嵌入式系统
主流嵌入式操作系统介绍
主流嵌入式操作系统介绍嵌入式操作系统，又称为嵌入式操作平台，是针对特定应用领域和硬件平台所设计和优化的操作系统。
它主要用于控制、管理和运行嵌入式设备，如智能手机、家用电器、汽车控制系统等。
本文将介绍几种主流的嵌入式操作系统。
一、嵌入式Linux嵌入式Linux是指将Linux操作系统适配嵌入式设备的一种形式，它保留了Linux操作系统的优点，如开源、稳定、成熟的生态系统等。
嵌入式Linux具有丰富的设备驱动、多任务管理能力和良好的可扩展性，可以在各种硬件平台上运行。
在嵌入式Linux中，通常使用的是裁剪版的Linux内核，该内核只保留了必要的功能和驱动程序，以节省存储空间和资源，并提高嵌入式设备的运行效率。
嵌入式Linux还提供了适用于嵌入式设备的工具链和库文件，方便开发人员进行应用程序的开发和调试。
二、嵌入式Windows嵌入式Windows是指将微软的Windows操作系统适配嵌入式设备的一种形式。
与桌面版的Windows相比，嵌入式Windows通常经过了裁剪和优化，以适应嵌入式设备的资源限制和实时性要求。
嵌入式Windows具有直观易用的界面和丰富的应用生态系统，开发人员可以使用熟悉的开发工具和编程语言进行应用程序的开发。
嵌入式Windows还提供了强大的多媒体处理能力和网络连接功能，适用于需要图形界面和复杂功能的嵌入式设备。
三、嵌入式Android嵌入式Android是指将谷歌的Android操作系统适配嵌入式设备的一种形式。
嵌入式Android基于Linux内核，具有开源性和稳定性的特点，同时融合了丰富的应用生态系统和用户界面设计。
嵌入式Android支持多任务管理、开放式应用程序架构和丰富的应用程序开发接口，方便开发人员进行自定义应用的开发。
嵌入式Android还支持网络连接和云服务，适用于需要与互联网进行交互的嵌入式设备。
四、实时操作系统实时操作系统（RTOS）是一种专门设计用于实时应用的嵌入式操作系统。
嵌入式系统开发
嵌入式系统开发嵌入式系统是指内嵌在其他设备或系统中，实现特定功能的计算机系统。
它通常集成了硬件和软件，通过专门的开发平台进行开发和编程。
嵌入式系统广泛应用于各个领域，如汽车、家电、医疗设备、通信设备等。
本文将围绕嵌入式系统开发展开，介绍嵌入式系统的基本原理、开发流程以及相关技术。
一、嵌入式系统的基本原理嵌入式系统的基本原理是将处理器、存储器、输入输出设备等硬件组件集成在一起，通过操作系统和应用程序实现特定的功能需求。
常见的嵌入式系统采用单片机或微处理器作为核心处理器，具有较小的体积和功耗。
嵌入式系统的设计需要考虑硬件平台的选择、外设的接口设计、系统调度和任务管理等方面。
同时，软件开发也是嵌入式系统的重要组成部分，包括操作系统的移植、设备驱动程序的编写以及应用程序的开发。
二、嵌入式系统开发流程嵌入式系统的开发流程包括需求分析、硬件设计、软件开发、集成测试和发布等环节。
下面将逐一介绍各个环节的内容。
1. 需求分析在嵌入式系统开发之前，需要明确系统的功能需求和性能要求。
通过与用户沟通和需求分析，确定硬件平台、输入输出设备和外部接口等方面的需求。
2. 硬件设计硬件设计是指基于嵌入式系统的功能需求，选择合适的处理器、存储器、外设等硬件组件，并进行相应的电路设计和PCB布局。
硬件设计需要考虑系统的稳定性、扩展性和功耗等因素。
3. 软件开发软件开发是嵌入式系统开发的关键环节。
首先，根据硬件平台的选择，进行操作系统的移植和配置。
然后，编写设备驱动程序，实现对外设的控制和数据交换。
最后，根据系统需求，开发应用程序，实现特定功能。
4. 集成测试集成测试是将硬件和软件进行整合，测试系统的功能和性能是否满足需求。
通过功能测试、性能测试和稳定性测试，发现并修复系统中的缺陷和问题。
5. 发布在集成测试通过后，将嵌入式系统制作成最终产品，进行出厂测试和质量控制。
然后，将产品发布给客户或上线市场。
三、嵌入式系统开发的相关技术嵌入式系统开发涉及到多个技术领域，下面将介绍几个重要的技术。
嵌入式系统的基本原理与应用
嵌入式系统的基本原理与应用嵌入式系统（Embedded System）是指内置在其他设备或系统中的计算机系统，它专门用于控制和管理设备的特定功能。
嵌入式系统的发展和应用涵盖了很多领域，包括家电、通信、汽车、医疗保健、工业控制等。
本文将介绍嵌入式系统的基本原理和其在各个领域的应用。
一、嵌入式系统的基本原理嵌入式系统的基本原理主要涉及硬件和软件两个方面。
1. 硬件方面嵌入式系统的硬件是由各种集成电路、处理器、存储器、输入输出设备等组成的。
它通常需要具备小型化、低功耗和高可靠性的特点。
常见的嵌入式处理器有ARM、Intel x86等，而存储器则包括EEPROM、SDRAM等。
此外，嵌入式系统还需要与外部设备进行通信，如串口、网口、USB等接口。
硬件的设计和选型要根据具体的应用需求进行选择。
2. 软件方面嵌入式系统的软件是用来控制和管理硬件的。
它通常由实时操作系统（RTOS）和应用软件构成。
RTOS具备快速响应和实时性的特点，能够有效地与硬件进行交互。
而应用软件则根据具体的功能需求进行编写，如传感器数据采集、数据处理、通信控制等。
此外，嵌入式系统的软件开发还需要考虑资源利用率和代码大小的优化，以保证系统的性能和效率。
二、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个常见的领域。
1. 家电领域现代家庭中的许多电器产品都运用了嵌入式系统，如智能电视、空调、洗衣机等。
嵌入式系统能够实现设备的智能控制和互联互通，提高用户的使用体验。
2. 通信领域手机、路由器、交换机等通信设备都采用了嵌入式系统，它们能够实现数据的高效传输和网络的稳定运行。
嵌入式系统在通信领域的应用还包括无线通信、卫星通信等。
3. 汽车领域现代汽车中嵌入式系统的应用越来越广泛，包括车载导航、智能驾驶、车载娱乐等功能。
嵌入式系统能够提高汽车的安全性、舒适性和智能化程度。
4. 医疗领域医疗设备中常常运用嵌入式系统，如心脏起搏器、血糖仪、医疗监护仪等。
嵌入式系统的概念
嵌入式系统的概念嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被设计用来执行特定任务。
在此系统中，硬件和软件被协同工作，以满足特定需求。
嵌入式系统被广泛应用于各个领域，如家电、汽车、航空航天、医疗等，它们的存在对我们的日常生活产生了重要影响。
一、嵌入式系统的定义嵌入式系统是由特定硬件和软件组成的计算机系统，它被设计用来控制、监测、处理和执行特定任务。
与通用计算机系统相比，嵌入式系统通常运行在资源受限、功耗低、体积小的环境中。
嵌入式系统通常以微控制器或专用芯片为核心，通过嵌入式软件实现其功能。
二、嵌入式系统的特点1. 实时性：嵌入式系统需要能够在确定的时间内响应和完成任务。
实时性要求不同的嵌入式系统存在不同的级别，从而保证系统能够满足实际需求。
2. 硬件资源受限：嵌入式系统通常具有有限的硬件资源，如处理器速度、存储容量和外设接口等。
这使得嵌入式系统的设计需要在受限的资源条件下实现所需的功能。
3. 低功耗设计：由于嵌入式系统通常需要长时间运行，对电力消耗的要求较高。
因此，嵌入式系统的设计需要考虑功耗最优化，以延长系统的使用寿命和提高能源利用效率。
4. 实时控制：嵌入式系统经常用于对实时事件的控制和监测，如自动化生产线、交通信号灯和医疗设备等。
这些系统需要在实时环境下进行数据采集、处理和输出，以保证准确性和及时性。
三、嵌入式系统的应用领域1. 家电产品：智能家居和家电产品中广泛采用嵌入式系统，如智能电视、洗衣机、冰箱等。
嵌入式系统使得这些产品能够实现智能控制、远程监测和交互功能，提供更加便捷的生活体验。
2. 汽车领域：现代汽车中大量采用嵌入式系统，如车载导航、智能驾驶辅助系统和车联网等。
嵌入式系统在汽车领域的应用使得汽车具备了更高的安全性、舒适性和智能化。
3. 医疗设备：医疗设备中广泛应用嵌入式系统，如心电图仪、血糖仪和体温计等。
这些系统能够实时采集、处理和传输医疗数据，为医生提供准确的诊断依据和患者的健康监测。
什么是嵌入式系统
1.什么是嵌入式系统？举例。
嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、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；水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能2.嵌入式发展历经四个阶段，分别说明各阶段特点。
无操作系统阶段：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。
简单操作系统阶段：出现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU(如PowerPC等)，各种简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展实时操作系统阶段：操作系统的实时性得到了很大改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化特点和扩展性面向Internet阶段：嵌入式技术与Intemet技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用会出现更多的新的显著变化3.简述嵌入式三个基本要素三要素：嵌入式系统的三个基本要素是嵌入性、专用性与计算机系统。
(1)嵌入性是把软件嵌入到Flash存储器中，(2)专用性是指针对某个具体应用领域和场合，量体裁衣式的定制适用该场合的专用系统，(3)计算机系统是指必须具有计算机系统的组成，核心是计算机系统。
4.简述嵌入式的几个重要特征系统内核小专用性强系统精简高实时性的系统软件(OS) 嵌入式系统开发需要开发工具和环境使用多任务的操作系统5.一切皆是文件是。
分门别类举例介绍为什么设备文件也可以共用操作系统对所有文件（目录、字符设备、块设备、套接字、打印机等）操作，读写都可用fopen()/fclose()/fwrite()/fread()等函数进行处理。
屏蔽了硬件的区别，所有设备都抽象成文件，提供统一的接口给用户。
这就是“一切皆是文件”的思想。
因为Linux系统把任何设备都抽象为文件了.设备文件分为:字符设备,块设备,网络设备,这些在Linux里都以文件的形式存在5.目录和分区在linux和windows上的实现具体哪些不一样Windows是以驱动器的盘符为基础，每一个目录与对应的分区对应，而linux相反，文件系统是一棵树，文件和外部设备都是以文件的形式挂载在文件树上的。
什么是嵌入式系统？什么叫嵌入式系统？
嵌入式系统综述
嵌入式系统综述嵌入式系统综述嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被嵌入到其他设备和系统中，不同于个人计算机或服务器等通用计算机系统。
嵌入式系统通常被用于控制和操作其他设备，而不是为了执行通用的计算任务。
在这篇文章中，我们将对嵌入式系统进行综述，探讨其定义、特点、应用领域以及未来发展趋势。
一、嵌入式系统的定义和特点嵌入式系统是一种专用的计算机系统，具有以下几个特点： 1. 实时性：嵌入式系统通常需要对实时数据进行处理和响应，因此必须满足严格的实时性要求。
比如，航空、汽车和医疗设备等领域都需要嵌入式系统来确保其操作的实时性和可靠性。
2. 专用性：嵌入式系统的功能通常是针对特定应用领域或设备而设计的，因此它们的硬件和软件都经过专门定制。
这使得嵌入式系统在功耗、资源利用效率和成本方面具有较高的优势。
3. 小尺寸：嵌入式系统通常需要被嵌入到其他设备中，因此它们的大小和体积通常要比个人计算机或服务器小得多。
这要求嵌入式系统具备较高的集成度和紧凑的设计。
4. 低功耗：嵌入式系统通常由电池供电或者依赖于环境能源，因此需要具备较低的功耗。
为了降低功耗，嵌入式系统往往使用低功耗的处理器和传感器，并采取各种节能措施。
二、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统在各个领域得到了广泛的应用，下面我们将介绍其中的一些典型应用领域：1. 汽车电子：现代汽车中的许多功能和系统都依赖于嵌入式系统，比如引擎控制单元、车载娱乐系统、智能驾驶辅助系统等。
这些嵌入式系统使汽车具备更高的安全性、驾驶舒适性和能源利用效率。
2. 工业控制：嵌入式系统在工业领域中扮演着重要的角色，用于控制和监测各种工业过程。
比如，工厂中的自动化生产线、机器人系统和传感器网络都离不开嵌入式系统的支持。
3. 消费电子：如今的消费电子产品中普遍采用了嵌入式系统，比如智能手机、智能电视、智能家居设备等。
这些嵌入式系统实现了各种智能功能，提升了用户体验。
4. 医疗设备：医疗设备中的嵌入式系统可以用于监测患者的生命体征、控制医疗设备的操作、进行远程医疗等。
嵌入式系统概述
嵌入式系统概述嵌入式系统是一种专门设计用于控制某个特定任务的计算机系统。
它通常以微处理器为核心，集成了软件和硬件组件，用于实时控制、监测和交互。
由于嵌入式系统直接嵌入在所控制的设备中，因此它们的体积小、功耗低，并且具有高度的可靠性和实时性。
本文将从嵌入式系统的定义、应用领域以及未来发展的趋势等几个方面对嵌入式系统进行概述和介绍。
1. 嵌入式系统的定义嵌入式系统是一种被嵌入在目标设备中的计算机系统，其目的是实现特定任务或控制设备的功能。
与传统计算机系统相比，嵌入式系统往往具有更小的体积、更低的功耗和更高的可靠性。
它们用于各种领域，包括消费电子、医疗设备、汽车、航空航天和工业控制等。
2. 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用领域：2.1 消费电子嵌入式系统在消费电子产品中发挥着重要作用，如智能手机、平板电脑和智能家居设备等。
这些设备需要处理复杂的任务，如多媒体播放、图形处理和无线通信等。
2.2 医疗设备医疗设备中的嵌入式系统用于监测和控制患者的生命体征，并协助医生进行诊断和治疗。
这些设备对实时性和可靠性的要求非常高，如心电图仪、血压仪和呼吸机等。
2.3 汽车现代汽车中的嵌入式系统功不可没，它们控制着车辆的引擎、安全系统和娱乐系统等。
嵌入式系统在实时监测车辆性能、提升安全性能和提供导航服务等方面发挥着重要作用。
2.4 航空航天航空航天领域依赖于高度可靠的嵌入式系统来驱动和控制飞机、卫星和导弹等。
这些系统必须具有高度的安全性和实时性，以确保飞行器的稳定性和准确性。
2.5 工业控制工业控制中的嵌入式系统用于监控和控制生产过程。
它们可以实现自动化的生产线，并提高效率和质量。
嵌入式系统在工业领域中的应用非常广泛，如机器人、传感器和自动化仪表等。
3. 嵌入式系统的未来发展趋势随着科技的不断发展，嵌入式系统也在不断演进和改进。
以下是嵌入式系统未来的发展趋势：3.1 物联网物联网是未来嵌入式系统的一个重要方向。
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。
常见的四种嵌入式操作系统
常见的四种嵌入式操作系统美国工程师戴维·默兹曼（David A. Mazur）在1975年首次提出“嵌入式操作系统”（Embedded Operating System）的概念，他指出这种操作系统应该具备高度可靠性、实时性、效率和可用性等特点。
嵌入式操作系统逐渐发展成为应用广泛的技术，被广泛应用于车载电子、智能家居、医疗设备等领域。
本文将介绍常见的四种嵌入式操作系统，包括实时操作系统（RTOS）、嵌入式Linux、嵌入式Windows和FreeRTOS。
一、实时操作系统（RTOS）实时操作系统具有实时性、可预测性和高可靠性等特点，广泛应用于飞行控制、机器人控制、交通监控等需要高实时性的领域。
实时操作系统通常分为硬实时操作系统和软实时操作系统。
硬实时操作系统要求任务在规定的时间内完成，否则可能导致严重后果；软实时操作系统则对任务的截止时间有一定的宽容度。
实时操作系统常见的代表有VxWorks、μC/OS等。
VxWorks是一种商用的实时操作系统，其具备高度可靠性和实时性，被广泛应用于航空航天、通信等行业。
而μC/OS是一种免费的实时操作系统，其具有开源、可移植等特点，非常适合中小型项目的开发。
二、嵌入式Linux嵌入式Linux是将Linux系统裁剪和优化后用于嵌入式系统的一种操作系统。
相比传统的实时操作系统，嵌入式Linux在资源利用、设备支持和软件生态等方面具有更大的优势。
嵌入式Linux支持广泛的硬件平台，可以轻松移植到不同的设备上。
嵌入式Linux的常见发行版有Buildroot、OpenWrt和Yocto Project 等。
Buildroot是一个简单而高效的工具，用于从源代码构建嵌入式Linux系统。
OpenWrt是一个针对无线路由器的嵌入式Linux发行版，其具有小巧、灵活和易用的特点。
Yocto Project是一个用于构建嵌入式Linux发行版的项目，通过提供一整套工具和模板，简化了嵌入式Linux的构建过程。
嵌入式系统的概念、特点、组成与应用场合
嵌入式系统的概念、特点、组成与应用场合一、嵌入式系统的概念嵌入式系统是一种以特定功能为目的，嵌入在具有其他功能的系统中的计算机系统。
它是由软件和硬件组成的，并提供特定的功能。
嵌入式系统通常具有较小的体积、较低的功耗、高可靠性和实时性。
二、嵌入式系统的特点1. 实时性：嵌入式系统能够在规定的时间内完成任务，具有高实时性要求。
2. 可靠性：嵌入式系统必须具有高可靠性，以保证系统在各种环境下运行正常。
3. 高效性：嵌入式系统的硬件和软件一般都是专门为实现特定功能而设计的，能够在有限的资源下实现高效率的工作。
4. 稳定性：嵌入式系统要求具有稳定的运行环境，不受外界干扰。
5. 硬件与软件结合：嵌入式系统由硬件和软件两部分组成，两者相互结合，形成一个整体。
三、嵌入式系统的组成1. 微处理器/微控制器：是嵌入式系统的核心，负责控制和处理系统的各种任务。
2. 存储器：包括闪存、RAM、ROM等，用于存储程序代码和数据。
3. 输入/输出设备：包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于人机交互。
4. 通信接口：通信接口是嵌入式系统与其他设备通信的接口，包括串口、并口、USB、以太网等。
5. 电源系统：提供系统所需的电能，包括直流电源、充电电路、电池等。
四、嵌入式系统的应用场合1. 工业自动化：用于控制生产线和机器人等自动化设备。
2. 汽车电子：用于汽车电子控制单元（ECU）等系统中，包括发动机管理、车身控制、安全系统等。
3. 医疗设备：用于病人监护、诊断和治疗等方面。
4. 家庭电器：如电视、洗衣机、冰箱、电烤箱、热水器等。
5. 智能手机和平板电脑：用于智能手机和平板电脑中的各种功能，如拍照、视频、通话、应用程序等。
6. 空间探测器：用于测量和探测星球、行星等宇宙环境。
7. 军事设施：用于导弹控制、雷达目标跟踪、GPS等。
总之，嵌入式系统是一种以特定功能为目的，嵌入在具有其他功能的系统中的计算机系统。
它具有实时性、可靠性、高效性、稳定性等特点，由微处理器/微控制器、存储器、输入/输出设备、通信接口、电源系统等组成，广泛应用于工业自动化、汽车电子、医疗设备、家庭电器、智能手机和平板电脑、空间探测器、军事设施等领域。
嵌入式系统是什么
嵌入式系统是什么
嵌入式系统是一种专门设计用于特定应用的计算机系统，通常被集成到其他设备或系统中，以执行特定的功能。
与传统的通用计算机系统（如个人电脑）不同，嵌入式系统通常具有以下特点：
1.特定应用：嵌入式系统被设计用于满足特定的应用需求。
它们可以用于各种领域，如汽车、工业控制、医疗设备、家用电器、智能手机、物联网设备等。
2.有限资源：由于嵌入式系统通常具有较小的体积和功耗要
求，因此其硬件资源（如处理器、存储器、输入输出接口等）相对有限。
这使得在设计和开发嵌入式系统时需要更加注重资源的有效利用。
3.实时性要求：许多嵌入式系统需要在特定的时间约束下完
成任务，即实时性要求。
例如，汽车的防抱死制动系统需要在极短的时间内做出响应。
因此，实时性是嵌入式系统设计中的一个重要因素。
4.稳定性和可靠性：嵌入式系统通常被长期运行，对稳定性
和可靠性有较高的要求。
它们需要能够在恶劣的环境条件下正常工作，并且对错误和故障有良好的容错机制。
5.定制开发：由于嵌入式系统是为特定应用而设计的，因此
通常需要进行定制开发。
这包括硬件设计、嵌入式软件开发、驱动程序编写和系统集成等。
6.低功耗和节能性：许多嵌入式系统需要在有限的电力供应
下运行，并需要具备低功耗和节能的特性。
★嵌入式系统的设计和开发涉及到硬件和软件的各个方面，需要综合考虑应用需求、资源限制、实时性要求和可靠性等因素。
★它们在现代生活中扮演着重要角色，使得我们可以使用各种智能设备和系统来提高效率、便捷性和安全性。
嵌入式系统第一章 嵌入式系统概述
• DSP56000目前已经发展成为DSP56000，DSP56100， DSP56200和DSP56300等几个不同系列的处理器。
• 另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP结 构低成本、低功耗技术上制造的R. E. A. L DSP处理器，应 用目标是大批量消费类产品。
• 第一章 嵌入式系统概述
• 嵌入式处理器 ——嵌入式片上系统(SOC)
随着EDA的推广和VLSI设计的普及化及半导体工艺的 迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代 已来临，这就是System On Chip(SOC)。
•各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，和许 多其它嵌入式系统外设一样，成为 VLSI设计中一种标准的 器件，用标准的 VHDL等语言描述，存储在器件库中。
CPU（中央处理单元）
输入设备
运算器
输出设备
控制器
存储器
CPU
单片机工作支撑模块
数据存储器
程序存储器
其他模块
内部总线
定时/计数器模块 串行通讯接口 A/D转换模块 D/A转换模块 通用I/O模块
第一章 嵌入式系统概述
1.2嵌入式系统基本构成
• 硬件系统
• CPU • 存储器 • 模拟前向通路 • 模拟后向通路 • 数字输入 • 数字输出 • 人机界面 • 通信系统 • 电源系统
和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、 成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总 线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也 较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板 上，称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。
简述嵌入式系统常用的定义
嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定功能和任务的计算机系统。
它通常被嵌入到其他设备或系统中，以控制、监测或操作设备的各个方面。
以下是对嵌入式系统常用定义的简述：
1.硬件定义：嵌入式系统是由硬件组成的计算机系统，包括处理器、存储器、输入/输出
接口和各种传感器等。
硬件通常是针对特定应用程序进行优化和定制。
2.实时性要求：嵌入式系统通常需要满足实时性要求，即在特定时间限制内完成任务响应。
它们必须能够及时地获取输入数据、处理并产生相应的输出结果。
3.特定应用领域：嵌入式系统被广泛应用于各个领域，如自动化控制、医疗设备、交通运
输、消费类电子产品等。
每个应用领域都有其特定的需求和挑战，因此嵌入式系统需要根据不同的应用场景进行定制。
4.能效和资源受限：嵌入式系统通常具有资源受限的特点，比如较小的存储空间、功耗限
制等。
设计和开发嵌入式系统需要在保证功能性的同时，考虑资源利用率和能效优化。
5.通信和互联：嵌入式系统通常需要与其他设备或系统进行通信和互联。
例如，它们可以
通过无线通信、以太网、总线协议等与外部设备交换数据。
总而言之，嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统，具有实时性要求、应用领域特定、资源受限和通信互联等特点。
这些系统广泛应用于各个领域，为许多现代技术和设备的自动化和智能化提供关键支持。
嵌入式系统
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
嵌入式窗口系统 是一种用于控制嵌入式系统中的位映像显示设备与输 入设备的软件系统，管理屏幕、窗口、字体、光标、 入设备的软件系统，管理屏幕、窗口、字体、光标、图形图 像等资源及输入设备。 像等资源及输入设备。 1、图形用户界面系统的层次模型
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
第二节 嵌入式系统的组成
3、存储器 主要分为三种： 主要分为三种： 高速缓存（Cache）、片内主存和片外主存、外存。 ）、片内主存和片外主存 高速缓存（Cache）、片内主存和片外主存、外存。 高速缓存： 高速缓存： 高速缓存是存放当前使用最多的程序代码和数据的。 高速缓存是存放当前使用最多的程序代码和数据的。嵌 入式系统中，Cache全部集成在嵌入式微处理器内部 全部集成在嵌入式微处理器内部， 入式系统中，Cache全部集成在嵌入式微处理器内部，可以分 为数据Cache 指令Cache和混合Cache Cache， Cache和混合Cache。 为数据Cache，指令Cache和混合Cache。 主存： 主存： 用来存放系统和用户的程序和数据。 用来存放系统和用户的程序和数据。 外存： 外存： 用来存放不常用的或暂不使用的信息。 用来存放不常用的或暂不使用的信息。
1、运行j2me的嵌入式主要有两大类： 运行j2me的嵌入式主要有两大类： j2me的嵌入式主要有两大类 第一类是受限连接设备：智能手机、PDA等 第一类是受限连接设备：智能手机、PDA等。 第二类是连接设备：车用导航、机顶盒、 第二类是连接设备：车用导航、机顶盒、数字电视以及可视 电话。 电话。
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
嵌入式系统设计 嵌入式系统设计
主要讨论两部分内容
嵌入式系统的基本知识 嵌入式系统的开发设计
什么是嵌入式系统
什么是嵌入式系统嵌入式系统（Embedded System）是指集成计算机科学和电子工程技术于一体的计算机系统，用于控制电子设备、仪器仪表、机械设备等。
它不同于个人电脑或服务器这样的通用计算机系统，而是被特定应用领域专用的计算机系统。
嵌入式系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分由处理器、存储器、输入输出接口、传感器等组成，而软件部分则由操作系统、驱动程序和应用软件等组成。
嵌入式系统的核心特点是具有实时性、可靠性和稳定性。
嵌入式系统的应用领域非常广泛。
从家用电器、车辆、通信设备到工业控制、医疗器械、航空航天等，几乎所有需要自动化控制或数据处理的领域都离不开嵌入式系统。
例如，智能手机就是一种嵌入式系统，它集成了处理器、存储器、传感器和操作系统等多种组件，能够实现通信、计算、娱乐等多种功能。
嵌入式系统与通用计算机系统相比，最大的区别在于其应用对象和环境的特殊性。
嵌入式系统通常被嵌入到其他设备中，与特定的硬件和软件进行紧密的集成，从而实现特定的任务。
同时，嵌入式系统在设计上需要考虑功耗、体积、成本等方面的限制，因为嵌入式系统往往需要长时间运行，所以更注重稳定性和可靠性。
嵌入式系统的开发过程包含硬件设计、软件开发和系统集成等多个环节。
硬件设计包括电路设计、电路板布线等工作，需要考虑电磁兼容、抗干扰等因素。
软件开发包括底层驱动程序的编写、应用程序的开发和系统的调试等工作，需要熟悉嵌入式系统的体系结构和相关开发工具。
系统集成则是将硬件和软件进行整合，进行功能测试和性能优化。
除了以上的技术挑战，嵌入式系统还面临着安全和隐私的问题。
由于嵌入式系统通常涉及到用户的个人数据和敏感信息，确保嵌入式系统的安全性和隐私保护成为一个重要的要求。
通过加密、认证、访问控制等技术手段，可以对嵌入式系统进行安全性评估和防护策略的制定。
值得一提的是，随着物联网的快速发展，嵌入式系统的重要性进一步凸显。
物联网将各种设备和物品通过互联网进行连接和交互，实现信息的传递和共享。
嵌入式系统PPT讲解全
三大领域所占比例之和接近60%
消费电子：信息家电，电视机、微波炉、数字电话 通信设备：手机、平板电脑 工业控制:自动化与测控仪器仪表 在工控和仿真领域，几乎所有的计算机控制系统都
采用嵌入式系统.新型的测控仪器仪表无一不是嵌入 式系统
嵌入式系统作为“物联网”的核心，是当前最热门最 有前景的IT应用领域之一。
（软件外包是指软件外包提供商为了集中精力从事核心 竞争力业务,降低项目成本,同时提高项目实施的质量,将 自己的软件项目中的全部或部分工作发包给合适的软件 企业去完成）
嵌入式系统在工业上的应用
嵌入式工控机 嵌入式工控机（Embedded Industrial Computer）是一
种加固的增强型工业计算机，它可以作为一个工业控 制器在工业环境中可靠运行。
工控机对于扩展性的要求也非常高，接口的设计需要 满足特定的外部设备，因此大多数情况下工控机需要 单独定制才能满足需求。
嵌入式工控机的优点 性能可靠 体积小巧 免维护 低功耗、无风扇、宽温设计、适应恶劣工作环境
嵌入式工控机的三大缺点。 一是性能较低； 二是扩展性较差；
三是缺乏标准化。
嵌入式工业触控一体机
工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工业 控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及 机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。 工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算 机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、 控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC （可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、 FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
嵌入式工控机的优势
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物联网与5G技术
嵌入式系统将与云计算和边缘计算技术结 合，实现数据处理和分析能力的提升。
物联网和5G通信技术的发展为嵌入式系统 提供了更广阔的应用空间，嵌入式系统将 更加网络化、智能化。
02 嵌入式系统硬件
微控制器
微控制器是嵌入式系统的核心，它是一 种集成电路芯片，包含了计算机的基本 组成要素，如中央处理器、存储器、输
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目录
CONTENTS
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统硬件 • 嵌入式系统软件 • 嵌入式系统开发流程 • 嵌入式系统应用案例 • 嵌入式系统面临的挑战与解决方案
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。
特点
嵌入式系统在智能家居控制系统中发 挥着核心作用，通过嵌入式处理器和 相关硬件设备，实现对家庭设备的控 制和管理。
智能家居控制系统可以实现的功能包 括：远程控制、定时控制、语音控制 等，为家庭生活带来便利和舒适。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是嵌入式系统的另一个重要应用领域，通过嵌入式系统技术， 可以实现生产过程的自动化和智能化。
调研市场需求
了解行业发展趋势和市场需求，为系统设计提供参考 和依据。
制定开发计划
根据需求分析结果，制定详细的开发计划，包括时间 安排、人员分工、资源需求等。
系统设计
硬件设计
根据系统需求，设计合适的硬件架构，包括 处理器、存储器、接口电路等。
软件设计
设计嵌入式系统的软件架构，包括操作系统、 中间件和应用软件等。
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02
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系统集成
将硬件和软件集成在一起， 形成完整的嵌入式系统。
什么是嵌入式系统
嵌入式系统（Embedded System），一般指非桌面计算机系统（即非PC、服务器、大中小型机等），有计算机功能且可以“嵌入”到专用设备并发挥专用功能的计算机设备或器材。
它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。
简单地说，这种计算机通过和设备的电气连接，并通过在计算机上运行的专用程序对接口进行通讯和控制，使设备成为智能化的设备，比如：基于网络的工业控制器、带彩色显示的智能终端等。
嵌入式系统主要由嵌入式处理器为核心的硬件系统、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。
一、嵌入式处理器为核心的硬件系统嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。
嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点：1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。
2）具有功能很强的存储区保护功能。
这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。
3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。
4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。
嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。
2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、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。
这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
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练习1解答
下列哪个不是嵌入式系统的特点：（）请选择一个答案：
a. 专用性
b. 资源受限
c. 功耗约束
d. 常由外接交流电电源供电
题目2题干下列哪些不是嵌入式系统：（）。
请选择一个答案：
a. 移动电话、手机
b. MP3
c. MID
d. 深蓝超级计算机
题目3指令和数据共享同一总线的体系结构是（）。
请选择一个答案：
a. 冯•诺依曼结构
b. 哈佛结构
c. RISC
d. CISC
题目4下面不属于
．．．嵌入式处理器的是：（）。
请选择一个答案：
a. Intel Core（酷睿）处理器
b. Intel Atom处理器
c. MCS-51单片机
d. ARM处理器
题目5在嵌入式处理器与外部设备接口中，使用2根线实现多对多双向收发的是：（）。
请选择一个答案：
a. UART
b. I2C
c. SPI
d. USB
题目6假设使用奇偶校验位，UART发送一个字节的数据，从idle状态开始（及数据线为高），到允许进行下一次发送动作态为止，至少需要（）个时钟节拍。
请选择一个答案：
a. 8
b. 9
c. 10
d. 11
题目7关于SIMD说法错误
．．的是：（）。
请选择一个答案：
a. SIMD通过复制ALU和寄存器组，共享取值、译码单元来获得计算并行。
b. SIMD是通过增加寄存器个数来提高数据处理的宽度。
c. SIMD中多个运算单元运行的是相同的指令。
d. Intel Atom的SSE指令属于SIMD指令
题目8
ARM7中如果需要实现形如 R0=R1+(R2<<3)的操作，最少可以用（）条指令。
请选择一个答案：
a. 1
b. 2
c. 3
d. 4
题目9交叉开发形成的可执行文件（）。
请选择一个答案：
a. 直接在宿主机上运行
b. 下载到目标机上运行
c. 上载到宿主机上运行
d. 在宿主机和目标机任选一处运行
题目10
____需要操作系统或加载程序将其加载到内存中才能执行，____加载器只能把它加载到固定的地址运行。
（）
请选择一个答案：
a. 可重定位执行文件，可重定位执行文件
b. 可重定位执行文件，不可重定位执行文件
c. 不可重定位执行文件，可重定位执行文件
d. 不可重定位执行文件，不可重定位执行文件
题目11使用GCC将test.c源代码文件编译、链接成名为test可供gdb调试使用的可执行文件的命令为（）。
请选择一个答案：
a. gcc test.c -c -o test
b. gcc test.c -g -o test
c. gcc test.c -pg -o test
d. gcc test.c -o test -static
题目12ELF文件的.bss section一般是用来存储：（）。
请选择一个答案：
a. 堆栈
b. 寄存器
c. 未初始化的全局变量
d. 局部变量
题目13假设一个软件工程包含一个如下的Makefile，且已经用make命令进行了一次成功的编译。
假设我们又修改了main.c文件，当执行make命令时会（）。
请选择一个答案：
a. 无动作
b. 删除所有.o目标文件和myprog可执行文件
c. 只编译main.o，然后链接myprog可执行文件
d. 编译所有的.o文件，然后链接myprog可执行文件
题目14
假设一个软件工程包含一个如下的Makefile，且已经用make命令进行了一次成功的编译。
假设我们又修改了main.c文件，当执行make clean命令时会（）。
请选择一个答案：
a. 无动作
b. 删除所有.o目标文件和myprog可执行文件
c. 只编译main.o，然后链接myprog可执行文件
d. 编译所有的.o文件，然后链接myprog可执行文件。