第01章 嵌入式应用技术概述
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。
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。
ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案
第1章嵌入式系统概述(1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。
答：键盘、鼠标、扫描仪。
(2)什么叫嵌入式系统？答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
(3)什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？答：嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
分为3类：1.注重尺寸、能耗和价格；2.关注性能；3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。
(4)什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？答：嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。
原因：1.提高了系统的可靠性；2.提高了开发效率，缩短了开发周期。
3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
第2章 ARM7体系结构1.基础知识(1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？答：T：高密度16位Thumb指令集扩展；D：支持片上调试；M：64位乘法指令；I：Embedded ICE硬件仿真功能模块。
(2)ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？答：3级；冯·诺依曼结构。
(3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？答：ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上；ARM处理器状态体现在不同指令的使用上。
(4)分别列举ARM的处理器模式和状态？答：ARM的处理器模式：用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式；ARM的处理器状态:ARM状态、Thumb状态。
(5)PC和LR分别使用哪个寄存器？答：PC:R15；LR:R14。
(6)R13寄存器的通用功能是什么？答：堆栈指针SP。
(7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？答：位31~28：N、Z、C、V，条件代码标志位；27~8：保留位；7~0：I、F、T、M4~0，控制标志位。
(8)描述一下如何禁止IRQ和FIQ的中断。
答：当控制位I置位时，IRQ中断被禁止，否则允许IRQ中断使能；当控制位F置位时，FIQ 中断被禁止，否则允许FIQ中断使能。
嵌入式系统原理及应用
嵌入式系统原理及应用嵌入式系统是一种由硬件与软件相结合的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，以实现特定的功能与任务。
嵌入式系统广泛应用于各种领域，包括消费电子产品、汽车、工业控制、医疗设备等。
嵌入式系统的设计原理包括硬件设计和软件设计两个方面。
在硬件设计方面，嵌入式系统需要考虑功耗、尺寸、成本等因素，选择适合的处理器、存储器、传感器等硬件组件。
同时，还需要设计电路板和接口电路，以实现嵌入式系统与其他设备的通信和交互。
在软件设计方面，嵌入式系统需要根据具体的应用需求，编写相应的控制程序或应用软件。
软件设计需要考虑系统的实时性、稳定性和可靠性，同时还需要考虑资源的利用效率和优化算法等。
嵌入式系统应用广泛，其中之一是消费电子产品。
例如，智能手机就是一种嵌入式系统，它集成了处理器、存储器、摄像头、触摸屏等硬件组件，同时还运行着各种应用程序，实现了通信、拍照、游戏等功能。
另外，智能家居设备也是嵌入式系统的应用之一，通过与传感器和执行器的连接，实现了智能灯光控制、智能家电控制等功能。
嵌入式系统还被广泛应用于汽车领域。
现代汽车中，嵌入式系统起到了控制和管理的作用。
例如，车载导航系统利用地理信息系统和传感器，为驾驶员提供地图导航、路况信息等功能；车载娱乐系统通过连接手机和互联网，实现了音乐播放、电话通话等功能；车身电子控制单元通过传感器和执行器控制车辆的加速、制动、转向等操作。
此外，嵌入式系统还应用于工业控制领域。
例如，自动化生产线上的控制系统就是嵌入式系统，它负责控制和监测各个生产环节，确保生产的高效性和质量。
医疗设备中也广泛使用嵌入式系统，例如，心电图仪、血压计等设备利用嵌入式系统实现数据采集与处理，为医生提供诊断和治疗的依据。
总而言之，嵌入式系统是一种具有广泛应用的计算机系统，它结合了硬件和软件技术，用于实现各种设备的控制和管理。
嵌入式系统的设计原理包括硬件设计和软件设计，应用领域涵盖消费电子产品、汽车、工业控制、医疗设备等领域。
第1章 计算机原理与嵌入式系统基础PPT课件
负数的原码、反码和补码
原码
•最高位表示符号， 其余各位表示该数 的绝对值大小。比 如，00000001为 +1，10000001为 -1。 •原码的表示方法 简单易懂，而且与 真值转换方便。 •做加法运算时就 遇其余各位为原码绝 对值的相反数。比 如，00000001为 +1，11111110为 -1。 •作为实现从原码 到补码的过渡码
❖ 嵌入式微处理器： 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)
❖ 单片机应用系统是最典型的嵌入式系统
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
的机器称为浮点计算机。
Nf 符号位
Nn-2 Nn-3 … 数值部分
N2 N1 N0 (n-1)位
小数点 位置
定点整数的 表示格式
Nf
Nn-2 Nn-3
符号位 小数点位置
01 数符 阶符
阶码
21
… N2 N1 N0 (n-1)位数值位
89
定点小数表示
31
单精度float型 浮点数表示
❖ 有符号数运算结果超出机器数的表示范围，称为溢出。
❖ 两个无符号数相加可能会产生进位；
❖ 两个同号有符号数相加，或者两个异号有符号数相相减可 能会产生溢出。
❖ 因此，任何计算机中都会设置判断逻辑，包括无符号数运 算溢出判断和有符号数运算溢出判断。如果产生进位或溢 出，要给出进位标志C或溢出标志OV，软件根据标志审视 计算结果。
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第1章 计算机原理与嵌入式系统基础
嵌入式技术
嵌入式技术嵌入式技术是一种应用于电子设备中的软件和硬件设计方法。
它是集成电路设计、计算机科学和电子工程的交叉学科。
嵌入式技术的目标是将计算能力嵌入到各种物理设备中，使其具备智能化和自主化的功能。
目前，嵌入式技术已广泛应用于诸如家用电器、汽车、移动设备、医疗设备等各个领域。
本文将介绍嵌入式技术的基本概念、应用领域以及未来的发展趋势。
首先，让我们了解嵌入式技术的基本概念。
嵌入式技术是指将专用硬件和软件设计集成到一个物理设备或系统中，以实现特定的功能或任务。
与传统的计算机系统不同，嵌入式系统通常具有小型、低功耗、实时性强等特点。
嵌入式系统通常由处理器、存储器、外设和操作系统等组成。
处理器是嵌入式系统的核心部件，负责执行计算和控制任务。
存储器用来存储程序和数据，外设用来与外部设备进行通信和交互，操作系统则负责管理系统资源和任务调度。
嵌入式技术的应用领域非常广泛。
在家电领域，嵌入式技术使得电视、冰箱、洗衣机等设备具备了智能化的功能，例如连接互联网、远程控制和智能调度等。
在汽车领域，嵌入式技术应用于车载娱乐系统、车载导航系统以及车辆控制系统等，提升了驾驶体验和安全性。
在移动设备领域，嵌入式技术使得智能手机、平板电脑等设备具备了强大的计算能力和多功能应用，改变了人们的生活方式。
医疗设备领域也是嵌入式技术的重要应用领域，例如心脏起搏器、血压计以及监测设备等，使得疾病的诊断和治疗更加精确和便捷。
嵌入式技术的发展趋势可以概括为三个方面：小型化、智能化和互联化。
随着技术的进步，嵌入式系统变得越来越小型化，例如芯片封装越来越小，整体设备体积越来越小。
这使得嵌入式技术可以应用于更多的场景，例如可穿戴设备、智能家居等。
同时，嵌入式技术的智能化程度也在不断提高。
人工智能技术的发展使得嵌入式系统能够具备更高的感知和决策能力，例如图像识别、语音识别和自主导航等。
另外，互联网的普及也推动了嵌入式技术的互联化。
通过将嵌入式系统连接到互联网，可以实现远程控制和监控，例如智能家居中的远程开关灯、监控摄像头等。
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 …
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1.1.2 嵌入式系统的组成
Vxworks
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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
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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。
嵌入式原理及应用
嵌入式原理及应用
嵌入式系统是一种专门为特定应用设计的计算机系统，通常被嵌入到更大的产
品中，以执行预定义的任务。
嵌入式系统通常被用于各种电子设备，如家用电器、医疗设备、汽车、工业控制系统等。
它们的设计需要考虑到实时性、稳定性、功耗和成本等因素，因此对嵌入式系统的原理和应用有着特殊的要求。
嵌入式系统的原理主要包括硬件和软件两个方面。
在硬件方面，嵌入式系统通
常包括微处理器、存储器、输入输出接口电路等组成部分。
微处理器是嵌入式系统的核心，它负责执行程序和控制系统的运行。
存储器用于存储程序和数据，而输入输出接口电路则负责系统与外部设备的通信。
在软件方面，嵌入式系统的程序通常被固化在系统的存储器中，以保证系统的稳定性和可靠性。
此外，嵌入式系统的软件还需要考虑到系统的实时性和功耗等特殊要求。
嵌入式系统的应用非常广泛，它们可以用于各种不同的领域。
在家用电器中，
嵌入式系统可以用于控制洗衣机、冰箱、空调等设备的运行。
在医疗设备中，嵌入式系统可以用于监测患者的生命体征、控制医疗设备的运行等。
在汽车中，嵌入式系统可以用于控制引擎、制动系统、安全气囊等。
在工业控制系统中，嵌入式系统可以用于监测生产过程、控制机械设备等。
此外，嵌入式系统还可以用于智能手机、智能手表、智能家居等智能设备中。
总的来说，嵌入式系统的原理和应用是一个非常广泛且重要的领域。
随着科技
的不断发展，嵌入式系统将会在更多的领域得到应用，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
希望本文对嵌入式系统的原理和应用有所帮助，也希望读者能够对嵌入式系统有更深入的了解。
第01章 ucGUI的介绍
第1章 µC/GUI的介绍µC/GUIµC/GUI是一种用于嵌入式应用的图形支持软件。
它被设计用于为任何使用一个图形LCD 的应用提供一个有效的不依赖于处理器和LCD控制器的图形用户接口。
它能工作于单任务或多任务的系统环境下。
µC/GUI适用于使用任何LCD控制和CPU的任何尺寸的物理和虚拟显示。
它的设计是模块化的，由在不同的模块中的不同的层组成。
一个层，称作LCD驱动程序，包含了对LCD的全部访问。
µC/GUI适用于所有的CPU，因为它100%由的ANSI的C语言编写的。
µC/GUI很适合大多数的使用黑色/白色和彩色LCD的应用程序。
它有一个很好的颜色管理器，允许它处理灰阶。
µC/GUI也提供一个可扩展的2D图形库和一个视窗管理器，在使用一个最小的RAM时能支持显示窗口。
本文档的目的本指南描述如何安装，配置和在嵌入式应用中使用µC/GUI图形用户界面。
它也说明了软件的内部结构。
假设本指南假定你对C编程语言已经具有一个扎实的认识。
如果你觉得你对C语言的认识不是很充分的话，我们推荐该由Kernighan和Richie编写的“C语言编程语言”给你，它描述了程序设计标准，而在新版中，也包含了ANSI的C语言标准。
汇编语言编程的知识不需要。
µC/GUI中文手册第1页1.1 需求在你使用µC/GUI进行软件开发时，并不需要一个目标系统；只需要使用模拟器，大多数软件就能够进行开发。
然而，最后的目的通常是能够在一个目标系统上运行该软件。
目标系统（硬件）你的目标系统必须：• 有一个CPU（8/16/32/64位）• 有最少的RAM和ROM• 有一个完全的图形LCD（任何类型和任何分辩率）内存需求的变化取决于软件的哪些部分被使用以及你的目标编译程序的效率有多高。
所以指定精确值是不可能的，但是下面的数值适合典型系统。
(完整版)嵌入式系统及其应用
(完整版)嵌入式系统及其应用-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN嵌入式系统及其应用1嵌入式系统的定义根据IEEE（电气和电子工程师协会）的定义，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）。
从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。
目前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、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 嵌入式系统的技术特点嵌入式系统通常包括构成软件的基本运行环境的硬件和操作系统两部分。
嵌入式系统的运行环境和应用场合决定了嵌入式系统具有区别于其它操作系统的一些特点。
（1）嵌入式处理器嵌入式处理器可以分为三类：嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP（Digital Signal Processor）。
嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。
在应用中，一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上，在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。
（2）微内核结构大多数操作系统至少被划分为内核层和应用层两个层次。
内核只提供基本的功能，如建立和管理进程、提供文件系统、管理设备等，这些功能以系统调用方式提供给用户。
一些桌面操作系统，如Windows、Linux等，将许多功能引入内核，操作系统的内核变得越来越大。
内核变大使得占用的资源增多，剪裁起来很麻烦（3）任务调度在嵌入式系统中，任务即线程。
大多数的嵌入式操作系统支持多任务。
多任务运行的实现实际是靠CPU在多个任务之间切换、调度。
每个任务都有其优先级，不同的任务优先级可能相同也可能不同。
嵌入式系统开发的技术和应用
嵌入式系统开发的技术和应用随着电子科技日益发展，越来越多的电子产品被生产出来，嵌入式系统也应运而生。
嵌入式系统，简单地说，就是一种以特定功能为目的而设计的计算机系统。
它通常被嵌入到其他的设备里面，以实现某些特殊的功能，例如：手机、电视、汽车、家用电器、医疗设备、航空航天设备、工业自动化控制系统等等。
嵌入式系统的设计和开发需要一定的专业技术，例如硬件设计、软件开发、系统测试等，而目前嵌入式系统开发的技术主要包括三大方面：嵌入式系统硬件设计、嵌入式系统软件开发和嵌入式系统测试。
嵌入式系统硬件设计是指通过对硬件电路的设计和实现来构建嵌入式系统。
它包括电路设计、电路仿真、PCB布线设计等一系列工作。
在硬件设计的过程中，需要考虑嵌入式系统的功能、性能要求和成本等因素，并且需要保证硬件系统的可靠性和稳定性，以便系统能够长期稳定运行。
嵌入式系统软件开发是指编写嵌入式系统的软件程序。
软件开发主要包括嵌入式操作系统的开发、驱动程序的开发、应用程序的开发等一系列工作。
在软件开发的过程中，需要注意嵌入式系统的资源限制和响应速度要求，尤其是对于一些动态性较强的应用，需要进行较为优化的设计和实现。
嵌入式系统测试是为了保证嵌入式系统的正确性和稳定性，用于验证嵌入式系统的硬件和软件的正确性。
测试同时也涉及嵌入式系统的性能测试、保密性测试和安全测试。
因为嵌入式系统使用的场景和环境较为特殊，测试的过程和方法也需要特别的设计和完善。
嵌入式系统的应用已经广泛到各个领域，在生活中已经无处不在。
例如：手机中的操作系统、家用电器中的控制系统、汽车电子等等，甚至在军事、航空等领域中也不乏应用。
而随着物联网的兴起，越来越多的设备将被嵌入到互联网中，嵌入式系统也将会有更加广阔的应用前景和市场需求。
总之，嵌入式系统是现代科技发展的重要组成部分，同时也是未来科技发展的主要方向之一。
无论是硬件设计、软件开发还是测试，都需要高超的技术和专业知识。
在嵌入式系统的开发过程中，需要注重技术创新，提高研发效率和质量，以满足不断增长的市场需求。
嵌入式技术的原理及应用
嵌入式技术的原理及应用1. 嵌入式技术的概述嵌入式技术是指将计算机系统嵌入到各种产品中，成为这些产品的一部分的技术。
它以微处理器为核心，通过硬件和软件的结合实现对各种设备、系统的控制与操作。
嵌入式技术广泛应用于各种领域，如智能家居、工业自动化、医疗设备等。
2. 嵌入式技术的原理嵌入式技术的原理主要包括以下几个方面：2.1 微处理器微处理器是嵌入式系统的核心，它负责数据的处理和控制设备的运行。
嵌入式系统中常用的微处理器有ARM、MIPS、x86等。
微处理器的选择要根据应用需求和成本等因素进行评估。
2.2 硬件接口嵌入式系统需要与各种外部设备进行通信和控制，所以硬件接口是嵌入式系统的重要组成部分。
常见的硬件接口包括串口、并口、USB接口等，它们用于连接外部设备和嵌入式系统。
2.3 实时操作系统实时操作系统（RTOS）是嵌入式系统的核心软件，它能够对任务进行实时调度和管理。
RTOS能够保证嵌入式系统对外部事件的及时响应和任务的高效执行。
2.4 嵌入式软件开发嵌入式软件开发是指在嵌入式系统中开发和调试软件。
常用的开发语言包括C、C++等。
嵌入式软件开发需要考虑资源限制、功耗控制等特殊要求。
3. 嵌入式技术的应用嵌入式技术在各个行业都有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用领域：3.1 智能家居在智能家居领域，嵌入式技术可以实现对家居设备的控制和管理。
通过嵌入式技术，可以实现智能灯光、智能门锁、智能家电等功能，提高家居的舒适性和安全性。
3.2 工业自动化在工业自动化领域，嵌入式技术可以实现对生产设备的控制和监测。
通过嵌入式技术，可以实现自动化生产线、智能仓储系统等，提高生产效率和减少人力成本。
3.3 医疗设备在医疗设备领域，嵌入式技术可以应用于各种医疗设备，如心电图仪、血压计、血糖仪等。
通过嵌入式技术，可以实现对医疗设备的准确测量和数据分析，提高医疗质量和效率。
3.4 汽车电子在汽车电子领域，嵌入式技术可以应用于车载电子设备，如车载导航、车载音响等。
第1章嵌入式控制系统——第01章
中文网站：关键词：ARM, 嵌入式 4
100:1的历史阶段 • 95%以上都是嵌入式计算机系统 • 嵌入式应用带动了产业的迅猛发展 • 嵌入式控制系统遍布工业自动化设备
思考题：你的兴趣？你的专业？ 应该学习哪些计算机知识？
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1.2 嵌入式系统的定义
定义一：当前国内通用 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技
术为基础，软硬件可配置，对功能、可靠性、 成本、体积、功耗有严格约束的专用系统。
• 注：POSIX 表示可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface ，缩写为 POSIX ），POSIX标准定义了操作系统应该为应 用程序提供的接口标准，是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行的软 件而定义的一系列API标准的总称，其正式称呼为IEEE 1003，而国际 标准名称为ISO/IEC
2017/2/13
嵌入式控制系统
Embedded Control System
孙昌国（机器人及其控制，运动控制系统，电机控制）
邮箱：cgsun_ustb@ 电话：13501192048（通话前请先发短信联系）
课程课件邮箱：ustb_d07@ 密码：d07_ustb
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嵌入式控制系统
3、日本日立电梯 (广州日立电梯有限公司)
4、日本三洋电梯（上海三洋电梯有限公司）
5、日本富士达电梯 (华升富士达电梯有限公司)
6、日本东芝电梯 (沈阳东芝电梯有限公司)
7、芬兰通力电梯 (苏州通力电梯有限公司)
8、瑞士迅达电梯（苏州迅达电梯有限公司）
ARM9常识知识的笔记
ARM处理器特点：1支持Thumb和ARM双指令集，能很好地兼容8位/16位器件。
Thumb指令集比通常的8位和16位CISC／RISC处理器具有更好代码密度。
2指令采用的３级、５级流水技术。
4支持大端格式和小端格式两种方法存储数据。
5支持字节、半字、和字这3种数据类型。
6 体积小，成本低，性能高ARM工作状态：1、３２位ARM状态、2、１６位Thumb状态ARM处理器七种运行模式：用户、快中断、中断、管理、（指令预取）中止、系统和未定义（除用户模式外，其余6种模式称为非用户模式，或特权模式；除去用户模式和系统模式外，其余5种模式又称为异常模式）。
R13为堆栈指针SP，R14为链接寄存器LR，R15为程序计数器PC，R16状态寄存器CPSR ARM（嵌入式）系统（从模块结构上看）三大组成部分：硬件、软件、开发平台。
嵌入式系统概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，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。
嵌入式开发环境主要组件：●宿主机●目标机●基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICE●运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或软件开发环境●嵌入式操作系统常见的嵌入式系统：移动电话、数码照相机、MP4、数字电视的机顶盒、微波炉、汽车内部的喷油控制系统、防抱死制动系统。
4种电源管理模式：1正常模式：正常运行模式2慢速模式：不加PLL的低时钟频率模式3空闲模式：只停止CPU的时钟4掉电模式：切断所有外设和内核的电源RAM＝SRAM＋DRAM边界对齐方式：字对齐、半字对齐、字节对齐名词解释：ROM：Read Only Memory是只能读出事先所存的数据的固态半导体存储器，其特性是一旦存储资料就无法改变或删除。
ARM：Advanced RISC Machines先进精简指令集。
ARM公司1991年成立于英国剑桥，是专门从事基于RISC技术芯片设计开发公司，主要出售芯片设计技术的授权。
嵌入式原理及应用
嵌入式原理及应用嵌入式系统介绍嵌入式系统是一种集成了计算机硬件和软件的特殊计算设备，其目的是为特定应用提供实时性能和专用功能。
嵌入式系统通常嵌入在其他设备或系统中，并负责控制、监控或执行特定任务。
嵌入式系统的原理嵌入式系统由硬件和软件两部分组成。
硬件是指嵌入式处理器、存储器、输入输出接口等组成系统的物理组件。
软件是指嵌入式系统的操作系统、驱动程序和应用程序等，用于控制和管理硬件资源。
嵌入式系统的应用嵌入式系统广泛应用于各个领域，例如消费电子产品、工业自动化、汽车电子、医疗仪器、航空航天等。
下面是一些常见的嵌入式系统应用案例：1. 智能手机：智能手机是一种具有通信和计算能力的便携式嵌入式设备，它集成了处理器、存储器、触摸屏和各种传感器，实现了通话、短信、互联网、多媒体等功能。
2. 汽车电子系统：现代汽车中有大量的嵌入式系统，包括发动机控制单元(ECU)、车载娱乐系统、导航系统和安全系统等。
这些系统通过传感器和执行器来监控和控制车辆的各个方面，提供更安全、舒适和智能的驾驶体验。
3. 工业自动化：在工厂和生产线中，嵌入式系统用于控制和监控各种设备和机器，实现自动化生产。
例如，PLC(可编程逻辑控制器)、SCADA(监视、控制和数据采集系统)和机器人控制器等都是工业嵌入式系统的应用实例。
4. 医疗仪器：医疗行业使用各种嵌入式系统来实现医疗设备的监测、诊断和治疗功能。
例如，心脏起搏器、血压监测仪和医疗图像设备等都是基于嵌入式技术开发的。
总结嵌入式系统是一种特殊的计算设备，广泛应用于各个领域。
它由硬件和软件组成，通过控制和管理硬件资源来实现特定应用的功能。
无论是智能手机、汽车电子系统、工业自动化还是医疗仪器，嵌入式系统都发挥着重要的作用，为人们的生活带来了便利和改善。
第01章嵌入式应用技术概述
第01章嵌入式应用技术概述
随着应用范围日益广泛的嵌入式应用技术，越来越多的科学家和工程师正在努力研究和开发它们，以应对日益增长的需求。
嵌入式应用技术是将小型计算机系统集成到现有的系统中，以实现特定任务和功能的一系列相关技术。
它们用于控制和管理硬件，操作系统，微处理器，应用软件，传感器，可编程逻辑控制器，以及其他系统功能。
嵌入式应用技术还可用于将设备集成到有线和无线网络中，以实现远程连接。
通过嵌入式应用技术，可以改变和提高无线网络的可用性，安全性，可靠性，性能，可扩展性和连接能力，以满足不断变化的环境。
嵌入式应用技术还可以用于检测，储存和传输数据，以实现全面的智能化解决方案。
这些技术可以用来驱动智能传感器，收集和处理数据，甚至进行预测分析。
嵌入式应用技术还可以支持深度学习算法和人工智能技术，以解决复杂的问题。
嵌入式应用技术的另一个关键应用是计算能力的扩展，可以将复杂的计算任务分解，并利用分布式的多节点处理器处理这些任务。
计算机应用基础基本嵌入式应用
计算机应用基础基本嵌入式应用嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种电子设备中，用于控制和管理设备的一种计算机系统。
它通常是由硬件和软件组成的，可以针对特定的应用领域进行优化。
在计算机应用基础中，嵌入式应用是一个重要的领域。
它涉及到如何将计算机技术应用于各种设备中，以实现控制和管理的功能。
嵌入式应用的特点是系统资源有限，运行环境复杂，对实时性要求高等。
在本文档中，我们将介绍计算机应用基础中基本的嵌入式应用，包括硬件和软件方面的知识。
基础硬件知识微处理器微处理器是嵌入式系统的核心部件之一。
它是一种高集成度的芯片，具有处理器核心、存储器管理单元、输入输出控制单元等功能。
常见的嵌入式微处理器有ARM系列、MIPS系列、x86系列等。
它们具有低功耗、高性能的特点，适用于各种嵌入式应用场景。
外设接口嵌入式系统中的外设接口是用于与外部设备进行数据交互的接口。
常见的外设接口有串口、并口、USB接口等。
这些接口可以实现与各种设备的连接，如传感器、执行器等。
通过外设接口，嵌入式系统可以进行数据采集、控制输出等功能。
存储器嵌入式系统中的存储器用于存储程序代码、数据等信息。
常见的存储器有RAM、ROM、Flash等。
RAM是一种易失性存储器，适用于存储中间数据；ROM是一种只读存储器，用于存储固化的程序代码；Flash是一种非易失性存储器，适用于存储程序代码和数据。
基础软件知识实时操作系统实时操作系统（RTOS）是嵌入式系统中常用的操作系统。
它具备实时性强、可靠性高的特点，适用于对时间要求较高的应用。
常见的实时操作系统有FreeRTOS、RT-Thread等。
它们提供了任务调度、资源管理、通信机制等功能，帮助嵌入式系统实现实时控制和管理。
驱动程序驱动程序是嵌入式系统中用于控制外设的软件模块。
它通过与外设接口交互，实现对外设的配置、读写等操作。
驱动程序通常由硬件抽象层（HAL）和设备驱动层（DDL）组成。
HAL层提供了与硬件无关的接口，DDL层实现了与特定硬件的交互。
嵌入式的原理与应用
嵌入式的原理与应用1. 什么是嵌入式系统嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被设计用于执行特定任务。
与传统的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常是由硬件和软件紧密结合而成，其主要目的是完成特定的功能。
嵌入式系统广泛应用于各个领域，如家电、汽车、医疗设备、工业控制等。
嵌入式系统具有以下特点：•实时性：嵌入式系统通常需要在规定时间内完成特定任务，对实时性要求较高。
•资源有限：嵌入式系统的资源包括处理器、内存、存储等，通常比通用计算机系统要有限。
•可靠性：嵌入式系统往往在特定环境下长时间工作，对可靠性要求较高。
•低功耗：嵌入式系统通常需要长时间工作，对功耗要求较低。
2. 嵌入式系统的组成嵌入式系统由三个主要组成部分组成：处理器、内存和外设。
下面分别介绍这三个部分的作用以及常见的技术。
2.1 处理器处理器是嵌入式系统的核心部件，负责执行指令和处理数据。
根据处理器的架构和性能要求，可以选择不同类型的处理器，如单片机、微处理器、数字信号处理器等。
常见的处理器架构有x86、ARM等。
2.2 内存内存是嵌入式系统存储数据和程序的地方，通常包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储临时数据和程序运行时的堆栈，ROM用于存储固化的程序和数据。
2.3 外设外设是嵌入式系统与外部环境进行交互的接口。
常见的外设包括输入设备（键盘、鼠标、触摸屏）、输出设备（显示器、打印机、LED灯）和通信设备（串口、以太网、无线网络）。
外设的选择和配置需要根据实际应用的需求来确定。
3. 嵌入式系统的开发嵌入式系统的开发过程包括硬件设计和软件开发两个方面。
硬件设计主要包括选择合适的处理器、设计电路板、选择外设接口等。
软件开发主要包括编写驱动程序、编写应用程序、测试和调试等。
3.1 硬件设计硬件设计是嵌入式系统的重要部分，它涉及到电路原理图设计、PCB布局、硬件调试等工作。
在设计过程中需要考虑处理器的选择、外设的连接、电源管理、信号传输等方面的问题。
嵌入式原理及应用
嵌入式原理及应用嵌入式系统是一种特殊用途的计算机系统，通常被嵌入到更大的产品中，以执行特定的任务或功能。
嵌入式系统通常具有小型化、低功耗、实时性和高可靠性的特点，广泛应用于消费电子、汽车、工业控制、医疗设备等领域。
本文将从嵌入式系统的原理和应用两个方面进行探讨。
首先，嵌入式系统的原理是基于微处理器或微控制器，通过嵌入式软件实现特定功能。
嵌入式系统的硬件通常包括中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出接口（I/O）、时钟电路等部分。
而嵌入式软件则包括操作系统、驱动程序、应用程序等组成部分。
嵌入式系统的设计需要充分考虑系统的功耗、性能、成本和可靠性等因素，因此在硬件和软件设计上有着独特的要求。
其次，嵌入式系统的应用非常广泛。
在消费电子领域，智能手机、智能家居、可穿戴设备等都是典型的嵌入式系统应用。
在汽车领域，车载导航、车载娱乐、发动机控制等系统也都是基于嵌入式技术实现的。
在工业控制领域，自动化生产线、机器人、传感器网络等系统同样离不开嵌入式系统的应用。
在医疗设备领域，心脏起搏器、医疗影像设备、智能健康监测设备等也都是嵌入式系统的应用范畴。
嵌入式系统的应用还在不断拓展，随着物联网、人工智能、5G等新兴技术的发展，嵌入式系统将有更广阔的发展空间。
未来，嵌入式系统将更加智能化、互联化，成为连接各种物理设备和互联网的关键技术。
同时，嵌入式系统的设计和开发也将更加注重安全性、可靠性和灵活性，以满足不断变化的市场需求。
综上所述，嵌入式系统作为一种特殊用途的计算机系统，在各个领域都有着重要的应用。
它的原理基于硬件和软件的设计，具有独特的特点和要求。
未来，随着技术的不断进步，嵌入式系统的应用将更加广泛，为各行各业带来更多的便利和创新。
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（2）需求与功能分析
1.5 嵌入式产品的一般构成与开发方法
1.5.2 嵌入式产品的一般开发方法
（3）设计阶段
输入分析 → 输出分析 → 选择评估系统并对与MCU相关的硬件 进行初步评估 → 设计并制作硬件系统 → 进行硬件系统的模块测试 → 软件系统设计 → 系统测试 → 进一步工作 （接收用户信息反馈、 完善、文档分类整理等 ）。
Intel公司:1971年首次宣布4004的4位微处理器；1980年推出MCS-51；
1983年推出MCS-96系列16位单片机。
Motorola公司:1974年开始推出MC6800微处理器；1979年开始生产单
片机MC6801，在1983年前后发展成为较高性能的M68HC05系列；2000年前 后推出了M68HC08系列单片机；2004年(2004年6月Motorola更名为 Freescale半导体公司)推出增强型8位单片机HCS08系列，使8位单片机的品种 更加丰富。同时，其8位MCU、16位MCU、32位MCU并行发展，增加了市场 份额，也方便了用户的选型。
1.3 MCU发展新特点及选型原则
1.3.2 MCU的选型原则
（1）了解MCU对应用系统的适用性
MCU是否含有所需的I/O端口数目 MCU是否含有所需的外围端口部件
MCU的CPU是否有合适的吞吐量
MCU的极限性能是否满足要求
1.3 MCU发展新特点及选型原则
1.3.2 MCU的选型原则
（2）了解MCU的可购买性
MCU是否可直接购买到 MCU是否有足够的供应量
MCU是否仍然在生产之中
MCU是否在改进之中
1.3 MCU发展新特点及选型原则
1.3.2 MCU的选型原则
（3）了解MCU的可开发性
编译软件
程序写入工具 调试工具 技术支持 语言体系与熟悉程度 MCU制造商的历史
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1.3 MCU发展新特点及选型原则
第一章 嵌入式应用技术概述
主要内容
嵌入式系统的基本含义
单片机发展概况
MCU发展新特点及选型原则
如何学习嵌入式应用技术 嵌入式产品的一般构成与开发方法
1.1 嵌入式系统的基本含义
1.1.1 嵌入式系统与单片机
（1）嵌入式系统的由来
计算机产生：因科学家需要一个高速的计算工具而产生。
计算机应用领域的发展：数字计算→逻辑运算与推理→信息处理 →通信→工业控制 →家用电器……
其他公司:德州仪器，三菱、日立、飞利浦、韩国LG等也开发了性能优
越的单片机。各类单片机不断出现，据统计，至今已达500多种。
1.2 单片机发展概况
1.2.2 单片机在我国的应用简况
单片机在我国的应用始于上世纪70年代末，80年代各理工科院校 陆续开设了有关应用课程，使其得以较广泛的应用 。80末至90年代 初，巴黎统筹委员会限制向中国出口单片机，而Intel公司通过香港转 口使其产品几乎独占了中国的单片机市场 。1990年9月巴黎统筹委员 会解除对中国的贸易禁令后，各公司的单片机纷纷进入中国，单片机 应用的开发呈多样性。 目前，Freescale公司正在我国组织推广新一代HC08系列单片机 及增强型HCS08系列单片机，相信会对我国的单片机应用产生积极的 影响。可以预见，HC08及HCS08系列单片机将在我国得到广泛的应 用。
1.4 如何学习嵌入式应用技术
首先，明确学习嵌入式应用技术的目的； 其次，选择入门的机型；
第三，了解MCU基本性能，记忆MCU指令系统关键字；
第四，勤于实践； 第五，注意软件与硬件的结合。 第六，紧密结合输入输出接口的学习。
1.4 如何学习嵌入式应用技术
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1.5 嵌入式产品的一般构成与开发方法
MCU
A/D 转 换 接 口 D/A 转 换 接 口 模拟量驱动 机构： 将 MCU 送 出 的信号放大 模拟量执 行机构
实际模 拟信号
实际开关信号
将实际开关信号转 换成MCU可接受的 电信号
I/0接口
开关量驱动 机构： 将 MCU 送 出 的信号放大 其他输出信号
开关量执 行机构
其他输入信号
MCU工作 支撑电路
简称MCU），它是最典型的、最广泛的嵌入式系统。
1.1 嵌入式系统的基本含义
1.1.2 单片机的主要应用领域
工业与农业方面 仪器仪表与电讯方面 日常生活用品方面 导航控制与数据处理方面 汽车片机发展概况
1.2.1 单片机的发展简史
1.5 嵌入式产品的一般构成与开发方法
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本章小结
本章介绍嵌入式系统及单片机的基本概念、发展历史；单片机的 应用领域、发展特点及选型原则；嵌入式产品的一般构成及开发方法； 还对如何学习嵌入式应用技术提出了建议。理解嵌入式系统与单片机 的基本概念和发展脉络是学习嵌入式应用技术的第一课。特别是对单 片机的一般组成、嵌入式系统与单片机的关系的理解有助于认识嵌入 式系统。同时，重点理解嵌入式产品的一般构成与开发方法，为有目 的地学习提供入门导引。
嵌入式系统（Embedded System）含义：面向测控对象，嵌入
到实际应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系 统，简称嵌入式系统。
1.1 嵌入式系统的基本含义
（2）单片机的含义
单片机（Microcontroller Unit，MCU）是单片
微型计算机的简称，也称之为微控制器或嵌入式计算机(Embedded
1.5.1 嵌入式产品的一般构成
一个以MCU为核心的比较复杂嵌入式产品或实际嵌入 式应用系统，包含模拟量的输入、模拟量的输出，开关量 的输入、开关量的输出及数据通信的部分。
1.5 嵌入式产品的一般构成与开发方法
嵌入式应用系统框图
传感器： 将实际物理 信号转换为 微弱电信号 放大器： 将微弱电信 号 放 大 成 MCU 可 接 受 的电信号
computer)，即在一块芯片上集成了中央处理单元(CPU)、存储器
(RAM/ROM等)、定时器/计数器及多种输入输出(I/O)接口的比较完整 的数字处理系统。
1.1 嵌入式系统的基本含义
目前典型的MCU内部框图
CPU 工作支撑模块 RAM Flash存储器
MCU内部总线（控制总线、数据总线、地址总线）
定时器接口
串行通信接口
A/D转换接口
……
其他I/O模块
一个典型的MCU内部框图
1.1 嵌入式系统的基本含义
（3）单片机与嵌入式系统的关系
嵌入式系统通常有4种：
①工控机； ②通用CPU模块； ③嵌入式微处理器（Embedded Processor）； ④嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller，即单片机，
1.2 单片机发展概况
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1.3 MCU发展新特点及选型原则
1.3.1 MCU发展的新特点
价格更低：每片几十元的MCU，其内部资源已经相当丰富。
使用更加方便 ：内部含有EPROM或ROM，不需要外部扩展总线；
有的MCU内部甚至固化了晶振电路。
功耗更低 ：有等待状态、睡眠状态、关闭状态等。 低电压型：工作电压只要2.7V ，甚至1.8V。 Flash型 ：具有闪速存储器(Flash Memory)，实现大规模电擦除。
通信接口
通信信号 匹配电路
其他 通信设备
图1-2 一个典型的嵌入式应用系统框图
1.5 嵌入式产品的一般构成与开发方法
1.5.2 嵌入式产品的一般开发方法
嵌入式产品的开发应遵循软件工程的原则： （1）建立目录
做任何一个项目，首先要在计算机硬盘上建立一个独立的文件夹， 并在这个独立的文件夹下，建立“文档”、“硬件设计”、“软件设 计”、“实验过程”等下一级文件夹，必要时还要建立一些以日期命 名的文件夹，随着工作的进展安排在相应的文件夹下。总之，要清晰、 合理地放置您的工作资料。