教学课件 嵌入式系统原理及应用开发技术-桑楠
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嵌入式系统的原理及应用.ppt
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VIVI 第2阶段介绍
第5步：mtd_dev_init()
mtd_dev_init()用来扫描所使用的NAND Flash的型号，构造 MTD设备，即构造一个mtd_info的数据结构。对于本开发板，它 直接调用mtd_init()，mtd_init又调用smc_init()，此函数在 drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c中。
嵌入式系统的原理及应用
3.3 嵌入式Linux系统的开发
编写BootLoader； 裁减嵌入式Linux内核； 裁减嵌入式Linux文件系统； 烧写BootLoader到目标板； 烧写嵌入式Linux内核和文件系统到目标板。
2
3.3.1 编写BootLoader
一个嵌入式Linux系统从软件角度看可以分为四个层次：
怎样编写BootLoader程序?
初学者最好采用拿来主义，在别人的BootLoader源代码基础上 进行修改、编译、调试。
19
18
VIVI 第2阶段介绍
第7步：misc()和init_builtin_cmds()
这两个函数都是简单地调用add_command函数，给一些命令 增加相应的处理函数。在vivi启动后，可以进去操作界面，这些命 令，就是供用户使用的。
第8步：boot_or_vivi()
此函数根据情况，或者启动“vivi_shell”，进入与用户进行交 互的界面，或者直接启动linux内核。
9
head.S通常完成如下几件事情：
(5) 检查是否从掉电模式唤醒，若是，则调用WakeupStart函数进 行处理——这是一段没用上的代码，vivi不可能进入掉电模式； (6) 点亮所有LED (7) 初始化UART0：
VIVI 第2阶段介绍
第5步：mtd_dev_init()
mtd_dev_init()用来扫描所使用的NAND Flash的型号，构造 MTD设备，即构造一个mtd_info的数据结构。对于本开发板，它 直接调用mtd_init()，mtd_init又调用smc_init()，此函数在 drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c中。
嵌入式系统的原理及应用
3.3 嵌入式Linux系统的开发
编写BootLoader； 裁减嵌入式Linux内核； 裁减嵌入式Linux文件系统； 烧写BootLoader到目标板； 烧写嵌入式Linux内核和文件系统到目标板。
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3.3.1 编写BootLoader
一个嵌入式Linux系统从软件角度看可以分为四个层次：
怎样编写BootLoader程序?
初学者最好采用拿来主义，在别人的BootLoader源代码基础上 进行修改、编译、调试。
19
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VIVI 第2阶段介绍
第7步：misc()和init_builtin_cmds()
这两个函数都是简单地调用add_command函数，给一些命令 增加相应的处理函数。在vivi启动后，可以进去操作界面，这些命 令，就是供用户使用的。
第8步：boot_or_vivi()
此函数根据情况，或者启动“vivi_shell”，进入与用户进行交 互的界面，或者直接启动linux内核。
9
head.S通常完成如下几件事情：
(5) 检查是否从掉电模式唤醒，若是，则调用WakeupStart函数进 行处理——这是一段没用上的代码，vivi不可能进入掉电模式； (6) 点亮所有LED (7) 初始化UART0：
《嵌入式系统原理与应用》第十章 Linux应用编程与实例 培训教学课件
ROM
程序2
程序n
RAM
进程1
其他进程
进程2
程序1
…
CPU
R0-Ri
10.1.2 进程和线程
每个进程都拥有自己的数据段、代码段和堆栈段，以进程为单位进行调度时，需要有比较复杂的上下文切换等动作，系统开销大。 为了降低任务切换时的系统开销，将进程分解成几个小模块——线程，这些线程共享进程的数据空间，以这些线程作为单位进行调度，减少系统调度开销。 线程是进程的子集，进程是资源管理的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
获取线程的栈保护区大小
8
pthread_attr_setguardsize()
设置线程的栈保护区大小
9
pthread_attr_getscope()
获取线程的作用域
10
pthread_attr_setscope()
设置线程的作用域
11
pthread_attr_getstack()
获取线程的堆栈信息（栈地址和栈大小）
程序到进程转换的过程，整个转换过程主要包含以下3个步骤： 查找到对应程序代码存放的位置。 使用fork()函数为启动一个新进程。 在新进程中调用exec族函数（请参考第五章内核部分）装载程序档，并执行程序档中的main()函数。
10.1.1 程序与进程的关系
程序与进程有以下的关系： 1. 程序只是一系列指令序列与数据的集合，只是一个静态的实体。进程则不同，它是程序在某个数据集上的执行过程，它是一个动态运行的实体，有自己的生命周期 2. 进程和程序并不是一一对应的，一个程序执行在不同的数据集上运行就会成为不同的进程。 3. 进程具有并发性，而程序没有。 4. 进程是竞争计算机资源的基本单位，而程序不是。
嵌入式系统应用与开发课件
FPGA可以用于实现各种数 字信号处理算法和数据流处 理，例如FIR滤波器、FFT变 换、数据加密等。
FPGA可以实现各种数字信 号处理算法和数据流处理， 例如FIR滤波器、FFT变换、 数据加密等。同时还可以用 于实现各种接口和控制逻辑 ，例如串口通信、SPI接口、 I2C接口等。在选择FPGA时 需要考虑FPGA的性能指标 、资源容量、开发环境和操 作系统的支持情况等因素。
需求分析与设计
需求收集
了解和分析嵌入式系统应 用的需求，包括功能、性 能、可靠性等。
算法设计
根据需求选择合适的算法 ，进行优化以提高性能。
系统设计
根据需求，设计系统的总 体架构、硬件和软件平台 、接口等。
编码与测试
编码语言选择
根据系统平台和需求，选择合适的编程语言 进行开发。
代码编写
按照设计要求，编写嵌入式系统应用的代码 。
。
FPGA
总结词
详细描述
总结词
详细描述
FPGA是一种可编程逻辑器 件，通过编程可以实现各种 逻辑功能，广泛应用于各种 嵌入式系统中。
FPGA具有高集成度、高可 靠性、可重复编程等优点， 通常采用硬件描述语言进行 编程。常见的FPGA包括 Xilinx的FPGA系列、Altera 的FPGA系列等。
单元测试
对编写的代码进行单元测试，确保各模块功 能正常。
部署与维护
01 系统部署
将开发好的嵌入式系统应用部署到目标环境中。
02 系统调试
在部署后进行系统调试，确保系统功能正常并满 足性能要求。
03 系统维护
对部署好的嵌入式系统应用进行维护，包括升级 、故障排除等。
05
嵌入式系统安全与可靠性
系统安全
嵌入式系统原理第2章 嵌入式系统开发技术v0PPT课件
13.11.2020
有志者,事竟成.路在脚下!
7
2.1.2 中间层-嵌入式系统硬件初始化
系统初始化可以分为3个主要环节，依次为：片级初始化、板 级初始化和系统级初始化。 片级初始化: 完成嵌入式微处理器的初始化，包括设置嵌入式微处 理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微处理器核心工作模式和 嵌入式微处理器的局部总线模式等。片级初始化把嵌入式微处理器 从上电时的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。这是一个 纯硬件的初始化过程。 板级初始化: 完成嵌入式微处理器以外的其他硬件设备的初始化。 另外，还需设置某些软件的数据结构和参数，为随后的系统级初始 化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。这是一个同时包含软硬 件两部分在内的初始化过程。 系统初始化: 该初始化过程以软件初始化为主，主要进行操作系统 的初始化。BSP将对嵌入式微处理器的控制权转交给嵌入式操作系 统，由操作系统完成余下的初始化操作，包含加载和初始化与硬件 无关的设备驱动程序，建立系统内存区，加载并初始化其他系统软 件模块，如网络系统、文件系统等。最后，操作系统创建应用程序 环境，并将控制权交给应用程序的入口。
CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕 中心的可编程互连矩阵单元组成。
其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可 由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。
由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连， 所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连 结构时序不完全预测的缺点。
1. 嵌入式系统的结构设计
2. 嵌入式系统的设计方法
3.嵌入式系统开发技术
4. 嵌入式系统的调试技术
5. 嵌入式系统的开发技术的发展趋势及其挑战
嵌入式系统教学：嵌入式系统及应用PPT课件
仿真器
用于模拟嵌入式系统的运行环境，便 于开发者在真实硬件之前进行调试和 测试。
调试器
用于在嵌入式系统运行过程中进行实 时调试，帮助开发者定位和解决问题。
交叉编译器
将应用程序代码编译为目标硬件平台 上的可执行文件，实现跨平台开发。
03 嵌入式系统的应用
智能家居
智能家居是嵌入式系统的重要应用领域之一，通过嵌入式系 统可以实现家庭设备的智能化控制和管理，提高生活便利性 和舒适度。
、医学影像设备等。
汽车电子
嵌入式系统用于汽车电 子控制系统，如发动机
控制、车身控制等。
嵌入式系统的发展历程
01
02
03
起源
嵌入式系统的概念起源于 20世纪70年代，主要用于 工业控制领域。
发展
随着微处理器技术的发展， 嵌入式系统逐渐普及，应 用领域不断扩大。
趋势
未来嵌入式系统将朝着智 能化、网络化、低功耗等 方向发展。
RTOS技术具有可移植性和可裁 剪性，可以根据实际需求进行 定制化开发，提高系统的可靠 性和性能。
06 嵌入式系统发展趋势与挑 战
物联网时代的嵌入式系统
嵌入式系统在物联网中的应用
嵌入式系统作为物联网的重要组成部分，广泛应用于智能家居、智能交通、智能制造等领域，实现设备间的互联 互通和智能化控制。
提高实际操作能力。
项目实践
组织学生进行嵌入式系统的项目 实践，将理论知识应用于实际项 目中，提高学生的综合应用能力。
注重培养学生的实际动手能力
提供实验设备和实验环境
学校应提供先进的实验设备和实验环境，满足学生进行实验和实 践的需求。
加强实验课程建设
增加实验课程的比重，设计更多具有挑战性和实用性的实验项目， 引导学生主动实践。
嵌入式系统原理与设计 教学课件(共82张PPT)
系统是采用一体化的监控程序，不存在操作系统平 台。而今天组成嵌入式系统的基本硬件构件已较复
杂，如：16位、32位CPU或特殊功能的微处理器、 特定功能的集成芯片、FPGA或CPLD等，其软
件设计的复杂性成倍增长。因此研究嵌入式系统的
设计原理及技术，提供系统的设计方法和开发工具是 嵌入式计算学科的关键技术。
嵌入式微处理器分类
嵌入式处理器
嵌入式微控制器 （MCU）
嵌入式DSP处理器 (DSP)
嵌入式微处理器 (MPU)
嵌入式片上系统 (System On Chip)
1、嵌入式微控制器(MCU）
• 嵌入式微控制器的典型代表是单片机这 种８位的电子器件目前在嵌入式设备中 仍然有着极其广泛的应用。
• 单片机芯片内部集成ROM/EPROM、 RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、 看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、 A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等 各种必要功能和外设。
要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度、提 高执行速度。
以微处理器为核心
• 我们设计一个数字系统可以有很多种方法，如：定制
逻辑、现场可编程门阵列（FPGA）等，那么为什 么在设计嵌入式系统时要以微处理器为核心呢？ 这主要有两种原因：
• （1）用微处理器是实现数字系统一种十分便捷、有 效的方法；
嵌入式系统的特征
• 可接5种GPS接收器； 嵌入式系统是以微处理器为核心的，嵌 入在其他设备中的专用计算机系统。它 5个按键需要和屏幕菜单显示组合起来完成这些功能。
在移动地图这个例子中，电能消耗特别重要，设计时应尽量减少存储器读/写，因为存储器访问是主要的功耗来源，存储器的访问必须精心安排 ，以避免多次读取相同的数据。
杂，如：16位、32位CPU或特殊功能的微处理器、 特定功能的集成芯片、FPGA或CPLD等，其软
件设计的复杂性成倍增长。因此研究嵌入式系统的
设计原理及技术，提供系统的设计方法和开发工具是 嵌入式计算学科的关键技术。
嵌入式微处理器分类
嵌入式处理器
嵌入式微控制器 （MCU）
嵌入式DSP处理器 (DSP)
嵌入式微处理器 (MPU)
嵌入式片上系统 (System On Chip)
1、嵌入式微控制器(MCU）
• 嵌入式微控制器的典型代表是单片机这 种８位的电子器件目前在嵌入式设备中 仍然有着极其广泛的应用。
• 单片机芯片内部集成ROM/EPROM、 RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、 看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、 A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等 各种必要功能和外设。
要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度、提 高执行速度。
以微处理器为核心
• 我们设计一个数字系统可以有很多种方法，如：定制
逻辑、现场可编程门阵列（FPGA）等，那么为什 么在设计嵌入式系统时要以微处理器为核心呢？ 这主要有两种原因：
• （1）用微处理器是实现数字系统一种十分便捷、有 效的方法；
嵌入式系统的特征
• 可接5种GPS接收器； 嵌入式系统是以微处理器为核心的，嵌 入在其他设备中的专用计算机系统。它 5个按键需要和屏幕菜单显示组合起来完成这些功能。
在移动地图这个例子中，电能消耗特别重要，设计时应尽量减少存储器读/写，因为存储器访问是主要的功耗来源，存储器的访问必须精心安排 ，以避免多次读取相同的数据。
《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
嵌入式系统教学课件：嵌入式系统及应用
包含有计算机，但又不是通用计算机的计算机应用系 统。
通用计算机与嵌入式系统对比
特征 通用计算机 嵌入式系统
•看不见的计算机。 •形式多样，应用领域广泛 ，按应用来分。 •面向应用的嵌入式微处理 器，总线和外部接口多集成 在处理器内部。 •软件与硬件是紧密集成在 一起的。 •采用交叉开发方式，开发 平台一般是通用计算机，运 行 平台是嵌入式系统。 •一般不能再编程 形式 •看得见的计算机。 和类型 •按其体系结构、运算速度和结构 规模等因素分为大、中、小型机 和微机。 组成 •通用处理器、标准总线和外设。 •软件和硬件相对独立。
Hardware Abstraction Layer: BSP & Device Driver SCSI Driver Flash Driver MMU Driver Cache Driver Serial Driver Ethernet Driver Device Drivers
Hardware
硬件抽象层
（2）嵌入式DSP处理器
• DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专 门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能 通过MPU等由分立元件实现。1982年世界上诞生了 首枚DSP芯片。在语音合成和编码解码器中得到了 广泛应用。DSP的运算速度进一步提高，应用领域 也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。
• 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在 芯片上运行。 • 为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函 数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTO S（Real－Time Operating System）开发平台， 这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减 少开发时间，保障软件质量。
嵌入式系统的组成
嵌入式系统的应用基础与开发PPT课件
Embedded System
第一节 嵌入式系统是什么？(2)
IEEE(国际电气和电子工程师协会)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)
MP3 Player/Recorder
LCD Display
Button Controller
嵌入式系统的应用
第二节 嵌入式系统的应用
2.1 嵌入式系统的应用领域 2.2 嵌入式系统的应用实例
பைடு நூலகம்
第二节 嵌入式系统的应用
嵌入式系统的应用
2.1 嵌入式系统的应用领域
一些信息： * 嵌入式计算机在数量上远远超过了各种通用计算机 * 嵌入式系统同我们日常生活关系密切 * MCU市场将达125亿美元 * DSP市场将达84亿美元 * 嵌入式系统工业年产值已超过了1万亿美元 * 中国市场：几亿台数字家电、8000万部手机、
嵌入性：完成应用系统或产品功能的智能内核 专用性：实现特定的用途 计算机系统：简化的、软硬件一体化 应用性：面向用户,面向产品,面向应用
* 传统PC 机是面向个人的，是一个通用平台 * 嵌入式计算机系统是面向设备的，是一个专用平台
N. Negroponte
美国麻省理工学院 媒体实验室 主席
MIT Media Lab
21世纪开始：网络化、智能化的嵌入式系统广泛地应 用于：网络、通讯； 多媒体与消费电子； 工控、医疗电子、仪表等领域；
1.3 嵌入式系统的技术特点
Embedded System
智能内核：嵌入式处理器 - RISC结构 / DSP 软硬一体化: 无冗余;软件固化(firmware);硬件高要求 专用性：主要完成单一功能/用途 实时性：时间相关任务 高可靠性：适用于应用环境的多样性 移动性：低功耗、高性价比 技术融合性：计算机、微电子、通讯、控制
嵌入式系统原理及应用开发ppt课件
组成部分 核心部件 总线上的部件 外设器件
S3C44B0X的组成
描述
嵌入式处理器不仅包括CPU，也包括了 其它的部分。核心部件包括处理器的核心、 片内总线、时钟电源模块。核心部件是整 个处理器运行的基础。
S3C44B0X的总线部件包括了在系统总线 上部件
外设总线是S3C44B0X的二级总线，通过 总线桥挂接在一级总线上。
LCD LCD DMA 控制器
中断控制器
ZDMA (2-Ch)
GPIO (控制器)
I C Bus 控制器
I S Bus 控制器
UART 0,1 （16字节 FIFO）
同步 I/O
PWM Timer 0-4,5 (内部)
通 用 I / O
SIOCK
TCLK
EXTCLK
S3C44B0X处理器组成与框图
.
处理器的数据手册
处理器中需要关注的基本内容： 功能结构框图 处理器地址空间
（memory map） 可扩展的内存类型
.
处理器典型内部模块
内存控制单元
（Memory Controller）
中断控制单元
（Interrupt Controller）
GPIO
（输入输出端口）
定时器 (Timer)
控制器
时钟发生器 (PLL)
AIN[7:0]
32,768 Hz
CPU Unit 写缓冲
ARM7TDMI CPU 核
8K-byte Cache
总线仲裁器
系 统 总 线
Power Management
系统总线桥 & 仲裁器/ BDMA (2-通道)
ADC
外
设
看门狗定时器
《嵌入式系统》课件_第6章 嵌入式系统应用开发
嵌入式系统
——嵌入式系统应用开发
杨词慧
yangcihui@
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
2014.9
第 6 章 嵌入式系统应用开发
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
2) 软硬件平台的选择（续）
软件平台的选择
操作系统。开发工具，与硬件接口难度，
内存，是否提供硬件驱动程序，可裁剪 性、实时性等
编程语言。通用性、可移植性、执行效
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
是PC机。
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
1) 嵌入式软件开发的特点（续）
目标机 (Target) 可以是嵌入式应用软件
的实际运行环境，也可以是能替代实际 环境的仿真系统。
交叉软件开发工具包括：交叉编译器、
交叉调试器和模拟软件等。
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
率、可维护性等
集成开发环境
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
3) 嵌入式系统设计与开发流程
需求分析 体系结构设计 硬件的设计、制作及测试
软件的设计、实现及测试
系统集成 系统性能测试及可靠性测试
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
1) 嵌入式软件开发的特点（续）
——嵌入式系统应用开发
杨词慧
yangcihui@
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
2014.9
第 6 章 嵌入式系统应用开发
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
2) 软硬件平台的选择（续）
软件平台的选择
操作系统。开发工具，与硬件接口难度，
内存，是否提供硬件驱动程序，可裁剪 性、实时性等
编程语言。通用性、可移植性、执行效
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
是PC机。
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
1) 嵌入式软件开发的特点（续）
目标机 (Target) 可以是嵌入式应用软件
的实际运行环境，也可以是能替代实际 环境的仿真系统。
交叉软件开发工具包括：交叉编译器、
交叉调试器和模拟软件等。
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
率、可维护性等
集成开发环境
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
3) 嵌入式系统设计与开发流程
需求分析 体系结构设计 硬件的设计、制作及测试
软件的设计、实现及测试
系统集成 系统性能测试及可靠性测试
Copyright 2012 杨词慧. All rights reserved.
1.1 嵌入式系统设计与开发过程
1) 嵌入式软件开发的特点（续）
《嵌入式系统的原理及应用》课程课件_4
《嵌入式系统的原理及应用》课程讲义目录2.7 S3C2410 ARM微处理器简介 (2)2.7.1 内部结构 (3)2.7.2 S3C2410A 的启动 (7)2.7.3 存储器控制器 (7)2.7.4 Nand Flash控制器 (10)2.7.5 时钟和电源管理 (11)2.7.6 输入/输出口 (12)2.7.7 中断 (13)2.7.8 异步串行口UART (17)第4次课：S3C2410 ARM微处理器主要介绍4个方面的内容：(1) 内部结构(2) S3C2410A 的启动(3) 存储器控制器(4) Nand Flash控制器(5) 时钟和电源管理(6) 输入/输出口(7) 中断(8) 异步串行口UART2.7 S3C2410 ARM微处理器简介Samsung 公司推出的16/32位RISC处理器S3C2410A，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。
采用272 脚FBGA 封装，内含一个ARM920T 内核。
为了降低整个系统的成本，S3C2410A 提供了以下丰富的片内外围：★1个LCD控制器(支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示器)；★SDRAM控制器；★3个通道的UART；★4个通道的DMA；★4个具有PWM功能的计时器和1个内部时钟；★8通道的10位ADC；★触摸屏接口；★I2C总线接口；★1个USB主机接口，1个USB设备接口；★2个SPI接口；★SD接口和MMC卡接口；★117位通用I/O口和24位外部中断源；S3C2410A采用了ARM920T内核，0.18um工艺的CMOS标准宏单元和存储器单元。
它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。
同样它还采用了一种叫做Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)新型总线结构。
S3C2410A的显著特性是它的CPU核心，是一个由Advanced RISC Machines(ARM)有限公司设计的16/32位ARM920T RISC 处理器。
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/wiki/Embedded_system •
第一章
嵌入式系统概论
核心内容
• 无所不在的嵌入式系统 • 嵌入式系统定义 • 嵌入式系统的特征 • 嵌入式系统的分类 • 嵌入式系统基本结构 • 嵌入式应用开发
1.1 无所不在的嵌入式系统
定义二：早期的定义
看不见的计算机，一般 不能被用户编程, 它有一些 专用的I/O设备, 对用户的接 口是应用专用的。
定义三：IEEE定义
Device used to control， monitor，or assist the operation of equipment， machinery or plants
• 95%以上都是嵌入式计算机系统 • 嵌入式应用带动了产业的迅猛
发展
1.2 嵌入式系统的定义 不同的定义方式及其起源
计算机工业的分类
• 传统的分类 大型计算机、中 型机、小型机和微型机
• 特殊分类 PC
• 新的分类 用计算机
嵌入式计算机和通
定义一：当前国内通用
嵌入式系统是以应用为中心， 以计算机技术为基础，软硬件 可配置，对功能、可靠性、成 本、体积、功耗有严格约束的 专用系统。
定义四：跨行业
先进的计算机技术、 半导体技术和电子技术与 各个行业的具体应用相结 合后的产物
定义五：基于OS
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、管理等功能
定义六：广义定义
作为某种技术过程的一 核心处理环节，能直接与宿 主环境接口或交互的计算机 系统
移动 计算
ห้องสมุดไป่ตู้智能 仪表
现代嵌入 式应用
通信 设备
汽车 电子
电子 商务
军用 电子
典型系统：采样控制系统
辅助信息 A/D
控制器
D/A
A/D
传感器 采样 被控设备 控制 激励器
典型系统：飞行控制系统
响应
命令
操作系统 接口
传感信息 导 航
状态估计 状态估计
空中交通控制
飞行管理
虚拟飞机
状态估计
飞行控制
空气数据
• 成果获得了多项部级科技进步奖
课程目的
• 理论与实践相结合 • 以嵌入式软件工程思想为指导，
以应用为目的，全面介绍嵌入式 系统及其开发技术 • 对嵌入式系统及开发有一个全景 的把握。 • 配套实验：基于ARM的嵌入式系 统开发
课程目的
• 从纯软件到硬/软件结合 • 从“纸”上谈兵（编程序）到
“板”上谈兵 • 从“懂”怎么做到“会”做 • 从讲/听到讲/听/做。
课程的主要内容
• 嵌入式系统导论（概念、分类、发展 历程、特点、应用领域、发展趋势）
• 嵌入式硬件系统（基本组成，嵌入式 微处理器，外围电路等）
• 嵌入式软件系统（分类、特点、体系 结构、运行流程、操作系统、开发方 法）
• 嵌入式系统领域的一些新动态和成果
教材
嵌入式系统原理及应用开发 技术（第2版），桑楠等，高教 出版社，2008.01
电子科技大学嵌入式方向
• 长期从事嵌入式系统技术研究、开发、咨 询服务和本科/硕士/博士生培养
• 所研究内容属计算机应用博士点的主要学 术方向之一
• 承担并完成了国家863、电子发展基金、 国防预研等多项嵌入式系统相关的重点课 题，开发出具有自主版权的嵌入式实时操 作系统CRTOS系列及开发工具。
飞机
物理飞机
典型系统： 实时信号处理系统
雷达
采集 数字化
数据
共享 存储器
轨迹 记录
轨迹 记录
数据信号 处理器组
… DSP
控制状态
信号处理 参数
雷达信号处理系统
典型应用领域：信息家电
PDA
智能手机
音视频终
HPC
端
PC DVD
机顶盒
信息家电 WebTV
上网冰箱
Internet 电话
无线通信 设备
典型应用领域：普适计算
比尔.盖茨曾经预言： 随着后PC时代的到来，PC 将无处不在。
嵌入式PC
科学家的共识
计算机将变得小巧玲珑，藏 身在任何地方, 又消失在所有 地方；功能强大, 无影无踪。
计算机变得无处不在：例如 在墙里、在手腕上、在手写纸上 等等，随用随取、伸手可及
嵌入式系统应用领域
信息 家电
智能 玩具
工控 设备
嵌入式系统及应用
计算机机学院
前言
从上个世纪九十年代中期 到现在，嵌入式系统已经从 一个不起眼的单词，发展成 覆盖所有应用领域、家喻户 晓的时髦话题。
前言
虽然我国已经是嵌入式 产品生产、应用和消费的 大国，但国内工业界的技 术水平、特别是设计水平 相当落后。
前言
嵌入式开发的新要求：能 够使用工具缩短嵌入式产品 的开发周期；能够自行规划、 选型、设计、并组织开发一 个拥有自主知识产权的嵌入 式新产品。
参考资料
• 罗蕾，嵌入式实时操作系统及应用开 发，北航出版社.
• 张大波，嵌入式系统原理、设计与应 用，机械工业出版社
• C.M.Krishna, Kang G.Shin. REALTIME SYSTEMS. Tsinghua University Press, McGraw-Hill.
• A Survey of Real-time Operating Systems
参考资料
• 32位嵌入式系统编程，中国电力出版社 • 嵌入式Linux设计与应用，清华大学出
版社 • 嵌入式系统的实时概念，北航出版社 • 嵌入式操作系统综述，
/control/RTOSoverview.pdf • Wikipedia, Embedded System，
▪例 导弹控制系统
实时系统
• POSIX 1003.b定义 能够在限定 响应时间内提供所需水平服务的计 算机系统
• 一般性定义 一个实时系统是指 计算的正确性不仅取决于程序的逻 辑正确性，也取决于结果产生的时 间：如果系统的时间约束条件得不 到满足，将会发生系统出错。
特别注意
实时并不等于快！它 是一个相对的概念，确 切定义应该是“及时”， 即在系统允许的时间范 围内完成任务
移动终端
移动信息 发布
信息设备
可穿戴设 备
传感器网 络
普适计算
智能教室
智能环境
远程医疗 诊断
典型应用：车载综合管理系统
车载电话
GPS
车载上网
车载信息系统 驾驶员信息
车载综合管 理系统
车载DVD 车载MP3
倒车雷达
汽车黑匣子
小结
• 嵌入式系统无处不在，桌面系 统依然有用
• 计算机与使用者的比率达到和 超过100:1的阶段
第一章
嵌入式系统概论
核心内容
• 无所不在的嵌入式系统 • 嵌入式系统定义 • 嵌入式系统的特征 • 嵌入式系统的分类 • 嵌入式系统基本结构 • 嵌入式应用开发
1.1 无所不在的嵌入式系统
定义二：早期的定义
看不见的计算机，一般 不能被用户编程, 它有一些 专用的I/O设备, 对用户的接 口是应用专用的。
定义三：IEEE定义
Device used to control， monitor，or assist the operation of equipment， machinery or plants
• 95%以上都是嵌入式计算机系统 • 嵌入式应用带动了产业的迅猛
发展
1.2 嵌入式系统的定义 不同的定义方式及其起源
计算机工业的分类
• 传统的分类 大型计算机、中 型机、小型机和微型机
• 特殊分类 PC
• 新的分类 用计算机
嵌入式计算机和通
定义一：当前国内通用
嵌入式系统是以应用为中心， 以计算机技术为基础，软硬件 可配置，对功能、可靠性、成 本、体积、功耗有严格约束的 专用系统。
定义四：跨行业
先进的计算机技术、 半导体技术和电子技术与 各个行业的具体应用相结 合后的产物
定义五：基于OS
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、管理等功能
定义六：广义定义
作为某种技术过程的一 核心处理环节，能直接与宿 主环境接口或交互的计算机 系统
移动 计算
ห้องสมุดไป่ตู้智能 仪表
现代嵌入 式应用
通信 设备
汽车 电子
电子 商务
军用 电子
典型系统：采样控制系统
辅助信息 A/D
控制器
D/A
A/D
传感器 采样 被控设备 控制 激励器
典型系统：飞行控制系统
响应
命令
操作系统 接口
传感信息 导 航
状态估计 状态估计
空中交通控制
飞行管理
虚拟飞机
状态估计
飞行控制
空气数据
• 成果获得了多项部级科技进步奖
课程目的
• 理论与实践相结合 • 以嵌入式软件工程思想为指导，
以应用为目的，全面介绍嵌入式 系统及其开发技术 • 对嵌入式系统及开发有一个全景 的把握。 • 配套实验：基于ARM的嵌入式系 统开发
课程目的
• 从纯软件到硬/软件结合 • 从“纸”上谈兵（编程序）到
“板”上谈兵 • 从“懂”怎么做到“会”做 • 从讲/听到讲/听/做。
课程的主要内容
• 嵌入式系统导论（概念、分类、发展 历程、特点、应用领域、发展趋势）
• 嵌入式硬件系统（基本组成，嵌入式 微处理器，外围电路等）
• 嵌入式软件系统（分类、特点、体系 结构、运行流程、操作系统、开发方 法）
• 嵌入式系统领域的一些新动态和成果
教材
嵌入式系统原理及应用开发 技术（第2版），桑楠等，高教 出版社，2008.01
电子科技大学嵌入式方向
• 长期从事嵌入式系统技术研究、开发、咨 询服务和本科/硕士/博士生培养
• 所研究内容属计算机应用博士点的主要学 术方向之一
• 承担并完成了国家863、电子发展基金、 国防预研等多项嵌入式系统相关的重点课 题，开发出具有自主版权的嵌入式实时操 作系统CRTOS系列及开发工具。
飞机
物理飞机
典型系统： 实时信号处理系统
雷达
采集 数字化
数据
共享 存储器
轨迹 记录
轨迹 记录
数据信号 处理器组
… DSP
控制状态
信号处理 参数
雷达信号处理系统
典型应用领域：信息家电
PDA
智能手机
音视频终
HPC
端
PC DVD
机顶盒
信息家电 WebTV
上网冰箱
Internet 电话
无线通信 设备
典型应用领域：普适计算
比尔.盖茨曾经预言： 随着后PC时代的到来，PC 将无处不在。
嵌入式PC
科学家的共识
计算机将变得小巧玲珑，藏 身在任何地方, 又消失在所有 地方；功能强大, 无影无踪。
计算机变得无处不在：例如 在墙里、在手腕上、在手写纸上 等等，随用随取、伸手可及
嵌入式系统应用领域
信息 家电
智能 玩具
工控 设备
嵌入式系统及应用
计算机机学院
前言
从上个世纪九十年代中期 到现在，嵌入式系统已经从 一个不起眼的单词，发展成 覆盖所有应用领域、家喻户 晓的时髦话题。
前言
虽然我国已经是嵌入式 产品生产、应用和消费的 大国，但国内工业界的技 术水平、特别是设计水平 相当落后。
前言
嵌入式开发的新要求：能 够使用工具缩短嵌入式产品 的开发周期；能够自行规划、 选型、设计、并组织开发一 个拥有自主知识产权的嵌入 式新产品。
参考资料
• 罗蕾，嵌入式实时操作系统及应用开 发，北航出版社.
• 张大波，嵌入式系统原理、设计与应 用，机械工业出版社
• C.M.Krishna, Kang G.Shin. REALTIME SYSTEMS. Tsinghua University Press, McGraw-Hill.
• A Survey of Real-time Operating Systems
参考资料
• 32位嵌入式系统编程，中国电力出版社 • 嵌入式Linux设计与应用，清华大学出
版社 • 嵌入式系统的实时概念，北航出版社 • 嵌入式操作系统综述，
/control/RTOSoverview.pdf • Wikipedia, Embedded System，
▪例 导弹控制系统
实时系统
• POSIX 1003.b定义 能够在限定 响应时间内提供所需水平服务的计 算机系统
• 一般性定义 一个实时系统是指 计算的正确性不仅取决于程序的逻 辑正确性，也取决于结果产生的时 间：如果系统的时间约束条件得不 到满足，将会发生系统出错。
特别注意
实时并不等于快！它 是一个相对的概念，确 切定义应该是“及时”， 即在系统允许的时间范 围内完成任务
移动终端
移动信息 发布
信息设备
可穿戴设 备
传感器网 络
普适计算
智能教室
智能环境
远程医疗 诊断
典型应用：车载综合管理系统
车载电话
GPS
车载上网
车载信息系统 驾驶员信息
车载综合管 理系统
车载DVD 车载MP3
倒车雷达
汽车黑匣子
小结
• 嵌入式系统无处不在，桌面系 统依然有用
• 计算机与使用者的比率达到和 超过100:1的阶段