介绍嵌入式系统的基本概念,都是概念性的东西,没什么意思大致写一下 ## 嵌入式系统简介

嵌入式系统的定义

嵌入式系统就是嵌入到对象体系中、用于执行特定功能的专用计算机系统。

  • 嵌入性:嵌入到对象体系中,有对象环境的要求
  • 专用性:软、硬件需要按照对象的要求进行裁剪
  • 计算性:实现对象的智能化功能

嵌入式系统的组成

  • 微处理器
  • 外围支撑硬件
  • 嵌入式实时操作系统
  • 用户应用软件

嵌入式系统多使用RISC(精简指令集系统),操作系统与应用程序都固化在模块的ROM/Flash/OTP中。

嵌入式不一定要有操作系统

嵌入式微处理器

嵌入式微处理器分类

8位:一般是哈佛结构,成本低,可靠性高

32位:一般是冯.诺伊曼/普林斯顿体系结构,成本高,灵活性好。

哈佛结构:程序存储器和数据存储器是独立编制的两个存储空间,允许在一个机器周期内同时获取指令码(程序存储器中)和操作数(数据存储器中),而且因为程序存储器是只读存储器,因此可靠性高

冯.诺伊曼/普林斯顿体系结构:共用一个存储空间,统一编址,地址和数据总线使用一个总线

应用角度分类

  • EMPU(Embedded Microprocessor Unit):仅仅保留与应用相关的功能部件,计算处理能力强,常工作于恶劣环境中
  • MCU(Micro Controller Unit):将整个计算机系统集成到一块芯片中,单片机接口能力强大,计算能力相对弱(和EMPU相反)
  • DSP(Digital Signal Processor):主要用于某些专用算法的计算,强调对于连续数据流的处理以及高精度的复杂运算
  • SoC(System on Chip):片上不仅仅只是处理器内核,而且将外围设备也集成一部分到单个芯片上,比起MCU,可以将整个嵌入式系统的大部分都集中到一块芯片中,外接的设备很少

ARM

特点:

  • 体积小、低功耗、低成本、高性能
  • Thumb(16位)/ARM(32位)都支持,兼容8/16位的器件
  • 单周期指令(RISC)
  • 大量使用寄存器,减少内存的访存

ARM7

便宜、省电的32位核,3级流水线,冯.诺伊曼结构

ARM9

高性能、低功耗,5级流水线,哈佛结构

ARM10

64位AHB指令和数据接口,6级流水线,性能比ARM9提升50%

ARM11

提供两种新型的节能方式,功耗小

Cortex(ARM新的命名体系)

  • Cortex-A:高性能
  • Cortex-R:高可靠性,实时应用
  • Cortex-M:低功耗,代替单片机

嵌入式操作系统

Linux、Windows CE、μC/OS、Palm OS、Vx Works

嵌入式系统安全

攻击分类

根据攻击对象

  • 获取隐私数据,需要对敏感信息数据进行加密保护
  • 拒绝服务,添加可靠的资源分配组件来保护
  • 修改嵌入式系统相关数据或代码,通过在运行前通过对嵌入式系统相关代码进行完整性检测

根据工具或手段

  • 软件攻击:病毒、木马、蠕虫
  • 硬件攻击:硬件分解、电磁干扰、探针
  • buffer overflow

防范手段

  • 使用安全操作系统:这些系统具有身份认证、自主访问控制和安全审计功能
  • 增添加密运算模块
  • 使用可信计算的思想