嵌入式系统原理及应用
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2019/9/20
嵌入式系统简介
• 一般定义
– 以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪, 应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用 环境有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、 操作系统和计算机硬件集成在一起的系统（技术角度）
– 嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使 其紧密耦合在一起的计算机系统。（系统角度）
2019/9/20
需要的基础知识
• 先导课程 计算机操作系统（Linux） 微机原理 汇编语言 C/C＋＋语言（包括算法） 现代嵌入式逐渐向网络方面发展，计算机网络。
• 需要了解的基础知识 了解操作系统、单片机和微机原理的基本概念， 能够熟练使用C/C＋＋语言。
2019/9/20
大家能够期望的收获
2019/9/20
参考教材
1. 马维华 编著. 嵌入式系统原理与应用. 北京：北京邮电大学出版社，2006
2.李驹光 编著.ARM应用系统开发详解. 北京：北京航空航天大学出版社，2004
3.怯肇乾 编著. 嵌入式硬件体系设计. 北京：机械工业出版社，2007
2019/9/20
CHAPTER
1
绪论
2019/9环/20 境中、内嵌有嵌入式系统的仪器仪表中、
嵌入式系统的特点
• 实时性好
• 目前，嵌入式系统广泛应用于生产过程控 制、数据采集、传输通信等场合，主要用 来对宿主对象进行控制，所以都对嵌入式 系统有或多或少的实时性。
• 通常执行特定功能 • 嵌入式系统的核心----嵌入式微处理器 • 严格的时序和稳定性要求 • 全自动操作循环
2019/9/20
• Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 美 国电气和电子工程师协会
• 美国电气和电子工程师协会(IEEE)是一个国际性的电 子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专 业技术组织之一（成员人数），拥有来自175个国家 的36万会员(到2005年)。
2019/9/20
嵌入式系统简介
• 以往计算机分类：
– 巨型机、大型计算机、中型机、小型机和微计 算机
• 目前计算机分类：
超级计算机，大型计算机、工作站、微计算机、 亚微计算机
2019/9/20
• 电子计算机就其规模或系统功能而言，可分为巨 型、大型、中型、小型、微型计算机和单片机。 综合起来说，计算机的分类是这样的：
– 广义定义 • 任何一个非计算机的计算系统
2019/9/20
嵌入式系统简介
• IEEE定义
– 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作 的机器、设备或装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。
嵌入式系统原理及应用
2019/9/20
Hale Waihona Puke Baidu 课程目的
• 本课程介绍了嵌入式系统的前沿技术和发 展趋势，重点讲述了基于ARM微处理器的 嵌入式硬件平台、嵌入式处理器的指令系 统、嵌入式操作系统。使学生熟悉开发环 境与开发流程、能够掌握嵌入式系统设计 的基本方法。
2019/9/20
• “嵌入式课程是软、硬结合、实践性很强 的课。越来越软之后,学生不敢动硬件,敲键 盘的人烧不了机器。同学们对硬件、软件 都要掌握了解,否则计算机越来越软之后很 危险。”清华大学计算机科学与技术系的 杨士强老师在谈到嵌入式系统时说。
• 掌握一种学习方法--理论学习和实践并 重
• 学习嵌入式软硬件系统的基本概念、基 本原理和设计方法
• 为未来职场的发展奠定技术基础
• 前景非常好，现在这方面的人才短缺。 而且 做这方面的越有经验就越高薪， 一般不存在 程序员35岁失去优势的问题。 不过相对来说， 嵌入式需要的软、硬件知识比较多，所以显得 门槛较高。
• 由于嵌入式系统通常是面向某个特定应用的， 所以嵌入式系统的硬件和软件，尤其是软件， 都是为特定用户群来设计的，它通常都具有 某种专用性的特点。
• 可靠性高
• 由于有些嵌入式系统所承担的计算任务涉及 产品质量、人身设备安全、国家机密等重大 事务，加之有些嵌入式系统的宿主对象要工 作在无人值守的场合，例如危险性高的工业
2019/9/20
• 采用仿真软件——SkyEye（天目）。“这是清华 大学博士做的一个工作,XScale已经都做上去了,我 们开实验也用到了。”
• 北航出版社——《源码开放的嵌入式系统软件分 析与实践——基于SkyEye和ARM开发平台》,“这 样在微机上就可以做一部分的嵌入式系统实验,在 实验箱较少的情况下可以辅助教学”。
• 按照性能指标分类 • ① 巨型机： 高速度、大容量 • ② 大型机： 速度快、应用于军事技术科研领域 • ③ 小型机： 结构简单、造价低、性能价格比突出
④ 微型机： 体积小、重量轻、价格低
2019/9/20
• 超级计算机：通常是指由数百数千甚至更多的处理 器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能 完成的大型复杂课题的计算机。
• 工作站：是一种以个人计算机和分布式网络计算为 基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运 算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画 制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、 模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。 亚微计算机(嵌入式计算机) 是以嵌入式系统的 形式隐藏在各种装置、产品和系统中。
• IEEE是非盈利机构，活动经费来源主要是会费。 • IEEE设有近20个奖励项目，部分是IEEE的资金；有
的是公司赞助，如IBM、Lucent、日立、东芝等。 • IEEE有600多个义务工作者从事认证工作，充分利用
互联网的优势发布各种最新技术信息。
2019/9/20
嵌入式系统的特点
• 专用性强
2019/9/20
主要内容
1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 嵌入式操作系统 4 嵌入式系统的典型应用
2019/9/20
嵌入式系统简介
• 计算机系统的三大领域
– 服务器市场
• 功能强 • 利润最大的市场 • 可用性强 • 可扩展性
– 桌面市场
• 最广阔的市场
– 嵌入式市场
• 潜力最大的市场
嵌入式系统简介
• 一般定义
– 以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪, 应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用 环境有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、 操作系统和计算机硬件集成在一起的系统（技术角度）
– 嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使 其紧密耦合在一起的计算机系统。（系统角度）
2019/9/20
需要的基础知识
• 先导课程 计算机操作系统（Linux） 微机原理 汇编语言 C/C＋＋语言（包括算法） 现代嵌入式逐渐向网络方面发展，计算机网络。
• 需要了解的基础知识 了解操作系统、单片机和微机原理的基本概念， 能够熟练使用C/C＋＋语言。
2019/9/20
大家能够期望的收获
2019/9/20
参考教材
1. 马维华 编著. 嵌入式系统原理与应用. 北京：北京邮电大学出版社，2006
2.李驹光 编著.ARM应用系统开发详解. 北京：北京航空航天大学出版社，2004
3.怯肇乾 编著. 嵌入式硬件体系设计. 北京：机械工业出版社，2007
2019/9/20
CHAPTER
1
绪论
2019/9环/20 境中、内嵌有嵌入式系统的仪器仪表中、
嵌入式系统的特点
• 实时性好
• 目前，嵌入式系统广泛应用于生产过程控 制、数据采集、传输通信等场合，主要用 来对宿主对象进行控制，所以都对嵌入式 系统有或多或少的实时性。
• 通常执行特定功能 • 嵌入式系统的核心----嵌入式微处理器 • 严格的时序和稳定性要求 • 全自动操作循环
2019/9/20
• Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 美 国电气和电子工程师协会
• 美国电气和电子工程师协会(IEEE)是一个国际性的电 子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专 业技术组织之一（成员人数），拥有来自175个国家 的36万会员(到2005年)。
2019/9/20
嵌入式系统简介
• 以往计算机分类：
– 巨型机、大型计算机、中型机、小型机和微计 算机
• 目前计算机分类：
超级计算机，大型计算机、工作站、微计算机、 亚微计算机
2019/9/20
• 电子计算机就其规模或系统功能而言，可分为巨 型、大型、中型、小型、微型计算机和单片机。 综合起来说，计算机的分类是这样的：
– 广义定义 • 任何一个非计算机的计算系统
2019/9/20
嵌入式系统简介
• IEEE定义
– 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作 的机器、设备或装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。
嵌入式系统原理及应用
2019/9/20
Hale Waihona Puke Baidu 课程目的
• 本课程介绍了嵌入式系统的前沿技术和发 展趋势，重点讲述了基于ARM微处理器的 嵌入式硬件平台、嵌入式处理器的指令系 统、嵌入式操作系统。使学生熟悉开发环 境与开发流程、能够掌握嵌入式系统设计 的基本方法。
2019/9/20
• “嵌入式课程是软、硬结合、实践性很强 的课。越来越软之后,学生不敢动硬件,敲键 盘的人烧不了机器。同学们对硬件、软件 都要掌握了解,否则计算机越来越软之后很 危险。”清华大学计算机科学与技术系的 杨士强老师在谈到嵌入式系统时说。
• 掌握一种学习方法--理论学习和实践并 重
• 学习嵌入式软硬件系统的基本概念、基 本原理和设计方法
• 为未来职场的发展奠定技术基础
• 前景非常好，现在这方面的人才短缺。 而且 做这方面的越有经验就越高薪， 一般不存在 程序员35岁失去优势的问题。 不过相对来说， 嵌入式需要的软、硬件知识比较多，所以显得 门槛较高。
• 由于嵌入式系统通常是面向某个特定应用的， 所以嵌入式系统的硬件和软件，尤其是软件， 都是为特定用户群来设计的，它通常都具有 某种专用性的特点。
• 可靠性高
• 由于有些嵌入式系统所承担的计算任务涉及 产品质量、人身设备安全、国家机密等重大 事务，加之有些嵌入式系统的宿主对象要工 作在无人值守的场合，例如危险性高的工业
2019/9/20
• 采用仿真软件——SkyEye（天目）。“这是清华 大学博士做的一个工作,XScale已经都做上去了,我 们开实验也用到了。”
• 北航出版社——《源码开放的嵌入式系统软件分 析与实践——基于SkyEye和ARM开发平台》,“这 样在微机上就可以做一部分的嵌入式系统实验,在 实验箱较少的情况下可以辅助教学”。
• 按照性能指标分类 • ① 巨型机： 高速度、大容量 • ② 大型机： 速度快、应用于军事技术科研领域 • ③ 小型机： 结构简单、造价低、性能价格比突出
④ 微型机： 体积小、重量轻、价格低
2019/9/20
• 超级计算机：通常是指由数百数千甚至更多的处理 器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能 完成的大型复杂课题的计算机。
• 工作站：是一种以个人计算机和分布式网络计算为 基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运 算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画 制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、 模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。 亚微计算机(嵌入式计算机) 是以嵌入式系统的 形式隐藏在各种装置、产品和系统中。
• IEEE是非盈利机构，活动经费来源主要是会费。 • IEEE设有近20个奖励项目，部分是IEEE的资金；有
的是公司赞助，如IBM、Lucent、日立、东芝等。 • IEEE有600多个义务工作者从事认证工作，充分利用
互联网的优势发布各种最新技术信息。
2019/9/20
嵌入式系统的特点
• 专用性强
2019/9/20
主要内容
1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 嵌入式操作系统 4 嵌入式系统的典型应用
2019/9/20
嵌入式系统简介
• 计算机系统的三大领域
– 服务器市场
• 功能强 • 利润最大的市场 • 可用性强 • 可扩展性
– 桌面市场
• 最广阔的市场
– 嵌入式市场
• 潜力最大的市场