第一章、嵌入式系统基础 1. 嵌入式系统概述 I. 嵌入式处理器 l.嵌入式操作系统 V.嵌入式技术发展现状及趋势
第一章、嵌入式系统基础 I. 嵌入式系统概述 II. 嵌入式处理器 III. 嵌入式操作系统 IV. 嵌入式技术发展现状及趋势
一、嵌入式系统概述 1、嵌入式系统的定义：Embedded System ■“嵌入式计算机系统”的简称，它是相对于通用计算机系统 而言的。 ■英国电机工程师协会(EE)的定义为：嵌入式系统为控 制、监视或辅助设备、机器甚至工厂操作的装置等大规模 系统设备。 ■国内的一般定义为：以应用为中心，以计算机技术为基 础，软硬件可裁减，从而能够适应实际应用中对功能、成 本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 ■嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机
一、嵌入式系统概述 1、嵌入式系统的定义：Embedded System “嵌入式计算机系统 ”的简称，它是相对于通用计算机系统 而言的。 英国电机工程师协会(IEE)的定义为：嵌入式系统为控 制、监视或辅助设备、机器甚至工厂操作的装置等大规模 系统设备。 国内的一般定义为：以应用为中心，以计算机技术为基 础，软硬件可裁减，从而能够适应实际应用中对功能、成 本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机
实际上，嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。 因为其已渗透到各个领域，在工业、服务业、消费 电子等领域的应用日趋广泛。 手持MP3是否可以称为嵌入式系统？ 微型工业控制计算机是嵌入式系统吗？ 工业控制是嵌入式系统技术的一个典型应用领域。我们发 现，除了其中都嵌入有微处理器，二者几乎完全不同。 使用嵌入式技术的有：机顶盒、火星车、PDA、移动电 话、打印机、可视电话、机器人等等。 在制造工业、过程控制、通信、仪表、汽车、船舶、航空 航天、军事装备、消费类产品等方面，嵌入式系统都有用 武之地。 嵌入式系统是软件和硬件的综合体，它可以涵 盖机电等附属装置
实际上，嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。 因为其已渗透到各个领域，在工业、服务业、消费 电子等领域的应用日趋广泛。 • 手持MP3是否可以称为嵌入式系统? • 微型工业控制计算机是嵌入式系统吗？ 工业控制是嵌入式系统技术的一个典型应用领域。我们发 现，除了其中都嵌入有微处理器，二者几乎完全不同。 • 使用嵌入式技术的有：机顶盒、火星车、PDA、移动电 话、打印机、可视电话、机器人等等。 • 在制造工业、过程控制、通信、仪表、汽车、船舶、航空 航天、军事装备、消费类产品等方面，嵌入式系统都有用 武之地。 嵌入式系统是软件和硬件的综合体，它可以涵 盖机电等附属装置
嵌入式系统的组成 2、嵌入式系统的组成：4大主要部分。 A.嵌入式处理器：核心部件。 与通用处理器的最大不同点在于其大多工作 在为特定用户群设计的系统中 o 它通常把通用计算机中许多由板卡完成的任 务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统 设计趋于小型化，并具有高效率、高可靠性 等特征。 大的硬件厂商都会推出自己的嵌入式处理 器，现在有1000多种嵌入式处理器芯片： ARM、MIPS、PowerPC、MC68000等
2、嵌入式系统的组成：4大主要部分。 A. 嵌入式处理器：核心部件。 z 与通用处理器的最大不同点在于其大多工作 在为特定用户群设计的系统中。 z 它通常把通用计算机中许多由板卡完成的任 务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统 设计趋于小型化，并具有高效率、高可靠性 等特征。 z 大的硬件厂商都会推出自己的嵌入式处理 器，现在有1000多种嵌入式处理器芯片： ARM、MIPS、PowerPC、MC68000等。 嵌入式系统的组成
嵌入式系统的组成 B.外围设备： 除了嵌入式处理器以外用于完 成存储、通信、调试、显示等辅助功能的 其它部件。根据功能可分为3大类： 存储器：RAM/SRAM、DRAM、FLASH等。 接口：并口、串口、红外接口、SPI串行外 围设备接口、2C总线接口、USB通用串行总 线接口、以太网口等 。 > 人机交互：LCD、键盘、触摸屏等人机交互 设备
B. 外围设备：除了嵌入式处理器以外用于完 成存储、通信、调试、显示等辅助功能的 其它部件。根据功能可分为3大类： ¾ 存储器：RAM/SRAM、DRAM、FLASH等。 ¾ 接口：并口、串口、红外接口、SPI串行外 围设备接口、I2C总线接口、USB通用串行总 线接口、以太网口等。 ¾ 人机交互：LCD、键盘、触摸屏等人机交互 设备。 嵌入式系统的组成
嵌入式系统的组成 C.嵌入式操作系统 在大型嵌入式应用系统中，为了使嵌入式开 发更方便、快捷，需要具备一种稳定、安全 的软件模块集合，用于管理存储器分配、中 断处理、任务间通信和定时器响应，以及提 供多任务处理等，即嵌入式操作系统。 大大提高了嵌入式系统的功能，方便了应用 软件的设计，但同时也占用了宝贵的嵌入式 系统资源。一般在大型或需要多任务的应用 场合才考虑使用嵌入式操作系统。 嵌入式操作系统常常有实时要求，所以，它 又往往是“实时操作系统”(RTOS)
C. 嵌入式操作系统 z 在大型嵌入式应用系统中，为了使嵌入式开 发更方便、快捷，需要具备一种稳定、安全 的软件模块集合，用于管理存储器分配、中 断处理、任务间通信和定时器响应，以及提 供多任务处理等，即嵌入式操作系统。 z 大大提高了嵌入式系统的功能，方便了应用 软件的设计，但同时也占用了宝贵的嵌入式 系统资源。一般在大型或需要多任务的应用 场合才考虑使用嵌入式操作系统。 z 嵌入式操作系统常常有实时要求，所以，它 又往往是“实时操作系统”(RTOS)。 嵌入式系统的组成
嵌入式系统的组成 D.应用软件：是实现嵌入式系统功能的关 键，对嵌入式系统软件和应用软件的要求 也与通用计算机有所不同。特点： > 软件要求固态化存储。提高执行速度和系统 可靠性。 > 软件代码要求高质量、高可靠性。减少程序 二进制代码的长度，提高执行速度。 > 系统软件的高实时性是基本要求。任务调度 由优化编写的系统软件来完成。 > 多任务实时操作系统成为嵌入式应用软件的 必需
D. 应用软件：是实现嵌入式系统功能的关 键，对嵌入式系统软件和应用软件的要求 也与通用计算机有所不同。特点： ¾ 软件要求固态化存储。提高执行速度和系统 可靠性。 ¾ 软件代码要求高质量、高可靠性。减少程序 二进制代码的长度，提高执行速度。 ¾ 系统软件的高实时性是基本要求。任务调度 由优化编写的系统软件来完成。 ¾ 多任务实时操作系统成为嵌入式应用软件的 必需。 嵌入式系统的组成
嵌入式系统的组成 硬件和软件的基本组成 电源 外围电路 Flash 模块 应用程序 微处理器 时钟 RAM MPU 操作系统 软件 结构 复位 ROM 输入 输出 处理器 硬件 外设 存储器 结构 USB LCD 键盘 其他 硬件 软件
硬件和软件的基本组成 电源 模块 时钟 复位 ROM RAM Flash MPU 微处理器 外围电路 外设 USB LCD 键盘 其他 应用程序 操作系统 处理器 存储器 输入 输出 嵌入式系统的组成 软件 结构 硬件 结构 硬件 软件
3、嵌入式系统的特点 ◆ 软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术和 行业为一体。 需要操作系统支持，代码小，执行速度快。 ◆ 专用紧凑，用途固定，成本敏感。 可靠性要求高 多样性，应用广泛，种类繁多。 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须 与具体应用相结合才会具有生命力，才会有优势。它必须 根据应用需求对软硬件进行裁减，满足应用系统的功能、 成本、体积等要求
3、嵌入式系统的特点 软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术和 行业为一体。 需要操作系统支持，代码小，执行速度快。 专用紧凑，用途固定，成本敏感。 可靠性要求高。 多样性，应用广泛，种类繁多。 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须 与具体应用相结合才会具有生命力，才会有优势。它必须 根据应用需求对软硬件进行裁减，满足应用系统的功能、 成本、体积等要求
4、嵌入式系统的应用 主要用于各种信号处理与控制，目前已在各个领域 得到广泛应用。 军用：各种武器控制。 一家用：各种信息家电产品。 工业：各种智能仪表、机器人、电子设备等。 - 商用：收款机、POS系统、电子秤等。 。 办公用：复印机、打印机 - 医用电子设备：各种医疗电子仪器。 日前，最热门的几种应用： ●个人数字处理PDA:IPAQ、Pocket PC ● 机顶盒STB:人机交互设备。 IP电话 嵌入式系统的应用正从狭窄的应用范围，单一的应用对象以及 简单的功能，向着未来社会需要的应用需求进行转变
4、嵌入式系统的应用 主要用于各种信号处理与控制，目前已在各个领域 得到广泛应用。 – 军用：各种武器控制。 – 家用：各种信息家电产品。 – 工业：各种智能仪表、机器人、电子设备等。 – 商用：收款机、POS系统、电子秤等。 – 办公用：复印机、打印机等。 – 医用电子设备：各种医疗电子仪器。 目前，最热门的几种应用： z 个人数字处理PDA：IPAQ、Pocket PC z 机顶盒STB：人机交互设备。 z IP电话 嵌入式系统的应用正从狭窄的应用范围，单一的应用对象以及 简单的功能，向着未来社会需要的应用需求进行转变