嵌入式软件开发教程第一章课件.ppt
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《嵌入式开发》课件
分类：嵌入式网 络通信技术可以 分为有线网络通 信和无线网络通 信两大类。
有线网络通信： 包括以太网、 USB、串行通信 等，可以实现嵌 入式系统与外部 网络的高速、稳 定、可靠的数据 传输。
无线网络通信： 包括Wi-Fi、蓝 牙、ZigBee等， 可以实现嵌入式 系统与外部网络 的低功耗、远距 离、灵活的数据 传输。
优化方法：对操作 系统进行裁剪和优 化，提高系统性能
移植与优化工具： 使用嵌入式操作系 统移植工具，如 Yo c t o 、 Buildroot等
移植与优化效果： 提高系统稳定性、 降低功耗、提高性 能，满足实际应用 需求。
06
嵌入式网络通信技术
嵌入式网络通信技术的概述与分类
概述：嵌入式网 络通信技术是嵌 入式系统与网络 通信技术相结合 的产物，可以实 现嵌入式系统与 外部网络的互联 互通。
04
嵌入式软件开发基础
嵌入式软件开发流程
需求分析：明确系统需求，确定功能、 性能、接口等要求
系统设计：进行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件和软件设计，包括 芯片选型、电路设计、软件架构设计等
编码实现：编写源代码，进行单元测试 和集成测试
测试验证：进行系统测试和性能测试， 确保系统稳定可靠
发布部署：将系统部署到目标设备上， 进行现场调试和优化
嵌入式系统的应用领域
工业控制：如自动化生产线、机器人等
医疗设备：如医疗仪器、医疗机器人等
智能家居：如智能家电、智能安防等
汽车电子：如车载导航、汽车电子控制单 元等
消费电子：如智能手机、平板电脑等 航空航天：如卫星、航天器等
03
嵌入式硬件平台
ARM处理器架构
ARM处理器架构是一种广泛应用于嵌入式系统的处理器架构 ARM处理器架构的特点是低功耗、高性能、低成本 ARM处理器架构的应用领域包括智能手机、平板电脑、物联网设备等 ARM处理器架构的发展趋势是向高性能、低功耗、高集成度方向发展
《嵌入式软件开发》课件
VxWorks
VxWorks是一种实时操作系统，广泛应用于航空航天、军事等领域。 它具有高度的可靠性和实时性，能够满足严苛的实时任务需求。
03
Android
Android是一种基于Linux的开源操作系统，主要用于移动设备。由于
其开放性和丰富的应用生态，Android也被广泛应用于嵌入式领域，如
智能家居、物联网设备等。
数据加密、数据备份与恢复
数据安全与隐私保护问题是嵌入式软 件开发中不可忽视的问题之一。由于 嵌入式系统通常涉及到敏感数据和隐 私信息，如果程序中存在数据泄露或 数据损坏问题，会导致严重的信息安 全和隐私侵犯问题。
解决方案： 对敏感数据进行加密处理 ，使用数据备份与恢复机制，确保数 据的完整性和安全性。同时加强用户 隐私保护意识，避免敏感信息的泄露 和滥用。
时钟管理问题
时钟不准确、时钟同步
时钟管理问题也是嵌入式软件开发中常见的问题之一。由于嵌入式系统 的时钟资源有限，如果程序中存在时钟不准确或时钟同步问题，会导致
系统时间错误或数据采集错误。
解决方案： 使用高精度时钟源，优化时钟配置，实现时钟同步和校准， 确保系统时间的准确性。
多任务并发问题
01
任务优先级、任务同步
外设接口
用于连接外部设备，扩展嵌入 式系统的功能。
嵌入式系统的软件架构
操作系统
负责资源管理和任务调度，提供系统服务。
驱动程序
用于管理硬件设备，实现与操作系统的通信 。
应用程序
实现特定功能的软件，直接与硬件交互。
嵌入式中间件
提供跨平台的通信和数据交换服务。
嵌入式软件开发工具与环境
IDE（集成开发环境）
《嵌入式软件开发》PPT课 件
VxWorks是一种实时操作系统，广泛应用于航空航天、军事等领域。 它具有高度的可靠性和实时性，能够满足严苛的实时任务需求。
03
Android
Android是一种基于Linux的开源操作系统，主要用于移动设备。由于
其开放性和丰富的应用生态，Android也被广泛应用于嵌入式领域，如
智能家居、物联网设备等。
数据加密、数据备份与恢复
数据安全与隐私保护问题是嵌入式软 件开发中不可忽视的问题之一。由于 嵌入式系统通常涉及到敏感数据和隐 私信息，如果程序中存在数据泄露或 数据损坏问题，会导致严重的信息安 全和隐私侵犯问题。
解决方案： 对敏感数据进行加密处理 ，使用数据备份与恢复机制，确保数 据的完整性和安全性。同时加强用户 隐私保护意识，避免敏感信息的泄露 和滥用。
时钟管理问题
时钟不准确、时钟同步
时钟管理问题也是嵌入式软件开发中常见的问题之一。由于嵌入式系统 的时钟资源有限，如果程序中存在时钟不准确或时钟同步问题，会导致
系统时间错误或数据采集错误。
解决方案： 使用高精度时钟源，优化时钟配置，实现时钟同步和校准， 确保系统时间的准确性。
多任务并发问题
01
任务优先级、任务同步
外设接口
用于连接外部设备，扩展嵌入 式系统的功能。
嵌入式系统的软件架构
操作系统
负责资源管理和任务调度，提供系统服务。
驱动程序
用于管理硬件设备，实现与操作系统的通信 。
应用程序
实现特定功能的软件，直接与硬件交互。
嵌入式中间件
提供跨平台的通信和数据交换服务。
嵌入式软件开发工具与环境
IDE（集成开发环境）
《嵌入式软件开发》PPT课 件
嵌入式教学PPT-第1 章 嵌入式系统概述PPT文档共45页
与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大 减小，从而使功耗和成本下降，可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系 统工业的主流。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。
微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括 8051 、 P51XA、MCS - 251 、MCS – 96/196/296 、C166/167 、 MC68HC05/11/12/16 、68300和数目众多的ARM芯片等。目前MCU约 占嵌入式系统70%的市场份额。
嵌入式系统概述
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
1.3 嵌入式操作系统
·概述
计算机系统由硬件和软件组成，在发展初
期没有操作系统这个概念，用户使用监控程序
来使用计算机。随着计算机技术的发展，计算
机系统的硬件、软件资源也越来越丰富，监控
嵌入式系统概述
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
·嵌入式系统控制示例—— 汽车控制系统
·嵌入式系统控制示例—— 汽车控制系统系统通常是很简单的具有很 长产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式工业经 历了巨大的变革：
1.产品市场窗口现在预计翻番的周期甚至达到6～9个月； 2.全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间； 3.互联网现在是一种需求而不是一种辅助性的手段，包 括采用有线技术和刚刚显露头角的无线技术； 4.基于电子的产品更复杂化； 5.互联嵌入式系统能够产生新的依赖网络基础设施的应 用； 6.微处理器的处理功能按摩尔定律（Moore’s Law）预 计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数每 18个月翻一倍。
嵌入式教学PPT-第1 章 嵌入式系统概 述
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括 8051 、 P51XA、MCS - 251 、MCS – 96/196/296 、C166/167 、 MC68HC05/11/12/16 、68300和数目众多的ARM芯片等。目前MCU约 占嵌入式系统70%的市场份额。
嵌入式系统概述
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
1.3 嵌入式操作系统
·概述
计算机系统由硬件和软件组成，在发展初
期没有操作系统这个概念，用户使用监控程序
来使用计算机。随着计算机技术的发展，计算
机系统的硬件、软件资源也越来越丰富，监控
嵌入式系统概述
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
·嵌入式系统控制示例—— 汽车控制系统
·嵌入式系统控制示例—— 汽车控制系统系统通常是很简单的具有很 长产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式工业经 历了巨大的变革：
1.产品市场窗口现在预计翻番的周期甚至达到6～9个月； 2.全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间； 3.互联网现在是一种需求而不是一种辅助性的手段，包 括采用有线技术和刚刚显露头角的无线技术； 4.基于电子的产品更复杂化； 5.互联嵌入式系统能够产生新的依赖网络基础设施的应 用； 6.微处理器的处理功能按摩尔定律（Moore’s Law）预 计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数每 18个月翻一倍。
嵌入式教学PPT-第1 章 嵌入式系统概 述
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
嵌入式系统设计与开发第1章引言PPT课件
条件：Linux
方法：C语法不是重点，重点是C程序如何编译？
网络、操作系统、体系结构
条件：Linux、计算机网络、计算机体系结构
方法：使用C编写简单的网络协议、算法等知识
嵌入式系统概念
条件：各个嵌入式网站、新闻组、讨论组
方法：浏览帖子，勤于思考
嵌入式开发实践
条件：深圳英倍特ARM7/9开发实验箱
14
嵌入式系统市场分析
从1997年到2001年，嵌入式系统市场将以年 均240％的速度增长，2001年的市场规模将达 到317亿美元
手持设备市场，2000年的全球产销量为1290 万部，而到2004年时预计将为6340万部。
2001年中国信息家电市场将达到500亿-700亿 元，2004年有望达到3500亿-5000亿元
自动控制领域，用于ATM机，自动售货 机，工业控制等专用设备，和移动通讯 设备结合、GPS 。
北京/上海数字电视，凤凰数字卫视，高 清晰、互动点播、机顶盒。
针对如此巨大的市场，嵌入式系统的研 发和生产也给我国信息产业实现跨越式 发展提供了良好的机遇。
29.09.2020
信息学院-通信教研室-油海东
ARM7/9嵌入式开发实验箱 答疑：
TEL:(0532)88030273 E-MAIL:，PW:20050901 MSN: QQ:5315664
29.09.2020
信息学院-通信教研室-油海东
4
课程要求与考核方式
作业：作业雷同者以0分记 实验：实验结果50％，实验报告50％，实验报
告雷同者以0分记。 评分与考核：
评分以百分制 期末考试70％ 平时成绩20％(作业＋实验) 考勤10％(考勤4次，每次25分)
理论课尽量来上课，实验课尽量不缺席
嵌入式开发课件.ppt
数据总线 序 / 数 据
地址总线 存 储
器
嵌入式系统开发及应用
2．哈佛（Harvard）
结构
哈佛结构的主要特点是
将程序和数据存储在不同的 存储空间中，即程序存储器
数据总线
程
和数据存储器是两个相互独
序
立的存储器，每个存储器独 立编址、独立访问。系统中
存
具有程序的数据总线与地址 总线，数据的数据总线与地 址总线。这种分离的程序总
大概有20%的比较简单的指令被反复使用。 • 精简指令集（Reduced Instruction Set Computer，RISC）体系
优先选取使用频率最高的、很有用但不复杂 的指令，避免使用复杂指令；固定指令长度，减 少指令格式和寻址方式种类。
嵌入式系统开发及应用
1.2.3 流水线技术
指令流水线是将一条指令分解成m个子过程，
嵌入式系统开发及应用
1.3.3 嵌入式DSP处理器
嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor，DSP）是专门用于信号处理方面的 处理器，芯片内部采用程序和数据分开存储和 传输的哈佛结构，具有专门硬件乘法器，采用 流水线操作，提供特殊的DSP指令，可用来快速 地实现各种数字信号处理算法，使其处理速度 比最快的CPU还快10---50倍。
目前主流的32位嵌入式微处理器系列主 要有ARM系列等。
ARM（Advanced RISC Machine）公司的 微处理器体系结构目前被公认为是嵌入式应用 领域领先的32位嵌入式RISC微处理器结构。
目前，70%的移动电话、手持PC采用了ARM处理器，许多芯片厂商都是ARM的授权用户，如Intel、 Samsung、TI等公司。
嵌入式系统开发及应用
嵌入式软件入门一.ppt
嵌入式软件入门（一）
嵌入式Linux编程
课程目标
• 了解嵌入式系统的硬件及软件系统的常用 总类。
• 了解嵌入式产品开发的一般过程。 • 了解嵌入式系统软件开发的一些常用工具。 • 学习嵌入式软件开发的一些关键点。
嵌入式e • MIPS • DSP • X86 • ……
开发平台的搭建
• 虚拟机的安装。 • Linux系统ubuntu。 • 串口通讯工具。 • 构建NFS服务。 • 构建交叉编译工具链。 • Linux GUI开发工具QT4。
一个简单的QT应用程序
• 编辑源程序。 • 在虚拟机上调试运行程序。 • 交叉编译。 • 在目标板上运行调试程序。
目标板运行环境设置
• 拷贝QT运行库到目标板。 • 设置环境变量。
嵌入式软件编程入门经验交流
• 熟悉Linux操作系统的常用命令。 • 熟悉C、C++语言的编程。 • 充分利用internet的资源。
– 开源源代码的下载。 – 遇到问题的解答。
12
嵌入式操作系统总类
• Linux • Windows CE • Uc/OS • VxWorks • Android • Palm OS • Symbian • Others
嵌入式Linux软件系统结构
Bootload
Kernel
Root filesystem
系统启动引导 程序
根文件系统
Linux内核
嵌入式软件开发工作分类
• 系统移植及驱动程序的编写。
– 需熟悉硬件系统，编程语言为汇编和C语言， 包含bootload移植、Linux内核移植、根文件系 统构建及硬件设备驱动程序的编写。
• 应用软件的编写。
– 编程语言为C语言、C++语言。
嵌入式Linux编程
课程目标
• 了解嵌入式系统的硬件及软件系统的常用 总类。
• 了解嵌入式产品开发的一般过程。 • 了解嵌入式系统软件开发的一些常用工具。 • 学习嵌入式软件开发的一些关键点。
嵌入式e • MIPS • DSP • X86 • ……
开发平台的搭建
• 虚拟机的安装。 • Linux系统ubuntu。 • 串口通讯工具。 • 构建NFS服务。 • 构建交叉编译工具链。 • Linux GUI开发工具QT4。
一个简单的QT应用程序
• 编辑源程序。 • 在虚拟机上调试运行程序。 • 交叉编译。 • 在目标板上运行调试程序。
目标板运行环境设置
• 拷贝QT运行库到目标板。 • 设置环境变量。
嵌入式软件编程入门经验交流
• 熟悉Linux操作系统的常用命令。 • 熟悉C、C++语言的编程。 • 充分利用internet的资源。
– 开源源代码的下载。 – 遇到问题的解答。
12
嵌入式操作系统总类
• Linux • Windows CE • Uc/OS • VxWorks • Android • Palm OS • Symbian • Others
嵌入式Linux软件系统结构
Bootload
Kernel
Root filesystem
系统启动引导 程序
根文件系统
Linux内核
嵌入式软件开发工作分类
• 系统移植及驱动程序的编写。
– 需熟悉硬件系统，编程语言为汇编和C语言， 包含bootload移植、Linux内核移植、根文件系 统构建及硬件设备驱动程序的编写。
• 应用软件的编写。
– 编程语言为C语言、C++语言。
嵌入式入门(设计与实例开发)PPT课件
分析嵌入式系统的各种故障模式 及其影响，为可靠性设计和改进 提供依据。
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
嵌入式软件开发流程PPT教学课件
2020/12/10
10
嵌入式处理系统主要包括嵌入式微处理器、存 储设备、模拟电
11
嵌入式软件开发流程
当前，嵌入式开发已经逐步规范化，在遵循一般 工程开发流程的基础上，嵌入式开发
有其自身的一些特点，如下图 所示为嵌入式系统 开发的一般流程。主要包括系统需求分析
键盘、LCD 等。外部设备将根据需要定制。
2020/12/10
6
嵌入式系统的软件结构
嵌入式系统与传统的单片机在软件方面最大的不同就是可以移 植操作系统，从而使软
件设计层次化，传统的单片机在软件设计时将应用程序与系统、 驱动等全部混在一起编译，
系统的可扩展性，可维护性不高，上升到操作系统后，这一切 变得很简单可行。
(要求有严格规范的技术要求)、体系结构设计、 软硬件及机械系统设计、系统集成、系统测
试，最终得到最终产品。
2020/12/10
12
(6)建立应用程序的FLASH 磁盘分区，一般使用JFFS2 或YAFFS 文件系 统，这需要在
内核中提供这些文件系统的驱动，有的系统使用一个线性FLASH(NOR 型)512KB～32MB，
的方式。
(8)烧写内核、根文件系统和应用程序，发布产品。
2020/12/10
13
(4)下载已经移植好的Linux 操作系统，如MCLiunx、ARM-Linux、PPCLinux 等，如
果有专门针对所使用的CPU 移植好的Linux 操作系统那是再好不过，下 载后再添加特定硬
件的驱动程序，然后进行调试修改，对于带MMU 的CPU 可以使用模块 方式调试驱动，而
7
板级支持包(Board Support Packet)主要用来完成底层硬 件相关的信息，如驱动程序，加
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统
1.5 嵌入式系统的发展历史
单片微型计算机即SCM（Single Chip Microcomputer）阶段
第二阶段是MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段
第三阶段是SoC（System on Chips）单 片机是嵌入式系统的独立发展之路
1.5.3 未来嵌入式系统的发展趋势
产品发布
2. 嵌入式存储器
(1)嵌入式易失性存储器 （2）嵌入式非易失性存储器
1.3.2 嵌入式系统的软件
应用软件 应用编程接口 嵌入式操作系统
BSP 底层硬件
图1.6 嵌入式系统软件层次结构
1.4 嵌入式系统分类
1.单个微处理器 2.不带计时功能的微处理器装置 3.带计时功能的组件 4.在制造或过程控制中使用的计算机系
第一章 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统定义与特点
嵌入式系统定义:
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。
它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、 嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个 部分组成，用于实现对其他设备的控制、监 视或管理等功能。
嵌入式系统的特点
1. 嵌入式系统极其关注成本。 2. 嵌入式系统对实时性有较强要求。 3. 嵌入式系统一般采用 EOS 或 RTOS。 4. 嵌入式系统软件故障造成的后果较通
用计算机更为严重。 5. 嵌入式系统多为低功耗系统。
6. 嵌入式系统经常在极端恶劣的环境下 运行。
1. 高可靠性、高稳定性 2.运算速度快、开发周期短 3.强大的扩展功能和网络传输功能
1.6 小结
（1）嵌入式系统的定义与特点。 （2）嵌入式系统的应用领域。 （3）嵌入式系统的组成与分类。 （4）嵌入式系统的发展历史。
(3)嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor， EDSP) DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来处 理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号， 转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修 改、删除、强化，并在其他系统
芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格 式。
(1)嵌入式微处理器（Micro Processor Unit， MPU）
嵌入式微处理器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， 具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但 与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用 中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件， 去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功 耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。嵌入式 微处理器是嵌入式系统的核心。
1. 嵌入式处理器
嵌入式处理器是构成系统的核心部件，系统工 程中的其他部件均在它的控制和调度下工作。 处理器通过专用的接口获取监控对象的数据、 状态等各种信息，并对这些信息进行计算、加 工、分析和判断并做出相应的控制决策，再通 过专用接口将控制信息传送给控制对象。根据 其现状，嵌入式处理器可以分成下面：嵌入式 微处理器(MPU), 嵌入式微控制器(MCU), 嵌 入式DSP处理器(DSP), 嵌入式片上系统(SoC)
(4)嵌入式片上系统(System On Chip)
系统功能分析 写设计说明书
开发系统数学模型
验证和修改算法
软、硬件功能划分
写硬件设计说明书
定义软、硬件接口
写软件设计说明书
开发硬件行为级模型 可重用IP核划分
软、硬件协同仿真
软件开发
IP_1
…
IP_N
SOC集成及验证
硬件电路与应用 软件
图1.4 SoC的体系结构
(2)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit， MCU)
MCU(MicroController Unit)中文名称为微控 制单元，又称单片微型计算机(SingleChip Microcomputer)，是指随着大规模集成电路 的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、 ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯 片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场 合做不同组合控制。
典型的嵌入式系统的应用领域主要有： 1.工业控制 2.交通管理 3.信息家电
4.家庭智能管理系统 5.POS网络及电子商务 6.环境工程与自然 7.机器人
1.2.2应用的发展趋势
1.为设备网络通信提供标准接口 2.支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗
和低成本 3.提供精巧的多媒体人机界面 4.嵌入式网络
1.3 嵌入式系统的组结构
嵌入式系统的基本结构一般可分为两个 部分：硬件和软件。
1.3.1 嵌入式系统的硬件
嵌入式系统的硬件包括嵌入式核心 芯片、存储器系统及外部接口。其中嵌 入式核心芯片指EMPU-嵌入式处理器、 EMCU-嵌入式控制器、EDSP-嵌入式数字 信号处理器、ESOC-嵌入式片上系统、 EPSOC-嵌入式可编程片上系统。嵌入式 系统的存储器系统，包括程序存储器 （ROM EPROM FLASH）、数据存储器、 随机存储器、参数存储器等。
7. 嵌入式系统的系统资源与通用计算机 相比是非常少的
8. 嵌入式系统通常在 ROM 中存放所有 程序的目标代码。
9. 嵌入式系统可采用多种类型的处理器和 处理器体系结构。
10. 嵌入式系统需要专用开发工具和方法 进行设计。
11. 嵌入式系统具有软件的固件化特点。
1.2 嵌入式系统的应用领域
1.5 嵌入式系统的发展历史
单片微型计算机即SCM（Single Chip Microcomputer）阶段
第二阶段是MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段
第三阶段是SoC（System on Chips）单 片机是嵌入式系统的独立发展之路
1.5.3 未来嵌入式系统的发展趋势
产品发布
2. 嵌入式存储器
(1)嵌入式易失性存储器 （2）嵌入式非易失性存储器
1.3.2 嵌入式系统的软件
应用软件 应用编程接口 嵌入式操作系统
BSP 底层硬件
图1.6 嵌入式系统软件层次结构
1.4 嵌入式系统分类
1.单个微处理器 2.不带计时功能的微处理器装置 3.带计时功能的组件 4.在制造或过程控制中使用的计算机系
第一章 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统定义与特点
嵌入式系统定义:
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。
它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、 嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个 部分组成，用于实现对其他设备的控制、监 视或管理等功能。
嵌入式系统的特点
1. 嵌入式系统极其关注成本。 2. 嵌入式系统对实时性有较强要求。 3. 嵌入式系统一般采用 EOS 或 RTOS。 4. 嵌入式系统软件故障造成的后果较通
用计算机更为严重。 5. 嵌入式系统多为低功耗系统。
6. 嵌入式系统经常在极端恶劣的环境下 运行。
1. 高可靠性、高稳定性 2.运算速度快、开发周期短 3.强大的扩展功能和网络传输功能
1.6 小结
（1）嵌入式系统的定义与特点。 （2）嵌入式系统的应用领域。 （3）嵌入式系统的组成与分类。 （4）嵌入式系统的发展历史。
(3)嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor， EDSP) DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来处 理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号， 转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修 改、删除、强化，并在其他系统
芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格 式。
(1)嵌入式微处理器（Micro Processor Unit， MPU）
嵌入式微处理器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， 具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但 与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用 中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件， 去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功 耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。嵌入式 微处理器是嵌入式系统的核心。
1. 嵌入式处理器
嵌入式处理器是构成系统的核心部件，系统工 程中的其他部件均在它的控制和调度下工作。 处理器通过专用的接口获取监控对象的数据、 状态等各种信息，并对这些信息进行计算、加 工、分析和判断并做出相应的控制决策，再通 过专用接口将控制信息传送给控制对象。根据 其现状，嵌入式处理器可以分成下面：嵌入式 微处理器(MPU), 嵌入式微控制器(MCU), 嵌 入式DSP处理器(DSP), 嵌入式片上系统(SoC)
(4)嵌入式片上系统(System On Chip)
系统功能分析 写设计说明书
开发系统数学模型
验证和修改算法
软、硬件功能划分
写硬件设计说明书
定义软、硬件接口
写软件设计说明书
开发硬件行为级模型 可重用IP核划分
软、硬件协同仿真
软件开发
IP_1
…
IP_N
SOC集成及验证
硬件电路与应用 软件
图1.4 SoC的体系结构
(2)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit， MCU)
MCU(MicroController Unit)中文名称为微控 制单元，又称单片微型计算机(SingleChip Microcomputer)，是指随着大规模集成电路 的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、 ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯 片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场 合做不同组合控制。
典型的嵌入式系统的应用领域主要有： 1.工业控制 2.交通管理 3.信息家电
4.家庭智能管理系统 5.POS网络及电子商务 6.环境工程与自然 7.机器人
1.2.2应用的发展趋势
1.为设备网络通信提供标准接口 2.支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗
和低成本 3.提供精巧的多媒体人机界面 4.嵌入式网络
1.3 嵌入式系统的组结构
嵌入式系统的基本结构一般可分为两个 部分：硬件和软件。
1.3.1 嵌入式系统的硬件
嵌入式系统的硬件包括嵌入式核心 芯片、存储器系统及外部接口。其中嵌 入式核心芯片指EMPU-嵌入式处理器、 EMCU-嵌入式控制器、EDSP-嵌入式数字 信号处理器、ESOC-嵌入式片上系统、 EPSOC-嵌入式可编程片上系统。嵌入式 系统的存储器系统，包括程序存储器 （ROM EPROM FLASH）、数据存储器、 随机存储器、参数存储器等。
7. 嵌入式系统的系统资源与通用计算机 相比是非常少的
8. 嵌入式系统通常在 ROM 中存放所有 程序的目标代码。
9. 嵌入式系统可采用多种类型的处理器和 处理器体系结构。
10. 嵌入式系统需要专用开发工具和方法 进行设计。
11. 嵌入式系统具有软件的固件化特点。
1.2 嵌入式系统的应用领域