STM32讲义1-概述

1.1.5 嵌入式系统分类
• 按表观形式（硬件范畴）
芯片级嵌入(含程序和算法的处理器、单片机) 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入（系统中的电路板）
• 按实时性要求（软件范畴）
非实时系统（如PDA等） 软实时系统（消费类产品如MP3、MP4等） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统）
嵌入式处理器分类
嵌入式技术的应用－PMP
Portable Media Player
(便携式媒体播放器)
Nike的 iPod 帽 Ipod nano
Meizu M8
iLuv可即时将视频录制到iPod/ 闪存卡上，与以前技术相反
XtremeMac开发的iPod音箱 Archos带 Wifi的704
Sony家用影音综合设备
DSP/浮点运算协处理器 FPGA/CPLD
UART和IrDA
人机交互接口LCD/触摸屏、键盘、鼠标
1.1.3 嵌入式系统的特点
主要有以下几个方面的特点（特征）
1、专用性强 2、系统精简（功能单一） 3、操作系统可有可无，内核小、实时性强 4、程序固化在存储器中 5、可靠性高 6、需要专门工具开发和环境 7、与被嵌入设备有机结合，生命周期长
其他
汽车立体声音 响HD Radio扩展包 改装遮阳板 DVD / TV / MP3
嵌入式技术的应用－新兴硬件
服用的 RFID 芯片
GPS/蓝牙双拼模块芯片
龙芯2号增强型处理器芯片
Intel进入 二十倍数 时代，五 年后给我 们八十核 心处理器
Intel Tolapai计划要把南北桥、存储控制器 做在CPU芯片中
1.1.4 嵌入式系统的应用
军事国防 消费电子
信息家电
工业
工控设备 智能仪表 汽车电子
军事电子
嵌入式系统 应用
网络设备 电子商务
智能玩具
通信设备 移动存贮
网 络
1.1.4 嵌入式系统的应用(3)
嵌入式系统的应用领域
• • • • • • • • 工业控制 仪器仪表 日常生活 科学研究 军事国防 航空航天 医疗卫生 文化教育 • • • • • • • • 广播电视 电信 网络 交通运输 水利 电力 农业 气象 等
IPEVO支持Skype电话
嵌入式技术的应用－办公用品
录音笔 FLY数字笔
– 能“看懂”在专用纸上所写的内 容 – 能“阅读”写作和纠正语法错误 – 完成简单的算术运算 – 将英文互相翻译成西班牙文等
Genius数字便笺
– – – – – 存储100页便笺 2000LPI分辨率 32MB板载内存 可通过USB连接电脑 笔迹识别软件
汽车电子：18个嵌入式控制模块、 CAN总线网络
军事国防领域
作战指挥系统：夜视扫描、 全球定位、指挥通信
航天领域
火星探路者--基于VXworks
1.1.4 嵌入式系统的应用(6)
二、从芯片和产品市场来看嵌入式 系统的应用
用于嵌入式系统设计与制造的CPU，每年 大概有10---20亿片。 • 据统计，每年只有2%左右的计算机芯片 用在台式PC或便携式电脑上的，而98%的 CPU或微控制器用在了嵌入式系统上。 • 每年大约有1万个新的嵌入式系统产品投 入生产，而且越来越多的系统需要复杂的嵌 入式操作系统。 •
VPN产品
Buffalo 路由器 / USB 网卡套装
千兆网关防火墙
嵌入式技术的应用－仪器仪表
手 持 仪 DCG (动态心电图仪) 便携式多参数监护仪 中医指套传感器脉象虚拟仪器 推拿手法测试仪 电动机故障状态监测保护系统
监 控 仪
嵌入式技术的应用－交通相关
汽车电子
– 处理器个数可达三位数 – 车载：娱乐、定位、导航 – 车控：ABS(防抱死系统)、 EBD(制动力分配控制)等 中国版月球车
脑手机放在底座上成为电脑
韩国电信手机/电视遥 控器二合一产品
嵌入式技术的应用－智能家居
智能家居 智能家电
浙江大学智能割草机 智能型垃 圾桶 i.Master
DangerBomb 闹钟 不起床就爆炸啰
Roto-Rooter公司马桶 组合笔记本/ipod/冰 箱/Xbox360/健身
高科技的捕鼠器 遮断红外线光束掉下笼子
– 可追踪罪犯的定位和坐标
爱国者视频MP4手表
嵌入式技术的应用－运动玩具游戏
GTX公司定位的运动跑鞋
– 内置的GPS接收器和可充电电池
遥控蜻蜓 次世代三大主流
– 三款主机Xbox 360，WII，PS3
GameCube
Wii, 手柄, 手套, 枪
PS3
XboX360
嵌入式技术的应用－摄像器材
第1章 嵌入式系统概述
主要内容
嵌入式系统简介 嵌入式微控制器 嵌入式操作系统 STM32嵌入式系统 的学习问题
1.1 嵌入式系统简介
主要内容
嵌入式系统定义 嵌入式系统组成 嵌入式系统特点 嵌入式系统应用 嵌入式系统分类 嵌入式系统发展
1.1.1 嵌入式系统定义
随着计算机技术、网络技术和微电子技术的快速 发展，人们进入了后PC时代，后PC时代是一个嵌 入式系统（Embedded System）的网络时代，嵌入 式技术将主宰后PC时代。 “嵌入式系统”实际上是“嵌入式计算机系统” 的简称。 对“嵌入式系统” 有各种不同的定义。
1.1.1 嵌入式系统定义(2)
一、嵌入式系统的定义
从本质上来说，嵌入式系统是： “以应用为中心，以计算机技术为基础， 软硬件可裁减，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”。 嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途 的、隐藏在某种设备中的、计算机软硬件集 合体，没有固定的特征形状的计算机系统。
1.1.4 嵌入式系统的应用
嵌入式系统应用及其广泛，只要是用电的设备， 都可以有嵌入式系统，对于日常生活用品，甚至 于不用电的设备也可能有嵌入式系统。
一、嵌入式技术无处不在
① 办公设备：复印机、传真机，PC机外围设备， 键盘、鼠标、U盘、显示器、Modem、打印机、 扫描仪等，含有数个甚至十数个嵌入式系统。 ② 消费类产品：如MP3、照相机、摄像机、PDA、 智能玩具，游戏机、学习机、网络家电、智能家 电、便携视频机、导航仪、车载视频音响、竞赛 设备、主持人设备等。
Polymer Vision手机书
嵌入式技术的应用－手表
Martin Frey手表
– 日程表、和手机联动 – 获取网络连接和GPS定位信息
手表手机：M300
– 1英寸的显示屏、USB接口 – 可播放音乐、支持蓝牙
Nike的Speed+手表
– 结合 iPod 和运动计测
韩国防性罪犯的电子手镯
• 按存储器结构分（数据存储器、程序存储器）
普林斯顿结构（冯.诺依曼结构）：同一空间 哈佛结构：两个空间（两套总线）
•
按处理器结构分
CISC、RISC ：复杂、精简指令处理器
•
按处理器功能分
MPU：如MCS-51、 ARM、Intel、DSP等系列 MCU：如MCS-51、ARM 、MIPS系列 SOC、SOPC：片上系统、可编程片上系统
1.1.2 嵌入式系统组成
粗略划分：
• 嵌入式处理器 • 外围设备
稍细划分：
• 嵌入式处理器 • 外围设备 驱动程序 嵌入式操作系统 应用接口 嵌入式应用软件
• • 嵌入式操作系统(可选) • • 嵌入式应用软件 • •
1.1.2 嵌入式系统的组成(2)
软 件 部 分 硬 件 部 分
应用层
应用程序 文件系统/图形用户应用程序接口
数码相机 DV
嵌入式技术的应用－多媒体终端
IP电话 视频会议 可视电话
IP电话
网络视频电话
视频电话
语音识别电话
嵌入式技术的应用－家庭音响
引入计算机技术的音响
LG HD DVD/蓝光播放器
wk.baidu.com
iPhone
Motorola支持M卡的 HD DVR 录像机
配备B&O与Core 2 Duo的P.Guerra家庭影院
1.1.1 嵌入式系统定义(3)
嵌入式系统三要素： 嵌入、专用、计算机
• 嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境 要求 • 专用性：软、硬件按对象要求设计、裁减
• 计算机：实现对象的智能化功能，是计算 机
1.1.1 嵌入式系统定义(5)
二、嵌入式系统的其它定义 1、IEEE（国际电气和电子工程师协会） 的定义
软件
OS层 驱动层 实时操作系统（RTOS） 设备驱动程序、HAL、BSP SOC/SOPC GPIO IIS 处理器/ARM核
MMU/Cache
硬件
输入输 出接口
Flash 内 EEPROM 存 SDRAM SRAM
看门狗及复 位电路
电源管理
Timer/RTC CAN 以太网 DMA
USB
LCD ADC/DAC
计算机应用领域的划分
服务器
服务器
桌面通用型
高端服务型
小 型 专 用 型
服务器
嵌入式Internet应用
后PC时代产品的蓬勃发展
1.1.4 嵌入式系统的应用(5)
嵌入式技术的应用－手机
普通手机 智能手机
– 与PDA结合
Nokia手机户外音响
Sony Ericsson超小型手机电 内置 DVB-H 移动电视手机
Sonos ZP80无线音响
嵌入式技术的应用－电视
高清电视 数字电视 立体显示技术 数字电视机顶盒
能输出 1080p 高画质 影像的 iPod Dock
投影机，家庭影院、教学
LG内置数字录像机的 LCD TV
嵌入式技术的应用－通讯设备
有计算机能力的各种通讯设备 路由器/交换机/防火墙等
浙江大学显示营 养智能果汁机
配备电子食谱 的锅铲coo.boo
嵌入式技术的应用－PDA
个人信息助理 掌上电脑
Nokia 6110 四频 HSDPA / GPS 导航器
GPS导航器
Map-Star的GPS定位设备
PDA 手机 + GPS 导航＝ Dopod U1000，且支持SkyPE
华硕GPS导航器
1.1.4 嵌入式系统的应用(3’)
当前我国的主要应用领域
客户分布：主要在电信、医疗、汽车、 安全、工业控制和消费类等行业。 产品分布：主要在消费类电子、通信、 医疗、安全等行业。 其中在消费类电 子领域占最大的市场份额。 发展重点：移动多媒体、数字娱乐、 手机终端、汽车电子、医疗产品等，成 为嵌入式系统应用市场的发展重点。
STM32 ARM讲义
第1章 嵌入式系统概述
Embedded System Overview
2015.3
STM32嵌入式系统课程内容
1、嵌入式系统概述 2、Cotex-M3微处理器 3、STM32微控制器基 本结构 4、STM32程序设计 5、GPIO原理及应用 6、EXTI原理及应用 7、USART原理及应用 8、定时器原理及应用 9、DMA原理及应用 10、ADC原理及应用 11、µ C/OSII嵌入式操 作系统基础 12、µ C/OSII内核机制 13、嵌入式系统综合 设计实例
将一套计算机控制系统嵌入到具有某种完 善的、特定功能的系统内（如各种机械设 备），以实现对原有系统的计算机控制，这 样的计算机控制系统叫做嵌入式系统。 它通常由特定的功能模块组成，主要由 嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操 作系统、用户应用软件等部分组成。 该定义把通用的PC机也包括进了嵌入式 系统。
1.1.1 嵌入式系统定义(8)
二、单片机和嵌入式系统
单片机属于嵌入式系统，但功能不够强、 性能不够高，是一种不够完善的嵌入式系统。 把单片机归属于嵌入式系统，因此，嵌入 式系统已经有几十年的历史了。 单片机与嵌入式系统的区别，只有嵌入式 系统的部分结构和部分功能：
•
• •
单片机数据处理能力有限、处理速度有限，不 能够用于所有的嵌入式系统 单片机不使用操作系统 单片机无网络功能、无文件系统功能等
1.1.1 嵌入式系统定义(6)
2、中国微机学会的定义
嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算 机系统，可以分为芯片级、板卡级、系统级 三种类型。 芯片级嵌入的是含程序或算法的处理器； 板卡级嵌入的是系统中的某个核心模块 板； 系统级嵌入的是主计算机系统。
1.1.1 嵌入式系统定义(7)
3、国内有学者认为
嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助 操作机器和设备的装置”（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 可以看出此定义是从应用上、功能上考虑 的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还 可以涵盖机电等附属装置。