嵌入式系统25.ppt
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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。
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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：
最新嵌入式系统简介嵌入式系统的组成嵌入式系统开发流程ppt课件PPT课件
• ROM仿真器 • JTAG仿真器 • 逻辑分析器
• 需求管理工具
• 示波器
• DSP开发工具
• 器件驱动器开发工具
• 软硬件协同验证工具
9.3 嵌入式系统开发流程
1 嵌入式软件开发的特点
▪ 嵌入式系统与通用计算机系统的差别：
– 人机交互界面 – 有限的功能
– 时间关键性和稳定性
▪ 嵌入式软件开发的特点：
嵌入式微控制器EMCU
• 嵌入式微控制器又称为单片机，它将CPU、存 储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其 它外设接口封装在同一片集成电路里。
• 嵌入式微控制器制造商：摩托罗拉、英特尔、 英飞凌科技、 Atmel、日立、NEC、三菱、 东芝、松下、Microchip、富士、飞利浦、德 州仪器、三星、三洋、索尼、Oki、凌阳科技 等。
9.1 嵌入式系统简介
• 广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬 件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片
机和DSP系统。这些系统在完成较为单一 的专业功能时具有简洁高效的特点。但由 于他们没有操作系统，管理系统硬件和软 件的能力有限，在实现复杂多任务功能时， 往往困难重重，甚至无法实现 • 从狭义上讲，那些使用嵌入式微处理器构 成独立系统，具有自己操作系统，具有特 定功能，用于特定场合的专用软硬件系统 称为嵌入式系统。
▪ 嵌入式软件开发的特点：
–引入任务设计方法 –需要固化程序 –软件开发难度大
➢ 嵌入式应用软件对实时性、稳定性、可靠性、 抗干扰性等性能的要求都比通用软件的要求 更为严格和苛刻。
2.2 嵌入式系统开发的流程
嵌入式软件的开发流程与通用软件的开发流程 大同小异，但开发所使用的设计方法具有嵌入式 开发的特点。整个开发流程可分为：
嵌入式系统的PPT课件
地址
指令寄存器
控制器
指令
数据通道
输入
输出
中央处理器
地址 数据
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据存储器
数据0 数据1 数据2
9
CISC和RISC
CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）
具有大量的指令和寻址方式 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令 大多数程序只使用少量的指令就能够运行。 RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) 在通道中只包含最有用的指令 确保数据通道快速执行每一条指令 使CPU硬件结构设计变得更为简单
10
CISC与RISC的数据通道
开始
IF
ID
ALU MEM REG
退出
微操作通道
开始
IF
ID
REG ALU MEM
退出
单通数据通道
11
CISC的背景和特点
背景:存储资源紧缺, 强调编译优化 增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一些原来由
软件实现的、常用的功能改用硬件的（微程序）指令系统 来实现 为节省存储空间，强调高代码密度，指令格式不固定，指 令可长可短，操作数可多可少 寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储 器 采用微程序控制，执行每条指令均需完成一个微指令序列 （微程序） CPI > ５，指令越复杂，CPI越大。
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CISC与RISC的对比
类别
CISC
指令系统 指令数量很多
RISC 较少，通常少于100
执行时间 编码长度
有些指令执行时间很长，如 整块的存储器内容拷贝；或 将多个寄存器的内容拷贝到 存贮器
嵌入式系统教案ppt课件
不能为PC； CRn是协处置器的目的存放器，可以是C0-15； CRm是附加的目的存放器或源操作数存放器，用于区分
同一编号的不同物理存放器，当指令中不需求附加信息时 要将C0指定为CRm； OP2也提供附加信息，用于区分同一编号的不同物理存放 器，当指令中不需求附加信息时，可以省略或者将其置0。
嵌入式系统教案
武汉创维特信息技术
2021/6/24
提纲
第五章 ARM存储系统 1 ARM存储系统概述 2 ARM存储器管理单元
3 高速缓冲区和写缓冲区
4 快速上下文切换技术
ARM存储系统概述
ARM存储系统概述
与其他中低档单片机不同，ARM处置器中普通都包含一个 存储器管理部件，用于对存储器的管理。
快表的运用
更新：当CPU需求访问内存时，首先在TLB中查找需求的 地址变换条目。假设不存在那么在内存页表中查询，并把 查询的结果添加到TLB中。
去除：当内存中页表的内容改动或者运用新的页表时， TLB中的内容需求清空。CP15的存放器8用于完成该功能。
锁定：可以将一个地址变换条目锁定在TLB中，以加快访 问速度，CP15的存放器10用于完成该功能。
ARM存储器管理单元
CP15存放器列表－1
存放器编号 根本作用
0
ID编码〔只读〕
1
控制位
2
存储维护和控制
3
存储维护和控制
4
存储维护和控制
5
存储维护和控制
6
存储维护和控制
在MMU中的作用 ID码和Cache类型 各种控制位 地址转换表基地址 域访问控制位 保管 内存失效形状 内存失效地址
ARM存储器管理单元
为了顺应不同的嵌入式运用， ARM存储系统的体系构造 存在很多差别。简单的可以运用向单片机系统中运用的平 板式地址映射机制即可；而一些复杂的系统中那么能够包 含多种技术来提供功能强大的存储系统。
同一编号的不同物理存放器，当指令中不需求附加信息时 要将C0指定为CRm； OP2也提供附加信息，用于区分同一编号的不同物理存放 器，当指令中不需求附加信息时，可以省略或者将其置0。
嵌入式系统教案
武汉创维特信息技术
2021/6/24
提纲
第五章 ARM存储系统 1 ARM存储系统概述 2 ARM存储器管理单元
3 高速缓冲区和写缓冲区
4 快速上下文切换技术
ARM存储系统概述
ARM存储系统概述
与其他中低档单片机不同，ARM处置器中普通都包含一个 存储器管理部件，用于对存储器的管理。
快表的运用
更新：当CPU需求访问内存时，首先在TLB中查找需求的 地址变换条目。假设不存在那么在内存页表中查询，并把 查询的结果添加到TLB中。
去除：当内存中页表的内容改动或者运用新的页表时， TLB中的内容需求清空。CP15的存放器8用于完成该功能。
锁定：可以将一个地址变换条目锁定在TLB中，以加快访 问速度，CP15的存放器10用于完成该功能。
ARM存储器管理单元
CP15存放器列表－1
存放器编号 根本作用
0
ID编码〔只读〕
1
控制位
2
存储维护和控制
3
存储维护和控制
4
存储维护和控制
5
存储维护和控制
6
存储维护和控制
在MMU中的作用 ID码和Cache类型 各种控制位 地址转换表基地址 域访问控制位 保管 内存失效形状 内存失效地址
ARM存储器管理单元
为了顺应不同的嵌入式运用， ARM存储系统的体系构造 存在很多差别。简单的可以运用向单片机系统中运用的平 板式地址映射机制即可；而一些复杂的系统中那么能够包 含多种技术来提供功能强大的存储系统。
嵌入式系统--课件
7
外围设备
第1章 嵌入式系统基础
外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式处理器以外 的完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件。
根据外围设备的功能可分为以下3类：
存储器：静态易失型存储器(RAM，SRAM)、动态存储器 (DRAM)和非易失型存储器(Flash)。其中，Flash以可擦写 次数多、存储速度快、容量大及价格低等优点在嵌入式领域 得到了广泛的应用。
嵌入式操作系统常常有实时要求，所以嵌入 式操作系统往往又是“实时操作系统”。
9
应用软件
第1章 嵌入式系统基础
嵌入式系统的应用软件是针对特定的实际专业领域的，基于相 应的嵌入式硬件平台，并能完成用户预期任务的计算机软件。
嵌入式软件的特点如下： (1)软件要求固态化存储。 (2)软件代码要求高质量、高可靠性。 (3)系统软件的高实时性是基本要求。 (4)多任务实时操作系统成为嵌入式应用软件的必需。
目前主要的嵌入式处理器类型有ARM 、MIPS、 Am186/88、386EX、PowerPC、68000系列等。
18
微控制器
第1章 嵌入式系统基础
又称单片机，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Flash、RAM、总线逻辑、定 时器/计数器、WatchDog、I/O，串行口、脉宽 调制输出、A/D，D/A等各种必要的功能模块和外 围部件。
10
第1章 嵌入式系统基础
1.1.3 嵌入式系统的特点
软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行 业技术为一体； 需要操作系统支持，代码小、执行速度快； 专用紧凑，用途固定，成本敏感； 可靠性要求高； 多样性，应用广泛、种类繁多。
嵌入式系统PPT课件
节能策略65面向pc笔记本电脑服务器通信设备的刀片服务器根据嵌入式系统模型定制节能技术非常缺乏甚至在某些方面是空白66cpu功能管理策略67固化为通用电源管理ic68预测什么时候设备的未来使用状况或者使用率通用性强但是嵌入式系统定制性强效果不佳69测试出每条指令的能耗估计测试程序运行完的总能耗测试出每个函数的能耗然后利用这些函数作为标准去估计其他函数运行的能cpu电压和频率调节会给实时性能带来了严峻挑战重新锁定锁相环路和其它动态时钟机制需要时间造成了很长的等待时间有时是毫秒级别锁定期间cpu既不能执行计算操作又不能响应外部事件中断通过动态的调节cpu的内核频率与内核电压以及动态的关闭系统的某些设备和调整某些设备的状态71通过软件来动态的预测和控制某些部件的开关72低功耗压缩算法73基于ice进行函数执行代码统计个人观点供参考欢迎讨论
– 设计过程应该是逐步细化和逐步完善的过程
• 面向对象的方法 以类及交互模式为中心
27
系统软件结构的设计
• 结构化方法(SA/SD) • 面向对象的方法(OOA/OOD)
– UML建模
28
结构设计的验证
• 结构设计的正确性非常关键 – 详细设计和实现的基础，对开发周期、成本有很大影响
• 验证所关心的问题 – 结构设计是否满足功能、性能要求 – 能否实现
• 软硬件协同设计 • 功耗的优化设计 • 嵌入式操作系统 • 开发环境 • 成本和开发周期 • 代码优化 • 高效的输入和输出 • 测试环境
7
嵌入式系统软件技术面临的几大问题
• 嵌入式软件全生命周期开发工具链 • 硬件与软件的Co-Design: Verilog + C = ? • 驱动程序的设计和生成技术（嵌入式软件开发中
– EDA设计工具
– 设计过程应该是逐步细化和逐步完善的过程
• 面向对象的方法 以类及交互模式为中心
27
系统软件结构的设计
• 结构化方法(SA/SD) • 面向对象的方法(OOA/OOD)
– UML建模
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结构设计的验证
• 结构设计的正确性非常关键 – 详细设计和实现的基础，对开发周期、成本有很大影响
• 验证所关心的问题 – 结构设计是否满足功能、性能要求 – 能否实现
• 软硬件协同设计 • 功耗的优化设计 • 嵌入式操作系统 • 开发环境 • 成本和开发周期 • 代码优化 • 高效的输入和输出 • 测试环境
7
嵌入式系统软件技术面临的几大问题
• 嵌入式软件全生命周期开发工具链 • 硬件与软件的Co-Design: Verilog + C = ? • 驱动程序的设计和生成技术（嵌入式软件开发中
– EDA设计工具
第1章-嵌入式系统概述PPT课件
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
2021
1
·概述
经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度上 改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还 在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每种都具有自己 独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大 的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻 快、更干净、更容易驾驶。
2021
10
·嵌入式微处理器
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中， 将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留与嵌入式应用 相关的母版功能，这样可以大幅减小系统的体积和功耗。虽然 嵌入式微处理器在功能上与标准微处理器基本上是一样的，但 为了满足嵌入式应用的特殊要求，在其工作温度、抗电磁干扰、 可靠性等方面一般都做了各种增强。
个入门内核。
2021
26
2021
27
嵌入式概论 补充
2021
28
嵌入式系统的定义
嵌入式系统的定义： 以应用为中心，以计算机技术为基础，
且软硬件可裁减，适应应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗的严格要求的 专用计算机系统
2021
29
嵌入式系统的定义
广义的嵌入式系统 凡是带有微处理器的专用系统都可以
2021
16
基本概念—前后台系统
循环中调用相应 的函数完成相应的操 作，这部分可以看成 后台行为，后台也可 以叫做任务级。这种 系统在处理的及时性 上比实际可以做到的 要差
中断服务程序处理异 步事件，这部分可以 看成前台行为，前台 也叫中断级。时间相 关性很强的关键操作 一定是靠中断服务程 序来保证的。
2021
2
·现实中的嵌入式系统
2021
1
·概述
经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度上 改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还 在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每种都具有自己 独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大 的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻 快、更干净、更容易驾驶。
2021
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·嵌入式微处理器
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中， 将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留与嵌入式应用 相关的母版功能，这样可以大幅减小系统的体积和功耗。虽然 嵌入式微处理器在功能上与标准微处理器基本上是一样的，但 为了满足嵌入式应用的特殊要求，在其工作温度、抗电磁干扰、 可靠性等方面一般都做了各种增强。
个入门内核。
2021
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2021
27
嵌入式概论 补充
2021
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嵌入式系统的定义
嵌入式系统的定义： 以应用为中心，以计算机技术为基础，
且软硬件可裁减，适应应用系统对功能、 可靠性、成本、体积、功耗的严格要求的 专用计算机系统
2021
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嵌入式系统的定义
广义的嵌入式系统 凡是带有微处理器的专用系统都可以
2021
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基本概念—前后台系统
循环中调用相应 的函数完成相应的操 作，这部分可以看成 后台行为，后台也可 以叫做任务级。这种 系统在处理的及时性 上比实际可以做到的 要差
中断服务程序处理异 步事件，这部分可以 看成前台行为，前台 也叫中断级。时间相 关性很强的关键操作 一定是靠中断服务程 序来保证的。
2021
2
·现实中的嵌入式系统
嵌入式系统的基本概念与组成ppt正式完整版
格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统的工基业本的概特念点与和组要成求
无基磁于传 OM感A器P5水91表2的解智决能方手案持设备方案 小技至术电 密子集体、温资计金密,大集致、飞高机度的分自散动、导不航断系创统新的知识集成系统 以硬应实用 时为系中统心（，工以业计实算时机控技制术系为统基）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OM机A系P5统91。2内部功能框图 嵌无入磁式 传系感统器工水业表的解基决础方是案以应用为中心的“芯片”设计和面向应用的软件产品开发。 系统中使用含程序或算法的处理器的嵌入式系统为芯片级嵌入 英系国统电 中机使工用程某师个学核会心的模定块义的嵌: 入式系统为模块级嵌入 B硬S实P/时dri系ve统r/H（A工L 业实时控制系统） 以微电脑和外围构成核心 嵌入式系统本身不具备自举开发能力
按软件实时性需求分
非实时系统（如PDA） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（工业实时控制系统）
嵌入式系统的应用范围
军事国防 网络通信 日常生活用品 公共场所 汽车
嵌入式系统应用
嵌入式移动数据库
在未来的军事、航空、 国土资源管理、 移动医疗等领域 嵌入式数据库系统 将占据一定的主导作用
智能家居网络
家居布线系统 家庭电脑网络 音视频系统 智能照明系统 家庭通讯系统 空调暖通和水管理系统 家庭安防系统 家庭智能化集成系统 家庭自动化控制系统
声控玩具 仿真宠物 车载通信
嵌入式语音芯片
基于小范围无线通信协议的产品
系统 无线公文包 各类数字电子设备
802.11
应用 OS 驱动层 电源管理
Flash SDRAM SRAM
嵌入式系统的基本概念与组成
优选嵌入式系统的基本概念与组 成
无基磁于传 OM感A器P5水91表2的解智决能方手案持设备方案 小技至术电 密子集体、温资计金密,大集致、飞高机度的分自散动、导不航断系创统新的知识集成系统 以硬应实用 时为系中统心（，工以业计实算时机控技制术系为统基）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OM机A系P5统91。2内部功能框图 嵌无入磁式 传系感统器工水业表的解基决础方是案以应用为中心的“芯片”设计和面向应用的软件产品开发。 系统中使用含程序或算法的处理器的嵌入式系统为芯片级嵌入 英系国统电 中机使工用程某师个学核会心的模定块义的嵌: 入式系统为模块级嵌入 B硬S实P/时dri系ve统r/H（A工L 业实时控制系统） 以微电脑和外围构成核心 嵌入式系统本身不具备自举开发能力
按软件实时性需求分
非实时系统（如PDA） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（工业实时控制系统）
嵌入式系统的应用范围
军事国防 网络通信 日常生活用品 公共场所 汽车
嵌入式系统应用
嵌入式移动数据库
在未来的军事、航空、 国土资源管理、 移动医疗等领域 嵌入式数据库系统 将占据一定的主导作用
智能家居网络
家居布线系统 家庭电脑网络 音视频系统 智能照明系统 家庭通讯系统 空调暖通和水管理系统 家庭安防系统 家庭智能化集成系统 家庭自动化控制系统
声控玩具 仿真宠物 车载通信
嵌入式语音芯片
基于小范围无线通信协议的产品
系统 无线公文包 各类数字电子设备
802.11
应用 OS 驱动层 电源管理
Flash SDRAM SRAM
嵌入式系统的基本概念与组成
优选嵌入式系统的基本概念与组 成
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
2
第一章 嵌入式系统概论
一些嵌入式系统应用案例
11/10/2020
© 东北大学信息学院物联网研究所115室
第一章 嵌入式系Biblioteka 概论一些嵌入式系统应用案例
11/10/2020
© 东北大学信息学院物联网研究所115室
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！
9
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）
11/10/2020
© 东北大学信息学院物联网研究所115室
• CAN、蓝牙、Zigbee、Modbus、LIN协议栈
11/10/2020
© 东北大学信息学院物联网研究所115室
15
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
嵌入式系统 PPT
ARM处理器的寄存器
当前处理器的模式决定着哪组寄存器可操作. 任何模式都可以存取： • 相应的r0-r12子集 • 相应的 r13 (the stack pointer, sp) and r14 (the link register, lr) • 相应的 r15 ( the program counter, pc) • 相应的CPSR(current program status register, cpsr)
嵌入式系统
庄源昌 常州数控技术研究所
主要内容
1. 嵌入式系统的概述
2. 嵌入式系统的硬件架构
3. 嵌入式系统的软件基础
4. 嵌入式系统的软硬件开发流程
1. 嵌入式系统的概述
1.1 嵌入式系统的过去、现在与将来
1.2 嵌入式系统的基本概念
1.1 嵌入式系统的过去、现在和将来
嵌入式系统的发展已经有30年的历史；
r8 r9 r10 r11 r12 r13 (sp) r13 (sp) r13 (sp) r13 (sp) r13 (sp) r14 (lr) r14 (lr) r14 (lr) r14 (lr) r14 (lr)
spsr
spsr
spsr
spsr
ARM处理器的寄存器
ARM 有37个32-Bits长的寄存器. • 1 个用作PC( program counter) • 1个用作CPSR(current program status register) • 5个用作SPSR(saved program status registers) • 30 个通用寄存器
2.2 ARM处理器的内部资源
2.1 ARM处理器的硬件架构
嵌入式教学PPT-第1 章 嵌入式系统概述45页PPT
·现实中的嵌入式系统
即使不可见，嵌入式系统也无处不在。嵌入 式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着 这些产业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域。 例如神舟飞船和长征火箭中有很多嵌入式系统，导弹 的制导系统也是嵌入式系统，高档汽车也有多达几十 个嵌入式系统。
在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必 知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家 电（全自动洗衣机、电脑电饭煲）都有嵌入式系统。 嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、工 作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统
嵌入式教学PPT-第1 章 嵌入式系统概 述
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
与嵌入式微处理器相比，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。微控制器是目前嵌入式系 统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制， 因此称为微控制器。
微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括 8051 、 P51XA、MCS - 251 、MCS – 96/196/296 、C166/167 、 MC68HC05/11/12/16 、68300和数目众多的ARM芯片等。目前MCU约 占嵌入式系统70%的市场份额。
《嵌入式系统简介》PPT课件
业内分析，未来10年是国内机顶盒生产的黄金时 期，10年总量可望达到1～亿台，总产值在600～ 1500亿元人民币之间。
仅此一项，嵌入式软件开发商每年获得的授权收 入即可达到10～15亿元。
嵌入式技术将成为后PC时代的主宰
▪ 嵌入式技术成为当前微电子技术与计算 机技术中的一个重要分支。
使计算机的分类从以前的巨型机、大型机、小型 机、微机之分变为了通用计算机和嵌入式系统之 分。
实时多任务操作系统与分时多任 务操作系统
▪ 分时操作系统，软件的执行在时间上的要求 ，并不严格，时间上的错误，一般不会造成 灾难性的后果。
▪ 实时操作系统，虽然事件可能在无法预知的 时刻到达，但是软件上必须在事件发生时能 够在严格的时限内作出响应（系统响应时间 ），即使是在尖峰负荷下，也应如此，系统 时间响应的超时就意味着致命的失败。另外 ，实时操作系统的重要特点是具有系统的可 确定性，即系统能对运行情况的最好和最坏 等的情况能做出精确的估计。
SOC芯片已经成为提高移动通信、网络、信息家 电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能 的核心器件。
何谓嵌入式系统
SPOC
用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上， 称作SOPC。可编程片上系统（SOPC）是一种特 殊的嵌入式系统：
首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成 整个系统的主要逻辑功能；
▪ 大部分为单周期指令 ▪ 条件执行 ▪ Load/Store
• 流水线结构
▪ ARM7：3级流水线 ▪ ARM9：5级流水线
• 高性能、低功耗
ARM的特点（2）
▪ ARM微处理器的主要特点
• 支持JTAG调试
• 7种工作模式
▪ User :
用户模式，非特权
仅此一项，嵌入式软件开发商每年获得的授权收 入即可达到10～15亿元。
嵌入式技术将成为后PC时代的主宰
▪ 嵌入式技术成为当前微电子技术与计算 机技术中的一个重要分支。
使计算机的分类从以前的巨型机、大型机、小型 机、微机之分变为了通用计算机和嵌入式系统之 分。
实时多任务操作系统与分时多任 务操作系统
▪ 分时操作系统，软件的执行在时间上的要求 ，并不严格，时间上的错误，一般不会造成 灾难性的后果。
▪ 实时操作系统，虽然事件可能在无法预知的 时刻到达，但是软件上必须在事件发生时能 够在严格的时限内作出响应（系统响应时间 ），即使是在尖峰负荷下，也应如此，系统 时间响应的超时就意味着致命的失败。另外 ，实时操作系统的重要特点是具有系统的可 确定性，即系统能对运行情况的最好和最坏 等的情况能做出精确的估计。
SOC芯片已经成为提高移动通信、网络、信息家 电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能 的核心器件。
何谓嵌入式系统
SPOC
用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上， 称作SOPC。可编程片上系统（SOPC）是一种特 殊的嵌入式系统：
首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成 整个系统的主要逻辑功能；
▪ 大部分为单周期指令 ▪ 条件执行 ▪ Load/Store
• 流水线结构
▪ ARM7：3级流水线 ▪ ARM9：5级流水线
• 高性能、低功耗
ARM的特点（2）
▪ ARM微处理器的主要特点
• 支持JTAG调试
• 7种工作模式
▪ User :
用户模式，非特权
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But there’s another type of computing system
– Far more common...
Embedded computing systems
Embedded computing systems
Computing systems embedded
within electronic devices
Automobile
歐洲GM展示全新Car-to-Car車輛溝通系統
– 主要是透過GPS衛星定位系統、WLAN無線上網等科技，讓 行車安全能夠進一步提升。並且透過警示燈光、警示聲響或 是讓座椅振動，達到提醒駕駛注意來車的目的。
FORD發表CWBS碰撞警示暨煞車輔助系統
– 藉由車上的攝影機與偵測雷達，幫助駕駛保持與前車的安全 距離，若距離過近，系統會發出紅色閃光與聲響，並且主動 煞車，以避免發生危險。CWBS另外包含一個十字路口交通 警報系統，同樣是透過雷達來探測方圓65英尺內是否有移動 汽機車或行人通過。
Lots more of these, though they cost a lot
less each.
Embedded Systems
Computers masquerading as non-computers
– Personal Appliances – Home Appliances – Games – Automobile – ……護氣簾
– 原理與現行所有氣囊的充氣方式完全相同，透過裝置於車頂 的氣囊爆發裝置，於車輛被後方來車追撞時，迅速向下方充 氣，將後車窗空間完全以氣囊填滿，除了可讓後座乘客頭部 免受撞擊之外，也可避免車窗玻璃碎裂，傷及後座乘客。
全球車電標準 標檢局引領產業掌握
2009年CHRYSLER新車讓你無線 上網
Tightly-constrained
– Low cost, low power, small, fast, etc.
Reactive and real-time
– Continually reacts to changes in the system’s environment
– Must compute certain results in real-time without delay
DVD
(from LSI Logic Web page)
數位相機
(from LSI Logic Web page)
Dryer
(from Siemens Web page)
Embedded Systems
垂直整合水平分工垂直整合
2008年10大3C 排行榜
美國時代（Time）雜誌最新選出二○○ 八年十大最夯、而且高貴不貴的3C商品
– TIME's Best Inventions of 2008
Characteristics of Embedded Systems
Single-functioned
– Executes a single program, repeatedly
Major Components in Embedded Systems
Data acquisition and processing Communication System logic and control algorithm Interface Auxiliary units
– display – storage – monitoring and protection – test and diagnosis
Roomba Scheduler4230 機器人吸塵器
Game
Sony Playstation 2
PSP (PlayStationPortable)
Sony PS 3
NDS
XBOX 360
任天堂Wii
Automobile
GARMIN nuvi 660 車用衛星導航
Automobile
Automobile - BLIS
Phone Breakthrough
Internet Device iPhone in
Enterprise Maps with GPS App Store
Home Appliances
Philips DVD player Philips TiVo Recorder
東元滾筒式洗衣機 ( WD1258HW )
嵌入式產品-技術的成熟度
Personal Appliances
Canon EOS 400D 數位單眼相機
Apple iPod shuffle 1GB MP3
Dopod P800W 頂級照 相GPS導航PDA手機
Casio Camera Watch
Apple iPhone
Widescreen iPod Revolutionary
Embedded System Challenges
Differs from general-purpose computing
– Real-time constraints – Power constraints – Exotic hardware – Concurrency – Control systems – Signal processing – User interface
Embedded Systems 嵌入式系統
Introduction 簡介
Computing systems
Computing systems are everywhere Most of us think of “desktop” computers
– PC’s – Laptops – Mainframes – Servers
Hard to define.
Computers are in here...
and here...
– Nearly any computing system
other than a computer
and even here...
Perhaps 50%, per household
and per automobile
– Far more common...
Embedded computing systems
Embedded computing systems
Computing systems embedded
within electronic devices
Automobile
歐洲GM展示全新Car-to-Car車輛溝通系統
– 主要是透過GPS衛星定位系統、WLAN無線上網等科技，讓 行車安全能夠進一步提升。並且透過警示燈光、警示聲響或 是讓座椅振動，達到提醒駕駛注意來車的目的。
FORD發表CWBS碰撞警示暨煞車輔助系統
– 藉由車上的攝影機與偵測雷達，幫助駕駛保持與前車的安全 距離，若距離過近，系統會發出紅色閃光與聲響，並且主動 煞車，以避免發生危險。CWBS另外包含一個十字路口交通 警報系統，同樣是透過雷達來探測方圓65英尺內是否有移動 汽機車或行人通過。
Lots more of these, though they cost a lot
less each.
Embedded Systems
Computers masquerading as non-computers
– Personal Appliances – Home Appliances – Games – Automobile – ……護氣簾
– 原理與現行所有氣囊的充氣方式完全相同，透過裝置於車頂 的氣囊爆發裝置，於車輛被後方來車追撞時，迅速向下方充 氣，將後車窗空間完全以氣囊填滿，除了可讓後座乘客頭部 免受撞擊之外，也可避免車窗玻璃碎裂，傷及後座乘客。
全球車電標準 標檢局引領產業掌握
2009年CHRYSLER新車讓你無線 上網
Tightly-constrained
– Low cost, low power, small, fast, etc.
Reactive and real-time
– Continually reacts to changes in the system’s environment
– Must compute certain results in real-time without delay
DVD
(from LSI Logic Web page)
數位相機
(from LSI Logic Web page)
Dryer
(from Siemens Web page)
Embedded Systems
垂直整合水平分工垂直整合
2008年10大3C 排行榜
美國時代（Time）雜誌最新選出二○○ 八年十大最夯、而且高貴不貴的3C商品
– TIME's Best Inventions of 2008
Characteristics of Embedded Systems
Single-functioned
– Executes a single program, repeatedly
Major Components in Embedded Systems
Data acquisition and processing Communication System logic and control algorithm Interface Auxiliary units
– display – storage – monitoring and protection – test and diagnosis
Roomba Scheduler4230 機器人吸塵器
Game
Sony Playstation 2
PSP (PlayStationPortable)
Sony PS 3
NDS
XBOX 360
任天堂Wii
Automobile
GARMIN nuvi 660 車用衛星導航
Automobile
Automobile - BLIS
Phone Breakthrough
Internet Device iPhone in
Enterprise Maps with GPS App Store
Home Appliances
Philips DVD player Philips TiVo Recorder
東元滾筒式洗衣機 ( WD1258HW )
嵌入式產品-技術的成熟度
Personal Appliances
Canon EOS 400D 數位單眼相機
Apple iPod shuffle 1GB MP3
Dopod P800W 頂級照 相GPS導航PDA手機
Casio Camera Watch
Apple iPhone
Widescreen iPod Revolutionary
Embedded System Challenges
Differs from general-purpose computing
– Real-time constraints – Power constraints – Exotic hardware – Concurrency – Control systems – Signal processing – User interface
Embedded Systems 嵌入式系統
Introduction 簡介
Computing systems
Computing systems are everywhere Most of us think of “desktop” computers
– PC’s – Laptops – Mainframes – Servers
Hard to define.
Computers are in here...
and here...
– Nearly any computing system
other than a computer
and even here...
Perhaps 50%, per household
and per automobile