置组件
是操作系统功能的延伸
为应用程序提供更加丰富的服务
可配置、可裁剪
包括
运行时库
设备管理
人机接口
图形图像
API 扩展
API
体系架构
整体结构
别称
模块结构、无序结构
层次结构
客户/服务器结构
面向对象结构
内核
是连接应用程序和硬件的一座桥梁,是直接运行在硬件上的最基础的软件实体
架构
宏内核(Monolithic Kernel)
将操作系统核心功能(如进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动等)全部运行在内核空间,形成一个庞大的单一模块
内核代码高度集成,功能调用通过函数跳转实现
性能高(系统调用直接在内核完成,无IPC开销)
稳定性差(驱动/服务崩溃可能导致内核崩溃)
微内核(Micro Kernel)
插件架构模式
仅将最核心的功能(如进程调度、IPC通信、基本内存管理)放在内核空间,其他服务(如文件系统、设备驱动)作为用户态进程运行
内核极小(可能仅几千行代码),通过进程间通信(IPC)调用外部服务
性能低(频繁IPC导致上下文切换开销)
稳定性高(服务运行在用户态,崩溃不影响内核)
嵌入式数据库
对象分类
软件嵌入数据库
设备嵌入数据库
内存数据库
系统结构分类
移动数据库
小型 C/S 结构数据库
存储位置分类
内存方式
文件方式
网络方式
嵌入式中间件
Middleware
属于可复用软件的范畴
处于 操作系统软件 与 用户的应用软件 的中间
是一种独立的系统软件或服务程序,分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源
Embedded Middleware
主要作用
屏蔽底层操作系统的异构性
主要功能
网络通信
存储管理
数据处理
经典分类
终端仿真/屏幕转换中间件
数据访问中间件
远程过程调用中间件
消息中间件
交易中间件
对象中间件
现代分类
企业服务总线中间件
事物处理监控器
分布式计算环境
远程过程调用
对象请求代理
数据库访问中间件
消息传递
基于 XML 的中间件
一般架构
是消息传输过程中,保存消息的一种容器
队列
提供路由并保证消息的传递
特点
异步处理
松耦合
消息传递模型
点对点模型
生产者将消息发送到 某个名字标识的特定消费者
发布 - 订阅模型
向一个特定的消息主题生产消息
分布式对象中间件
处理分布式对象之间通信
基于组件思想
由一组对象来提供系统服务
对象之间能够跨平台通信
开发环境
是可帮助用户开发嵌入式软件的一组工具的集合
交叉平台开发方法
Cross Platform Development,CPD
嵌入式软件在一个通用的平台上开发(成为宿主机),而在另一个嵌入式目标平台上运行(成为目标机)