微控制器与嵌入式系统PPT参考课件
合集下载
嵌入式系统PPT优秀课件
四层，各有其特点。下图显示了嵌入式系统的软件体系。
设备驱动层是嵌入式系统中必不可少的重要部分；使 用任何外部设备都需要有相应的驱动程序的支持，它 为上层软件提供了设备的操作接口。上层软件不用理 会设备的具体内部操作，只须调用驱动层程序提供的 接口即可。驱动层一般包括：
硬件抽象层(HAL)
板级支持包(BSP)
相关统计表明，2012 年我国电子制造规模达 5.45 万 亿元，位居世界第二；电视、程控交换机、笔记本电 脑、显示器和智能手机等主要电子信息产品的产量居 全球首位。
我国嵌入式系统的应用主要分布在电信、医疗、汽车、 安全和消费类等行业。来自 2010-2011 年度的行业调 查数据显示，目前嵌入式产品应用最多的三大领域：
硬件层，是整个嵌入式系统的根本，如果现在单片机 及接口这块很熟悉，并且能用C和汇编语言来编程的 话，从嵌入式系统的硬件层走起来相对容易，硬件层
也是驱动层的基础，一个优秀的驱动工程师是要能够 看懂硬件的电路图和自行完成CPLD的逻辑设计的， 同时还要对操作系统内核及其调度性相当的熟悉的。
嵌入式系统的软件体系是面向嵌入式系统特定的硬件体系和用 户要求而设计的，是嵌入式系统的重要组成部分，是实现嵌入 式系统功能的关键。嵌入式系统软件系统和通用计算机软件体 系类似，分成驱动层、操作系统层、中间件层和应用软件层等
中间件是用于帮助和支持应用软件开发的软件，通常 包括数据库、网络协议、图形支持及相应开发工具等。 例如，MySQL、TCP/IP、GUI等都属于这一类软件。
MySQL[1] 是一个关系型数据库管理系统， 是一个数 据库
TPC/IP 是通信协议 GUI： （Graphical User Interface）图形用户界面
三大领域所占比例之和接近60%
设备驱动层是嵌入式系统中必不可少的重要部分；使 用任何外部设备都需要有相应的驱动程序的支持，它 为上层软件提供了设备的操作接口。上层软件不用理 会设备的具体内部操作，只须调用驱动层程序提供的 接口即可。驱动层一般包括：
硬件抽象层(HAL)
板级支持包(BSP)
相关统计表明，2012 年我国电子制造规模达 5.45 万 亿元，位居世界第二；电视、程控交换机、笔记本电 脑、显示器和智能手机等主要电子信息产品的产量居 全球首位。
我国嵌入式系统的应用主要分布在电信、医疗、汽车、 安全和消费类等行业。来自 2010-2011 年度的行业调 查数据显示，目前嵌入式产品应用最多的三大领域：
硬件层，是整个嵌入式系统的根本，如果现在单片机 及接口这块很熟悉，并且能用C和汇编语言来编程的 话，从嵌入式系统的硬件层走起来相对容易，硬件层
也是驱动层的基础，一个优秀的驱动工程师是要能够 看懂硬件的电路图和自行完成CPLD的逻辑设计的， 同时还要对操作系统内核及其调度性相当的熟悉的。
嵌入式系统的软件体系是面向嵌入式系统特定的硬件体系和用 户要求而设计的，是嵌入式系统的重要组成部分，是实现嵌入 式系统功能的关键。嵌入式系统软件系统和通用计算机软件体 系类似，分成驱动层、操作系统层、中间件层和应用软件层等
中间件是用于帮助和支持应用软件开发的软件，通常 包括数据库、网络协议、图形支持及相应开发工具等。 例如，MySQL、TCP/IP、GUI等都属于这一类软件。
MySQL[1] 是一个关系型数据库管理系统， 是一个数 据库
TPC/IP 是通信协议 GUI： （Graphical User Interface）图形用户界面
三大领域所占比例之和接近60%
微处理器系统结构与嵌入式系统设计ppt课件
A/D 数字 基 带
A/D
数字滤波与控制 系统知识 (硬件与软件)
电路设计知识 (DAC、ADC 等)
制造工艺知识 (90nm, 65nm, 45nm)
22 .
晶圆工艺知识 (300mm 晶圆)
片上网络(NOC) 技术
P处理器 M存储器
C缓存 rni网络接口 S交换开关
Dsp核 re可重构逻辑
L专用逻辑
7-8课时
第五章：存储器系统
8-9课时
第六章：输入/输出接口
6-7课时
第七章：ARM微处理器编程模型
4课时
第八章: ARM汇编指令
4-5课时
第九章： ARM程序设计
4-5课时
第十章：基于ARM微处理器的硬件系统设计
3课时
第十一章：基于ARM微处理器的软件系统设计 3课时
第十二章：基于ARM微处理器核的SOC设计
并出现了早期的操作系统。 第三代（1965～1980年）集成电路计算机 以中小规模集成电路为主要部件，内存用磁芯、半导体，外存用磁盘。软件
广泛使用操作系统，产生了分时、实时等操作系统和计算机网络 第四代（1980年至今）个人计算机 以LSI、VLSI为主要部件，以半导体存储器和磁盘为内、外存储器。在软件
章
✓ 片上多核处理器(CMP)
✓ 流处理器(Stream Processor)
✓ PIM(Processor In Memory)
概
✓ 可重构计算处理器
述
1.4 嵌入式系统（了解）
✓ 嵌入式系统的概念
✓ 嵌入式系统的特点
✓ 嵌入式系统中的处理器
✓ 嵌入式系统的组成
✓ 嵌入式系统的发展现状与趋势
✓ 学习嵌4入1.式系统的意义
嵌入式微控制器概述PPT课件
1978年，Zilog公司推出Z8 MCU。1980年，Intel公司在 MCS-48的基础上，推出了MCS-51，它使MCU的应用跃上了一 个新台阶。
Motorola公司于1974年开始推出MC6800微处理器，在1979 年开始生产MCU MC6801，在1983年前后发展成为较高性能的 M68HC05系列。
将实际物理信号转换为微弱电信号拟信号mcu将实际开关信号转换成mcu可接受的电信实际开关信号模拟量驱动机将mcu送出的信号放大模拟量执行机构通信接口开关量驱动机将mcu送出的信号放大开关量执行机构通信信号匹配电路其他通信设备一个典型的嵌入式应用系统框图mcu工作支撑电路其他输入信号其他输出信号自然界的多种植物中含有杀灭害虫的成分如烟草含有烟碱鱼藤含有鱼藤酮菊科植物除虫菊的花含有除虫菊素这些植物经提取加工后即可制成植物杀虫剂
• 分离编址方按:INTEL的MCU将I/O端口作为内部寄存器处理,独立与程序存储器和外部数据存储器空间,类似 哈佛结构的分离编址
• MOTOROLA 的MCU则将I/O地址与存储器地址统一在一个空间.仅分配不同单元
13
第13页/共47页
寄存器编址
• INTEL的MCU使用内部的RAM作为寄存器用MOV指令访问,类似哈佛结构的存储器分离编址 • MOTOROLA 的MCU 的寄存器占用存储器资源
军事国防
军事电子
嵌入式应用
消费领域
信息家电 智能玩具 通信设备
汽车电子
移动存贮
网络设备 电子商务
网络
6
第6页/共47页
具体产品
7
第7页/共47页
1.1.2 MCU的发展简史
1971年11月Intel公司首次宣布4004的4位微处理器，1974年 12月Fairchild(仙童)公司即推出了8位MCU F8，开创了MCU的 初级阶段。
(完整)嵌入式系统精品PPT资料精品PPT资料
应用范例介绍二
iPhone® Went on sale in June 2007
One Samsung ARM1176
application processor core Memory capacity: 8 – 16 GB Display: 3.5 inch widescreen multi-
And the list goes 全on a自nd 动on 操作循环
Televisions
24 MB of int嵌erna入l m式ain m系em统ory为一种计算机软件与硬件的综合体，特别强调「量身定做」 LDEisGkOdrTivEeCs H的NIC原El则eme，nts基于某一种特殊用途上，针对这项用途开发出截然不同的系 Anti-lock bra统kes，是所谓的客制化(Customized)系统。
32-bit ARM7 microprocessor 256 Kbytes FLASH, 64 Kbytes RAM
Bluetooth wireless communication using NXT software only.
USB 2.0 port 4 input ports, 6 wire digital platform 3 output ports, 6 wire digital platform 100 x 64 pixel LCD graphical display Sound channel with 8-bit resolution Stores multiple programs
Take advantage of application characteristics to optimize the design: Do not need all the general-purpose bells and whistles
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
嵌入式系统开发入门 ppt课件
国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。
ppt课件 21
3-1 嵌入式操作系统分类
免费型
Linux：开放源码；内核小，效率高；易裁减；支持多种 CPU和硬件平台；众多的开发工具；强大的技术支持； 强大的网络功能；图像处理、文件管理、多任务支持。 μC/OS：源码公开；可移植，C+汇编；可固化，成为产 品的一部分；可剪裁；占先式，总是运行就绪条件下 优先级最高的任务；多任务，8+56；可确定性，执行 时间可知；任务栈；系统服务；中断管理，255层嵌套； 稳定性与可靠性。
ppt课件
8
2-3 MIPS
Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages 一种处理器内核的标准，由MIPS技术公 司开发。 MIPS技术公司是一家设计制造高性能、 高档次的嵌入式32位、64位处理器的厂 商。机顶盒设备、视频游戏机、Cisco路 由器、激光打印机。
ppt课件 20
3 嵌入式操作系统
(1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 (2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 (3)统一的接口。提供各种设备驱动接入. (4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用. (5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，为各种移动计算设 备预留接口. (6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干 预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用 户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。 (7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式 系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入 式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系 统. (8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性.
ppt课件 21
3-1 嵌入式操作系统分类
免费型
Linux：开放源码；内核小，效率高；易裁减；支持多种 CPU和硬件平台；众多的开发工具；强大的技术支持； 强大的网络功能；图像处理、文件管理、多任务支持。 μC/OS：源码公开；可移植，C+汇编；可固化，成为产 品的一部分；可剪裁；占先式，总是运行就绪条件下 优先级最高的任务；多任务，8+56；可确定性，执行 时间可知；任务栈；系统服务；中断管理，255层嵌套； 稳定性与可靠性。
ppt课件
8
2-3 MIPS
Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages 一种处理器内核的标准，由MIPS技术公 司开发。 MIPS技术公司是一家设计制造高性能、 高档次的嵌入式32位、64位处理器的厂 商。机顶盒设备、视频游戏机、Cisco路 由器、激光打印机。
ppt课件 20
3 嵌入式操作系统
(1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 (2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 (3)统一的接口。提供各种设备驱动接入. (4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用. (5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，为各种移动计算设 备预留接口. (6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干 预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用 户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。 (7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式 系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入 式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系 统. (8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性.
《嵌入式系统概述 》课件
实时操作系统
总结词
实时操作系统是嵌入式系统中用于实现实时处理的关键技术 。
详细描述
实时操作系统能够提供多任务管理和调度功能，确保关键任 务能够在规定的时间内完成。它具有高度的可靠性和确定性 ，能够处理突发事件和异常情况，保证系统的稳定性和实时 性。
精简指令集计算机
总结词
精简指令集计算机是一种针对嵌入式系统设计的计算机架构，它能够提高系统的性能和 能效。
可靠性设计涉及硬件和软件两个方面。硬件方面，选用高 质量的元器件、进行严格的测试和筛选是关键。软件方面 ，通过容错技术、恢复机制和错误检测与纠正等技术，提 高系统的可靠性和稳定性。此外，在系统设计中还需要考 虑环境适应性、安全性和电磁兼容性等方面，以确保嵌入 式系统在各种复杂环境中的稳定运行。
PART 04
《嵌入式系统概述》 ppt课件
REPORTING
• 嵌入式系统简介 • 嵌入式系统的组成 • 嵌入式系统的关键技术 • 嵌入式系统的发展趋势 • 嵌入式系统的未来展望
目录
PART 01
嵌入式系统简介
REPORTING
定义与特点
总结词
嵌入式系统的定义、特点
详细描述
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，作为这些设备的控制核心。它具有特定的功能和 性能要求，通常需要满足高可靠性、低功耗、小体积等要求。嵌入式系统的主要特点是软硬件紧密结合，软件需 要根据硬件平台进行定制。
低功耗设计
总结词
低功耗设计是嵌入式系统中的重要技术之一，它能够延长设备的运行时间并降低 能源消耗。
详细描述
嵌入式系统的低功耗设计主要涉及硬件和软件两个方面。硬件方面，低功耗的处 理器和外围设备是关键，它们能够降低整个系统的能耗。软件方面，通过优化算 法和调度策略，减少不必要的计算和等待时间，降低系统能耗。
《嵌入式原理系统》课件
模块化设计原则
模块间应保持松耦合、高内聚，模块接口应清晰、规范。
模块化设计方法
可以采用自顶向下的设计和分层设计等方法进行模块化设计。
嵌入式软件的测试与优化
测试方法
单元测试、集成测试和系统测试是常用的嵌入式软件 测试方法。
优化方法
代码优化、算法优化和系统优化是常用的嵌入式软件 优化方法。
性能评估
通过性能评估可以衡量嵌入式软件的性能指标，如响 应时间、功耗和可靠性等。
嵌入式传感器与执行器接口
分析嵌入式传感器与执行器的接口标准，如ADC、DAC等。
嵌入式传感器与执行器应用
介绍嵌入式传感器与执行器在实际应用中的实现方式，如温度检测、 压力控制等。
03
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统的特点与分类
总结词：概述
可裁剪性：根据实际应用需求，嵌入式操作系统可以进 行定制和裁剪，以减小体积和资源占用。
嵌入式总线与接口协议
分析嵌入式总线与接口的协议标准，如RS-232、I2C、SPI等。
嵌入式总线与接口应用
介绍嵌入式总线与接口在实际应用中的实现方式，如串口通信、I/O控制等。
嵌入式传感器与执行器
嵌入式传感器与执行器概述
介绍嵌入式传感器与执行器的定义、分类、特点等。
常见嵌入式传感器与执行器
列举温度传感器、压力传感器、光敏传感器等常见嵌入式传感器与执 行器，并简要介绍其特点和应用领域。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网和智能终端的普及，嵌入 式系统的功耗越来越受到关注，低功 耗设计成为发展趋势。
人工智能
人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现更高级别 的自动化和智能化控制。
云计算
模块间应保持松耦合、高内聚，模块接口应清晰、规范。
模块化设计方法
可以采用自顶向下的设计和分层设计等方法进行模块化设计。
嵌入式软件的测试与优化
测试方法
单元测试、集成测试和系统测试是常用的嵌入式软件 测试方法。
优化方法
代码优化、算法优化和系统优化是常用的嵌入式软件 优化方法。
性能评估
通过性能评估可以衡量嵌入式软件的性能指标，如响 应时间、功耗和可靠性等。
嵌入式传感器与执行器接口
分析嵌入式传感器与执行器的接口标准，如ADC、DAC等。
嵌入式传感器与执行器应用
介绍嵌入式传感器与执行器在实际应用中的实现方式，如温度检测、 压力控制等。
03
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统的特点与分类
总结词：概述
可裁剪性：根据实际应用需求，嵌入式操作系统可以进 行定制和裁剪，以减小体积和资源占用。
嵌入式总线与接口协议
分析嵌入式总线与接口的协议标准，如RS-232、I2C、SPI等。
嵌入式总线与接口应用
介绍嵌入式总线与接口在实际应用中的实现方式，如串口通信、I/O控制等。
嵌入式传感器与执行器
嵌入式传感器与执行器概述
介绍嵌入式传感器与执行器的定义、分类、特点等。
常见嵌入式传感器与执行器
列举温度传感器、压力传感器、光敏传感器等常见嵌入式传感器与执 行器，并简要介绍其特点和应用领域。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网和智能终端的普及，嵌入 式系统的功耗越来越受到关注，低功 耗设计成为发展趋势。
人工智能
人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现更高级别 的自动化和智能化控制。
云计算
第1章-嵌入式系统概述PPT课件
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
2021
1
·概述
经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度上 改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还 在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每种都具有自己 独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大 的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻 快、更干净、更容易驾驶。
2021
10
·嵌入式微处理器
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中， 将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留与嵌入式应用 相关的母版功能，这样可以大幅减小系统的体积和功耗。虽然 嵌入式微处理器在功能上与标准微处理器基本上是一样的，但 为了满足嵌入式应用的特殊要求，在其工作温度、抗电磁干扰、 可靠性等方面一般都做了各种增强。
个入门内核。
2021
26
2021
27
嵌入式概论 补充
2021
28
嵌入式系统的定义
嵌入式系统的定义： 以应用为中心，以计算机技术为基础，
且软硬件可裁减，适应应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗的严格要求的 专用计算机系统
2021
29
嵌入式系统的定义
广义的嵌入式系统 凡是带有微处理器的专用系统都可以
2021
16
基本概念—前后台系统
循环中调用相应 的函数完成相应的操 作，这部分可以看成 后台行为，后台也可 以叫做任务级。这种 系统在处理的及时性 上比实际可以做到的 要差
中断服务程序处理异 步事件，这部分可以 看成前台行为，前台 也叫中断级。时间相 关性很强的关键操作 一定是靠中断服务程 序来保证的。
2021
2
·现实中的嵌入式系统
2021
1
·概述
经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度上 改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还 在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每种都具有自己 独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大 的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻 快、更干净、更容易驾驶。
2021
10
·嵌入式微处理器
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中， 将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留与嵌入式应用 相关的母版功能，这样可以大幅减小系统的体积和功耗。虽然 嵌入式微处理器在功能上与标准微处理器基本上是一样的，但 为了满足嵌入式应用的特殊要求，在其工作温度、抗电磁干扰、 可靠性等方面一般都做了各种增强。
个入门内核。
2021
26
2021
27
嵌入式概论 补充
2021
28
嵌入式系统的定义
嵌入式系统的定义： 以应用为中心，以计算机技术为基础，
且软硬件可裁减，适应应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗的严格要求的 专用计算机系统
2021
29
嵌入式系统的定义
广义的嵌入式系统 凡是带有微处理器的专用系统都可以
2021
16
基本概念—前后台系统
循环中调用相应 的函数完成相应的操 作，这部分可以看成 后台行为，后台也可 以叫做任务级。这种 系统在处理的及时性 上比实际可以做到的 要差
中断服务程序处理异 步事件，这部分可以 看成前台行为，前台 也叫中断级。时间相 关性很强的关键操作 一定是靠中断服务程 序来保证的。
2021
2
·现实中的嵌入式系统
10嵌入式系统.ppt
第一章 嵌入式系统概述
➢ 嵌入式DSP处理器
(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
❖ DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合 于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。 在数字滤波、FFT、频谱分析等方面DSP算法正在大量进 入嵌入式领域，DSP应用正从在通用单片机中以普通指令 实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。
(MicroController Unit, MCU) 嵌入式微控制器芯片内部集成一般以：
❖ 某一种微处理器内核为核心； ❖ ROM、RAM； ❖ I/O
内部总线逻辑 片内I/O资源：定时/计数器、WDT ，RTC 片外I/O接口：GPIO、脉宽调制输出 PWM、 D/A、串
行口、红外、A/D、LCD 外部总线逻辑接口：I2C、CAN，USB，SPI
作为一种系统级芯片，SOPC具有低的设计成本和开发风险，
从而获得广泛的应用。
第一章 嵌入式系统概述
➢可编程片上系统(SOPC)
SOPC是一种可编程逻辑器件，与普通PLD相比，SOPC 具有如下特点： 1．至少包含一个嵌入式处理器内核。 2．具有一定容量的片内高速RAM。 3．具有足够的片上可编程逻辑资源。 4. 具有处理器调试接口和编程接口。
速度非常快，功耗低；但芯片结构复杂、成本昂贵
✓ 动态随机存储器，Dynamic RAM（DRAM）
速度相Hale Waihona Puke 慢，功耗高；但芯片结构简单、成本较低
ROM （Read Only Memory） ✓ ROM （Read-Only Memory） ✓ PROM（ Programmable Read-Only Memory）/[One-Time
《嵌入式系统介绍》PPT课件
ppt课件
7
嵌入式系统的概念_国内的定义
国内普遍认同的嵌入式系统定义为：
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。
相比较而言国内的定义更全面一些，体现 了嵌入式系统“嵌入”、“专用性”、 “计算机”的基本要素和特征。
电话 无晶体管
BT DECT
1千万个晶体管
3个处理器
诺基亚手机 超过7亿个晶体管
(多数用于存储器) 5-6个处理器
1940
2pp0t课01件
2002
13
计算机的发展
Apple Macintosh
黑白显示器 1 MIP 处理器
Acorn Archimedes 彩色显示器
10 MIP 处理器 … RISC集
图1-1 典型的p嵌pt课入件式系统组成
软件 硬件 输 入 输 出 接 口
24
嵌入式系统硬件组成_处理器
嵌入式处理器可以分为三类：
嵌入式微处理器（Microprocessor） 嵌入式微控制器MCU（Microcontroller
Apple IPOD
100 张CDs 袖珍型
四处理器
HP 1315
GameBoy Advance
照片质量彩色打印机 手持式彩色联网型
双处理器
双处理器
ppt课件
16
嵌入式系统的应用领域
ppt课件
17
嵌入式系统的应用领域
消费类电子—智能玩具、手持通讯的核心
ppt课件
18
嵌入式系统的应用领域
ppt课件
惠普－康柏掌上电脑 彩色显示
200 MIP 处理器
嵌入式系统PPTPPT课件
物联网与5G技术
嵌入式系统将与云计算和边缘计算技术结 合，实现数据处理和分析能力的提升。
物联网和5G通信技术的发展为嵌入式系统 提供了更广阔的应用空间，嵌入式系统将 更加网络化、智能化。
02 嵌入式系统硬件
微控制器
微控制器是嵌入式系统的核心，它是一 种集成电路芯片，包含了计算机的基本 组成要素，如中央处理器、存储器、输
嵌入式系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统硬件 • 嵌入式系统软件 • 嵌入式系统开发流程 • 嵌入式系统应用案例 • 嵌入式系统面临的挑战与解决方案
01 嵌入式系统概述
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 器设备。
特点
嵌入式系统在智能家居控制系统中发 挥着核心作用，通过嵌入式处理器和 相关硬件设备，实现对家庭设备的控 制和管理。
智能家居控制系统可以实现的功能包 括：远程控制、定时控制、语音控制 等，为家庭生活带来便利和舒适。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是嵌入式系统的另一个重要应用领域，通过嵌入式系统技术， 可以实现生产过程的自动化和智能化。
调研市场需求
了解行业发展趋势和市场需求，为系统设计提供参考 和依据。
制定开发计划
根据需求分析结果，制定详细的开发计划，包括时间 安排、人员分工、资源需求等。
系统设计
硬件设计
根据系统需求，设计合适的硬件架构，包括 处理器、存储器、接口电路等。
软件设计
设计嵌入式系统的软件架构，包括操作系统、 中间件和应用软件等。
01
02
03
系统集成
将硬件和软件集成在一起， 形成完整的嵌入式系统。
嵌入式系统课件ARM微控制器基础与实战2
• 可靠性。可靠性一方面指系统的正确性，即系统 所产生的结果在返回值和运行费时上都是正确的； 另一方面指系统的健壮性，也就是说，虽然系统 出现了错误，或外部环境与预先假定的外部环境 不符合，但系统仍然可以处于可预测状态，仍可 以安全地带错运行和平缓地降级。
32
1．1．5 实时系统的概念
实时系统(Real Time System)是指产生系统输 出的时间对系统至关重要的系统。
实时系统是在逻辑和时序控制中，如果出现超 时偏差，将会引起严重后果的系统。
实时逻辑的正确性不仅依赖于计算结果的正确 性，还取决于输出结果的响应时间。实时系统 要求从输入到输出的滞后时间必须小到一个可 以接受的时限内。
7
2．外围设备 外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式 处理器以外用于完成存储、通信、调试、显示等辅 助功能的其他部件。
根据外围设备的功能可分为以下3类：
➢ 存储器： SRAM、 DRAM、Flash。其中，Flash 以可擦写次数多、存储速度快、容量大及价格低等 优点在嵌入式领域得到了广泛的应用。
➢ 嵌入式系统通常面向特定应用，集成度高、低功耗、小体积、低 成本等，便于嵌入式系统设计的小型化、专业化，使移动能力大 大增强，与网络的耦合也越来越紧密。
➢ 嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也与具 体产品同步进行。因此，嵌入式系统产品一旦进入市场，一般具 有较长的生命周期。
➢ 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，在保证稳定、安 全、可靠的基础上量体裁衣，去除冗余，力争在同样的硅片面积 上实现更高的性能。这样，才能最大限度地降低应用成本。在具 体应用中，对处理器的选择决定了其市场竞争力。
5
1．1．2 嵌入式系统组成
嵌入式处理器 外围设备 嵌入式系统 嵌人式操作系统 嵌入式系统应用软件
32
1．1．5 实时系统的概念
实时系统(Real Time System)是指产生系统输 出的时间对系统至关重要的系统。
实时系统是在逻辑和时序控制中，如果出现超 时偏差，将会引起严重后果的系统。
实时逻辑的正确性不仅依赖于计算结果的正确 性，还取决于输出结果的响应时间。实时系统 要求从输入到输出的滞后时间必须小到一个可 以接受的时限内。
7
2．外围设备 外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式 处理器以外用于完成存储、通信、调试、显示等辅 助功能的其他部件。
根据外围设备的功能可分为以下3类：
➢ 存储器： SRAM、 DRAM、Flash。其中，Flash 以可擦写次数多、存储速度快、容量大及价格低等 优点在嵌入式领域得到了广泛的应用。
➢ 嵌入式系统通常面向特定应用，集成度高、低功耗、小体积、低 成本等，便于嵌入式系统设计的小型化、专业化，使移动能力大 大增强，与网络的耦合也越来越紧密。
➢ 嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也与具 体产品同步进行。因此，嵌入式系统产品一旦进入市场，一般具 有较长的生命周期。
➢ 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，在保证稳定、安 全、可靠的基础上量体裁衣，去除冗余，力争在同样的硅片面积 上实现更高的性能。这样，才能最大限度地降低应用成本。在具 体应用中，对处理器的选择决定了其市场竞争力。
5
1．1．2 嵌入式系统组成
嵌入式处理器 外围设备 嵌入式系统 嵌人式操作系统 嵌入式系统应用软件
微控制器与嵌入式系统PPT136页
图 2.1 MCS-51单片机系统结构框图
18
2 单片机芯片的硬件结构
由图2.1可以看出，单片机内部主要包含下列几个部件： 一个8位CPU； 一个时钟电路； 4KByte程序存储器； 128Byte数据存储器； 两个16位定时/计数器； 64KByte扩展总线控制电路； 四个8-bit并行I/O端口； 一个可编程串行接口； 五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断。
2. 单片机在工业测控中的应用 3. 单片机在通信技术中的应用
16
2 单片机芯片的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚 2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.3 MCS-51单片机并行输入/输出口电路 2.4 MCS-51单片机时钟电路与时序 2.5 MCS-51单片机工作方式
工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。 (4) 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5) 在线调试软硬件。 (6) 使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片
机系统。
15
1 单片机概述
单片机的应用
1. 单片机在机、电、仪一体化等智能产品中的应用 日常生活中含单片机的电器产品 智能化的仪器仪表
17
2 单片机芯片的硬件结构
2.1.1 MCS-51单片机结构框图
频率基准源
计数器
振荡器及 定时电路
4KB 程序存储器
128KB 数据存储器
2个 16位 定 时 器 /事 件 计 数 器
CPU
中断
64KB总 线 扩展控制
可 编 程 I/O
可编程 串行口
中断
控制
并 行 I/O口
串行 串行 输入 输出
ATMEL公司单片机
ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3V超低压F1ash存储器， 并于1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C31内核进行技术交换， 从此拥有了80C31内核的使用权，并将ATMEL特有的Flash技术与 80C31内核结合在一起，生产出AT89C51系列单片机。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9
1 单片机概述
MCS-96系列单片机
MCS-96系列单片机是Intel公司在1983年推出的16位单片机，它 与8位机相比，具有集成度高、运算速度快等特点。它的内部除了 有常规的I/O接口、定时器／计数器、全双工串行口外，还有高速 I/O部件、多路A／D转换和脉宽调制输出（PWM）等电路，其指令 系统比MCS-51更加丰富。
7
1 单片机概述
1.2.2 MCS-51单片机系列
MCS-51可分为两个子系列和4种类型，如表1-1所示。 按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中 51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。
表1-1 MCS-51系列单片机分类
资源配置
无 子系列
片内ROM的形式
片内 片内 定时器 中
2
1 单片机概述
1.1 单片机的概念 1.2 单片机的发展 1.3 单片机的应用
3
1 单片机概述
1.1.1 单片机的名称 1.1.2 通用单片机和专用单片机 1.1.3 单片机与单片机系统 1.1.4 单片机应用系统与单片机开发系统 1.1.5 单片机程序设计语言和软件
4
1 单片机概述
Single Chip MicroComputer(SCMC)——单片机 MicroController Unit(MCU)——微控制器 Embedded MicroController Unit(EMCU)
工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。 (4) 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5) 在线调试软硬件。 (6) 使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片
机系统。
1144
1 单片机概述
单片机的应用
1. 单片机在机、电、仪一体化等智能产品中的应用 日常生活中含单片机的电器产品 智能化的仪器仪表
2. 单片机在工业测控中的应用 3. 单片机在通信技术中的应用
1155
2 单片机芯片的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚 2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.3 MCS-51单片机并行输入/输出口电路 2.4 MCS-51单片机时钟电路与时序 2.5 MCS-51单片机工作方式
微控制器与嵌入式系统
课程名称——微控制器与嵌入式系统 选用教材——单片机基础
李广弟主编 北京航空航天大学出版社 学时总数——43学时 授课学时数——38学时 实验学时数——5学时
1
单片机基础
1 单片机概述 2 单片机芯片的硬件结构 3 MCS-51单片机指令系统 4 MCS-51汇编语言程序设计 5 单片机存储器扩展 6 单片机的中断与定时系统 7 单片机I/O扩展及应用 8 单片机串行数据通信 9 单片机与数/模及模/数转换器接口 10 MCS-51单片机应用及开发技术
ROM RAM 与
断
ROM EPROM E2PROM 容量 容量 计数器 源
8×51系列
8031
8051
8751
895Байду номын сангаас 4KB 128B 2×16
5
8×C51系列 80C31 80C51 87C51 89C51 4KB 128B 2×16
5
8×52系列
8032
8052
8752
8952 8KB 256B 3×16
6
8×C252系列 80C232 80C252 87C252 89C252 8KB 256B 3×16
7
8
1 单片机概述
1. 80C51与8051的比较
2.（1）MCS-51系列芯片采用HMOS工艺，而80C51芯片则采用 CHMOS工艺。CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合。 3.（2）80C51芯片具有COMS低功耗的特点。例如8051芯片的功耗 为630mW，而80C51的功耗只有120mW。 4.（3）80C51在功能增加了待机和掉电保护两种工作方式，以保证 单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。 5.（4）此外，在80C51系列芯片中，内部程序存储器除了ROM型和 EPROM型外，还有E2PROM型，例如89C51就有4KB E2PROM。并 且随着集成技术的提高，80C51系列片内程序存储器的容量也越来 越大，目前已有64KB的芯片了。另外，许多80C51芯片还具有程序 存储器保密机制，以防止应用程序泄密或被复制。
——嵌入式控制器
5
1 单片机概述
MicroComputer Development System(MDS) ——微型机开发系统
In Circuit Emulator(ICE)——在线仿真器
6
1 单片机概述
1.2.1 单片机发展概述 1.2.2 MCS-51单片机系列 1.2.3 80C51单片机系列
1122
1 单片机概述
单片机应用系统三个层次的关系
前向通道 人机交互通道
单片机应用系统 单片机系统 单片机
应用程序 后向通道 串行通信口
1133
1 单片机概述
单片机系统的开发过程 通常开发一个单片机系统可按以下6个步骤进行。 (1) 明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的
选型工作。 (2) 设计系统原理图和PCB板，经仔细检查PCB板后送
1100
1 单片机概述
1.3.1 单片机应用的特点 1.3.2 单片机的应用领域
1111
1 单片机概述
1. 单片机应用系统的结构
2. 单片机应用系统的结构通常分为以下三个层次。 3. (1) 单片机：通常指应用系统主处理机，即所选择的单片机 器件。 4. (2) 单片机系统：指按照单片机的技术要求和嵌入对象的资 源要求而构成的基本系统。时钟电路、复位电路和扩展存储器 等与单片机共同构成了单片机系统。 5. (3) 单片机应用系统：指能满足嵌入对象要求的全部电路系 统。在单片机系统的基础上加上面向对象的接口电路，如前向 通道(传感器通道接口) 、后向通道(伺服驱动、控制通道接口)、 人机交互通道(键盘、显示器、打印机等)和串行通信口(RS232) 以及应用程序等。
ATMEL公司单片机
ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3V超低压F1ash存储器， 并于1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C31内核进行技术交换， 从此拥有了80C31内核的使用权，并将ATMEL特有的Flash技术与 80C31内核结合在一起，生产出AT89C51系列单片机。
1 单片机概述
MCS-96系列单片机
MCS-96系列单片机是Intel公司在1983年推出的16位单片机，它 与8位机相比，具有集成度高、运算速度快等特点。它的内部除了 有常规的I/O接口、定时器／计数器、全双工串行口外，还有高速 I/O部件、多路A／D转换和脉宽调制输出（PWM）等电路，其指令 系统比MCS-51更加丰富。
7
1 单片机概述
1.2.2 MCS-51单片机系列
MCS-51可分为两个子系列和4种类型，如表1-1所示。 按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中 51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。
表1-1 MCS-51系列单片机分类
资源配置
无 子系列
片内ROM的形式
片内 片内 定时器 中
2
1 单片机概述
1.1 单片机的概念 1.2 单片机的发展 1.3 单片机的应用
3
1 单片机概述
1.1.1 单片机的名称 1.1.2 通用单片机和专用单片机 1.1.3 单片机与单片机系统 1.1.4 单片机应用系统与单片机开发系统 1.1.5 单片机程序设计语言和软件
4
1 单片机概述
Single Chip MicroComputer(SCMC)——单片机 MicroController Unit(MCU)——微控制器 Embedded MicroController Unit(EMCU)
工厂制作。 (3) 完成器件的安装焊接。 (4) 根据硬件设计和系统要求编写应用程序。 (5) 在线调试软硬件。 (6) 使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片
机系统。
1144
1 单片机概述
单片机的应用
1. 单片机在机、电、仪一体化等智能产品中的应用 日常生活中含单片机的电器产品 智能化的仪器仪表
2. 单片机在工业测控中的应用 3. 单片机在通信技术中的应用
1155
2 单片机芯片的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚 2.2 MCS-51单片机的内部存储器 2.3 MCS-51单片机并行输入/输出口电路 2.4 MCS-51单片机时钟电路与时序 2.5 MCS-51单片机工作方式
微控制器与嵌入式系统
课程名称——微控制器与嵌入式系统 选用教材——单片机基础
李广弟主编 北京航空航天大学出版社 学时总数——43学时 授课学时数——38学时 实验学时数——5学时
1
单片机基础
1 单片机概述 2 单片机芯片的硬件结构 3 MCS-51单片机指令系统 4 MCS-51汇编语言程序设计 5 单片机存储器扩展 6 单片机的中断与定时系统 7 单片机I/O扩展及应用 8 单片机串行数据通信 9 单片机与数/模及模/数转换器接口 10 MCS-51单片机应用及开发技术
ROM RAM 与
断
ROM EPROM E2PROM 容量 容量 计数器 源
8×51系列
8031
8051
8751
895Байду номын сангаас 4KB 128B 2×16
5
8×C51系列 80C31 80C51 87C51 89C51 4KB 128B 2×16
5
8×52系列
8032
8052
8752
8952 8KB 256B 3×16
6
8×C252系列 80C232 80C252 87C252 89C252 8KB 256B 3×16
7
8
1 单片机概述
1. 80C51与8051的比较
2.（1）MCS-51系列芯片采用HMOS工艺，而80C51芯片则采用 CHMOS工艺。CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合。 3.（2）80C51芯片具有COMS低功耗的特点。例如8051芯片的功耗 为630mW，而80C51的功耗只有120mW。 4.（3）80C51在功能增加了待机和掉电保护两种工作方式，以保证 单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。 5.（4）此外，在80C51系列芯片中，内部程序存储器除了ROM型和 EPROM型外，还有E2PROM型，例如89C51就有4KB E2PROM。并 且随着集成技术的提高，80C51系列片内程序存储器的容量也越来 越大，目前已有64KB的芯片了。另外，许多80C51芯片还具有程序 存储器保密机制，以防止应用程序泄密或被复制。
——嵌入式控制器
5
1 单片机概述
MicroComputer Development System(MDS) ——微型机开发系统
In Circuit Emulator(ICE)——在线仿真器
6
1 单片机概述
1.2.1 单片机发展概述 1.2.2 MCS-51单片机系列 1.2.3 80C51单片机系列
1122
1 单片机概述
单片机应用系统三个层次的关系
前向通道 人机交互通道
单片机应用系统 单片机系统 单片机
应用程序 后向通道 串行通信口
1133
1 单片机概述
单片机系统的开发过程 通常开发一个单片机系统可按以下6个步骤进行。 (1) 明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的
选型工作。 (2) 设计系统原理图和PCB板，经仔细检查PCB板后送
1100
1 单片机概述
1.3.1 单片机应用的特点 1.3.2 单片机的应用领域
1111
1 单片机概述
1. 单片机应用系统的结构
2. 单片机应用系统的结构通常分为以下三个层次。 3. (1) 单片机：通常指应用系统主处理机，即所选择的单片机 器件。 4. (2) 单片机系统：指按照单片机的技术要求和嵌入对象的资 源要求而构成的基本系统。时钟电路、复位电路和扩展存储器 等与单片机共同构成了单片机系统。 5. (3) 单片机应用系统：指能满足嵌入对象要求的全部电路系 统。在单片机系统的基础上加上面向对象的接口电路，如前向 通道(传感器通道接口) 、后向通道(伺服驱动、控制通道接口)、 人机交互通道(键盘、显示器、打印机等)和串行通信口(RS232) 以及应用程序等。
ATMEL公司单片机
ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3V超低压F1ash存储器， 并于1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C31内核进行技术交换， 从此拥有了80C31内核的使用权，并将ATMEL特有的Flash技术与 80C31内核结合在一起，生产出AT89C51系列单片机。