嵌入式系统讲义10.pptx
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嵌入式系统总结PPT课件
LDR R1,[R2]
;将R2指向的存储单元的数据读出
;保存在R1中
SWP R1,R1,[R2] ;将寄存器R1的值和R2指定的存储
;单元的内容交换
3.1 ARM处理器寻址方式
• 寻址方式分类——基址寻址
基址寻址就是将基址寄存器的内容与指令中给 出的偏移量相加，形成操作数的有效地址。基址寻 址用于访问基址附近的存储单元，常用于查表、数 组操作、功能部件寄存器访问等。基址寻址指令举 例如下：
MOV R1,R2
;将R2的值存入R1
SUB R0,R1,R2 ;将R1的值减去R2的值，结果保存到R0
3.1 ARM处理器寻址方式
• 寻址方式分类——立即寻址
立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部 分即是操作数本身，也就是说，数据就包含在指令 当中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作数 (这样的数称为立即数)。立即寻址指令举例如下：
fOSC
1
晶体 振荡器
产生稳定的 时钟信号
FOSC
ON/OFF
3
PLL
外接晶体或 外接时钟源
2
唤醒
定时器
将Fosc提升到 合适的频率
FCCLK
CPU内核
4
VPB FPCLK 分频器
芯片外设
2.在复位或处理器从掉电模式被唤醒时，为输入的时钟信 号做计数延时，使芯片内部部件有时间进行初始化。
3.把Fosc信号提高到一个符合用户需要的频率(Fcclk) 其中 Fcclk用于CPU内核。
3.2 指令集介绍
• 算术逻辑运算指令
算术逻辑运算指令包括“加/减”以及“与/ 或/异或”等指令，它们的格式如下：
OpCode 结果寄存器，运算寄存器，第二操作数
嵌入式系统的应用及基本概念PPT课件
医疗设备
医疗设备是嵌入式系统的又一重要应用领域， 通过嵌入式系统技术，可以实现医疗设备的智 能化和便携化，提高医疗服务的效率和精度。
嵌入式系统在医疗设备中广泛应用于各种便携 式医疗设备，如智能血压计、智能血糖仪、智 能心电图仪等。
嵌入式系统通过与各种传感器和执行器的连接 和控制，实现了医疗设备的自动化和智能化， 提高了医疗服务的效率和精度。
05
嵌入式系统的发展趋势 与挑战
发展趋势
智能化
微型化
随着人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现自主决策、学 习和适应环境变化。
随着微电子技术的进步，嵌入式系统的体 积将越来越小，性能更高，功耗更低。Fra bibliotek网络化
安全性增强
物联网的普及将推动嵌入式系统网络化的 发展，实现设备间的互联互通和远程控制 。
常见的输入设备包括按钮、开 关、传感器等，输出设备包括 显示器、打印机、LED显示屏 等。
输入输出设备的选择取决于嵌 入式系统的应用场景和功能需 求。
电源
电源为嵌入式系统提供电能。
根据系统需求，可以选择不同的电源方案，如电池、直流电源和交流电源。
电源的稳定性和效率对嵌入式系统的性能和可靠性具有重要影响。
嵌入式系统的应用及 基本概念ppt课件
目录
• 嵌入式系统简介 • 嵌入式系统的基本组成 • 嵌入式系统的软件 • 嵌入式系统的应用实例 • 嵌入式系统的发展趋势与挑战
01
嵌入式系统简介
定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机 系统，主要用于控制、监视或帮 助操作机器和设备。
特点
实时性、专用性、可靠性和低功 耗。
供应链管理
随着嵌入式系统复杂性的增加， 企业需要更加精细的供应链管理 以确保产品的质量和交付。
嵌入式系统的PPT课件
地址
指令寄存器
控制器
指令
数据通道
输入
输出
中央处理器
地址 数据
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据存储器
数据0 数据1 数据2
9
CISC和RISC
CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）
具有大量的指令和寻址方式 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令 大多数程序只使用少量的指令就能够运行。 RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) 在通道中只包含最有用的指令 确保数据通道快速执行每一条指令 使CPU硬件结构设计变得更为简单
10
CISC与RISC的数据通道
开始
IF
ID
ALU MEM REG
退出
微操作通道
开始
IF
ID
REG ALU MEM
退出
单通数据通道
11
CISC的背景和特点
背景:存储资源紧缺, 强调编译优化 增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一些原来由
软件实现的、常用的功能改用硬件的（微程序）指令系统 来实现 为节省存储空间，强调高代码密度，指令格式不固定，指 令可长可短，操作数可多可少 寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储 器 采用微程序控制，执行每条指令均需完成一个微指令序列 （微程序） CPI > ５，指令越复杂，CPI越大。
15
CISC与RISC的对比
类别
CISC
指令系统 指令数量很多
RISC 较少，通常少于100
执行时间 编码长度
有些指令执行时间很长，如 整块的存储器内容拷贝；或 将多个寄存器的内容拷贝到 存贮器
嵌入式系统教案ppt课件
不能为PC； CRn是协处置器的目的存放器，可以是C0-15； CRm是附加的目的存放器或源操作数存放器，用于区分
同一编号的不同物理存放器，当指令中不需求附加信息时 要将C0指定为CRm； OP2也提供附加信息，用于区分同一编号的不同物理存放 器，当指令中不需求附加信息时，可以省略或者将其置0。
嵌入式系统教案
武汉创维特信息技术
2021/6/24
提纲
第五章 ARM存储系统 1 ARM存储系统概述 2 ARM存储器管理单元
3 高速缓冲区和写缓冲区
4 快速上下文切换技术
ARM存储系统概述
ARM存储系统概述
与其他中低档单片机不同，ARM处置器中普通都包含一个 存储器管理部件，用于对存储器的管理。
快表的运用
更新：当CPU需求访问内存时，首先在TLB中查找需求的 地址变换条目。假设不存在那么在内存页表中查询，并把 查询的结果添加到TLB中。
去除：当内存中页表的内容改动或者运用新的页表时， TLB中的内容需求清空。CP15的存放器8用于完成该功能。
锁定：可以将一个地址变换条目锁定在TLB中，以加快访 问速度，CP15的存放器10用于完成该功能。
ARM存储器管理单元
CP15存放器列表－1
存放器编号 根本作用
0
ID编码〔只读〕
1
控制位
2
存储维护和控制
3
存储维护和控制
4
存储维护和控制
5
存储维护和控制
6
存储维护和控制
在MMU中的作用 ID码和Cache类型 各种控制位 地址转换表基地址 域访问控制位 保管 内存失效形状 内存失效地址
ARM存储器管理单元
为了顺应不同的嵌入式运用， ARM存储系统的体系构造 存在很多差别。简单的可以运用向单片机系统中运用的平 板式地址映射机制即可；而一些复杂的系统中那么能够包 含多种技术来提供功能强大的存储系统。
同一编号的不同物理存放器，当指令中不需求附加信息时 要将C0指定为CRm； OP2也提供附加信息，用于区分同一编号的不同物理存放 器，当指令中不需求附加信息时，可以省略或者将其置0。
嵌入式系统教案
武汉创维特信息技术
2021/6/24
提纲
第五章 ARM存储系统 1 ARM存储系统概述 2 ARM存储器管理单元
3 高速缓冲区和写缓冲区
4 快速上下文切换技术
ARM存储系统概述
ARM存储系统概述
与其他中低档单片机不同，ARM处置器中普通都包含一个 存储器管理部件，用于对存储器的管理。
快表的运用
更新：当CPU需求访问内存时，首先在TLB中查找需求的 地址变换条目。假设不存在那么在内存页表中查询，并把 查询的结果添加到TLB中。
去除：当内存中页表的内容改动或者运用新的页表时， TLB中的内容需求清空。CP15的存放器8用于完成该功能。
锁定：可以将一个地址变换条目锁定在TLB中，以加快访 问速度，CP15的存放器10用于完成该功能。
ARM存储器管理单元
CP15存放器列表－1
存放器编号 根本作用
0
ID编码〔只读〕
1
控制位
2
存储维护和控制
3
存储维护和控制
4
存储维护和控制
5
存储维护和控制
6
存储维护和控制
在MMU中的作用 ID码和Cache类型 各种控制位 地址转换表基地址 域访问控制位 保管 内存失效形状 内存失效地址
ARM存储器管理单元
为了顺应不同的嵌入式运用， ARM存储系统的体系构造 存在很多差别。简单的可以运用向单片机系统中运用的平 板式地址映射机制即可；而一些复杂的系统中那么能够包 含多种技术来提供功能强大的存储系统。
嵌入式系统原理与设计 教学课件(共82张PPT)
系统是采用一体化的监控程序，不存在操作系统平 台。而今天组成嵌入式系统的基本硬件构件已较复
杂，如：16位、32位CPU或特殊功能的微处理器、 特定功能的集成芯片、FPGA或CPLD等，其软
件设计的复杂性成倍增长。因此研究嵌入式系统的
设计原理及技术，提供系统的设计方法和开发工具是 嵌入式计算学科的关键技术。
嵌入式微处理器分类
嵌入式处理器
嵌入式微控制器 （MCU）
嵌入式DSP处理器 (DSP)
嵌入式微处理器 (MPU)
嵌入式片上系统 (System On Chip)
1、嵌入式微控制器(MCU）
• 嵌入式微控制器的典型代表是单片机这 种８位的电子器件目前在嵌入式设备中 仍然有着极其广泛的应用。
• 单片机芯片内部集成ROM/EPROM、 RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、 看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、 A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等 各种必要功能和外设。
要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度、提 高执行速度。
以微处理器为核心
• 我们设计一个数字系统可以有很多种方法，如：定制
逻辑、现场可编程门阵列（FPGA）等，那么为什 么在设计嵌入式系统时要以微处理器为核心呢？ 这主要有两种原因：
• （1）用微处理器是实现数字系统一种十分便捷、有 效的方法；
嵌入式系统的特征
• 可接5种GPS接收器； 嵌入式系统是以微处理器为核心的，嵌 入在其他设备中的专用计算机系统。它 5个按键需要和屏幕菜单显示组合起来完成这些功能。
在移动地图这个例子中，电能消耗特别重要，设计时应尽量减少存储器读/写，因为存储器访问是主要的功耗来源，存储器的访问必须精心安排 ，以避免多次读取相同的数据。
杂，如：16位、32位CPU或特殊功能的微处理器、 特定功能的集成芯片、FPGA或CPLD等，其软
件设计的复杂性成倍增长。因此研究嵌入式系统的
设计原理及技术，提供系统的设计方法和开发工具是 嵌入式计算学科的关键技术。
嵌入式微处理器分类
嵌入式处理器
嵌入式微控制器 （MCU）
嵌入式DSP处理器 (DSP)
嵌入式微处理器 (MPU)
嵌入式片上系统 (System On Chip)
1、嵌入式微控制器(MCU）
• 嵌入式微控制器的典型代表是单片机这 种８位的电子器件目前在嵌入式设备中 仍然有着极其广泛的应用。
• 单片机芯片内部集成ROM/EPROM、 RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、 看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、 A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等 各种必要功能和外设。
要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度、提 高执行速度。
以微处理器为核心
• 我们设计一个数字系统可以有很多种方法，如：定制
逻辑、现场可编程门阵列（FPGA）等，那么为什 么在设计嵌入式系统时要以微处理器为核心呢？ 这主要有两种原因：
• （1）用微处理器是实现数字系统一种十分便捷、有 效的方法；
嵌入式系统的特征
• 可接5种GPS接收器； 嵌入式系统是以微处理器为核心的，嵌 入在其他设备中的专用计算机系统。它 5个按键需要和屏幕菜单显示组合起来完成这些功能。
在移动地图这个例子中，电能消耗特别重要，设计时应尽量减少存储器读/写，因为存储器访问是主要的功耗来源，存储器的访问必须精心安排 ，以避免多次读取相同的数据。
嵌入式系统PPT讲解全
三大领域所占比例之和接近60%
消费电子：信息家电，电视机、微波炉、数字电话 通信设备：手机、平板电脑 工业控制:自动化与测控仪器仪表 在工控和仿真领域，几乎所有的计算机控制系统都
采用嵌入式系统.新型的测控仪器仪表无一不是嵌入 式系统
嵌入式系统作为“物联网”的核心，是当前最热门最 有前景的IT应用领域之一。
（软件外包是指软件外包提供商为了集中精力从事核心 竞争力业务,降低项目成本,同时提高项目实施的质量,将 自己的软件项目中的全部或部分工作发包给合适的软件 企业去完成）
嵌入式系统在工业上的应用
嵌入式工控机 嵌入式工控机（Embedded Industrial Computer）是一
种加固的增强型工业计算机，它可以作为一个工业控 制器在工业环境中可靠运行。
工控机对于扩展性的要求也非常高，接口的设计需要 满足特定的外部设备，因此大多数情况下工控机需要 单独定制才能满足需求。
嵌入式工控机的优点 性能可靠 体积小巧 免维护 低功耗、无风扇、宽温设计、适应恶劣工作环境
嵌入式工控机的三大缺点。 一是性能较低； 二是扩展性较差；
三是缺乏标准化。
嵌入式工业触控一体机
工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工业 控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及 机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。 工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算 机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、 控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC （可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、 FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
嵌入式工控机的优势
嵌入式系统10
q MOSI – 主器件数据输出、从器件数据输入 q MISO – 主器件数据输入、从器件数据输出 q SCLK – 时钟信号，由主器件产生 q /SS – 从器件使能信号，由主器件控制0
Ø 在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址 操作，且为全双工通信，显得简单高效
Ø 上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防 刮的塑料层，它的内表面也涂有一层导电 涂层，在他们之间有许多细小的（小于 1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔 开绝缘。
PPT文档演模板
嵌入式系统10
Ø 手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位 置就有了接触，电阻发生变化。
Ø 在X和Y两个方向上产生的信号经A/D转换 后送触摸屏控制器计算出（X，Y）的位置。
Ø 结果便是这个扭曲了的螺旋层使通过的光 线也发生扭曲。
PPT文档演模板
嵌入式系统10
光线穿过示意图
Ø 不加电时，扭 曲的液晶螺旋 层使通过的光 线也发生扭曲， 光线穿过偏振
滤光器而穿出。
PPT文档演模板
嵌入式系统10
光线阻断示意图
Ø 加电时，所有 分子按照电流 方向进行排列， 光线不再扭转 而被偏振滤光 器阻断。
I2C
Ø I2C(Inter－Integrated Circuit)总线
q 由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于 连接微控制器及其外围设备。
Ø I2C总线特点
q 简单的2线，占用空间小 q 能够以100Kbps的最大传输速率支持40个组件 q 支持多主控(multimastering)， 其中任何能够进
行发送和接收的设备都可以成为主总线 ，但在 任何时间点上只能有一个主控 。 q 双向传输，与公共时钟同步 q 两根线都是开漏的（open-drain），连接方便
Ø 在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址 操作，且为全双工通信，显得简单高效
Ø 上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防 刮的塑料层，它的内表面也涂有一层导电 涂层，在他们之间有许多细小的（小于 1/1000英寸）的透明隔离点把两层导电层隔 开绝缘。
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嵌入式系统10
Ø 手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位 置就有了接触，电阻发生变化。
Ø 在X和Y两个方向上产生的信号经A/D转换 后送触摸屏控制器计算出（X，Y）的位置。
Ø 结果便是这个扭曲了的螺旋层使通过的光 线也发生扭曲。
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嵌入式系统10
光线穿过示意图
Ø 不加电时，扭 曲的液晶螺旋 层使通过的光 线也发生扭曲， 光线穿过偏振
滤光器而穿出。
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嵌入式系统10
光线阻断示意图
Ø 加电时，所有 分子按照电流 方向进行排列， 光线不再扭转 而被偏振滤光 器阻断。
I2C
Ø I2C(Inter－Integrated Circuit)总线
q 由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于 连接微控制器及其外围设备。
Ø I2C总线特点
q 简单的2线，占用空间小 q 能够以100Kbps的最大传输速率支持40个组件 q 支持多主控(multimastering)， 其中任何能够进
行发送和接收的设备都可以成为主总线 ，但在 任何时间点上只能有一个主控 。 q 双向传输，与公共时钟同步 q 两根线都是开漏的（open-drain），连接方便
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➢ 文件子系统 ➢ 图形子系统 ➢ 网络子系统 ➢ 其它通用模块
• CAN、蓝牙、Zigbee、Modbus、LIN协议栈
2020/10/4
© 国防科技大学计算机学院601室
10
第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
应用层
➢ 与应用密切相关 ➢ 面向目标和用户 ➢ 完成特定的功能 ➢ 例如
• 星载遥感图像处理系统 • 星载合成孔径雷达 • 机载相控阵雷达
机载相控阵雷达
2020/10/4
© 国防科技大学计算机学院601室
11
第一章 嵌入式系统概论
2020/10/4
© 国防科技大学计算机学院601室
12
第一章 嵌入式系统概论
1.4 嵌入式系统的特点
嵌入专用
➢ 嵌入式处理器与通用处理器的最大不同就是嵌入式处 理器嵌入在针对特定应用设计的系统中
2020/10/4
© 国防科技大学计算机学院601室
3
第一章 嵌入式系统概论
1.2 嵌入式系统的定义（续）
嵌入式系统
➢ 以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁 剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、重 量、功耗严格要求的专用计算机系统
➢ 简而言之，是含有处理器的专用软硬件系统 • 具有自主的信息处理能力（信息装备）
英国电机工程师协会的定义
➢ Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants（用于控制、监视或 者辅助操作机器和设备的装置）
2020/10/4
© 国防科技大学计算机学院601室
➢ 中断控制器、DMAC、定时器/计数器 ➢ UART、USB控制器、LCD控制器 ➢ 其它I/O接口
• CAN、Zigbee、蓝牙、ECC、3DES等等
2020/10/4
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8
第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
中间层（BSP）
➢ 板级支持包（Board Support Package） ➢ 系统软件与底层硬件隔离
➢ 芯片级：各种以微控制器、DSP、嵌入式微处理器为 核心的产品 • 个性化设计
2020/10/4
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5
第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构
嵌入式系统
硬件
嵌入式处理器
软件
嵌入式操作系统
开发平台
ARM7微处理器
概述 结构 指令 定时/中断 接口技术
2020/10/4
4
第一章 嵌入式系统概论
1.2 嵌入式系统的定义（续）
微机学会的定义
➢ 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统，可
分为系统级、模块级、芯片级 ➢ 系统级：各种类型的工控机
• 以标准总线互联（背板结构）的工控机：CPCI、 PCI-ISA、VME 、STD
➢ 模块级：各种类型的带CPU的模块 • 嵌入式CPU模块：PC104模块、Biscuit板
13
第一章 嵌入式系统概论
1.4 嵌入式系统的特点（续）
程序固化
➢ 软件一般都固化在存储器芯片或处理器本身中，这样 提高了系统的执行速度和可靠性
需要独立的开发系统
➢ 嵌入式系统本身不具备自举开发能力，必须有一套开 发工具和环境才能进行开发
生命周期长
➢ 经过三十多年的发展，嵌入式系统从最开始的涓涓细 流，发展壮大成了目前数量最多，使用范围最广的电 子信息系统
➢ 在人们的日常生活中，嵌入式设备几乎随处可见，已 经成为生活的重要组成部分
虽然数量众多，但却不为人所知
➢ 嵌入式系统一般隐藏在产品中 ➢ 在使用过程中主要完成无形的信息处理，用户不容易
感知到它的存在
2020/10/4
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2
第一章 嵌入式系统概论
1.2 嵌入式系统的定义
计算机分类
➢ 从通用性角度来分类：通用计算机和嵌入式计算机
通用计算机系统
➢ 巨型机、大型机、小型机、微型机 ➢ 服务器、工作站、台式机、笔记本计算机
嵌入式系统
➢ 坦克、导弹、飞机、军舰、雷达 ➢ DVD机、电视机、微波炉、洗衣机、电冰箱、热水器 ➢ 手机、MP3播放器、数码相机、数码摄像机、机顶盒 ➢ 键盘、鼠标、闪存盘、CD-ROM、交换机、路由器
• 相关硬件的初始化 • 数据的输入输出操作 • 硬件设备的配置功能 ➢ 特点 • 硬件相关性 • 操作系统相关性
2020/10/4
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9
第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
操作系统层
➢ 嵌入式操作系统（EOS） • 标准内核（API） • 封装资源——时钟、定时器、中断、DMA、I/O • 简化软件设计、提高软件系统可靠性
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第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
硬件层
➢ 嵌入式处理器 • 嵌入式微处理器、微控制器、数字信号处理器 • SoC(System on Chip)——FPGA、ASIC
➢ 存储器系统 • ROM、FLASH、E2PROM、SRAM、SDRAM等
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6
第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
应用层 操作系
统层
应用程序
文件系统 图形系统 网络系统
嵌入式操作系统（EOS）
中间层 BSP/HAL板级支持包/硬件抽象层
D/A 硬件层 A/D
I/O
嵌入式 处理器
人机交互接口
Байду номын сангаас
ROM FLASH SDRAM
综合性强
➢ 嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术 与各个行业的具体应用相结合后的产物
➢ 是一个技术密集、资金密集、知识高度分散、不断创 新的知识集成系统
设计高效
➢ 可裁剪——嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地 设计，量体裁衣、去除冗余
2020/10/4
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第一章 嵌入式系统概论
主要内容
1.1 引言 1.2 嵌入式系统的定义 1.3 嵌入式系统的体系结构 1.4 嵌入式系统的特点 1.5 嵌入式系统的发展历史及趋势 1.6 嵌入式系统的应用
2020/10/4
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第一章 嵌入式系统概论
1.1 引言
从幼苗茁壮成长到参天大树
• CAN、蓝牙、Zigbee、Modbus、LIN协议栈
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第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
应用层
➢ 与应用密切相关 ➢ 面向目标和用户 ➢ 完成特定的功能 ➢ 例如
• 星载遥感图像处理系统 • 星载合成孔径雷达 • 机载相控阵雷达
机载相控阵雷达
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第一章 嵌入式系统概论
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第一章 嵌入式系统概论
1.4 嵌入式系统的特点
嵌入专用
➢ 嵌入式处理器与通用处理器的最大不同就是嵌入式处 理器嵌入在针对特定应用设计的系统中
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第一章 嵌入式系统概论
1.2 嵌入式系统的定义（续）
嵌入式系统
➢ 以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁 剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、重 量、功耗严格要求的专用计算机系统
➢ 简而言之，是含有处理器的专用软硬件系统 • 具有自主的信息处理能力（信息装备）
英国电机工程师协会的定义
➢ Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants（用于控制、监视或 者辅助操作机器和设备的装置）
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➢ 中断控制器、DMAC、定时器/计数器 ➢ UART、USB控制器、LCD控制器 ➢ 其它I/O接口
• CAN、Zigbee、蓝牙、ECC、3DES等等
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第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
中间层（BSP）
➢ 板级支持包（Board Support Package） ➢ 系统软件与底层硬件隔离
➢ 芯片级：各种以微控制器、DSP、嵌入式微处理器为 核心的产品 • 个性化设计
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第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构
嵌入式系统
硬件
嵌入式处理器
软件
嵌入式操作系统
开发平台
ARM7微处理器
概述 结构 指令 定时/中断 接口技术
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第一章 嵌入式系统概论
1.2 嵌入式系统的定义（续）
微机学会的定义
➢ 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统，可
分为系统级、模块级、芯片级 ➢ 系统级：各种类型的工控机
• 以标准总线互联（背板结构）的工控机：CPCI、 PCI-ISA、VME 、STD
➢ 模块级：各种类型的带CPU的模块 • 嵌入式CPU模块：PC104模块、Biscuit板
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第一章 嵌入式系统概论
1.4 嵌入式系统的特点（续）
程序固化
➢ 软件一般都固化在存储器芯片或处理器本身中，这样 提高了系统的执行速度和可靠性
需要独立的开发系统
➢ 嵌入式系统本身不具备自举开发能力，必须有一套开 发工具和环境才能进行开发
生命周期长
➢ 经过三十多年的发展，嵌入式系统从最开始的涓涓细 流，发展壮大成了目前数量最多，使用范围最广的电 子信息系统
➢ 在人们的日常生活中，嵌入式设备几乎随处可见，已 经成为生活的重要组成部分
虽然数量众多，但却不为人所知
➢ 嵌入式系统一般隐藏在产品中 ➢ 在使用过程中主要完成无形的信息处理，用户不容易
感知到它的存在
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第一章 嵌入式系统概论
1.2 嵌入式系统的定义
计算机分类
➢ 从通用性角度来分类：通用计算机和嵌入式计算机
通用计算机系统
➢ 巨型机、大型机、小型机、微型机 ➢ 服务器、工作站、台式机、笔记本计算机
嵌入式系统
➢ 坦克、导弹、飞机、军舰、雷达 ➢ DVD机、电视机、微波炉、洗衣机、电冰箱、热水器 ➢ 手机、MP3播放器、数码相机、数码摄像机、机顶盒 ➢ 键盘、鼠标、闪存盘、CD-ROM、交换机、路由器
• 相关硬件的初始化 • 数据的输入输出操作 • 硬件设备的配置功能 ➢ 特点 • 硬件相关性 • 操作系统相关性
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第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
操作系统层
➢ 嵌入式操作系统（EOS） • 标准内核（API） • 封装资源——时钟、定时器、中断、DMA、I/O • 简化软件设计、提高软件系统可靠性
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第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
硬件层
➢ 嵌入式处理器 • 嵌入式微处理器、微控制器、数字信号处理器 • SoC(System on Chip)——FPGA、ASIC
➢ 存储器系统 • ROM、FLASH、E2PROM、SRAM、SDRAM等
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第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
应用层 操作系
统层
应用程序
文件系统 图形系统 网络系统
嵌入式操作系统（EOS）
中间层 BSP/HAL板级支持包/硬件抽象层
D/A 硬件层 A/D
I/O
嵌入式 处理器
人机交互接口
Байду номын сангаас
ROM FLASH SDRAM
综合性强
➢ 嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术 与各个行业的具体应用相结合后的产物
➢ 是一个技术密集、资金密集、知识高度分散、不断创 新的知识集成系统
设计高效
➢ 可裁剪——嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地 设计，量体裁衣、去除冗余
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第一章 嵌入式系统概论
主要内容
1.1 引言 1.2 嵌入式系统的定义 1.3 嵌入式系统的体系结构 1.4 嵌入式系统的特点 1.5 嵌入式系统的发展历史及趋势 1.6 嵌入式系统的应用
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第一章 嵌入式系统概论
1.1 引言
从幼苗茁壮成长到参天大树