(推荐)a嵌入式系统概述
嵌入式系统课后答案
嵌⼊式系统课后答案嵌⼊式系统2011作业（⾮标准答案，仅供参考）第1章嵌⼊式系统概述 1、什么是嵌⼊式系统？答：嵌⼊式系统指的是以应⽤为中⼼和以计算机技术为基础的，并且软硬件是可裁剪的，能满⾜应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标严格要求的专⽤计算机系统。
3、根据嵌⼊式系统的复杂程度，嵌⼊式系统可分为哪4类？答：1：单个微处理器；2：嵌⼊式处理器可扩展的系统； 3：复杂的嵌⼊式系统； 4：在制造或过程控制中使⽤的计算机系统。
5、从硬件系统来看，嵌⼊式系统由哪⼏部份组成？画出简图。
答：P11图1-42.2 回答下列关于ARM 编程模式的问题（1）在该模式下有多少通⽤寄存器（2）CPSR 的作⽤是什么（3）Z 位的作⽤是什么（4）程序计数器保存在何处答（1）31个通⽤寄存器（2）为状态寄存器，保存当前的状态，可以在任何模式下访问（3）Z=1 运算结果为0 Z=0 运算结果不为0 （4）R15（PC）2.3 下列的arm 条件码的含义是什么（1）EQ （2）NE （3）MI （4）VS （5）GE （6）LT 答(1)z 置位相等 (2)z 清零不相等 (3)n 置位负数 31个通⽤寄存pc ，6个状～R7不分组，R8～R14按模式分组，R15为程序计数器，CPSR 为状态寄存器，SPSR 为保存程序状态寄存器。
R13为堆栈指针寄存器，R14为链接寄存器。
CPSR 在各种模式下多可以访问，⽽在⽤户模式及系统模式下SPSR 不可以被访问。
2.6若寄存器R1=0x01020304，分别按照⼤端模式和⼩端模式存储在0x30000字单元中，试分别写出两种模式下内存存储内容，并标出内存地址答⼤端模式 0x30000 01 0x30001 02 0x30002 03 0x30003 04 ⼩端模式 0x30000 04 0x30001 030x30002 02 0x30003 012.7 ARM 存储器的存储周期有⼏种类型？对应于Cache 访问和存储器访问是何存储周期？答：ARM 存储器有4种存储周期：空闲周期，⾮顺序周期，顺序周期，协处理器寄存器传送周期。
第1章嵌入式系统概述
2、SiM3U1xx（80MHZ USB）系列（M3）
1.4 STM32系列微控制器简介 STM32为意法半导体(ST)公司生产的ARM处理器。
Flash Size (bytes)
512K
256 K
STM32 prod Q2/08 Samples Dec 07 Prod Q2/08
未来 发展方向
64 K 32 K
STM32 Samples NOW Prod Oct 07
72 MHz CORTEX- M3 CPU Wide offer
• 32KB-512KB Flash • 6Kb-64KB RAM
0K 48 pins 64 pins 100 pins
144 pins
LQFP
LQFP
LQFP
LQFP
(7x7) (10x10) (14x14)/BGA (20x20)/BG
machinery or plants”.
1.嵌入式系统简介
目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种 比较合理定义：
●从技术的角度定义：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、功耗严格要求的专用计算机系统。 ●从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧 密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一 个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。
ADC
16 channels /
Tem1pMSsepns sor
Power Supply Reg 1.8V
POR/PDR/PV XTDAL
oscillators 3I2nKt.HRzC+ o4s~c1il6lMatoHrzs 32KHz +
嵌入式系统概述及与单片机区别说明
嵌入式系统概述及与单片机区别说明嵌入式的全称是嵌入式系统，英文是Embeded system，是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电器工程师协会（U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。
从这里我们可以看出两点，第一，嵌入式并不是一个通用的设备。
第二，嵌入式必须和具体的应用相结合，设计上具有针对性。
所以可以看出来嵌入式是一个系统，嵌入式是需要把这个系统嵌入到设备中去，比如手机主板上的芯片就是嵌入到手机上的一个系统，整合了电脑的主板、CPU、硬盘、内存、网卡、显卡、电源的所有功能。
也就是说嵌入式系统主要是从芯片的使用时的组织形态来命名的，更通俗的解释就是只要是被嵌入到设备中的芯片都可以叫做嵌入式系统。
嵌入式系统这个定义太广泛了，所以我们平时所讲的嵌入式更多的是从狭义上讲的，狭义上讲，嵌入式是为了区别于单片机。
我们经常把芯片中不带MMU（memory management unit）从而不支持虚拟地址，只能跑裸机或RTOS（典型如ucos、华为LiteOS、RT-Thread、freertos等）的system叫单片机（典型如STM32、NXP LPC系列、新的NXP imxRT1052系列等），而把芯片自带MMU可以支持虚拟地址，能够跑Linux、Vxworks、WinCE、Android 这样的操作系统的system叫嵌入式。
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
嵌入式系统概述ppt
Connecting SRAM
服务特 权
共享文档下载特权
VIP用户有效期内可使用共享文档下载特权下载任意下载券标价的文档（不含付费文档和VIP专享文档），每下载一篇共享文
档消耗一个共享文档下载特权。
年VIP
月VIP
连续包月VIP
享受100次共享文档下载特权，一次 发放，全年内有效
赠每的送次VI的发P类共放型的享决特文定权档。有下效载期特为权1自个V月IP，生发效放起数每量月由发您放购一买次，赠 V不 我I送 清 的P生每 零 设效月 。 置起1自 随5每动 时次月续 取共发费 消享放， 。文一前档次往下，我载持的特续账权有号，效-自
包权
人书友圈7.三端同步
一、嵌入式系统的定义
嵌入式系统：
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，
其软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、 功耗有严格约束的一种专用系统。
专用计算机系统(非PC智能电子设备)
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、 功耗严格要求
嵌入式系统硬件
Power Supply Oscillation Circuit
Reset Circuit
Ports
Chip Board Ciruit
Prescaler
CPU CORE
Interrupt Controler
Timer DMA
CPU
I/O Port A/D
Connectong for Debugging
前言
课程设置的必要性 嵌入式系统涉及现代生活的方方面面 应用日趣复杂 微处理器技术长足发展 嵌入式软件技术成为核心
嵌入式系统概述
• SOC可以分为通用和专用两类。通用系 列包括Siemens的TriCore，Motorola的MCore ， 某 些 ARM 系 列 器 件 ， Echelon 和 Motorola联合研制的Neuron芯片等。专用 SOC一般专用于某个或某类系统中，不 为一般用户所知。一个有代表性的产品 是Philips的Smart XA。
• 系统软件(OS)的高实时性是基本要求 在多任务嵌入式系统中，对重要性各不 相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是 保证每个任务及时执行的关键，单纯通 过提高处理器速度是无法完成和没有效 率的这种任务调度只能由优化编写的系 统软件来完成，因此系统软件的高实时 性是基本要求。
嵌入式系统软件需要RTOS开 发平台
嵌入式片上系统(SOC)
• 随着EDI的推广和VLSI设计的普及化，及半导体 工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复 杂的系统的时代已来临，这就是 SOC。各种通用 处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，成为 VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等 语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其 整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给 半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器 件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块 或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁， 对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。
• 新型的微控制器指令及SOC速度不断提高， 存储器空间也相应加大，已经达到甚至 超过了目前的通用计算机中的微处理器， 为嵌入式系统工程师采用过去一直不敢 问津的C++语言创造了条件。C++语言强 大的类、继承等功能更便于实现复杂的 程序功能。
• 但是C++语言为了支持复杂的语法，在代 码生成效率方面不免有所下降。为此， 1995年初在日本成立的Embedded C++技 术委员会经过几年的研究，针对嵌入式 应用制订了减小代码尺寸的EC++标准。
嵌入式系统概述
嵌入式系统概述嵌入式系统是一种专门设计用于控制某个特定任务的计算机系统。
它通常以微处理器为核心，集成了软件和硬件组件，用于实时控制、监测和交互。
由于嵌入式系统直接嵌入在所控制的设备中，因此它们的体积小、功耗低，并且具有高度的可靠性和实时性。
本文将从嵌入式系统的定义、应用领域以及未来发展的趋势等几个方面对嵌入式系统进行概述和介绍。
1. 嵌入式系统的定义嵌入式系统是一种被嵌入在目标设备中的计算机系统，其目的是实现特定任务或控制设备的功能。
与传统计算机系统相比，嵌入式系统往往具有更小的体积、更低的功耗和更高的可靠性。
它们用于各种领域，包括消费电子、医疗设备、汽车、航空航天和工业控制等。
2. 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用领域：2.1 消费电子嵌入式系统在消费电子产品中发挥着重要作用，如智能手机、平板电脑和智能家居设备等。
这些设备需要处理复杂的任务，如多媒体播放、图形处理和无线通信等。
2.2 医疗设备医疗设备中的嵌入式系统用于监测和控制患者的生命体征，并协助医生进行诊断和治疗。
这些设备对实时性和可靠性的要求非常高，如心电图仪、血压仪和呼吸机等。
2.3 汽车现代汽车中的嵌入式系统功不可没，它们控制着车辆的引擎、安全系统和娱乐系统等。
嵌入式系统在实时监测车辆性能、提升安全性能和提供导航服务等方面发挥着重要作用。
2.4 航空航天航空航天领域依赖于高度可靠的嵌入式系统来驱动和控制飞机、卫星和导弹等。
这些系统必须具有高度的安全性和实时性，以确保飞行器的稳定性和准确性。
2.5 工业控制工业控制中的嵌入式系统用于监控和控制生产过程。
它们可以实现自动化的生产线，并提高效率和质量。
嵌入式系统在工业领域中的应用非常广泛，如机器人、传感器和自动化仪表等。
3. 嵌入式系统的未来发展趋势随着科技的不断发展，嵌入式系统也在不断演进和改进。
以下是嵌入式系统未来的发展趋势：3.1 物联网物联网是未来嵌入式系统的一个重要方向。
第01章、嵌入式系统概述
4
嵌入式系统的例子
手机: 应用最广的嵌入式系统 汽车:电子系统控制 机床：动作监视与控制 洗衣机:旋转控制，水流控制 数码照相机：读写数据卡 打印机：打印强度，颜色，翻页 飞机：参数控制 …
5
1.1.2 嵌入式系统的组成
Vxworks
16
Windows CE
WinCE主要应用于PDA，以及智能电话（smart phone）等多媒 体网络产品。微软于2004年推出了代号为“Macallan”的新版 WinCE系列的操作系统。 Windows 的目的，是让不同语言所写的程序可以在不 同的硬件上执行，也就是所谓的.NET Compact Framework，在这 个Framework下的应用程序与硬件互相独立无关。而核心本身是 一个支持多线程以及多CPU的操作系统。在工作调度方面，为了 提高系统的实时性，主要设置了256级的工作优先级以及可嵌入 式中断处理。 如同在PC Desktop环境，Windows CE系列在通信和网络的能 力，以及多媒体方面极具优势。其提供的协议软件非常完整，甚 至还提供了有保密与验证的加密通信，如PCT/SSL。而在多媒体 方面，目前在PC上执行的Windows Media和DirectX都已经应用到 Windows CE 3.0以上的平台，其主要功能就是对图形、影音进行 编码译码，以及对多媒体信号进行处理。 17
12
2．ARM微处理器的特点，采用RISC架构的ARM微处理器具有如下特点： 体积小、低功耗、低成本、高性能； 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件； 大量使用寄存器，指令执行速度更快； 大多数数据操作都在寄存器中完成； 寻址方式灵活简单，执行效率高； 指令长度固定 3．ARM微处理器系列 ARM7系列 ARM9系列 ARM9E系列 ARM10E系列 SecurCore系列 Intel的StrongARM Intel的Xscale 其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10E为4个通用处理器系列，每一个系 列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。如ARM7系列适用 于工业控制、网络设备、移动电话等应用；ARM9、ARM9E和ARM10E系列则 更适合无线设备、消费类电子产品的设计。SecurCore系列专门为安全要 13 求较高的应用而设计。
嵌入式系统概述及其应用前景
２ 在嵌入式 系统的软件开发过程中， ． ６ 采用 Ｃ 语言将是最佳和最终
由于汇编语言是一种非结构化的语言， 对于大型 的结构化程序设计
嵌入式 微处理器一般就具备以下 ４个特点 ： １ （）对实时多任务 有很 的选择 的代码和实时 内核心的执行时间减少到最低 限度 。（） 有功能很强 的 ２具 已经不能完全胜任 了，这就要求我们采用更高级的 Ｃ 语 言去完成这一 存储 区保护 功能。这是 由于嵌入式系统 的软件结构已模块化 ， 而为了避 工作 。 免在软 件模块 之间出现错误 的交叉作用 ， 需要设计强大的存储区保 护功 能 ，同时也 有利于软件诊 断。（ ３ ）可扩展的处理器结构 ，能最迅速地开 ３ 嵌入式 系统在测控仪器 中的应用示例 、 嵌入式计算机在应 用数量上远远超过 了各种通 用计算机， 一台通用
裁 ， 用于系统对功能 、 靠性 、成本、体积 、 适 可 功耗 有严格要求的专 用 合理调度是保证每个任 务及 时执行 的关键， 单纯通过提高处理器速度是
计算机 系统。因此在嵌入式系统 中， 操作系统和 应用软件 常被集成于计 无法完成和没有效率的， 这种任务调度只能由优化编写的系统软件 来完 算机硬件系统之 中，使系统的应用软 件与硬件～体化。 成，因此系统软件的高实时性是基本要求。
为 了提高执行速 度和系统 可靠性， 嵌入式 系统 中的软件一般都 固化 ２ 软件代码要 求高质量 、高可靠性 ． ２
尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高 ， 片上存储 器容量不 断增加， 但在大 多数应用中， 存储空间仍然是 宝贵 的， 还存在实时性的
产品得到普及 ； 嵌入式系统已经渗透 于现代 生活的各个角落——手机 、 在存储器芯片或嵌入式微控 制器中， 而不是存 贮于磁盘等载体 中。
嵌入式的原理及应用
嵌入式的原理及应用一、嵌入式系统的概述嵌入式系统是指嵌入在其他设备或系统中的计算机系统，用于控制、监控和执行特定功能。
它通常有特定的硬件和软件，包括处理器、存储器、输入输出接口等，可按需定制，广泛应用于各个领域，如家电、汽车、医疗设备等。
二、嵌入式系统的原理嵌入式系统的设计和开发需要考虑以下几个主要原理：1.硬件设计原理：嵌入式系统的硬件设计需要考虑功耗、体积、成本等因素。
通常使用低功耗、高集成度的处理器，采用紧凑的电路板设计，以及选择适当的外设和接口。
2.软件设计原理：嵌入式系统的软件设计需要实现所需功能，并具有实时性、高效性和可靠性。
采用适当的算法和数据结构，充分利用系统资源，并进行合理的任务调度和优化。
3.实时性原理：嵌入式系统往往需要对外部环境做出及时响应。
因此，实时性是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。
通过合理的任务调度和响应机制，保证系统能够在规定的时间内完成任务。
4.通信原理：嵌入式系统通常需要与其他设备或系统进行通信，实现数据的传输和交互。
通信原理包括选择合适的通信协议和接口，进行数据格式的定义和处理，确保数据的可靠传输和正确解析。
三、嵌入式系统的应用嵌入式系统在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的嵌入式系统应用：1.家电：智能家居系统中的智能电视、空调、冰箱等家电产品都采用嵌入式系统，实现远程控制、定时操作等功能。
2.汽车：现代汽车中的驾驶辅助系统、车载娱乐系统等都是嵌入式系统。
它们可以实时监控车辆状态、提供导航服务、支持蓝牙连接等。
3.医疗设备：医用仪器设备中的心电图机、血压计等都采用嵌入式系统，用于测量、监控和诊断。
4.工业控制：工业自动化领域中的PLC（可编程逻辑控制器）、机器人等都是嵌入式系统，用于控制和监控生产过程。
5.智能穿戴设备：智能手表、智能手环等都是嵌入式系统，可以实时监测健康状况、接收消息等。
6.军事装备：导弹控制系统、雷达系统等军事装备都采用嵌入式系统，用于指挥和控制作战。
嵌入式系统概述
第一章嵌入式系统概述1.嵌入式系统的概念从技术的角度概念：以应用为中心、以运算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、靠得住性、本钱、体积、功耗严格要求的专用运算机系统。
从系统的角度概念：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一路的运算机系统。
术语嵌入式反映了这些系统一般是更大系统中的一个完整的部份，称为嵌入的系统。
嵌入的系统中能够共存多个嵌入式系统。
2.嵌入式处置器的分类①嵌入式微处置器；②嵌入式微控制器；③嵌入式DSP处置器；④嵌入式片上系统（SOC）3.嵌入式操作系统的大体概念及特点一般实时操作系统应用于实时处置系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统，而且提供了开发、调试、运用一致的环境。
嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高的实时控制系统，而且应用程序的开发进程是通过交叉开发来完成的，即开发环境与运行环境是不一致。
嵌入式实时操作系统具有规模小(一般在几K～几十K 内)、可固化利用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点4.实时操作系统的大体概念及特点总的来讲实时操作系统是事件驱动的，能对来自外界的作用和信号在限定的时刻范围内作出响应。
它强调的是实时性、靠得住性和灵活性, 与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用, 由它来管理和协调各项工作,为应用软件提供良好的运行软件环境及开发环境。
从实时系统的应用特点来看实时操作系统能够分为两种：一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统IEEE 的实时UNIX分委会以为实时操作系统应具有以下的几点:异步的事件响应；切换时刻和中断延迟时刻肯定；优先级中断和调度；抢占式调度；内存锁定；持续文件；同步；5.操作系统的内核有哪两种，各自的特点①非占先式内核：非占先式内核要求每一个任务自我舍弃CPU 的所有权。
非占先式调度法也称作合作型多任务，各个任务彼此合作共享一个CPU。
异步事件仍是由中断服务来处置。
中断服务能够使一个高优先级的任务由挂起状态变成就绪状态。
嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用第一章嵌入式系统的概述1.1 嵌入式系统的定义嵌入式系统是一种集成了硬件和软件，专门用于控制特定功能的计算机系统。
其设计目标通常是小型化、低功耗和高度可靠性。
1.2 嵌入式系统的特点嵌入式系统具有实时性要求高、功耗低、体积小、功能复杂等特点。
与通用计算机系统相比，嵌入式系统更加专门化和定制化。
1.3 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于电子产品、通信设备、工业自动化、汽车电子、医疗器械等领域。
它的应用领域越来越广泛，正成为推动社会进步和改善人类生活的重要力量。
第二章嵌入式系统的设计流程2.1 需求分析在设计嵌入式系统之前，首先需要进行需求分析，明确系统的功能、性能、接口等基本要求。
2.2 系统架构设计系统架构设计是指在需求分析的基础上，设计出系统的硬件和软件结构，确定各个模块之间的关系和通信方式。
2.3 硬件设计嵌入式系统的硬件设计是指设计硬件电路，包括选择合适的处理器、芯片、传感器、通信接口等，并进行电路布局和连接设计。
2.4 软件设计嵌入式系统的软件设计是指编写嵌入式系统的应用程序和驱动程序，以及进行系统调试和测试。
第三章嵌入式系统的关键技术3.1 多核处理器技术多核处理器技术是嵌入式系统设计中的一项关键技术，它可以提高系统的并行处理能力，提升系统性能。
3.2 实时操作系统实时操作系统是嵌入式系统中常用的操作系统，它具有快速响应、硬实时性和可预测性等特点，保证系统的实时性能。
3.3 物联网技术物联网技术将嵌入式系统与互联网相结合，实现设备之间的互联互通，广泛应用于智能家居、智能交通等领域。
第四章嵌入式系统的案例分析4.1 汽车电子系统汽车电子系统是嵌入式系统的典型应用之一，包括发动机控制系统、车载娱乐系统、车身控制系统等，提升了汽车的性能和舒适性。
4.2 工业自动化系统工业自动化系统是嵌入式系统在工业生产中的应用，包括PLC控制系统、机器人系统等，提高了生产效率和质量。
嵌入式技术应用知识点总结
嵌入式技术应用知识点总结一、嵌入式系统概述1、什么是嵌入式系统2、嵌入式系统的特点3、嵌入式系统的分类4、嵌入式系统的发展趋势二、嵌入式硬件及软件1、嵌入式系统的硬件结构2、嵌入式系统的软件组成3、嵌入式系统的开发工具三、嵌入式系统的嵌入式技术1、嵌入式处理器2、嵌入式操作系统3、嵌入式系统的I/O接口4、嵌入式系统的通信方式5、嵌入式系统的存储技术6、嵌入式系统的实时性7、嵌入式系统的功耗管理技术8、嵌入式系统的调试与测试技术四、嵌入式系统的应用1、智能家居2、智能交通3、工业控制4、医疗器械5、消费电子产品6、物联网应用7、汽车电子8、智能手机9、通信设备10、航空航天五、嵌入式系统的发展趋势1、物联网技术2、人工智能技术3、5G技术4、边缘计算技术5、自动驾驶技术6、生物识别技术7、无人机技术8、云计算技术六、嵌入式系统的常用技术1、ARM处理器2、嵌入式Linux3、RTOS（实时操作系统）4、嵌入式系统的C语言编程5、嵌入式系统的电路设计6、嵌入式系统的硬件调试与测试技术7、嵌入式系统的软件优化技术8、嵌入式系统的通信协议七、嵌入式系统的开发流程1、需求分析2、硬件设计3、软件设计4、系统集成5、测试与调试6、生产与验证八、嵌入式系统的安全性1、数据加密技术2、安全传输技术3、身份认证技术4、漏洞修复技术5、网络安全技术九、嵌入式系统的未来发展1、AIoT（人工智能物联网）2、自适应系统3、生物芯片技术4、可穿戴技术5、智能家居与智能城市6、环境监测与治理7、军事应用8、宇航航天技术结语：嵌入式系统作为现代技术的重要组成部分，其应用范围日益扩大，为人类的生活和工作带来了极大的便利和效率提升。
随着新技术的不断涌现和发展，嵌入式系统必将迎来新的发展机遇和挑战。
我们需要不断学习和更新知识，不断创新和探索，为嵌入式技术的发展贡献自己的力量。
一单片机嵌入式系统概述
一、单片机嵌入式系统概述嵌入式系统一、一、嵌入式系统1、什么是嵌入式系统按计算机的非嵌入式应用和嵌入式应用将其分为通用计算机系统和嵌入式计算机系统。
PC机电梯控制柜通用计算机具有计算机的标准形态，通过装配不同的应用软件，以类同面目出现，并应用在社会的各个方面。
现在我们在办公室里、家庭中，最广泛普及使用的PC机就是通用计算机其最典型的代表。
而嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中的。
在许多的应用领域中，如工业控制、智能仪器仪表、家用电器、电子通信设备等电子系统和电子产品中，对计算机的应用有着不同的要求。
这些要求的主要特征为：(1)面对控制对象。
面对物理量传感器变换的信号输入；面对人机交互的操作控制；面对对象的伺服驱动和控制。
(2)嵌入到应用系统。
体积小、低功耗、价格低廉，可方便地嵌入到应用系统和电子产品中。
(3)能在工业现场环境中可靠运行。
(4)优良的控制功能。
对外部的各种模拟和数字信号能及时地捕捉，对多种不同的控制对象能灵活地进行实时控制。
我们将具备高速计算能力和海量存储，用于高速数值计算和海量数据处理的计算机称为通用计算机系统。
而将面对工控领域对象，嵌入到各种控制应用系统、各类电子系统和电子产品中，实现嵌入式应用的计算机系统称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。
2、嵌入式系统的特点与应用(1)嵌入式系统就是指用于实现独立功能的专用计算机系统。
(2)嵌入式系统是以应用为核心、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、安全性、成本、体积、重量、功耗、环境等方面有严格要求的专用计算机系统。
(3)嵌入式计算机系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机系统。
(4)通用计算机系统和嵌入式计算机系统形成了计算机技术的两大分支。
二、嵌入式系统的种类嵌入式计算机系统的构成，根据其核心控制部分的不同可分为几种不同的类型：(1)各种类型的工控机(2)可编程逻辑控制器PLC(3)以通用微处理器或数字信号处理器构成的嵌入式系统(4)单片嵌入式系统(5)FPGA嵌入式系统以单片机作为控制核心的单片嵌入式系统大部分应用于专业性极强的工业控制系统中。
嵌入式系统概述
目录第1章嵌入式系统概述 (2)1.1 嵌入式系统概述 (2).嵌入式系统的定义 (2).嵌入式系统应用领域 (2).嵌入式系统特点 (3).嵌入式处理器——概述 (3)1.2 嵌入式处理器 (3).分类 (3).嵌入式处理器——嵌入式微处理器 (4).嵌入式处理器——嵌入式微控制器 (4).嵌入式处理器——嵌入式DSP处理器 (5).嵌入式处理器——嵌入式片上系统(SOC) (5)1.3 嵌入式操作系统 (5).概述 (5).嵌入式实时操作系统 (6).使用实时操作系统的必要性 (6).常见的嵌入式操作系统——嵌入式Linux (7)嵌入式系统概述嵌入式系统概述嵌入式系统的定义嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可剪裁、适应于对系统功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。
这个定义主要包含两个信息，一是嵌入式系统是专用计算机系统，因此必须要有处理器，具备计算机系统的基本特征。
二是嵌入式系统的功能是有严格要求并按照指定的应用而设计的。
嵌入式系统应用领域根据嵌入式系统的应用领域有交通管理、工控设备、智能仪器、汽车电子、环境监测、电子商务、医疗仪器、移动计算、网络设备、通信设备、军事电子、机器人、智能玩具、信息家电等等。
主要的产品：网络设备：交换机、路由器、MODEM等。
·消费电子：手机、MP3、PDA 、可视电话、电视机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像机、信息家电等。
·办公设备：打印机、传真机、扫描仪等。
·汽车电子：ABS防死锁刹车系统、车载GPS等。
·工业控制：各种自动控制设备。
·嵌入式系统的组成嵌入式系统一般由硬件层、中间层和软件层组成。
·硬件层硬件层包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。
第1章 嵌入式系统概述
第1章 嵌入式系统概述 章
1.1
嵌入式系统简介 嵌入式系统发展趋势 嵌入式系统的硬件和软件特征 ARM系列处理器简介 ARM系列处理器简主要介绍嵌入式系统的概念, 本章主要介绍嵌入式系统的概念,发展趋 硬件和软件的特征, 势,硬件和软件的特征,并简单介绍了各个系 列的ARM处理器, ARM处理器 列的ARM处理器,以引导读者进入嵌入式技术 的殿堂. 的殿堂. 本章主要内容: 本章主要内容: ● 嵌入式系统简介 ● 嵌入式系统发展趋势 ● 嵌入式系统的硬件和软件特征 ● ARM系列处理器简介 ARM系列处理器简介
(1)嵌入式RISC微处理器 嵌入式RISC微处理器 RISC 嵌入式CISC CISC微处理器 (2)嵌入式CISC微处理器
表1-1
RISC和CISC之间主要的区别 RISC和CISC之间主要的区别
RISC 一个周期执行一条指令,通 过简单指令的组合实现复杂 操作;指令长度固定 流水线每周期前进一步 更多通用寄存器 独立的Load和Store指令完成 数据在寄存器和外部存储器 之间的传输 CISC 指令长度不固定,执行需要多 个周期 指令的执行需要调用微代码的 一个微程序 用于特定目的的专用寄存器 处理器能够直接处理存储器中 的数据
1.4.4 ARM10处理器系列 处理器系列
ARM10发布于1999年 具有高性能, ARM10发布于1999年,具有高性能,低功 发布于1999 耗的特点. 耗的特点.它所采用的新的体系使其在所有 ARM产品中具有最高的MIPS/MHz.它将ARM9 产品中具有最高的MIPS/MHz ARM9的 ARM产品中具有最高的MIPS/MHz.它将ARM9的 流水线扩展到6 流水线扩展到6级,也支持可选的向量浮点 Point)单元, ARM10的流 (Vector Float Point)单元,对ARM10的流 水线加入了第7 VFP明显增强了浮点运算性 水线加入了第7段.VFP明显增强了浮点运算性 能并与IEEE 754.1985浮点标准兼容 浮点标准兼容. 能并与IEEE 754.1985浮点标准兼容.
嵌入式思考题2013-比较全
1)嵌入式系统概述1.什么叫嵌入式系统？国内普遍被认同的定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可剪裁、适应应用系统对功能可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？定义：嵌入式处理器是嵌入式系统硬件的核心，是控制、辅助系统运行嵌入式系统软件和应用软件的硬件单元。
嵌入式处理器分类：嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统（SOC）3.什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？叙述并比较常见嵌入式操作系统定义：嵌入式操作系统能够管理系统资源，对硬件进行抽象，提供库函数、驱动程序、开发工具集等。
嵌入式操作系统在系统实时性、硬件依赖性、软件固化性以及应用专用性等方面，具有更加鲜明的特点。
为何要使用嵌入式操作系统：（1）为使嵌入式系统的开发更加方便和快捷，需要嵌入式操作系统管理存储器分配、中断处理以及任务调度等功能。
嵌入式操作系统是支持嵌入式应用的系统软件，是嵌入式系统中重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动程序、系统内核、通信协议、图形用户界面等。
（2）嵌入式操作系统根据应用场合可以分为两大类：一类是面向消费电子产品的非实时系统，包括个人数字助理(PDA)、移动电话、机顶盒(STB)等；另一类则是面向控制、通信、医疗等领域的实时操作系统。
叙述并比较常见的嵌入式操作系统：①嵌入式Linux：Linux是完全符合GNU／GPL公约的操作系统;广泛的硬件支持,内核高效稳定,开放源码，软件丰富,优秀的开发工具,完善的网络通信和文件管理机制:嵌入式Linux是由标准Linux的经小型化裁减处理，适合于特定嵌入式应用的专用Linux②嵌入式Win CE:1.Windows CE是微软公司开发的一个开放、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统，是精简的Windows。
2.是所有源代码全部由微软自行开发的嵌入式新型操作系统，具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。
嵌式式系统概述
Ｔｈ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｅ ａ ｐ ｉ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｃ ｏ
Ｚ ａ ｇ Ｊｎ ， Ｊ ｎ Ｘｉｎ ｕ ￣ ｎ ｉｇ Ｚ ｅ ａ ｙ ｎ ｎ
（ａｕｔ ｆＡ ｔｍ ｔ ｎ Ｇ ａ ｇｏ ｇ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｇ ａｇｈ ｕ ５ ０ ９ ， ｈｎ ） Ｆ ｃｌ ｙ ｕｏ ａｉ ， ｕ ｎ ｄ ｎ ｎｖｒｉ ｆＴ ｃｎ ｌ ， ｕ ｎ ｚｏ １０ ０ Ｃ ｉａ ．ｏ ｏ ｔ ｇ
维普资讯
总第 ３ ９卷 第 ４ ６期 ３
电测 与 仪表
Ｅｌｅ６ｃｌ Ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ＆ Ｉｓｒ ｅ ｔ ａ ． ｕｅ ｎ ａ ｎｔ ｕｍｅ ｔｌｏ ｎａｉ￣
Ｖｄ ９ ｏ４ ６ ３ Ｎ ３ Ａｐ．２ ０ ｒ ０ ２
２０ ０ ２年 第 ４期
嵌入式处理器使宿主设备功能智能 化 、 计灵活和 设 操 作简 单 ， 们小 到 移动 电话 ， 他 大致 飞机 导航 系 统 ， 这 些设 备功 能各异 ， 千差 万别 ， 都 具有 功 能 强 、 但 实
时性 强 、 构 紧 凑 、 靠 性 高 和 面 向对 象 等 共 同特 结 可 点 。广 义 而言 ， 入 式 系统 是指 作 为某 种 技 术过 程 嵌 的一 核 心处 理 环 节 ， 能直 接 与现 实 环境 接 Ｉ或交 互 ＝ １ 的信息处 理 系统 。确切 地说 ， 在这种 应用 环境 中 ， 信 息处理 系统 处于嵌 入 式工 作 状 态 ， 即实 时就 绪 与环 境 互动 ， 即实 时工 作方 式 ， 典型例 子如 ＰＣ在 工业 其
过程 控 制或实 验监 测 中的应 用 。
都必须高效率的设计 ． 量体裁衣、 去除冗余 ． 力争在 同样 的硅 片面积 上 实 现更 高 的性 能 ， 样才 能在 具 这 体竞 争 中更 具有竞 争力 。嵌 入式 处理器 要根 据用 户 的具体 要求 ， 芯片配 置 进行 裁 减 和添 加 才 能达 到 对 理 想 的 性 能 ， 同时 还 受 用 户订 货 量 的制 约 ， 此 但 因
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其中只有4% 的
微处理器
125 million PCs Intel, AMD
Average car has about 15 microprocessors. Mercedes S-class: 63 microprocessors !!
25
嵌入式微处理器
➢ 嵌入式微处理器(MicroProcessorUnit，MPU) 是 由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具 有32位以上的处理器。
➢ 20世纪90年代后，随着实时性要求的提高，软件 规模不断上升，嵌入式操作系统进一步发展为实 时多任务操作系统（RTOS）。如：VxWorks、RTlinux、μcos等。
15
嵌入式系统定义
IEEE（电气和电子工程师协会）对嵌入式系统定 义为：嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机 器和设备运行的装置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。
24
嵌入式微处理器分布
全Hale Waihona Puke 界只有4%的计算机处理芯片用于计算机中
——Source: Embedded Systems Programming, May 1999
嵌入式微处理器
Motorola, ARM, MIPS, i960, x86, …
4-bit 8-bit 16-bit 32-bit
1 billion 1 billion 1 billion
而嵌入式系统一般指在开发时移植了操作系统， 功能较复杂的便携式电子设备，(如手机、掌上电 脑、MP4等，常见CPU为ARM、DSP等)。
18
嵌入式系统的特点
➢ 特定的设计（功耗低、体积小、集成度高） ➢ 各学科结合的产物（主要：计算机＋电子） ➢ 高效的设计（性价比高） ➢ 与具体应用相结合（针对产品开发） ➢ 交叉开发（主机+目标机）
21
二、嵌入式系统的组成
22
编译 开发环境
下载调试
嵌入式系统的组成
应用程序 操作系统
软件部分
嵌入式 微处理器
外围硬件
硬件部分
处理器 外围硬件 嵌入式操作系统 应用程序 开发环境
23
1 嵌入式处理器
处理器是嵌入式系统的核心。从功能结构上， 嵌入式处理器同时集成了PC机CPU和主板（芯片 组）的功能。一般可以将嵌入式处理器分成 4 类: ➢ 嵌入式微处理器； ➢ 嵌入式微控制器； ➢ 嵌入式DSP处理器； ➢ 嵌入式片上系统（SOC）。
➢ 代表芯片有：ARM芯片。 ➢ ARM具有比较强的事务管理功能，可以用来跑界
面以及应用程序等，其优势主要体现在控制方面。
26
嵌入式微控制器
➢ 嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU)。微 控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控 制，因此称为微控制器。
➢ 代表芯片有：MCS51和AVR等单片机
嵌入式系统概述与ARM简介
➢嵌入式系统概述 ➢嵌入式系统的组成 ➢嵌入式最小系统 ➢ARM简介 ➢ARM开发工具实验
内容大纲
2
一、嵌入式系统概述
3
什么是嵌入式产品 你身边的嵌入式产品有哪些？ 你有没有想设计实现的嵌入式
产品？
4
一些典型的嵌入式系统应用实例
Tektronix TDS7000
Digital Oscilloscopes
goReader Internet eBook Nixvue Digital
Album Digital Photo Album
eRemote
Samsung AnyWeb
Intelligent Home Controller
Internet Screen
Phone
27
DSP处理器
➢ DSP处理器(Digital Signal Processor，DSP)是专门用 于信号处理方面的处理器。
19
嵌入式系统的发展
单片机模式和计算机模式
电子专业和计算机专业
计算机学科
电子学科
计算机模式： 操作系统 网络协议 人机交互 多媒体
单片机模式： 低功耗
高集成度 针对性设计
新型嵌入式系统
20
嵌入式人才就业前景
权威部门统计，我国嵌入式人才缺口每年50 万人左右，供求比例达1：20，根据前程无 忧网发布的调查报告，嵌入式软件开发是未 来几年或更长的时间内最热门和最受欢迎的 职业之一，因为嵌入式技术凝聚了计算机和 信息技术的精华，嵌入式技术人才是具备透 视计算机和信息技术奥秘的高级专业人才。
5
嵌入式系统的应用
家用方面：数字电视、信息家电、智能 玩具、手持通讯、存储设备的核心。
6
家庭智能管理系统
社区建筑的水、电、煤气表的远程自动抄表，安 全防火、防盗系统，远程点菜器等。
7
社会发展方面：嵌入式Internet应用
8
嵌入式应用——汽车电子
汽车电子产品（18个嵌入式控制模块）—CAN总线网络
国内一个普遍被认同的定义是：
以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬 件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗 严格要求的专用计算机系统。
16
嵌入式系统组成
★嵌入式微处理器 ★外围硬件设备 ★嵌入式操作系统 ★用户的应用程序
17
嵌入式系统
我们可以这样理解：
凡是使用了CPU的便携式电子设备都可以叫嵌 入式，(如电子表、超声波测距仪等智能仪表，常 见CPU为MCS51系列芯片)。
VOLVO S80汽车的CAN总线网络
9
智能玩具与机器人
10
嵌入式技术应用——工业控制 工业方面：机床、冶金、电子、交通、航
空航天等行业技术升级的重要基础；
11
军事侦察
阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨斯 ”价值4万美元，可携带2架摄像机 ，发挥了很好作用。
12
2002年11月 28日，以色 列一选举投 票点，发生 枪击事件， 造成至少7人 死亡，数十 人受伤。以 警方用机器 人在检查一 具巴勒斯坦 枪手的尸体。
反恐防暴
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空中飞行器
微型飞行器 ---“黑寡妇”
14
什么是嵌入式系统?
➢ 20世纪70年代以单片机为代表的电子产品已初步 具备了嵌入式应用的特点，但它执行的只是一些 单线程的程序，还谈不上“系统”的概念。
➢ 20世纪80年代开始出现了嵌入式操作系统，使程 序员从小范围的开发中解脱出来，缩短了开发周 期。