嵌入式系统设计及应用第一讲
嵌入式系统设计及其应用
随着人工智能技术的发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够自主决策和学 习。
网络化
嵌入式系统将更加网络化，能够实现 远程控制和数据传输。
低功耗
随着物联网设备的普及，嵌入式系统 的功耗将越来越低，以延长设备的使 用时间。
定制化
嵌入式系统的硬件和软件将更加定制 化，以满足不同领域的需求。
02 嵌入式系统设计
随着物联网技术的不断发展，嵌入式系统的功能和性能要求 将进一步提高，需要不断优化嵌入式系统的设计，以满足物 联网应用的需求。
人工智能与嵌入式系统
人工智能技术的快速发展为嵌入式系统提供了新的发展方 向和应用领域。嵌入式系统将集成人工智能算法和模型， 实现智能化控制和处理。
嵌入式系统将成为人工智能技术的关键载体，广泛应用于 智能机器人、智能家居、智能医疗等领域。同时，嵌入式 系统也需要适应人工智能技术的发展，提供更加高效、可 靠、低功耗的解决方案。
嵌入式系统设计及其应 用
作者：XXX
20XX-XX-XX
目录
Contents
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统设计 • 嵌入式系统应用实例 • 嵌入式系统面临的挑战与解决方案 • 嵌入式系统的发展前景与展望
01 嵌入式系统概述
定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
低功耗处理器、医用传感器、安全存储等技术。
汽车电子
汽车电子系统可以实现的 功能包括
汽车导航、车载娱乐系统、汽车安全辅助等 。
嵌入式系统在汽车电子中 的应用主要体现在
实时操作系统、CAN总线通信、多媒体处 理等技术。
04
嵌入式系统面临的挑战与解决 方案
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。
嵌入式系统课程第1讲概述下
14
4） 软件开发在内核层编程，需要了解OS ，EOS种类多，性能不同，但功能类似， 掌握其中一种OS的用法，即可跟快使用其 他OS。 5）其他
15
.4 嵌入式系统的分类
嵌入式系统分类： 嵌入式系统的硬件 ➢ 嵌入式微控制器 （ MCU ） ➢ 嵌入式DSP微处理器 （DSP） ➢ 嵌入式微处理器 （ MPU） ➢ 嵌入式片上系统 （SOC） ➢ 嵌入式可编程系统 （SOPC）
嵌入式系统原理与应用
第一讲 嵌入式系统概述
1
第1章 嵌入式系统概述
1. 1 嵌入式系统概念 1.2 嵌入式系统的应用 1.3 嵌入式系统组成 1.4 嵌入式处理器 1.5 嵌入式系统操作系统 1.6 嵌入式系统开发
2
1.1 嵌入式系统概念
.1 嵌入式系统定义
IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义:
成本、体积、功耗等的严格要求
6
嵌入式计算机，则是非通用计算机形态 的计算机应用，它是作为嵌入式系统的核 心部件的形式隐藏在各种装置、设备、产 品和系统中。
嵌入式计算机是计算机技术发展中的一 种计算机存在的形式，是从计算机技术的 发展中分离出来的。
7
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
典型嵌入式系统基本组成
应用程序 操作系统
软件 结构
汽车电子产品（18个嵌入式控制模块）——CAN总线网络
VOLVO S80汽车的CAN总线网络
23
智能玩具与机器人
24
基于RTLinux的仿人机器人
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
嵌入式课程第1讲嵌入式系统综述ppt课件
课程设置的必要性
▪ 应用需求日益复杂 ▪ 微处理器技术长足发展 ▪ 社会对嵌入式技术人才的需求
据统计2002年16/32位嵌入式处理 器的销售额已接近70亿美元 ▪ 嵌入式软件技术成为核心
4/92
嵌入式处理器快速成长
$70亿
5/92
课程目的
了解嵌入式系统的概念和体系结构
掌握嵌入式系统的软硬件开发方法
代表产品有TI的TMS320C2000/C5000 和Motorola的DSP56000
35/92
嵌入式SOC
System On Chip,片上系统/系统芯片 将很多功能模块集成到单个芯片上 ➢ 各种通用处理器内核作为SOC设计公司的标准库，
用VHDL等语言描述 ➢ 除个别无法集成外，嵌入式系统的大部分集成到一
12/92
课程安排（5）
3. 嵌入式Linux设备驱动实验 － 基本的编程实现 － 数码管驱动与按键驱动的结构分析及使用方法
4. 串口通讯与短信收发系统综合实验 － 基于Qt的嵌入式GUI程序设计 － 串口通讯程序设计 － 短信收发程序设计 － 程序编译下载与运行
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评分标准
课堂表现与出勤率：20％ 实验表现：50％ 实验报告：30％
MIPS公司开发了32位高性能，低功耗的处理器 内核MIPS 32 4Kc和64位的处理器内核MIPS
64 5Kc
应用范围：机顶盒、视频游戏机、Cisco路由
器、激光打印机
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典型的嵌入式微处理器－PowerPC
PowerPC架构特点：可伸缩性好，方便灵活
既有通用处理器，也有嵌入式微控制器和内核， 应用范围非常广泛，从高端服务器、工作站到 PC，从消费类电子到通信设备
嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用第一章嵌入式系统的概述1.1 嵌入式系统的定义嵌入式系统是一种集成了硬件和软件，专门用于控制特定功能的计算机系统。
其设计目标通常是小型化、低功耗和高度可靠性。
1.2 嵌入式系统的特点嵌入式系统具有实时性要求高、功耗低、体积小、功能复杂等特点。
与通用计算机系统相比，嵌入式系统更加专门化和定制化。
1.3 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于电子产品、通信设备、工业自动化、汽车电子、医疗器械等领域。
它的应用领域越来越广泛，正成为推动社会进步和改善人类生活的重要力量。
第二章嵌入式系统的设计流程2.1 需求分析在设计嵌入式系统之前，首先需要进行需求分析，明确系统的功能、性能、接口等基本要求。
2.2 系统架构设计系统架构设计是指在需求分析的基础上，设计出系统的硬件和软件结构，确定各个模块之间的关系和通信方式。
2.3 硬件设计嵌入式系统的硬件设计是指设计硬件电路，包括选择合适的处理器、芯片、传感器、通信接口等，并进行电路布局和连接设计。
2.4 软件设计嵌入式系统的软件设计是指编写嵌入式系统的应用程序和驱动程序，以及进行系统调试和测试。
第三章嵌入式系统的关键技术3.1 多核处理器技术多核处理器技术是嵌入式系统设计中的一项关键技术，它可以提高系统的并行处理能力，提升系统性能。
3.2 实时操作系统实时操作系统是嵌入式系统中常用的操作系统，它具有快速响应、硬实时性和可预测性等特点，保证系统的实时性能。
3.3 物联网技术物联网技术将嵌入式系统与互联网相结合，实现设备之间的互联互通，广泛应用于智能家居、智能交通等领域。
第四章嵌入式系统的案例分析4.1 汽车电子系统汽车电子系统是嵌入式系统的典型应用之一，包括发动机控制系统、车载娱乐系统、车身控制系统等，提升了汽车的性能和舒适性。
4.2 工业自动化系统工业自动化系统是嵌入式系统在工业生产中的应用，包括PLC控制系统、机器人系统等，提高了生产效率和质量。
计算机科学与技术专业课_嵌入式系统设计与实例开发_第一章 引言
5
实验大纲（约20学时）
实验题目
1、ARM ADS1.2开发环境介绍
分类
实验内容
基本知识 介绍嵌入式开发一般流程，并介绍开发过程中使用的软 件和硬件的安装与调试，学生通过该实验可以了解 和熟悉嵌入式的软硬件平台。 2、开发基本的嵌入式应用程序 基本知识 通过实验简单基本的嵌入式应用程序，介绍基本的嵌入 式应用程序的开发方法。 3、串口通信 基础技能 通过串口通信，掌握ARM中I/O和外设控制。 4、A/D转换和电机控制 5、触摸屏与LCD驱动 基础技能 通过A/D转换和电机控制，掌握ARM中I/O和外设控制 基础技能 通过实现触摸屏与LCD驱动，掌握嵌入式系统中最常见 的人机接口实现方式
6
参考资料
1.
王田苗 主编. 嵌入式系统设计及实例开发——ARM与 μC/OS-Ⅱ（第二版）. 北京：清华大学出版社， 2003.9
2．（美）Jean brosse, 邵贝贝译. μC/OS-Ⅱ—— 源码公开的实时嵌入式操作系统. 北京：中国电力出 版社，2001.8 3. 马忠梅等著. ARM嵌入式微处理器体系结构。北航出 版社
4
课程大纲（约30学时）
主题 1．引言 2．嵌入式系统的基本知识 3．ARM微处理器体系结构 4．嵌入式实时操作系统(uC/OS) 5．嵌入式系统的设计方法 6．嵌入式系统的硬件设计 7．嵌入式系统编程 8．Embedded Linux/WinCE 9．讨论、总结复习 课时数 3 3 3 6 3 3 4 2 3 内容 嵌入式系统技术前沿、应用领域、发展趋势及相 关领域研究成果 嵌入式系统的特点、分类、基本概念 介绍主流硬件平台，详细介绍ARM微处理器的体系 结构、功能及应用 介绍主流实时操作系统，深入分析嵌入式实时操 作系统C/OS，包括系统结构、实时性及应用 以一个典型应用为例，介绍嵌入式系统设计的一 般方法， 介绍外围接口设计，以LCD、触摸屏为例，着重讲 解人机交互接口设计 介绍嵌入式软件的体系结构，着重讲解嵌入式GUI 的编程方法 介绍Embedded Linux和WinCE下的嵌入式应用开发 选择3-5名有嵌入式开发经验的学生做报告，师生 点评，探讨
嵌入式课件(ppt)
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。”
《嵌入式系统开发与应用》教学教案
《嵌入式系统开发与应用》教学教案第一章：嵌入式系统概述1.1 教学目标让学生了解嵌入式系统的定义、特点和应用领域让学生掌握嵌入式系统的基本组成部分及其工作原理让学生了解嵌入式系统的发展趋势和未来发展方向1.2 教学内容嵌入式系统的定义和特点嵌入式系统的基本组成部分：处理器、存储器、输入输出接口等嵌入式系统的应用领域：家电、工业控制、医疗设备等嵌入式系统的发展趋势和未来发展方向1.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统的定义、特点和应用领域采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论嵌入式系统的发展趋势和未来发展方向1.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统的定义、特点和应用领域的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统应用实例第二章：嵌入式处理器2.1 教学目标让学生了解嵌入式处理器的定义、分类和性能指标让学生掌握嵌入式处理器的基本组成和工作原理让学生了解嵌入式处理器的选择方法和应用领域2.2 教学内容嵌入式处理器的定义和分类：单片机、ARM、DSP等嵌入式处理器的主要性能指标：主频、缓存、功耗等嵌入式处理器的基本组成：内核、外围电路、接口等嵌入式处理器的选择方法和应用领域2.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式处理器的定义、分类和性能指标采用实验演示法，展示嵌入式处理器的基本组成和工作原理采用案例分析法，分析具体的嵌入式处理器应用实例2.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式处理器的定义、分类和性能指标的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式处理器应用实例第三章：嵌入式操作系统3.1 教学目标让学生了解嵌入式操作系统的定义、特点和分类让学生掌握嵌入式操作系统的基本组成和工作原理让学生了解嵌入式操作系统的选择方法和应用领域3.2 教学内容嵌入式操作系统的定义和特点：实时性、小型化、可移植性等嵌入式操作系统的分类：裸机、实时操作系统、嵌入式中间件等嵌入式操作系统的基本组成：内核、驱动程序、应用程序等嵌入式操作系统的选择方法和应用领域3.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式操作系统的定义、特点和分类采用实验演示法，展示嵌入式操作系统的基本组成和工作原理采用案例分析法，分析具体的嵌入式操作系统应用实例3.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式操作系统的定义、特点和分类的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式操作系统应用实例第四章：嵌入式系统设计与开发流程4.1 教学目标让学生了解嵌入式系统设计的任务和步骤让学生掌握嵌入式系统开发的基本流程和方法让学生了解嵌入式系统开发的工具和环境4.2 教学内容嵌入式系统设计的任务和步骤：需求分析、硬件选型、软件设计等嵌入式系统开发的基本流程：系统设计、硬件实现、软件开发等嵌入式系统开发的工具和环境：集成开发环境、编程语言、调试工具等4.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统设计的任务和步骤采用实验演示法，展示嵌入式系统开发的基本流程和方法采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统开发实例4.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统设计的任务和步骤的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统开发实例第五章：嵌入式系统应用实例分析5.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在各个领域的应用实例让学生掌握第六章：嵌入式系统在家电领域的应用6.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在家电领域的应用实例让学生掌握家电领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点让学生了解家电领域中嵌入式系统的发展趋势6.2 教学内容嵌入式系统在家电领域的应用实例：电视、冰箱、空调等家电领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点：人机界面设计、网络通信等家电领域中嵌入式系统的发展趋势：智能化、网络化、节能化等6.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统在家电领域的应用实例采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统在家电领域的应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论家电领域中嵌入式系统的发展趋势6.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统在家电领域的应用实例的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统在家电领域的应用实例第七章：嵌入式系统在工业控制领域的应用7.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在工业控制领域的应用实例让学生掌握工业控制领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点让学生了解工业控制领域中嵌入式系统的发展趋势7.2 教学内容嵌入式系统在工业控制领域的应用实例：PLC、等工业控制领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点：实时性、稳定性等工业控制领域中嵌入式系统的发展趋势：自动化、智能化等7.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统在工业控制领域的应用实例采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统在工业控制领域的应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论工业控制领域中嵌入式系统的发展趋势7.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统在工业控制领域的应用实例的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统在工业控制领域的应用实例第八章：嵌入式系统在医疗设备领域的应用8.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例让学生掌握医疗设备领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点让学生了解医疗设备领域中嵌入式系统的发展趋势8.2 教学内容嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例：心电监护仪、超声波设备等医疗设备领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点：精度、可靠性等医疗设备领域中嵌入式系统的发展趋势：智能化、小型化等8.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论医疗设备领域中嵌入式系统的发展趋势8.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统在医疗设备领域的应用实例第九章：嵌入式系统在交通领域的应用9.1 教学目标让学生了解嵌入式系统在交通领域的应用实例让学生掌握交通领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点让学生了解交通领域中嵌入式系统的发展趋势9.2 教学内容嵌入式系统在交通领域的应用实例：智能交通系统、车辆导航等交通领域中嵌入式系统的解决方案和设计要点：实时性、安全性等交通领域中嵌入式系统的发展趋势：智能化、高效化等9.3 教学方法采用讲授法，讲解嵌入式系统在交通领域的应用实例采用案例分析法，分析具体的嵌入式系统在交通领域的应用实例采用小组讨论法，让学生分组讨论交通领域中嵌入式系统的发展趋势9.4 教学评价课堂问答：学生能够回答嵌入式系统在交通领域的应用实例的问题案例分析报告：学生能够分析具体的嵌入式系统在交通领域的应用实例重点和难点解析一、嵌入式系统概述：理解嵌入式系统的定义、特点和应用领域，以及嵌入式系统的基本组成和工作原理。
嵌入式系统基础教程第01讲第1章绪论
嵌入式系统是“用于控制、监视或 者辅助设备、机器和车间运行的装 置。”
英文原文为：devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants.
顾名思义： 包含（安装）在电子装置（应用对象）内 部的计算机系统称为嵌入式系统。
基本描述： 专门用途的计算机系统 常常用于控制 广泛存在 包含硬件和软件
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嵌入式系统的释义
全称
嵌入式计算机 嵌入式计算机系统
简称
嵌入式系统
相关术语
嵌入式设备 嵌入式技术 有时还进一步简称为嵌入式
构、ARM嵌入式程序设计、uCOS-II操作系统、 设备驱动、 uCLinux操作系统。借用为宜。
13
参考资料
Real-time Embedded Software Systems OSEK/VDX Operating System. Version 2.2.2.
July 5th, 2004. Charting Past, Present, Future Research in
嵌入式操作系统
Linux （源代码）
实验项目
8
实验系统的内容
配套8个实验项目，具体是：
开发环境建立实验：1个/平台 实时内核实验：7个
任务的基本管理 优先级反转 优先级继承 信号量：哲学家就餐问题的实现 消息队列 时钟中断 µC/OS-II的内存分配
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教材及参考资料
嵌入式系统基础教程，俞建新等主编，机械工业出版社. 嵌入式实时操作系统及应用开发，罗蕾主编，北京航空航天大学出版
嵌入式系统设计与应用[共5篇]
![嵌入式系统设计与应用[共5篇]](https://img.taocdn.com/s3/m/d9e6b0e06037ee06eff9aef8941ea76e59fa4a5e.png)
嵌入式系统设计与应用[共5篇]第一篇：嵌入式系统设计与应用第一章：嵌入式系统定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，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。
（一切非PC计算机系统）嵌入式系统特点：“专用”计算机系统，运行环境差异很大，比通用PC系统资源少，功耗低，体积小，集成度高，成本低，具有完整的系统测试和可靠性评估体系，具有较长的生命周期，需要专用开发工具和方法进行设计，包含专用调试电路，多学科知识集成系统。
嵌入式系统应用范围：汽车，工业控制，通信设备，消费电子，商业终端，航空航天，军事需求。
嵌入式系统的基本开发流程：系统定义与需求分析阶段，方案设计阶段，详细设计阶段，软、硬件集成测试阶段，系统功能性测试及可靠性测试阶段。
系统定义与需求分析阶段：对系统需求进行分析，制定系统的设计依据。
方案设计阶段：确定系统初步设计方案并形成设计描述文档。
详细设计阶段：完善初步方案，对方案实施详细设计。
软硬件集成测试阶段：对系统软硬件进行综合测试，验证系统设计功能。
系统功能性能测试及可靠性测试测试：对系统功能，性能，可靠性进行综合测评。
对于使用操作系统的嵌入式系统来说,嵌入式系统软件结构一般包含4个层面：板级支持包层，实时操作系统(RTOS)层，应用程序接口(API)层，应用程序层。
有些资料将应用程序接口API归属于OS层，按3层划分的应用程序控制系统的运作和行为；操作系统与硬件无关，不同的嵌入式操作系统其组成结构也不尽相同嵌入式操作系统种类繁多,大体分为两种：商用型和免费型商用型：VxWorks，Windows CE，pSoS，Palm OS，OS-9，LynxOS，QNX和LYNX 免费型：Linux和uC/OS—II uC/OS—II具有执行效率高，占用空间小，可移植性及扩展性强，实施性能优良，稳定性和可靠性良好等特点。
其内核采用微内核结构，将基本功能(如进程管理，存储管理，中断处理)放在内核中，留给用户一个标准API 函数，并根据各个任务的优先级分配CPU时间。
嵌入式系统原理及应用教程第1章
1.3.2 硬件抽象层
BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统 对应于不同定义形势的BSP。
例如，对应同一个CPU来说，要实现同样的功能， VxWorks的BSP和Linux的BSP的写法和接口定义却 完全不同。
1.1.2 嵌入式系统的特点
与通用的计算机系统化相比，嵌入式系统具有以下显 著特点。
系统内核小 专用性强 运行环境差异大 可靠性要求高 系统精简和高实时性操作系统 具有固化在非易失性存储器中的代码 嵌入式系统开发工作和环境
1.2 嵌入式系统的发展概述
1.2.1 嵌入式系统的历史与发展 1．始于微型机时代的嵌入式系统 （1）单片机开创了嵌入式系统独立发展之路 （2）单片机的技术发展史
实验系统的内容
目标平台 开发工具
ARM9开发板 PC虚拟机
•ADS集成开发环境
嵌入式操作系统 Linux
实验项目
课程成绩评定
课程成绩＝平时成绩＋实验成绩＋期末考试成绩 平时成绩
15分，其中作业5分，中期课堂测验5分,出勤5分 实验成绩
15分，平时10分，实验报告5分 期末考试：闭卷考试70分，第十四周左右
嵌入式系统原理及应用教程
课程目的
理论与实践相结合。 以嵌入式系统基础及嵌入式处理器及其体系结
构为重点，以应用为目的，全面介绍嵌入式系 统的设计。 使大家既能对嵌入式系统及开发有一个全景的 把握，又能深入理解嵌入式实时操作系统。
课程特点
利用PC机就可以自己动手搭建嵌入式系统的开发 平台，熟悉应用开发，更方便地学习和理解嵌入 式系统的基础知识： 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
《嵌入式系统与应》课件
02
调试工具
调试工具用于在嵌入式系统开发过程 中进行程序调试和问题定位。常见的 调试工具包括JTAG调试器和串口调试 器等。
03
版本控制系统
版本控制系统用于管理嵌入式系统开 发过程中的代码版本，方便多人协作 开发和代码回溯。常见的版本控制系 统有Git和SVN等。
嵌入式软件设计方法
模块化设计
将嵌入式软件划分为多个模块，每个模块具有明确的功能和接口， 便于软件的开发、维护和升级。
微处理器
微处理器概述
微处理器是嵌入式系统的核心，负责执行指 令和处理数据。
微处理器性能指标
处理速度、功耗、集成度等，这些指标直接 影响嵌入式系统的性能。
常见微处理器类型
ARM、MIPS、PowerPC等，这些微处理器 广泛应用于嵌入式系统。
微处理器的选择
根据应用需求选择合适的微处理器，考虑性 能、功耗、成本等因素。
存储器
存储器概述
存储器是嵌入式系统中用于存储数据 和程序的硬件设备。
常见存储器类型
RAM、ROM、Flash等，这些存储 器在嵌入式系统中广泛应用。
存储器性能指标
存储容量、读写速度、功耗等，这些 指标影响嵌入式系统的性能和稳定性 。
存储器的选择
根据应用需求选择合适的存储器，考 虑性能、功耗、成本等因素。
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REPORTING
嵌入式系统的发展趋势与挑战
01
嵌入式系统将向更小、更轻、更低功耗的方向发展 ，满足各种便携式设备和穿戴式设备的需求。
02
嵌入式系统将与云计算、大数据等技术深度融合， 实现更高效的数据处理和分析能力。
03
嵌入式系统的发展面临安全性和可靠性的挑战，需 要加强安全防护和可靠性设计。
《嵌入式系统及应》课件
需求。
系统部署与维护
系统部署
将系统安装到实际运行环境中，并进行必要的 配置和优化。
系统维护
定期对系统进行检查、维护和升级，确保系统 稳定运行。
技术支持与故障排除
为用户提供技术支持，及时处理系统运行中出现的各种问题。
05
嵌入式系统的应用实例
智能家居系统
智能家居系统是嵌入式系统的典型应用之一，通过将各种家电设备、照明、门窗、 环境监测等子系统集成在一个平台上，实现智能化控制和管理。
任务调度
嵌入式操作系统能够 根据任务优先级进行 任务调度，确保高优 先级任务能够及时得 到处理。
设备驱动
嵌入式操作系统提供 设备驱动程序，用于 与硬件设备进行交互 。
嵌入式中间件
数据传输
嵌入式中间件提供数据传输功能，实 现不同设备或系统之间的数据交换和
通信。
消息队列
嵌入式中间件提供消息队列机制，用 于在不同设备或系统之间传递消息。
析仪等。
嵌入式系统在医疗电子设备中发挥着重 要作用，通过高性能的处理器和各种传 感器，实现对病人生命体征的实时监测 和数据分析，为医生提供准确的诊断依
据。
医疗电子设备需要具备高精度、高可靠 性和低功耗等特点，因此对嵌入式系统
的性能和可靠性要求较高。
汽车电子系统
汽车电子系统是嵌入式系统的 又一应用领域，主要用于汽车 发动机控制、车身控制、安全
数据处理
应用软件负责对数据进行处理和分析，满 足用户需求。
业务逻辑
应用软件包含业务逻辑，用于实现具体的 业务功能。
系统软件
系统引导程序
系统软件包含引导程序， 用于初始化硬件设备和加 载操作系统。
网络协议栈
嵌入式系统的设计和应用
演讲人： 日期：
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统硬件设计 • 嵌入式系统软件设计 • 嵌入式系统通信与网络技术 • 嵌入式系统图形界面设计 • 嵌入式系统测试与评估方法
01
嵌入式系统概述
定义与发展历程
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，它被嵌入到更大的系统或设备中， 用于执行特定的功能或任务。
嵌入式系统软件设计
操作系统选型及移植方法
实时操作系统（RTOS） 选型
根据项目需求选择适合的RTOS，如 FreeRTOS、VxWorks等，考虑实时性、稳 定性、可移植性等因素。
操作系统移植
针对目标硬件平台，进行操作系统移植，包括启动 代码编写、中断处理、内存管理等。
系统裁剪与优化
根据项目需求对操作系统进行裁剪，去除不 必要的功能，降低资源消耗，提高系统性能 。
选择原则
根据项目需求、硬件资源、开发难度和成本等因素进行选 择。
使用方法
在嵌入式系统中移植图形库，开发相应的图形界面应用程 序。
界面布局与交互设计原则
界面布局原则
简洁明了、易于理解、符合用户习惯。
交互设计原则
直观易用、及时反馈、减少错误操作。
设计工具
可使用GUI设计工具如Qt Builder等。
Designer、GTK+
白盒测试
基于系统内部逻辑和结构进行测试，包括代码覆盖、路径覆盖等， 确保所有功能都被执行到。
灰盒测试
结合黑盒和白盒测试方法，既关注系统输入输出的正确性，也关注内 部逻辑和结构的合理性。
性能测试方法
负载测试
通过模拟多用户同时使用系统的场景，测试系统在不 同负载下的性能表现。
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与PC机区别： 专用特定任务； 硬件资源比PC机少； 实时多任务操作系统； 功耗、成本约束； 目标代码存放在ROM中； 专用工具开发设计。
第一讲 嵌入式基础知识
1.2
1.2 嵌入式系统应用
办公设备：复印机、传真机，PC机外围设备，键盘、鼠标、优 盘、显示器、Modem、打印机、扫描仪等，含有数个甚至数十 个嵌入式系统。
设备驱动程序、HAL、BSP SOC/SOPC
电源管理
Flash
E2PROM 内 SDRAM 存
SRAM
GPIO IIS USB LCD
ADC/DAC
处理器/ARM核
Timer/RTC
MMU/Cache
DSP/浮点运算协处理器
CAN 以太网 DMA
FPGA/CPLD
UART和IrDA
看门狗及复 位电路
消费类产品：如MP3、照相机、摄像机、PDA、智能玩具，网络 家电、智能家电、车载电子设备等。
测控和自动化：各个领域中的智能仪器仪表，各种装备、设备 中的测控系统、自动化系统。如工业控制、数控机床、智能工 具、工业机器人、服务机器人等，汽车、火车、轮船、航空与 航天器等工具中的控制系统。
数字网络通信：交换机、路由器、网关、手机，各个领域、装 备、设备中的数字网络通信系统。
第一讲 嵌入式基础知识
1.4
1.4 嵌入式系统开发 硬件开发过程： 硬件总体设计方案； 硬件设备选型； 硬件原理图设计； 硬件印刷版图设计； 硬件电路焊接； 硬件电路调试； 硬件电路修改。
软件工具：Protel
第一讲 嵌入式基础知识
1.4
软件开发过程:(交叉开发)
宿主机 运行 调试工具 软件
通信信道 仿真器
定义二：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。
三要素：嵌入、专用、计算机。
第一讲 嵌入式基础知识
1.1
与单片机区别：
单片机属于嵌入式系统，但只有嵌入式系统的部分结 构和部分功能，单片机不使用操作系统。
第一讲 嵌入式基础知识
1.3
软件： 嵌入式操作系统：(实时、多任务、可裁剪) Vxworks：美国WindRiver公司、市场占有率最高； WinCE：微软； PalmOS：Palm公司、在PDA市场占据很大份额； Linux/µCLinux：免费、源码开放的操作系统； µC/OS-II：源码开发的实时操作系统、面向中小型嵌 入式系统应用； Android(Google)、iOS(苹果)、Symbian(诺基亚)。
人机交互接口LCD/触摸屏、键盘、鼠标
1.3
软件
硬件
输入输 出接口
第一讲 嵌入式基础知识
1.3
硬件： 嵌入式处理器： Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、 ARM； 嵌入式微控制器： MCS-51、MCS96/196/296； 嵌入式DSP： TMS320C2000/C5000/C6000/C8000、 DSP56000/100/200/300； 流行的SOC： Smart XA （Philips）、M-Core（Motorola）
目标机 内嵌 调试部件
JTAG
调试软件(交叉编译器)：
ADS1.2;RealView MDK;IAR
仿真器： J-Link;ULink2
宿主机
目标机
第一讲 嵌入式基础知识
1.4
嵌入式系统学习工具：
笔记本电脑（含无线网卡）； REALVIEW MDK； PROTEL99； J-LINK； 硬件电路板。
演示：嵌入式系统项目开发过程(2440_Project.folder)
第一讲 嵌入式基础知识
1.0 引子 1.1 嵌入式系统定义 1.2 嵌入式系统应用 1.3 嵌入式系统组成 1.4 嵌入式系统开发
第一讲 嵌入式基础知识
1.0
1.0 引子
第一讲 嵌入式基础知识
1.0
பைடு நூலகம்
第一讲 嵌入式基础知识
1.0
第一讲 嵌入式基础知识
1.1
1.1 嵌入式系统定义
定义一：嵌入式系统是嵌入在其他设备中，起智能控 制作用的专用计算机系统。
“计算机学科”和“电子技术学科”两种专业的结合。
第一讲 嵌入式基础知识
1.2
第一讲 嵌入式基础知识
1.2
视频：嵌入式生活(苹果眼中的世界.flv)
第一讲 嵌入式基础知识
1.3
1.3 嵌入式系统组成
第一讲 嵌入式基础知识
应用层 OS层 驱动层
应用程序 文件系统/图形用户应用程序接口
实时操作系统（RTOS）