第一章 嵌入式系统概述
合集下载
相关主题
- 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)。
如今，ARM公司的半导体合作伙伴所生产的基于ARM技 术的处理器每年的出货量已近30亿个。
ARM处理器产品线覆盖了微处理器应用的每一个领域， 从成本非常低的嵌入式微控制器，到应用于要求非常高的 网络、手机和消费娱乐应用的性能非常高的多核处理器。
从诺基亚N95；iPhone和iPod；Navman和Tom Tom的 便携式导航系统；柯达照相机；索尼摄像机；任天堂DS 掌上游戏机；到东芝高清数字电视；三星和希捷的硬盘驱 动器；博世的汽车刹车系统；惠普打印机；以及Linksys 和Netgear的无线路由器。
http://www.newer.com.cn
2.2 嵌入式处理器
特点: 具有体积小,功耗低,成本低,可靠性高的特点. 有的可提供工业级应用.
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
ARM
ARM 即Advanced RISC Machines的缩写,既可 以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类 微处理器的通称 1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售 芯片设计技术的授权 ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位 /32位双指令集和众多合作伙伴
静态易失型存储器（RAM，SRAM）； 动态存储器（DRAM）； 非易失性存储器ROM（ROMEPROM， EEPROM，FLASH）； 硬盘、CD－ROM等。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
通信接口
目前存在的所有计算机通信接口在嵌入式领域中都有其广 泛的应用Fra Baidu bibliotek应用最为广泛的接口设备包括
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
Windows Embedded
支持具有丰富应用程序和服务的32位嵌入式 系统。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
嵌入式Linux
在嵌入式领域异军突起，他的独特性，使其作 为开发嵌入式产品的操作系统具备巨大的潜力。 Linux具有一些独特的优势：层次结构及内核 完全开放；强大的网络支持功能；具备一整套 工具链；广泛的硬件支持特性。
嵌入式操作系统的分类
实时嵌入式操作系统 VxWorks,pSOS,QNX, μC/OS-II, … 非实时嵌入式操作系统 Embedded Linux,WinCE,Android,Symbian,…
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
几种主流的嵌入式操作系统
中国十大品牌IT教育机构
军事应用
中国十大品牌IT教育机构
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。
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
智能机器人
中国十大品牌IT教育机构
基于RTLinux操作系统 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
http://www.newer.com.cn
Vxworks
美国WindRiver公司于1983年开发，具有可 靠、实时、可裁减特性。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
Palm OS
Palm公司产品，在PDA市场占据很大份额， 具有开放的操作系统应用程序接口(API)，可 让用户灵活方便地定制操作系统。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
MIPS处理器
中国十大品牌IT教育机构
索尼SNOY PSP2000 处理器：MIPS R4000
http://www.newer.com.cn
PowerPC处理器
PowerPC是一种RISC架构的处理器 90年代，IBM、Apple、Motorola联合研制
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
ARM芯核发展方向
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
ARM SOC 案例
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
ARM 战绩
2008年1月24日，ARM宣布由其合作伙伴所出货的处理 器总量已超过100亿个。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
输入输出设备
CRT、LCD和触摸屏等，构成了嵌入式系 统中 重要的信息输入输出设备，应用广泛。
触摸屏可以方便的实现鼠标和键盘功能。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
设备扩展接口
目前一些高端的嵌入式系统都会预留可扩展存储 设备接口，为日后用户有特别需求时，可购买符 合扩展接口规格的装置直接接入系统使用。
RS-232接口（串口UART） USB接口（通用串行总线接口） IrDA（Infra Red Data Association－红外线接口）、 SPI（串行外围设备接口）、 I2C、CAN总线接口、 蓝牙接口（Bluetooth） Ethernet（以太网接口）、 IEEE1394接口和通用可编程接口GPIO。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
MIPS处理器
MIPS技术公司。 MIPS的意思是“无内锁流水段微处理器”
（Microprocessor without interlocked piped stages） 在嵌入式方面，MIPS 系列微处理器是目前 仅次于ARM的用得最多的处理器之一，其 应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、 掌上电脑等各个方面。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.嵌入式系统的基本结构
嵌入式系统的构架 嵌入式微处理器 嵌入式操作系统
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.1 嵌入式系统构架
嵌入式系统逻辑构成
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
目前发展的目标是体积小、易携带和外观设计 新颖等。在便携式嵌入式系统的应用中，必须 特别关注电源装置等辅助设备。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.3 嵌入式操作系统
嵌入式操作系统是嵌入式应用软 件的基础和开发平台.
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.8创新的机遇
通用计算机产业是垄断的。 嵌入式系统与技术是一个分散的工业，充满竞争、 机遇与创新。 没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全 部市场即便在体系结构上存在着主流，但各不相 同的应用领域决定了不可能有少数公司，少数产 品垄断全部市场。因此嵌入式系统领域的产品和 技术，必然是高度分散的，留给各个行业的中小 规模高技术公司的创新余地很大。
3. 存储区保护功能
★嵌入式DSP处理器
4. 可扩展的处理器结构 EDSP(Embedded Digital
5. 较低的功耗
Signal Processor)
★嵌入式微处理器
(Embedded Microprocessor Unit)
中国十大品牌IT教育机构
★嵌入式片上系统 SOC(System On Chip)
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
基于VXworks的火星探路者
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.6嵌入式系统的历史
20 世纪70 年代：
单片机出现 第一片微处理器：1971年，Intel 4004
20 世纪80 年代：
嵌入式操作系统出现 Intel 8051系列
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
嵌入式DSP
嵌入式DSP处理器有两个发展方向：
➢ 是嵌入式DSP处理器和嵌入式处理器经 过单片 化设计，片上增加丰富的外设成为具有高性能 DSP功能的SoC；
➢ 是在通用微处理器、微控制器或SoC中增加DSP 协处理器，例如Intel的MCS-296和Siemens的 TriCore。
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
嵌入式Internet应用
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
汽车电子（CAN总线网络）
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
PowerPC处理器
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
嵌入式微控制器
嵌入式微控制器的典型代表是单片机。 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。微控制器目前在工业中 的应用还是很多，由于适合于控制， 因此称为微控制器
第一章
嵌入式系统概论
http://www.newer.com.cn
嵌入式系统概论
1. 嵌入式系统概述 2. 嵌入式系统的基本知识 3. 嵌入式系统的设计原则及方法
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.1什么是嵌入式系统
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基 础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计 算机系统。
20 世纪90 年代：
实时多任务操作系统 片上系统（SoC，System on Chip）出现
多核、低功耗、高可靠
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.7巨大的市场
计算机应用的普及、互联网技术的实用以及纳米 微电子技术的突破，正有力推动着21 世纪工业生 产，商业活动科学试验和家庭生活等领域自动化 和信息化进程。 嵌入式产品的巨大商机－－全过程自动化产品制 造、大范围电子商务活动、高度协同科学实验以 及现代化家庭起居。 你接触的每一样东西将装有芯片和嵌入式软件。
常用的扩展卡有各种CF卡、SD卡、Memory Stick等。目前高端的嵌入式系统都留有一定的 扩展卡接口。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
电源及辅助设备
嵌人式系统力求外观小型化、重量轻以及电源 使用寿命长，例如移动电话或PDA，体积较大 或者过重的机型已经被淘汰。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
嵌入式外设接口
根据外围设备的功能可分为以下5类 存储器类型 通信接口 输入输出设备 设备扩展接口 电源及辅助设备
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
存储器类型
存储器是嵌入式系统中存储数据和程序的功能部 件，目前常见的存储设备按使用的存储器类型分 为：
2.1 嵌入式系统构架
嵌入式硬件逻辑构成
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.1 嵌入式系统构架
S3C6410嵌入式开发板
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.2 嵌入式处理器
分类：
1. 支持实时多任务.
★嵌入式微控制器
2. 较短的中断响应时间 （Microcontroller Unit）
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.2嵌入式系统的特点
特点： 应用的特定性和广泛性 技术、知识、资金的密集性 软硬件高效设计 较长的生命周期 高可靠性 软硬一体，软件为主 无自举开发能力
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.4嵌入式系统的应用领域 任何领域
任何领域
任何领域
中国十大品牌IT教育机构
任何领域
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
家用方面
中国十大品牌IT教育机构
ARM处理器产品线覆盖了微处理器应用的每一个领域， 从成本非常低的嵌入式微控制器，到应用于要求非常高的 网络、手机和消费娱乐应用的性能非常高的多核处理器。
从诺基亚N95；iPhone和iPod；Navman和Tom Tom的 便携式导航系统；柯达照相机；索尼摄像机；任天堂DS 掌上游戏机；到东芝高清数字电视；三星和希捷的硬盘驱 动器；博世的汽车刹车系统；惠普打印机；以及Linksys 和Netgear的无线路由器。
http://www.newer.com.cn
2.2 嵌入式处理器
特点: 具有体积小,功耗低,成本低,可靠性高的特点. 有的可提供工业级应用.
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
ARM
ARM 即Advanced RISC Machines的缩写,既可 以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类 微处理器的通称 1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售 芯片设计技术的授权 ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位 /32位双指令集和众多合作伙伴
静态易失型存储器（RAM，SRAM）； 动态存储器（DRAM）； 非易失性存储器ROM（ROMEPROM， EEPROM，FLASH）； 硬盘、CD－ROM等。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
通信接口
目前存在的所有计算机通信接口在嵌入式领域中都有其广 泛的应用Fra Baidu bibliotek应用最为广泛的接口设备包括
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
Windows Embedded
支持具有丰富应用程序和服务的32位嵌入式 系统。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
嵌入式Linux
在嵌入式领域异军突起，他的独特性，使其作 为开发嵌入式产品的操作系统具备巨大的潜力。 Linux具有一些独特的优势：层次结构及内核 完全开放；强大的网络支持功能；具备一整套 工具链；广泛的硬件支持特性。
嵌入式操作系统的分类
实时嵌入式操作系统 VxWorks,pSOS,QNX, μC/OS-II, … 非实时嵌入式操作系统 Embedded Linux,WinCE,Android,Symbian,…
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
几种主流的嵌入式操作系统
中国十大品牌IT教育机构
军事应用
中国十大品牌IT教育机构
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。
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
智能机器人
中国十大品牌IT教育机构
基于RTLinux操作系统 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
http://www.newer.com.cn
Vxworks
美国WindRiver公司于1983年开发，具有可 靠、实时、可裁减特性。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
Palm OS
Palm公司产品，在PDA市场占据很大份额， 具有开放的操作系统应用程序接口(API)，可 让用户灵活方便地定制操作系统。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
MIPS处理器
中国十大品牌IT教育机构
索尼SNOY PSP2000 处理器：MIPS R4000
http://www.newer.com.cn
PowerPC处理器
PowerPC是一种RISC架构的处理器 90年代，IBM、Apple、Motorola联合研制
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
ARM芯核发展方向
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
ARM SOC 案例
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
ARM 战绩
2008年1月24日，ARM宣布由其合作伙伴所出货的处理 器总量已超过100亿个。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
输入输出设备
CRT、LCD和触摸屏等，构成了嵌入式系 统中 重要的信息输入输出设备，应用广泛。
触摸屏可以方便的实现鼠标和键盘功能。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
设备扩展接口
目前一些高端的嵌入式系统都会预留可扩展存储 设备接口，为日后用户有特别需求时，可购买符 合扩展接口规格的装置直接接入系统使用。
RS-232接口（串口UART） USB接口（通用串行总线接口） IrDA（Infra Red Data Association－红外线接口）、 SPI（串行外围设备接口）、 I2C、CAN总线接口、 蓝牙接口（Bluetooth） Ethernet（以太网接口）、 IEEE1394接口和通用可编程接口GPIO。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
MIPS处理器
MIPS技术公司。 MIPS的意思是“无内锁流水段微处理器”
（Microprocessor without interlocked piped stages） 在嵌入式方面，MIPS 系列微处理器是目前 仅次于ARM的用得最多的处理器之一，其 应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、 掌上电脑等各个方面。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.嵌入式系统的基本结构
嵌入式系统的构架 嵌入式微处理器 嵌入式操作系统
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.1 嵌入式系统构架
嵌入式系统逻辑构成
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
目前发展的目标是体积小、易携带和外观设计 新颖等。在便携式嵌入式系统的应用中，必须 特别关注电源装置等辅助设备。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.3 嵌入式操作系统
嵌入式操作系统是嵌入式应用软 件的基础和开发平台.
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.8创新的机遇
通用计算机产业是垄断的。 嵌入式系统与技术是一个分散的工业，充满竞争、 机遇与创新。 没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全 部市场即便在体系结构上存在着主流，但各不相 同的应用领域决定了不可能有少数公司，少数产 品垄断全部市场。因此嵌入式系统领域的产品和 技术，必然是高度分散的，留给各个行业的中小 规模高技术公司的创新余地很大。
3. 存储区保护功能
★嵌入式DSP处理器
4. 可扩展的处理器结构 EDSP(Embedded Digital
5. 较低的功耗
Signal Processor)
★嵌入式微处理器
(Embedded Microprocessor Unit)
中国十大品牌IT教育机构
★嵌入式片上系统 SOC(System On Chip)
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
基于VXworks的火星探路者
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.6嵌入式系统的历史
20 世纪70 年代：
单片机出现 第一片微处理器：1971年，Intel 4004
20 世纪80 年代：
嵌入式操作系统出现 Intel 8051系列
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
嵌入式DSP
嵌入式DSP处理器有两个发展方向：
➢ 是嵌入式DSP处理器和嵌入式处理器经 过单片 化设计，片上增加丰富的外设成为具有高性能 DSP功能的SoC；
➢ 是在通用微处理器、微控制器或SoC中增加DSP 协处理器，例如Intel的MCS-296和Siemens的 TriCore。
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
嵌入式Internet应用
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
汽车电子（CAN总线网络）
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
PowerPC处理器
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
嵌入式微控制器
嵌入式微控制器的典型代表是单片机。 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。微控制器目前在工业中 的应用还是很多，由于适合于控制， 因此称为微控制器
第一章
嵌入式系统概论
http://www.newer.com.cn
嵌入式系统概论
1. 嵌入式系统概述 2. 嵌入式系统的基本知识 3. 嵌入式系统的设计原则及方法
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.1什么是嵌入式系统
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基 础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计 算机系统。
20 世纪90 年代：
实时多任务操作系统 片上系统（SoC，System on Chip）出现
多核、低功耗、高可靠
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.7巨大的市场
计算机应用的普及、互联网技术的实用以及纳米 微电子技术的突破，正有力推动着21 世纪工业生 产，商业活动科学试验和家庭生活等领域自动化 和信息化进程。 嵌入式产品的巨大商机－－全过程自动化产品制 造、大范围电子商务活动、高度协同科学实验以 及现代化家庭起居。 你接触的每一样东西将装有芯片和嵌入式软件。
常用的扩展卡有各种CF卡、SD卡、Memory Stick等。目前高端的嵌入式系统都留有一定的 扩展卡接口。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
电源及辅助设备
嵌人式系统力求外观小型化、重量轻以及电源 使用寿命长，例如移动电话或PDA，体积较大 或者过重的机型已经被淘汰。
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
嵌入式外设接口
根据外围设备的功能可分为以下5类 存储器类型 通信接口 输入输出设备 设备扩展接口 电源及辅助设备
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
存储器类型
存储器是嵌入式系统中存储数据和程序的功能部 件，目前常见的存储设备按使用的存储器类型分 为：
2.1 嵌入式系统构架
嵌入式硬件逻辑构成
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.1 嵌入式系统构架
S3C6410嵌入式开发板
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
2.2 嵌入式处理器
分类：
1. 支持实时多任务.
★嵌入式微控制器
2. 较短的中断响应时间 （Microcontroller Unit）
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.2嵌入式系统的特点
特点： 应用的特定性和广泛性 技术、知识、资金的密集性 软硬件高效设计 较长的生命周期 高可靠性 软硬一体，软件为主 无自举开发能力
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
中国十大品牌IT教育机构
http://www.newer.com.cn
1.4嵌入式系统的应用领域 任何领域
任何领域
任何领域
中国十大品牌IT教育机构
任何领域
http://www.newer.com.cn
1.5嵌入式系统的产品
家用方面
中国十大品牌IT教育机构