嵌入式系統設計中最早的決策點之一是系統是否需要實時計算功能。實時計算描述了在有限的時間範圍內對輸入做出反應並提供規定的輸出的能力。使用實時計算的裝置部署在應用程式中，在這些應用程式中，它們的正確功能可以改變生與死。
例如，考慮傳統家庭轎車中的安全氣囊。當車輛在發生碰撞時突然停止時，安全氣囊必須在一瞬間展開以對乘客有效。這意味著控制安全氣囊的嵌入式微控制器必須檢測到發生碰撞，並以電子方式觸發車輛安全氣囊的釋放，而這一切都只需要不到一秒鐘的時間。實時計算技術使此功能成為可能。
在對實時嵌入式系統的介紹中，我們將概述這些獨特的嵌入式系統是什麼，它們是如何設計和分類的，以及為什麼它們的功能在現實應用中如此重要。
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***什麼是實時嵌入式系統？****
嵌入式系統是在較大的系統或裝置上執行專用功能的硬體和軟體計算機系統。嵌入式系統通常由微控制器組成，也稱為單晶元計算機。微控制器配備有cpu，記憶體（ram和rom），i / o埠，通訊匯流排，計時器/計數器和dac / adc轉換器。
**嵌入式系統具有嵌入式系統工程師應了解的三個定義特徵：**
**嵌入式系統是特定於應用程式的。**通用計算機可以執行使用者選擇的任何相容應用程式，而嵌入式裝置經過程式設計和優化可以執行乙個滿足其實際功能的特定應用程式。**
嵌入式系統並不總是具有使用者介面。**通用計算機包含使用者介面，使用者可以在其中輸入指令或以其他方式與系統互動。嵌入式系統通常隱藏在裝置內部，以使使用者不會直接與嵌入式系統本身進行互動。嵌入式系統通常從感測器或連線的資料來源接收輸入，而不是直接從使用者接收。
**嵌入式系統是硬體和軟體。**嵌入式裝置包括乙個提供特定功能或服務的軟體應用程式，以及在實時環境中執行該應用程式所需的硬體。嵌入式系統設計的核心挑戰是創造一種能夠在滿足產品尺寸，功耗和單位成本的戰略和業務要求的同時解決問題的產品。
1、通用作業系統（gpos）-gpos是位於嵌入式系統中的硬體和應用程式之間的軟體層。gpos由核心，記憶體管理，網路和提供給應用程式的其他服務組成。gpos用於任務對時間不敏感且計算能力比快速響應時間更**值的情況。
2、實時作業系統（rtos）-rtos用於對時間敏感或對時間要求嚴格的嵌入式系統應用程式。時間緊迫的任務定義為必須在指定的時間限制內執行任務以避免對使用者造成負面影響的任務。在時間緊迫的系統中，完成任務的價值與其及時性相關，並且在截止日期之後完成的任務可能具有負值。rtos包含乙個任務計畫程式元件，其目的是確保關鍵任務能夠按時完成，即使這意味著犧牲其他效能領域。
實時嵌入式系統是那些整合了實時作業系統的系統，可確保裝置在嵌入式軟體指定的時間限制內能夠響應感官輸入。實時嵌入式系統根據其提供的實時響應的型別進一步分類。
實時嵌入式系統的分類
管理器設計模式-管理器物件可以實現為跟蹤嵌入式系統應用程式中的多個實體，其中系統必須支援相同或相似型別的多個實體。
資源管理器模式-此設計模式可用於為同一型別的多個資源實現集中式資源管理器。
half call設計模式-此設計模式用於需要多個通訊協議之間進行互動的實現。
協議設計模式
協議棧設計模式-此設計模式可用於實現分層協議，並在協議棧內動態插入和刪除協議層。
協議層設計模式-此設計模式用於解耦協議層並減少協議堆疊各層之間的依賴性。
協議資料報設計模式-此設計模式為實時嵌入式系統提供了簡化的緩衝體繫結構，實現了乙個支援各種協議層的新增和提取的單個緩衝區。
建築設計模式
處理器體系結構模式-實時嵌入式系統有許多可能的體系結構已被記錄為設計模式。每個體系結構設計模式都指定其自己的流程和模組以及相應的角色和職責。一些可用的選項包括：
運維處理器架構
**管理架構
模組管理器架構
裝置控制器架構
**功能協調模式-**在實時嵌入式系統設計中，每個任務都應包括乙個功能協調器。功能協調可確保功能不會因丟包或任務失敗而導致失敗。功能協調還可以幫助嵌入式系統在請求超時後恢復。
計時器管理設計模式-計時器管理是實時嵌入式系統的關鍵功能。定時器管理設計模式經常用於解決實時嵌入式裝置的需求。它們包括故障檢測，訊息丟失和故障恢復序列，不活動檢測，排序操作以及其他確保任務在指定期限內完成的功能。
嵌入式系統簡介
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