专题1--嵌入式系统
嵌入式系统课件
编程语言与工具选择
C/C语言
嵌入式软件开发中常用的编程语言，具有高效、灵活的特点。
集成开发环境（IDE）
选择适合的IDE，如Keil、IAR等，提高开发效率。
版本控制工具
使用Git等版本控制工具进行代码管理，便于团队协作和追踪修改 记录。
调试与测试技术
调试技术
01
掌握常用的调试手段，如断点调试、单步执行、查看
典型应用案例分析
工业控制
嵌入式操作系统在工业控制领域有着广泛的应用，如PLC、DCS等控制系统，实现自动化生产线的监控和管理。
智能家居
嵌入式操作系统可以应用于智能家居系统中，如智能门锁、智能照明等，实现家庭环境的智能化和便捷化。
物联网
嵌入式操作系统作为物联网终端设备的核心软件，可以实现设备的互联互通和智能化管理，如智能电表 、智能物流等。
02
01
X86处理器
丰富的软件资源、强大的性能，常用于工业 控制和嵌入式服务器。
04
03
存储器与外设接口
存储器分类
01
包括RAM、ROM、Flash等，用于存储程序和数据。
存储器层次结构
02
由寄存器、Cache、主存、外存等组成，提高数据访问速度。
外设接口
03
包括GPIO、SPI、I2C、UART等，用于连接外部设备和传感器
。
典型嵌入式硬件平台介绍
Raspberry Pi
基于ARM架构的微型电脑主板，具有丰富的外设接口和扩展能力 ，适用于教育、科研和创客等领域。
STM32系列
基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器，具有高性能、低功耗 和丰富的外设接口，适用于各种嵌入式应用。
嵌入式系统的基本原理与应用
嵌入式系统的基本原理与应用嵌入式系统（Embedded System）是指内置在其他设备或系统中的计算机系统，它专门用于控制和管理设备的特定功能。
嵌入式系统的发展和应用涵盖了很多领域，包括家电、通信、汽车、医疗保健、工业控制等。
本文将介绍嵌入式系统的基本原理和其在各个领域的应用。
一、嵌入式系统的基本原理嵌入式系统的基本原理主要涉及硬件和软件两个方面。
1. 硬件方面嵌入式系统的硬件是由各种集成电路、处理器、存储器、输入输出设备等组成的。
它通常需要具备小型化、低功耗和高可靠性的特点。
常见的嵌入式处理器有ARM、Intel x86等，而存储器则包括EEPROM、SDRAM等。
此外，嵌入式系统还需要与外部设备进行通信，如串口、网口、USB等接口。
硬件的设计和选型要根据具体的应用需求进行选择。
2. 软件方面嵌入式系统的软件是用来控制和管理硬件的。
它通常由实时操作系统（RTOS）和应用软件构成。
RTOS具备快速响应和实时性的特点，能够有效地与硬件进行交互。
而应用软件则根据具体的功能需求进行编写，如传感器数据采集、数据处理、通信控制等。
此外，嵌入式系统的软件开发还需要考虑资源利用率和代码大小的优化，以保证系统的性能和效率。
二、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个常见的领域。
1. 家电领域现代家庭中的许多电器产品都运用了嵌入式系统，如智能电视、空调、洗衣机等。
嵌入式系统能够实现设备的智能控制和互联互通，提高用户的使用体验。
2. 通信领域手机、路由器、交换机等通信设备都采用了嵌入式系统，它们能够实现数据的高效传输和网络的稳定运行。
嵌入式系统在通信领域的应用还包括无线通信、卫星通信等。
3. 汽车领域现代汽车中嵌入式系统的应用越来越广泛，包括车载导航、智能驾驶、车载娱乐等功能。
嵌入式系统能够提高汽车的安全性、舒适性和智能化程度。
4. 医疗领域医疗设备中常常运用嵌入式系统，如心脏起搏器、血糖仪、医疗监护仪等。
嵌入式系统基础知识
嵌入式系统基础知识在当今科技飞速发展的时代，嵌入式系统已经成为了我们生活中无处不在的一部分。
从智能手机、智能家居设备到汽车电子、医疗设备等，嵌入式系统的应用几乎涵盖了各个领域。
那么，什么是嵌入式系统呢？它又有着怎样的特点和构成呢？接下来，让我们一起走进嵌入式系统的世界，来了解一下它的基础知识。
嵌入式系统，简单来说，就是一种嵌入到其他设备或系统中的专用计算机系统。
它的主要目的是为了控制、监测或执行特定的任务，而不是像我们常见的个人电脑那样进行通用的计算和数据处理。
嵌入式系统具有以下几个显著的特点。
首先是专用性。
它是为特定的应用而设计的，具有明确的功能和性能要求。
比如，汽车中的电子控制单元（ECU）就是专门用于控制发动机、变速器等部件的工作，其设计和功能都是围绕着汽车的运行和性能优化展开的。
其次是实时性。
在很多应用场景中，嵌入式系统需要在规定的时间内完成特定的任务。
例如，飞机的飞行控制系统必须能够实时响应飞行员的操作指令，确保飞行的安全和稳定。
再者是低功耗。
由于很多嵌入式设备是依靠电池供电的，如便携式医疗设备、智能手表等，因此降低功耗以延长电池寿命就显得至关重要。
然后是可靠性和稳定性。
嵌入式系统通常运行在较为恶劣的环境中，需要长时间稳定工作，不能出现故障或错误。
此外，嵌入式系统的体积通常较小，以适应设备的空间限制。
一个典型的嵌入式系统通常由硬件和软件两大部分组成。
硬件方面，包括处理器、存储器、输入输出设备等。
处理器是嵌入式系统的核心，负责执行指令和处理数据。
常见的嵌入式处理器有微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）等。
存储器用于存储程序和数据，包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和闪存（Flash）等。
输入输出设备则用于与外界进行交互，如传感器、按键、显示屏、通信接口等。
软件方面，主要包括操作系统、驱动程序和应用程序。
操作系统是管理嵌入式系统资源的核心软件，如实时操作系统（RTOS），它能够确保系统的实时性和可靠性。
北航《嵌入式系统》课件第一章
存储器
01
存储器是嵌入式系统中 用于存储数据和程序的 硬件设备。
02
根据存储速度和访问方 式，可以分为高速缓存 、主存储器和辅助存储 器。
03
嵌入式系统通常采用不 同类型的存储器，以满 足不同的存储需求。
04
存储器的容量和速度对 嵌入式系统的性能和可 靠性有重要影响。
智能环境
通过嵌入式系统技术，实现家庭环境 的智能化管理，如温度、湿度、空气 质量监测与调节等功能。
工业控制系统
01
02
03
04
工业控制系统
通过嵌入式系统技术，实现工 业生产过程中的设备控制、数
据采集、监控等功能。
自动化流水线
通过嵌入式系统控制，实现自 动化流水线的运作，提高生产
效率。
工业机器人
通过嵌入式系统技术，实现工 业机器人的运动控制、感知与
系统集成
将软硬件集成在一起，形 成完整的嵌入式系统。
系统测试
1 2
单元测试
对每个软件模块进行测试，确保其功能正常。
集成测试
对整个系统进行测试，确保软硬件协同工作正常 。
3
系统测试
对整个系统进行全面测试，确保满足用户需求。
04 嵌入式系统的开发工具
嵌入式开发环境
嵌入式开发环境概述
嵌入式开发环境是用于编写、编译、调试嵌入式系统程序的集成 开发环境。
编写详细的需求规格说明书，明确系 统需求。
系统设计
硬件设计
01
根据系统需求，设计合适的硬件架构。
软件设计
02
设计软件架构，确定软件模块及其接口。
系统集成方案
03
制定系统集成方案，确保软硬件协同工作。
嵌入式系统(一)
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1.8 处理器的分类和现状
嵌入式系统硬件的核心部件是嵌入式处 理器，按嵌入式处理器用途可分为：
• • • • • 嵌入式微控制器（Micro Controller Unit MCU） 嵌入式DSP（Digital Signal Processor） 嵌入式微处理器（Micro Processor Unit MPU） SOC（System On Chip） SOPC（System On Programmable Chip ）
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1.12 嵌入式系统的发展趋势
• 嵌入式应用软件的开发需要强大的开 发工具和操作系统的支持 • 互联网成为必然趋势 • 支持小型电子设备实现小尺寸、微功 耗和低成本 • 提供精巧的多媒体人机界面
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1.9 嵌入式操作系统分类
• 嵌入式系统软件一般由嵌入式操作系统和 应用软件组成 ；操作系统是连接计算机硬 件与应用程序的系统程序，可分为：
–顺序执行系统（单任务系统，如DOS）。 –分时操作系统：其特点包括多路性、交互性、 “独占性”和及时性（UNIX）。 –实时操作系统（RTOS）：计算的正确性不仅取 决于程序的逻辑正确性，更取决于结果产生的 时间 。 根据对产生时间要求的严格程度又可分为： • 硬实时操作系统 • 软实时操作系统
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1.3 嵌入式系统历史
• 20 20世纪70 70年代单片机的出现，这时的应用只是使用8位的 70 8 芯片执行一些单线程的程序，还谈不上“系统”的概念。 “ ” • 20 20世纪80 80年代出现商业级的嵌入式“操作系统”，并在其 80 “ ” 上编写嵌入式应用软件。 1981年，Ready System 1981 Ready System开发出世界上第一个商业嵌入 式实时内核（VTRX32 VTRX32）。 VTRX32 • 20 20世纪90 90年代以后，出现实时多任务操作系统（RTOS RTOS）， 90 RTOS 并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。
嵌入式系统第一章 嵌入式系统概述
• DSP56000目前已经发展成为DSP56000，DSP56100， DSP56200和DSP56300等几个不同系列的处理器。
• 另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP结 构低成本、低功耗技术上制造的R. E. A. L DSP处理器，应 用目标是大批量消费类产品。
• 第一章 嵌入式系统概述
• 嵌入式处理器 ——嵌入式片上系统(SOC)
随着EDA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System On Chip(SOC)。
•各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，和许 多其它嵌入式系统外设一样，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。
CPU（中央处理单元）
输入设备
运算器
输出设备
控制器
存储器
CPU
单片机工作支撑模块
数据存储器
程序存储器
其他模块
内部总线
定时/计数器模块 串行通讯接口 A/D转换模块 D/A转换模块 通用I/O模块
第一章 嵌入式系统概述
1.2嵌入式系统基本构成
• 硬件系统
• CPU • 存储器 • 模拟前向通路 • 模拟后向通路 • 数字输入 • 数字输出 • 人机界面 • 通信系统 • 电源系统
和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、 成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总 线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也 较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板 上，称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。
嵌入式系统
嵌入式系统什么是嵌入式系统？嵌入式系统是一种特殊类型的计算机系统，被嵌入到其他设备中以执行特定的任务。
这些嵌入式系统通常以硬件和软件组合的形式存在，既可以是独立的系统，也可以是系统的一部分。
嵌入式系统广泛应用于各个领域，如工业控制、消费产品、医疗设备等。
它们的特点是要求稳定性高、实时性强和功耗低。
嵌入式系统的硬件部分通常由微处理器或微控制器、存储设备和外围设备组成，而软件部分则包括操作系统、驱动程序和应用程序。
嵌入式系统的应用领域工业控制嵌入式系统在工业控制方面有着广泛的应用。
例如，工厂自动化系统使用嵌入式系统来控制机器人和传感器，以实现精确的生产线控制和监控。
这些嵌入式系统能够实时处理大量的数据，并根据预设的算法做出快速响应。
消费产品嵌入式系统在消费产品中也十分常见。
智能手机、智能电视和智能家居设备等都是嵌入式系统的应用。
这些系统可以实现各种功能，如语音识别、图像处理和智能控制，为用户提供便利和舒适的体验。
医疗设备医疗设备领域也是嵌入式系统的重要应用领域。
例如，心脏起搏器、血糖仪和医用图像设备等都是嵌入式系统的典型应用。
这些系统需要高度可靠和实时响应，以确保患者的生命安全。
车载系统随着智能汽车的发展，嵌入式系统在车载系统中也扮演着重要角色。
嵌入式系统可以实现车辆的智能控制、导航和娱乐功能。
例如，车载导航系统可以通过嵌入式系统提供实时交通信息和路线规划，为驾驶员提供更好的导航服务。
嵌入式系统的特点稳定性高嵌入式系统通常需要连续运行数年而不出现故障。
这就要求系统在硬件和软件层面上都需要具备高可靠性和稳定性。
硬件方面，底层的电路设计和电源管理等需要精心考虑，以确保系统的稳定运行。
软件方面，需要采用可靠的操作系统和驱动程序，避免软件错误导致系统崩溃。
实时性强嵌入式系统通常需要实时响应某些事件或任务。
例如，自动控制系统需要根据传感器的数据进行实时控制，医疗设备需要实时监测患者的生命体征。
为了保证实时性，嵌入式系统需要采用实时操作系统（RTOS）和实时调度算法，确保任务按时完成。
嵌入式控制系统原理及设计课件-1-1 嵌入式系统概念
第1章 嵌入式控制系统基础
1.1 嵌入式系统的概念
1. 1. 1 嵌入式系统的定义
嵌入式（计算机）系统虽然早已成为各大 搜索引擎的热点名词，也经常见诸于各种 学术期刊、网络等媒体；
嵌入式控制系统原理及设计
但对于初学者而言，嵌入式系统仍然是一个比较模糊的概念。他们还经常混淆于嵌入式系统、 单片机、ARM、数字信号处理器（DSP）、片上系统（SoC）、Linux、Pad、智能芯片等词 汇，分不清这些词汇所指向的事物有何区别。因此有必要理清概念，明确嵌入式系统的范畴 与界定。
由于其本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中 的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发，这些工具和 环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波 器等。
嵌入式系统软件开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目 标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。
1.1.1 嵌入式系统的定义
嵌入式控制系统原理及设计
【定义1】 嵌入式系统的第一个带有官方色彩的定义是由国际电气和电子工程师协会（IEEE） 给出的，英文原文为：
“The devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants.”
嵌入式控制系统原理及设计pos网络及电子商务公共交通无接触智能卡contactlesssmartcardcsc发行系统公共电话卡发行系统自动售货机等智能atm终端已全面走进人们的生活在不远的将来手持一张卡就可以行遍天环境工程与自然在很多环境恶劣地况复杂的地区需要进行水文资料实时监测防洪体系及水土质量监测堤坝安全与地震监测实时气象信息和空气污染监测等时嵌入式系统将实现无人监测
第1章 嵌入式系统概述1
1.4.5 ARM10E处理器系列
ARM10E系列处理器采用了新的节能模式， 提供了64位的Load/Store体系，支持包括向量 操作的满足IEEE 754的浮点运算协处理器，系 统集成更加方便，拥有完整的硬件和软件开发 工具。ARM10E系列包括ARM1020E、ARM1022E 和ARM1026EJ-S三种类型。
1．嵌入式系统硬件平台
嵌入式系统硬件平台是整个嵌入式操作系 统和应用程序运行的硬件平台，不同的应用通 常有不同的硬件环境。在嵌入式系统中硬件平 台具有多样性的特点。
（1）嵌入式RISC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 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
Cortex-M3改进了代码密度，减少了中断 延时并有更低的功耗。Cortex-M3中实现了最 新的Thumb-2指令集。MPCore提供了Cache的 一致性，每个支持1～4个ARM11核，这种设计 为现代消费类产品对性能和功耗的需求进行了 很好的平衡。
1.4.10 各种处理器系列之间的比较
表1-3 ARM系列处理器属性比较
ARM9/9E系列
向量浮点运算（Vector Floating Point）系列
ARM系列
ARM10E系列
包含类型
ARM1020E ARM1022E ARM1026EJ-S
ARM11系列
嵌入式系统
嵌入式系统嵌入式系统是指将计算机处理器嵌入到其他应用系统中，实现特定功能的计算机系统。
它是以硬件为基础，软件为补充的一种特殊计算机系统。
嵌入式系统广泛应用于电子产品、汽车、通信设备等各个领域，为各行各业提供了便利和效益。
嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。
嵌入式处理器是一种在硬件上与系统紧密结合的微处理器，它具有低功耗、高性能、实时响应等特点。
嵌入式处理器通常采用专用的指令集和优化的架构，以满足特定的应用需求。
嵌入式系统中的处理器通常通过总线连接到外设，如存储器、输入输出接口等，以完成特定的任务。
嵌入式系统的软件开发也是其重要的组成部分。
由于嵌入式系统通常具有资源有限、实时性要求高等特点，软件开发需要考虑到对硬件资源的充分利用和任务的实时性。
常见的嵌入式系统软件开发语言包括C、C++等，开发工具包括编译器、调试器、仿真器等。
在实际应用中，嵌入式系统具有广泛的应用领域。
例如，在电子产品中，嵌入式系统可以用于控制电路板的功能、连接外部设备等；在汽车领域，嵌入式系统可以用于发动机控制、安全系统、娱乐系统等；在通信设备中，嵌入式系统可以用于手机、路由器、调制解调器等。
嵌入式系统的应用还面临着一些挑战。
首先是功耗问题。
由于嵌入式系统通常使用电池供电，因此需要尽量降低功耗，以延长设备的使用时间。
其次是实时性问题。
对于一些要求实时响应的应用，嵌入式系统需要能够在严格的时间要求下完成任务。
此外，嵌入式系统还需要考虑可靠性、安全性等方面的问题。
总之，嵌入式系统作为一种特殊的计算机系统，在各个领域都有广泛的应用。
它以硬件为基础，软件为补充，通过嵌入式处理器和专用的软件开发技术，实现特定功能。
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，并为人们的生活带来更多的便利和创新。
（注：本文所涉及的信息仅供参考，不得用于商业用途。
）。
什么是嵌入式系统
什么是嵌入式系统嵌入式系统（Embedded System）是指集成计算机科学和电子工程技术于一体的计算机系统，用于控制电子设备、仪器仪表、机械设备等。
它不同于个人电脑或服务器这样的通用计算机系统，而是被特定应用领域专用的计算机系统。
嵌入式系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分由处理器、存储器、输入输出接口、传感器等组成，而软件部分则由操作系统、驱动程序和应用软件等组成。
嵌入式系统的核心特点是具有实时性、可靠性和稳定性。
嵌入式系统的应用领域非常广泛。
从家用电器、车辆、通信设备到工业控制、医疗器械、航空航天等，几乎所有需要自动化控制或数据处理的领域都离不开嵌入式系统。
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、传感器和操作系统等多种组件，能够实现通信、计算、娱乐等多种功能。
嵌入式系统与通用计算机系统相比，最大的区别在于其应用对象和环境的特殊性。
嵌入式系统通常被嵌入到其他设备中，与特定的硬件和软件进行紧密的集成，从而实现特定的任务。
同时，嵌入式系统在设计上需要考虑功耗、体积、成本等方面的限制，因为嵌入式系统往往需要长时间运行，所以更注重稳定性和可靠性。
嵌入式系统的开发过程包含硬件设计、软件开发和系统集成等多个环节。
硬件设计包括电路设计、电路板布线等工作，需要考虑电磁兼容、抗干扰等因素。
软件开发包括底层驱动程序的编写、应用程序的开发和系统的调试等工作，需要熟悉嵌入式系统的体系结构和相关开发工具。
系统集成则是将硬件和软件进行整合，进行功能测试和性能优化。
除了以上的技术挑战，嵌入式系统还面临着安全和隐私的问题。
由于嵌入式系统通常涉及到用户的个人数据和敏感信息，确保嵌入式系统的安全性和隐私保护成为一个重要的要求。
通过加密、认证、访问控制等技术手段，可以对嵌入式系统进行安全性评估和防护策略的制定。
值得一提的是，随着物联网的快速发展，嵌入式系统的重要性进一步凸显。
物联网将各种设备和物品通过互联网进行连接和交互，实现信息的传递和共享。
计算机基础知识了解计算机中的嵌入式系统和物联网
计算机基础知识了解计算机中的嵌入式系统和物联网计算机技术的快速发展使得计算机已经深入到我们生活的方方面面。
嵌入式系统和物联网作为计算机应用的重要领域，正在得到越来越多的关注。
本文将简要介绍嵌入式系统和物联网的基本概念、应用场景以及其在日常生活中的重要性。
一、嵌入式系统嵌入式系统是指嵌入在其他设备或系统中，具有特定功能的计算机系统。
它通常由处理器、存储器、输入输出接口和操作系统等组成，被用于控制、监测或执行特定任务。
嵌入式系统的特点是占用空间小、功耗低、响应时间短且可靠性高。
嵌入式系统广泛应用于各个领域，例如智能手机、电子手表、家用电器、医疗设备、航天器等。
通过嵌入式系统，这些设备可以实现智能化、自动化的功能，为用户提供更加便捷的体验。
二、物联网物联网（Internet of Things，简称IoT）是一种将各种物理设备通过互联网连接起来，实现信息共享和通信的网络系统。
物联网通过传感器、嵌入式系统和云计算技术等实现设备之间的通信与协同工作，使得人与设备、设备与设备之间可以进行智能化的交互。
物联网的应用场景非常广泛。
在智能家居中，通过物联网技术，我们可以通过智能手机控制家用电器，实现智能化的家居管理。
在智慧交通领域，物联网可以实现交通信号灯的智能控制、智能停车场的管理以及车辆的远程监控等功能。
此外，物联网还应用于农业、环境监测、工业制造等领域，为各个行业带来了巨大的变革。
三、嵌入式系统与物联网的关系嵌入式系统是物联网的重要组成部分。
物联网需要嵌入式系统作为传感器、控制器和数据处理单元，来实现设备之间的互联和互通。
嵌入式系统通过采集传感器数据、处理数据、执行任务等功能，为物联网提供技术支持。
嵌入式系统与物联网的关系可以理解为，嵌入式系统是构建物联网的基石，而物联网则是嵌入式系统的延伸和拓展。
二者相互依存、互相促进，共同推动着智能化的进程。
四、嵌入式系统与物联网的应用案例1. 智能家居系统：通过嵌入式系统和物联网技术，实现家电智能化控制，如智能灯光控制、智能温度调节等，提高居住舒适度。
嵌入式系统基础知识
嵌入式系统基础知识一、内容概述嵌入式系统基础知识是电子工程、计算机科学和自动化领域的重要部分。
本文旨在全面介绍嵌入式系统的基本概念、主要组成部分、应用领域以及发展趋势。
文章首先定义了嵌入式系统的含义和特性，然后概述了其硬件和软件组成部分，包括微处理器、存储器、输入输出接口、操作系统、编程语言等。
文章将探讨嵌入式系统的应用领域，如消费电子、工业控制、汽车电子、医疗设备等。
文章还将概述当前嵌入式系统的发展趋势，如物联网、人工智能、云计算等技术的融合，以及面临的挑战，如功耗、实时性、安全性等问题。
读者可以全面了解嵌入式系统的基础知识，为深入学习和实践打下坚实的基础。
1. 嵌入式系统的定义和发展概述嵌入式系统是一种专用计算机系统，它通常被设计为执行特定的功能或任务，如控制机械设备、监视环境、数据处理或网络服务。
嵌入式系统与通用计算机系统的主要区别在于它们专为特定应用定制，并在广泛领域中进行应用。
嵌入式系统通常被嵌入在更大的设备或系统中，如汽车、医疗设备、航空航天设备、家用电器等。
它们具有低功耗、高性能、高可靠性和实时响应等特性。
随着物联网（IoT）、人工智能（AI）和大数据技术的快速发展，嵌入式系统正成为实现这些技术的关键部分。
嵌入式系统融合了计算机技术、电子技术和传感器技术，通过简化软硬件功能以适应严格的性能和尺寸要求，同时提高能效和可靠性。
它们不仅在工业自动化和消费电子产品领域得到了广泛应用，还渗透到了智能城市、智能交通系统等多个新兴领域中。
嵌入式系统经历了多年的发展，从早期的微控制器到现代的智能嵌入式系统，其功能和性能得到了极大的提升。
随着技术的进步，嵌入式系统的应用领域将继续扩大，其重要性也将不断提升。
2. 嵌入式系统的重要性及其应用领域随着科技的飞速发展，嵌入式系统已经深入到社会的各个领域，成为现代信息社会不可或缺的重要组成部分。
嵌入式系统的重要性主要体现在以下几个方面：嵌入式系统作为信息技术的重要分支，在推动工业自动化、智能化进程中发挥着关键作用。
哈工大嵌入式操作系统课件—1 嵌入式系统简介
嵌入式操作系统 - Linux
嵌入式Linux种类 - Hard Hat Linux: Monta Vista - RTLinux: New Mexico Institute of Technology - Embedix: Lineo
Agenda
嵌入式系统概述 嵌入式系统硬件基础 嵌入式系统软件基础 嵌入式系统开发过程
目标板是一个独立的开发系统，包含了引导、 操作以及开发额外软件所必须的软件。 非常适合以PC为主的高级嵌入式系统开发应 用。
独立式开发环境
宿主机/目标设备
*引导加载程序 *内核 *完整的根文件系统 *开发环境
嵌入式软件开发工具
应用软件开发： 1. Windriver公司Tornado for VxWorks 2. 嵌入式Linux的开发工具链gcc，gdb和make
在实时系统中，系统的正确性不仅仅依赖于计 算的逻辑结果而且依赖于结果产生的时间 实时操作系统必须在指定的时间内对外部或内 部的事件进行响应和处理 需要高效的中断处理能力来处理异步事件和高 效的I/O能力来处理有严格时间限制的数据收 发应用
实时操作系统的性能参数
系统响应时间(System response time ) 系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间。 任务切换时间(Context-switching time) 是任务之间切换而使用的时间。 中断延迟(Interrupt latency ) 是计算机接收到中断信号到操作系统作出响 应，并转入中断服务程序的时间。
Agenda
嵌入式系统概述 嵌入式系统硬件环境 嵌入式系统软件基础 嵌入式系统开发过程
chapter1.嵌入式系统概述
ARM处理器
ARM Cortex-A系列处理器
Cortex-A 系列 ARM Cortex™-A 系列的应用型处理器可向托管丰富的操作
系统平台的设备和用户应用提供全方位的解决方案，包括超 低成本的手机、智能手机、移动计算平台、数字电视、机顶 盒、企业网络、打印机和服务器解决方案。高性能的 CortexA15、可伸缩的 Cortex-A9、经过市场验证的 Cortex-A8 处理 器以及高效的 Cortex-A7 和 Cortex-A5 处理器均共享同一体 系结构，因此具有完整的应用兼容性，支持传统的 ARM 、 Thumb® 指令集和新增的高性能紧凑型 Thumb-2 指令集。 Cortex-A15 和 Cortex-A7 都支持 ARMv7A 体系结构的扩展， 从而为大型物理地址访问和硬件虚拟化以及启用 big.LITTLE 处理的 AMBA4 ACE 一致性提供支持。 Cortex-A 处理器的应用示例
智能手机操作系统
BlackBerry OS Embedded Linux Access Linux Platform Android bada Firefox OS (project name: Boot to Gecko) Openmoko Linux OPhone MeeGo (from merger of Maemo & Moblin) Mobilinux MotoMagx Qt Extended Sailfish OS Tizen (earlier called LiMo Platform) webOS PEN/GEOS, GEOS-SC, GEOS-SE iOS (a subset of Mac OS X) Palm OS Symbian platform (successor to Symbian OS) Windows Mobile (superseded by Windows Phone)
成人高考专升本的嵌入式系统知识
成人高考专升本的嵌入式系统知识嵌入式系统（Embedded System）是一种嵌入到特定硬件平台上的计算机系统，它主要用于控制、监控或协调其他设备或系统的运行。
随着科技的发展，嵌入式系统的应用越来越广泛，成为工业控制、智能家居、交通运输等领域不可或缺的一部分。
在成人高考专升本的学习过程中，了解嵌入式系统的基本知识和应用具有重要意义。
本文将从嵌入式系统的基本概念、应用领域以及学习途径等方面展开论述。
一、嵌入式系统的基本概念嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，由硬件和软件两部分组成。
硬件部分通常包含处理器、存储器、外设接口等基本组件，而软件部分则是根据具体应用需求进行定制开发的。
与传统的个人电脑或服务器相比，嵌入式系统通常具有体积小、功耗低、性能稳定等特点。
它们在各种设备中嵌入运行，实现特定功能，并往往以实时性要求较高。
二、嵌入式系统的应用领域1. 工业控制：嵌入式系统在工业领域中广泛应用，用于控制和监控生产线、机器人等设备的运行。
通过嵌入式系统，可以实现自动化生产，提高生产效率和质量，降低人力成本。
2. 智能家居：在智能家居中，嵌入式系统可以实现对家居设备的联网控制，实现家庭自动化管理，如智能灯光控制、智能门锁、智能家电等。
嵌入式系统使得家庭更加智能化、便利化。
3. 交通运输：嵌入式系统应用在交通运输领域，可以实现车辆控制、导航系统、交通信号灯等的智能化管理，提高交通运输的效率和安全性。
4. 医疗设备：许多医疗设备都使用了嵌入式系统，如心电图仪、血压计、呼吸机等。
嵌入式系统的应用使得医疗设备更加智能化、精确化，提高了医疗服务的质量。
三、学习途径及资源推荐对于成人高考专升本的学习者来说，学习嵌入式系统需要具备一定的基础知识。
以下是一些学习途径及资源推荐供参考：1. 基础学习：- 学习C语言和汇编语言基础，这是嵌入式系统开发的基础。
- 学习数字电路和模拟电路的基础知识，了解硬件与嵌入式系统的连接方式和工作原理。
学习计算机的嵌入式系统
学习计算机的嵌入式系统嵌入式系统（Embedded Systems）是计算机科学和工程领域中的一个重要分支，从事嵌入式系统的学习与研究能够让人们更深入地了解和应用计算机技术。
本文将从嵌入式系统的概念、应用领域、学习方法和前景等方面进行探讨。
一、嵌入式系统的概念嵌入式系统是一种集成了计算机硬件和软件的特定目的的计算机系统，通常用于控制和管理特定设备或系统。
与个人电脑或服务器等通用计算机不同，嵌入式系统往往以微控制器、单片机或数字信号处理器等嵌入式处理器为核心。
它们在各种设备中广泛应用，如汽车、手机、家电、医疗设备等。
二、嵌入式系统的应用领域1. 汽车行业：在现代汽车中，嵌入式系统被广泛用于发动机控制、车载娱乐系统、安全系统等方面，提高了汽车的性能和驾驶安全。
2. 通信领域：手机、通信基站和网络设备等都离不开嵌入式系统的支持，保证了通信的正常进行。
3. 家电行业：电视、洗衣机、冰箱等家电产品中的智能控制系统均采用嵌入式技术，提供了更多的功能和便利。
4. 工业自动化：嵌入式系统在工厂自动化生产过程中起到关键作用，控制和监测设备的运行状态。
三、学习嵌入式系统的方法学习嵌入式系统需要具备一定的电子技术和计算机科学的基础知识。
以下是几种学习嵌入式系统的方法：1. 学习相关理论知识：了解嵌入式系统的基本原理、结构和工作原理，包括处理器、操作系统、编程语言等方面的知识。
2. 实践项目与案例：通过完成实际项目和案例分析，锻炼自己的动手能力和解决问题的能力。
可以选择一些开源硬件平台，如Arduino、树莓派等，进行实践和开发。
3. 参加培训课程：有针对性的参加嵌入式系统的培训课程，了解行业最新的趋势和技术，学习实际应用中可能遇到的问题和解决方法。
4. 参与开源社区：加入一些嵌入式开源社区，与其他嵌入式工程师交流学习，分享自己的经验和成果。
四、嵌入式系统的前景随着科技的发展和人们对智能化产品的需求增加，嵌入式系统的应用前景非常广阔。
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2. 实时性好
目前，嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、 数据采集、传输通信等场合，因为主要用来对宿主 对象进行控制，所以都对嵌入式系统有或多或少的 实时性要求。
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3. 可裁剪性好
从嵌入式系统专用性的特点来看，作为嵌入式 系统的供应者，理应提供各式各样的硬件和软件以 供选用。但是这样做势必会提高产品的成本。为了 既不提高成本，又满足专用性的需要，嵌入式系统 的供应者必须采取相应措施使产品在通用和专用之 间进行某种平衡。
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为了更好地理解嵌入式系统的组成，将其与PC机的组 成进行了比较，如表所示。
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嵌入式系统的特点 从上述嵌入式系统定义、组成及与 PC 机的比较可看出嵌入式系统的应用 有如下一些 特点：
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1. 专用性强
由于嵌入式系统通常是面向某个特定应用 的，因此嵌入式系统的硬件和软件，尤其是 软件，都是为特定用户群设计的，它通常都 具有某种专用性的特点。
软件层由实时多任务操作系统(RTOS)、文件系 统、图形用户接口(GUI)、网络系统及通用组件模 块组成。 RTOS 是嵌入式应用软件的基础和开发平台； 是一段嵌入式目标代码中的程序，系统复位后首先 执行，相当于用户的主程序，用户的其他应用程序 都建立在 RTOS之上；是一个标准的内核，它将 CPU时钟、中断、I/O、定时器等资源都封装起来， 留给用户的是一个标准的API函数接口。
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信息家电技术特点
典型的信息家电产品
定义
信息家电 网络电视 网络可视电话 网络游戏机 具有机顶盒或内建网络 连接的电视 具有集成网络接入的屏 幕电话 具有集成网络接入的游 戏操纵台 Microsoft WebTV InfoGear iPhone Sega Dreamcast
代表性产品
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4. 功能层与执行装置
功能层由基于 RTOS 开发的应用程序组成，用 来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控 制对象和用户的，为方便用户操作，往往需要提供 一个友好的人机界面。执行装置是指那些可以接受 嵌入式计算机系统发出控制命令，执行所规定的操 作或任务的设备和装置。在不同应用领域中，嵌入 式系统的执行装置一般是不同的，应该根据具体的 应用场合和系统所要求实现的功能选择不同的设备 和执行装置。
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嵌入式系统的应用领域
军事国防 工业控制
工控设备 智能仪表 军事电子 信息家电 智能玩具
消费电子
嵌入式应用
通信设备 移动存贮
汽车电子
网络设备 电子商务
网络
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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。
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嵌入式视频服务器
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现代化家庭
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嵌入式Internet应用
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5. 功耗低
由于有很多嵌入式系统的宿主对象都是一些小 型应用系统，例如移动电话、PDA、 MP3、飞机、 舰船、数码相机等，这些设备不可能配备容量较大 的电源，因此低功耗一直是嵌入式系统追求的目标。 当然，为了降低系统的功耗，嵌入式系统中的软件 一般不存储在磁盘等载体中，而都固化在存储器芯 片或单片系统的存储器之中。
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反恐防暴
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。
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空中飞行器
微型飞行器---“黑寡妇”
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基于Win CE的移动机器人平台
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基于RTLinux的仿人机器人
高 48 cm 重: 6 kg 灵活性：20 DOF 操作系统: RT-Linux 接口形式: USB 1.0 (12Mbps) 响应周期: 1ms 能源： DC24V x 6.2A (150W) 制造：富士通
网络智能手持器件 蜂窝电话、个人数据助 3Com Palm AT&T PocketNet 理（PDA）和其它集成网 Phone Nokia 9000,9000I,9110,7110 络接入的便携式器件 NC委托（clients） 提供网络接入以及能下 载应用软件的器件 IBM NetStation
PC-中间器件
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基于VXworks的火星探路者
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嵌入式系统组成
本书所指的嵌入式系统是嵌入式系统的高端应用，其组 成包括硬件和软件两大部分，其结构如图所示。
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1. 硬件层
硬件层由嵌入式处理器、存储器系统、通用设 备接口和 I/O 接口(如 A/D、D/A、I/O等)组成。在 一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电 路和存储器电路(ROM 和SDRAM等)，就构成了七 个嵌入式核心控制模块。其中，操作系统和应用程 序都可以固化在ROM中。
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计算机系统的发展
电子数字计算机诞生于1946年 20 世纪 70 年代微处理器出现
将微型机嵌入到一个对象体系中
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2004年“勇气号”再次登陆火星
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将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置 各种外围接口电路，安装到火星探测器中，负责控 制探测器的飞行、状态监测等功能。 这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用 的计算功能。为了区别于原有的通用计算机系统， 就把嵌入到对象体系中，实现对对象体系智能化控 制的计算机，称做嵌入式计算机系统。
网络电视（NetTV） 网上游戏机（Internet gaming device） 智能掌上型设备(Internet smart handheld device) 网络电话（Internet screen Phone） Consumer NC client等。 处理器发展趋向低成本、高整合性与低耗能。 整合数字与模拟处理的技术。 较PC更强调通讯能力。 利用软件增加产品的差异性(高附加价值的关键)
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2. 中间层
中间层也称为硬件抽象层或板极支持包，它把系统软件 与底层硬件部分隔离。板极支持包对上具有操作系统相关 性，对下具有硬件相关性。设计一个完整的中间层需要完 成两部分工作：
① 嵌入式系统的初始化，它包括片级初始化、板级初始化和 系统级初始化。 ② 设计硬件相关的设备驱动。
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3. 软件层
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嵌入式系统在信息家电中的应用
信息家电(Information Appliance）
一般可认为，那些低单价、操作简单、可 通过因特网发送或获取信息，将逐步分割 或替代PC的某些功能，并能与其它信息产 品交换资料或讯息的产品特点
信息家电的分类
通过PC接入网络以下载 内容的器件
DIAMON Multimedia Rio Player Nuvomedia Rocket e-Book Audible Mobile Player
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Source: IDC, Hambrecht & Quist
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信息家电——数字机顶盒
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嵌入式应用——汽车电子
嵌入式系统概述
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本章内容简介
1.嵌入式系统和嵌入式操作系统的概况 2.讲述嵌入式Linux操作系统的一些特征 3.简单介绍了嵌入式Linux的特殊开发环境，并 说明了嵌入式Linux系统开发的特点。
通过本章内容的学习，应该对嵌入式 Linux 系 统有一个整体的认识，并能理解嵌入式Linux开发 的要点，对后面内容的学习有一个宏观的思路。
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定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技 术为基础，且软硬件可裁减，对功能、可靠 性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计 算机系统。
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嵌入式系统的三个基本要素
① 嵌入性：是指嵌入到对象系统中，满足对象系统 的环境要求，如物理环境(小型)、电气环境(可靠)、 成本(价廉)等要求。 ② 专用性：嵌入式系统的软、硬件可裁剪，满足对 象要求的最小软、硬件配置等。 ③ 计算机系统：嵌入式系统必须是能满足对象系统 控制要求的计算机系统，这样的计算机必须配置有 与对象系统相适应的接口电路。
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目前的做法是，把嵌入式系统硬件和操作系统 设计成可裁剪的，以便使嵌入式系统开发人员根据 实际应用需要来量体裁衣，去除冗余，从而使系统 在满足应用要求的前提下达到最精简的配置。
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4. 可靠性高
由于有些嵌入式系统所承担的计算任务涉及产 品质量、人身设备安全、国家机密等重大事务，加 之有些嵌入式系统的宿主对象要工作在无人值守的 场合，例如危险性高的工业环境中、内嵌有嵌入式 系统的仪器仪表中、人际罕至的气象检测系统中以 及为侦察敌方行动的小型智能装置中等。因此与普 通系统相比较，对嵌入式系统可靠性的要求极高。
汽车电子产品（18个嵌入式控制模块）——CAN 总线网络
VOLVO S80汽车的CAN 总线网络
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智能玩具与机器人
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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
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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。