第01章嵌入式系统入门导引.ppt
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第01章嵌入式系统入门导引
主要内容:
1.1 嵌入式系统的含义与发展历史 1.2 嵌入式系统常用术语 1.3 嵌入式系统开发方法导引 1.4 嵌入式系统的特点与学习建议
1.1 嵌入式系统的含义与发展历史
1.1.1 嵌入式系统与单片机
• 嵌入式系统的由来（通用计算机系统、嵌入式计算机系统） • 单片机的含义 • MCU与嵌入式系统的关系
1.4.1 嵌入式系统的特点
• 资源受限 • 开发需要专用工具和特殊方法 • 要求较高可靠性和稳定性 • 有实时约束 • 通常极其关注成本 • 大多要求低功耗 • 专用性很强 • 技术含量高 • 具有很长生命周期
1.4 嵌入式系统的特点与学习建议
1.4.2 嵌入式系统的学习建议
• 明确学习的目的 • 选择好入门的机型 • 必要的记忆 • 勤于实践 • 学习各种接口的原理 • 与时俱进，不断改进自己的学习方式 • 从底层抓起，一点一滴打好基础
1.2 嵌入式系统常用术语
1.2.4 与嵌入式软件相关的术语
• 中断 • 中断服务程序 • 实时操作系统RTOS • µC/OS-II • 临界区
1.传将3感实器际嵌：物 入式放将系大微器弱统：电信开发A/方DM法CUD导/A 引模拟量驱动
实际模 理信号转
号放大成
转
转
机构：将
拟信号 换为微弱
MCU可接受
谢谢！
Ver 1.0
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
书P2
图1-1 一个典型的MCU内部框图
1.1 嵌入式系统的含义与发展历史
1.1.2 MCU的发展简史
1.1 嵌入式系统的含义与发展历史 1.2 嵌入式系统常用术语 1.3 嵌入式系统开发方法导引 1.4 嵌入式系统的特点与学习建议
1.1 嵌入式系统的含义与发展历史
1.1.1 嵌入式系统与单片机
• 嵌入式系统的由来（通用计算机系统、嵌入式计算机系统） • 单片机的含义 • MCU与嵌入式系统的关系
1.4.1 嵌入式系统的特点
• 资源受限 • 开发需要专用工具和特殊方法 • 要求较高可靠性和稳定性 • 有实时约束 • 通常极其关注成本 • 大多要求低功耗 • 专用性很强 • 技术含量高 • 具有很长生命周期
1.4 嵌入式系统的特点与学习建议
1.4.2 嵌入式系统的学习建议
• 明确学习的目的 • 选择好入门的机型 • 必要的记忆 • 勤于实践 • 学习各种接口的原理 • 与时俱进，不断改进自己的学习方式 • 从底层抓起，一点一滴打好基础
1.2 嵌入式系统常用术语
1.2.4 与嵌入式软件相关的术语
• 中断 • 中断服务程序 • 实时操作系统RTOS • µC/OS-II • 临界区
1.传将3感实器际嵌：物 入式放将系大微器弱统：电信开发A/方DM法CUD导/A 引模拟量驱动
实际模 理信号转
号放大成
转
转
机构：将
拟信号 换为微弱
MCU可接受
谢谢！
Ver 1.0
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
书P2
图1-1 一个典型的MCU内部框图
1.1 嵌入式系统的含义与发展历史
1.1.2 MCU的发展简史
第1章嵌入式系统基础.ppt
典型的嵌入式操作系统
(1)、嵌入式Linux Linux本身所具备的源码开放、内核可裁减 等种种特性使其成为嵌入式开发的首选。在进入 市场的前两年中，嵌入式Linux的设计通过广泛 应用而获得了巨大成功。随着嵌入式Linux技术 的成熟，定制需要的尺寸更加方便，同时支持更 多的平台。Linux已从早期的试用阶段大步迈进 到嵌入式市场的主流。
嵌入式系统的历史
90年代以后，随着对实时性要求的提高，软 件规模不断上升，实时核逐渐发展为实时多任务 操作系统（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。这时候更多的 公司看到了嵌入式系统的广阔发展前景，开始大 力发展自己的嵌入式操作系统。除了上面的几家 老牌公司以外，还出现了Palm OS，WinCE，嵌 入式Linux，Lynx，Nucleux，以及国内的Hopen， Delta Os等嵌入式操作系统。
典型的嵌入式操作系统
(2)、Windows CE Windows CE是微软公司的产品，但不是 消减的Windows版本。它是从整体上为有限资源 的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操 作系统。它的模块化设计允许定制从掌上电脑到 专用工控电子设备。Windows CE的缺点是价格 过高，因此随着嵌入式操作系统领域日益激烈的 竞争，微软不得不应付来自Linux等免费系统的 冲击。
什么是嵌入式？
根据IEEE（国际电机工程师协会）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”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。这主要是 从应用上加以定义的，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。
第一章 嵌入式系统概述讲述PPT课件
11/10/2020
© 东北大学信息学院物联网研究所115室
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第一章 嵌入式系统概论
一些嵌入式系统应用案例
11/10/2020
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第一章 嵌入式系Biblioteka 概论一些嵌入式系统应用案例
11/10/2020
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你买的最终产 品包含了该系 统，并不像一 般通用软件或 者计算机系统 一样，你可以 直接看到并购 买它！
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第一章 嵌入式系统概论
1.2 嵌入式系统的定义（续）
微机学会的定义
➢ 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统，可
分为系统级、模块级、芯片级
➢ 系统级：各种类型的工控机
以标准总线互联（背板结构）的工控机：CPCI、 PCI-ISA、VME 、STD
➢ 模块级：各种类型的带CPU的模块 嵌入式CPU模块：PC104模块、Biscuit板
英国电机工程师协会的定义
➢ Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants（用于控制、监视或 者辅助操作机器和设备的装置）
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• CAN、蓝牙、Zigbee、Modbus、LIN协议栈
11/10/2020
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第一章 嵌入式系统概论
1.3 嵌入式系统的体系结构（续）
应用层
➢ 与应用密切相关 ➢ 面向目标和用户 ➢ 完成特定的功能 ➢ 例如
嵌入式课件(ppt)
1.1 嵌入式系统简介
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
第1章 嵌入式系统基础知识(3).ppt
《嵌入式系统设计》
嵌入式系统的应用领域
工业控制
工控设备 智能仪表 汽车电子
军事国防
军事电子
嵌入式应用
消费电子
信息家电 智能玩具 通信设备 移动存贮
网络设备 电子商务
网络
第1章 嵌入式系统基础知识
《嵌入式系统设计》
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。
第1章 嵌入式系统基础知识
第1章 嵌入式系统基础知识
《嵌入式系统设计》
嵌入式系统示例
——汽车控制系统
第1章 嵌入式系统基础知识
《嵌入式系统设计》
嵌入式系统示例
——汽车控制系统
前车门控 制系统
发动器控 制系统
后车门控 制系统
尾灯控制 系统
所有的控 制系统都 是一个完 整的嵌入 式系统
座椅控制 系统
马达 控制器 车灯
第1章 嵌入式系统基础知识
第1章 嵌入式系统基础知识
《嵌入式系统设计》
（2）存储器 嵌入式系统的存储器包含Cache、主存储器和辅助存储
器，用来存放和执行代码。
①Cache是一种位于主存储器和嵌入式微处理器内核之间 的快速存储器阵列，存放的是最近一段时间微处理器使用 最多的程序代码和数据。提高微处理器和主存之间的数据 传输速率，使处理速度更快，实时性更强。
《嵌入式系统设计》
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。
第1章 嵌入式系统基础知识 航天领域
《嵌入式系统设计》
第1章 嵌入式系统基础知识
《嵌入式系统设计》
1.1.1 嵌入式系统的定义
根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系 统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置” （原文为devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants）。
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1.2 嵌入式系统常用术语
1.2.3 与功能模块相关的术语
通用输入/输出GPIO
A/D与D/A
脉冲宽度调制器PWM
看门狗
液晶显示器LCD
发光二极管LED
键盘
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嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
1.2 嵌入式系统常用术语
1.2.4 与嵌入式软件相关的术语
• 中断 • 中断服务程序 • 实时操作系统RTOS • µC/OS-II • 临界区
• 嵌入式系统的由来（通用计算机系统、嵌入式计算机系统） • 单片机的含义 • MCU与嵌入式系统的关系
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
一个嵌入典式系型统—的使M用CHUCS内12微部控框制器图的设计与应
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嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
1.2 嵌入式系统常用术语
1.2.2 与通信相关的术语
并行通信 串行通信 串行外设接口(SPI) 集成电路互连总线I2C 通用串行总线USB 控制器局域网CAN 背景调试模式BDM 边界扫描测试协议JTAG
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嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应用
主要内容:
1.1 嵌入式系统的含义与发展历史 1.2 嵌入式系统常用术语 1.3 嵌入式系统开发方法导引 1.4 嵌入式系统的特点与学习建议
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嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
1.1 嵌入式系统的含义与发展历史
1.1.1 嵌入式系统与单片机
• 明确学习的目的 • 选择好入门的机型 • 必要的记忆 • 勤于实践 • 学习各种接口的原理 • 与时俱进，不断改进自己的学习方式 • 从底层抓起，一点一滴打好基础
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嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
1.4.1 嵌入式系统的特点
• 资源受限 • 开发需要专用工具和特殊方法 • 要求较高可靠性和稳定性 • 有实时约束 • 通常极其关注成本 • 大多要求低功耗 • 专用性很强 • 技术含量高 • 具有很长生命周期
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嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
1.4 嵌入式系统的特点与学习建议
1.4.2 嵌入式系统的学习建议
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
模拟量 执行机
构
开关量 执行机 构
书P9
其他输入信号
MCU工作 支撑电路
通信接口
其他输出信号
通信信号 匹配电路
其他 通信设备
图1-2 嵌一入个式系典统型—使的用嵌HC入S1式2微应控制用器系的设统计框与应图
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1.3 嵌入式系统开发方法导引
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嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
1.传将3感实器际嵌：物 入式放将系大微器弱统：电信开发A/方DM法CUD导/A 引模拟量驱动
实际模 理信号转
号放大成
转
转
机构：将
拟信号
电信号
的电信号
接
接
信号放大
1.3.1 嵌入式产品的一口般构成口
实际开关信号
将实际开关信号 转换成MCU可接
1.3.2 嵌入式产品的一般开发方法
① 基本输入/输出分析
② 选择MCU的基本方法
③ 选择评估系统并对与MCU相关的硬件进行 初步评估
④ 设计并制作硬件系统
⑤ 进行硬件系统的模块测试
⑥ 软件系统设计
⑦ 系统测试
进一步工作 ⑧
嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
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1.4 嵌入式系统的特点与学习建议
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1.1 嵌入式系统的含义与发展历史
1.1.2 MCU的发展简史
发展趋势 大容量、高性能化 小容量、低价格化 外围电路内装化 8位→16位→32位→64位
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嵌入式系统—使用HCS12微控制器的设计与应
1.2 嵌入式系统常用术语
1.2.1 与硬件相关的术语
封装(Package) 印刷电路板(PCB) 动态可读/写随机存储器(DRAM) 静态可读/写随机存储器(SRAM) 只读存储器(ROM) Flash存储器(Flash Memory) 模拟量 开关量