嵌入式系统ppt课件
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嵌入式系统的应用及基本概念PPT课件
医疗设备
医疗设备是嵌入式系统的又一重要应用领域， 通过嵌入式系统技术，可以实现医疗设备的智 能化和便携化，提高医疗服务的效率和精度。
嵌入式系统在医疗设备中广泛应用于各种便携 式医疗设备，如智能血压计、智能血糖仪、智 能心电图仪等。
嵌入式系统通过与各种传感器和执行器的连接 和控制，实现了医疗设备的自动化和智能化， 提高了医疗服务的效率和精度。
05
嵌入式系统的发展趋势 与挑战
发展趋势
智能化
微型化
随着人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现自主决策、学 习和适应环境变化。
随着微电子技术的进步，嵌入式系统的体 积将越来越小，性能更高，功耗更低。Fra bibliotek网络化
安全性增强
物联网的普及将推动嵌入式系统网络化的 发展，实现设备间的互联互通和远程控制 。
常见的输入设备包括按钮、开 关、传感器等，输出设备包括 显示器、打印机、LED显示屏 等。
输入输出设备的选择取决于嵌 入式系统的应用场景和功能需 求。
电源
电源为嵌入式系统提供电能。
根据系统需求，可以选择不同的电源方案，如电池、直流电源和交流电源。
电源的稳定性和效率对嵌入式系统的性能和可靠性具有重要影响。
嵌入式系统的应用及 基本概念ppt课件
目录
• 嵌入式系统简介 • 嵌入式系统的基本组成 • 嵌入式系统的软件 • 嵌入式系统的应用实例 • 嵌入式系统的发展趋势与挑战
01
嵌入式系统简介
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 助操作机器和设备。
特点
实时性、专用性、可靠性和低功 耗。
供应链管理
随着嵌入式系统复杂性的增加， 企业需要更加精细的供应链管理 以确保产品的质量和交付。
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：
(完整)嵌入式系统精品PPT资料精品PPT资料
应用范例介绍二
iPhone® Went on sale in June 2007
One Samsung ARM1176
application processor core Memory capacity: 8 – 16 GB Display: 3.5 inch widescreen multi-
And the list goes 全on a自nd 动on 操作循环
Televisions
24 MB of int嵌erna入l m式ain m系em统ory为一种计算机软件与硬件的综合体，特别强调「量身定做」 LDEisGkOdrTivEeCs H的NIC原El则eme，nts基于某一种特殊用途上，针对这项用途开发出截然不同的系 Anti-lock bra统kes，是所谓的客制化(Customized)系统。
32-bit ARM7 microprocessor 256 Kbytes FLASH, 64 Kbytes RAM
Bluetooth wireless communication using NXT software only.
USB 2.0 port 4 input ports, 6 wire digital platform 3 output ports, 6 wire digital platform 100 x 64 pixel LCD graphical display Sound channel with 8-bit resolution Stores multiple programs
Take advantage of application characteristics to optimize the design: Do not need all the general-purpose bells and whistles
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。
15
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
嵌入式系统简介ppt
手持仪
监控仪
嵌入式技术得应用－交通相关
汽车电子
处理器个数可达三位数 车载
娱乐,定位等
车控
ABS、EBD等
其她
中国版月球车
汽车立体声音 响HD Radio扩展包
改装遮阳板 DVD / TV / MP3
嵌入式技术得应用－军工
武器控制系统 数字化单兵系统
有苛刻要求
尺寸与重量 功率消耗 震动与冲击 温度与湿度
计算机应用领域得划分
小型专用型
桌面通用型
服务器
服务器
服务器
高端服务型
嵌入式系统与桌面通用系统得区别(1/7)
嵌入式系统中运行得任务就是专用而确定得
心脏监视器只需运行信号输入、信号处理、心电图显示任务 如要更改任务,需要对整个系统进行重新设计或在线维护
桌面通用系统需要支持大量得、需求多样得应用程序
嵌入式系统得含义与构造原理
含义:通俗地说,嵌入式系统就就是将计算机得 硬件或软件嵌入到其她设备或应用系统中所构 成得一种新得系统。 构造原理:嵌入式系统就是以应用为中心,以计 算机技术为基础,采用可剪裁软硬件,适用于对 功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要 求得专用计算机系统,用于实现对其她设备得 控制、监视或管理功能。 嵌入式系统简单地讲,就就是定制硬、软件。
对系统中运行得程序不作假设 程序升级、更新等方便
嵌入式系统与桌面通用系统得区别(2/7)
嵌入式系统往往对实时性提出较高得要求。
实时系统:指系统能够在限定得响应时间内提供所需水平得服 务。(POSIX 1003、b )
嵌入式实时系统可分为:
强实时型:响应时间μs～ms级; 一般实时:响应时间ms～s级; 弱实时型:响应时间s级以上。
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。
《嵌入式系统概述 》课件
实时操作系统
总结词
实时操作系统是嵌入式系统中用于实现实时处理的关键技术 。
详细描述
实时操作系统能够提供多任务管理和调度功能，确保关键任 务能够在规定的时间内完成。它具有高度的可靠性和确定性 ，能够处理突发事件和异常情况，保证系统的稳定性和实时 性。
精简指令集计算机
总结词
精简指令集计算机是一种针对嵌入式系统设计的计算机架构，它能够提高系统的性能和 能效。
可靠性设计涉及硬件和软件两个方面。硬件方面，选用高 质量的元器件、进行严格的测试和筛选是关键。软件方面 ，通过容错技术、恢复机制和错误检测与纠正等技术，提 高系统的可靠性和稳定性。此外，在系统设计中还需要考 虑环境适应性、安全性和电磁兼容性等方面，以确保嵌入 式系统在各种复杂环境中的稳定运行。
PART 04
《嵌入式系统概述》 ppt课件
REPORTING
• 嵌入式系统简介 • 嵌入式系统的组成 • 嵌入式系统的关键技术 • 嵌入式系统的发展趋势 • 嵌入式系统的未来展望
目录
PART 01
嵌入式系统简介
REPORTING
定义与特点
总结词
嵌入式系统的定义、特点
详细描述
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，作为这些设备的控制核心。它具有特定的功能和 性能要求，通常需要满足高可靠性、低功耗、小体积等要求。嵌入式系统的主要特点是软硬件紧密结合，软件需 要根据硬件平台进行定制。
低功耗设计
总结词
低功耗设计是嵌入式系统中的重要技术之一，它能够延长设备的运行时间并降低 能源消耗。
详细描述
嵌入式系统的低功耗设计主要涉及硬件和软件两个方面。硬件方面，低功耗的处 理器和外围设备是关键，它们能够降低整个系统的能耗。软件方面，通过优化算 法和调度策略，减少不必要的计算和等待时间，降低系统能耗。
《嵌入式原理系统》课件
模块化设计原则
模块间应保持松耦合、高内聚，模块接口应清晰、规范。
模块化设计方法
可以采用自顶向下的设计和分层设计等方法进行模块化设计。
嵌入式软件的测试与优化
测试方法
单元测试、集成测试和系统测试是常用的嵌入式软件 测试方法。
优化方法
代码优化、算法优化和系统优化是常用的嵌入式软件 优化方法。
性能评估
通过性能评估可以衡量嵌入式软件的性能指标，如响 应时间、功耗和可靠性等。
嵌入式传感器与执行器接口
分析嵌入式传感器与执行器的接口标准，如ADC、DAC等。
嵌入式传感器与执行器应用
介绍嵌入式传感器与执行器在实际应用中的实现方式，如温度检测、 压力控制等。
03
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统的特点与分类
总结词：概述
可裁剪性：根据实际应用需求，嵌入式操作系统可以进 行定制和裁剪，以减小体积和资源占用。
嵌入式总线与接口协议
分析嵌入式总线与接口的协议标准，如RS-232、I2C、SPI等。
嵌入式总线与接口应用
介绍嵌入式总线与接口在实际应用中的实现方式，如串口通信、I/O控制等。
嵌入式传感器与执行器
嵌入式传感器与执行器概述
介绍嵌入式传感器与执行器的定义、分类、特点等。
常见嵌入式传感器与执行器
列举温度传感器、压力传感器、光敏传感器等常见嵌入式传感器与执 行器，并简要介绍其特点和应用领域。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网和智能终端的普及，嵌入 式系统的功耗越来越受到关注，低功 耗设计成为发展趋势。
人工智能
人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现更高级别 的自动化和智能化控制。
云计算
模块间应保持松耦合、高内聚，模块接口应清晰、规范。
模块化设计方法
可以采用自顶向下的设计和分层设计等方法进行模块化设计。
嵌入式软件的测试与优化
测试方法
单元测试、集成测试和系统测试是常用的嵌入式软件 测试方法。
优化方法
代码优化、算法优化和系统优化是常用的嵌入式软件 优化方法。
性能评估
通过性能评估可以衡量嵌入式软件的性能指标，如响 应时间、功耗和可靠性等。
嵌入式传感器与执行器接口
分析嵌入式传感器与执行器的接口标准，如ADC、DAC等。
嵌入式传感器与执行器应用
介绍嵌入式传感器与执行器在实际应用中的实现方式，如温度检测、 压力控制等。
03
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统的特点与分类
总结词：概述
可裁剪性：根据实际应用需求，嵌入式操作系统可以进 行定制和裁剪，以减小体积和资源占用。
嵌入式总线与接口协议
分析嵌入式总线与接口的协议标准，如RS-232、I2C、SPI等。
嵌入式总线与接口应用
介绍嵌入式总线与接口在实际应用中的实现方式，如串口通信、I/O控制等。
嵌入式传感器与执行器
嵌入式传感器与执行器概述
介绍嵌入式传感器与执行器的定义、分类、特点等。
常见嵌入式传感器与执行器
列举温度传感器、压力传感器、光敏传感器等常见嵌入式传感器与执 行器，并简要介绍其特点和应用领域。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网和智能终端的普及，嵌入 式系统的功耗越来越受到关注，低功 耗设计成为发展趋势。
人工智能
人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现更高级别 的自动化和智能化控制。
云计算
嵌入式课程第1讲嵌入式系统综述ppt课件
3/92
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
13/92
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
30/92
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
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
13/92
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
30/92
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
嵌入式入门(设计与实例开发)PPT课件
分析嵌入式系统的各种故障模式 及其影响，为可靠性设计和改进 提供依据。
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
嵌入式课件(ppt)
1.1 嵌入式系统简介
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。”
最新嵌入式系统软件开发技术PPT课件
Linux驱动程序的加载方式
驱动程序直接编译入内核
驱动程序在内核启动时就已经在内存中 可以保留专用存储器空间
驱动程序以模块形式存储在文件系 统里，需要时动态载入内核
驱动程序按需加载，不用时节省内存 驱动程序相对独立于内核，升级灵活
Linux驱动程序模块加载
Linux驱动程序开发的任务
应用程序通过dev文件节点访问驱动 程序
应用程序通过proc文件节点可以查 询设备驱动的信息
驱动程序位置
驱动程序位于drivers目录下 通常驱动程序占kernel代码的50% Linux设备驱动程序在Linux的内核源代码中占有很大的比例，
源代码的长度日益增加，主要是驱动程序的增加。 在Linux内核的不断升级过程中，驱动程序的结构还是相对
“自底向上”地实现BSP中的初始化操作 “自顶向下”地设计硬件相关的驱动程序
BSP设计方法的不足与改进
目前BSP的设计与实现主要是针对某些特定的 文件进行修改
直接修改相关文件容易造成代码的不一致性， 增加软件设计上的隐形错误，从而增加系统调 试和代码维护的难度
解决这个问题的一个可行办法是：设计实现一 种具有图形界面的BSP开发设计向导，由该向 导指导设计者逐步完成BSP的设计和开发，并 最终由向导生成相应的BSP文件，而不再由设 计人员直接对源文件进行修改。
Linux驱动程序的开发环境
本机编译调试
开发环境配置简单 无需网络环境 适用于配置较高的x86机器
主机+目标机
主机可以自由选择Linux或Windows+Cygwin 主机和目标机通过网络共享文件系统 内核崩溃不会影响主机
Linux驱动程序的开发环境（续）
主机+目标机环境包括 主机运行的工具链∶cross gcc + glibc + gdb， 如果是windows主机还要有cygwin仿真环境 主机运行远程服务，常用的有tftp用来传送内 核映像、initrd，NFS用来共享文件系统 目标机运行ssh或telnet等远程登陆服务，用来 调试驱动程序
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
嵌入式系统PPTPPT课件
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
嵌入式系统PPT课件
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。
01
02
03
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。
嵌入式资料PPT课件
C语言
适用于需要面向对象编程 的应用场景，如GUI开发、 游戏机等。
Python语言
适用于需要快速原型开发 或脚本编程的应用场景。
嵌入式软件设计模式
单片机程序架构
适用于资源受限的微控制器，如8051系列。
ARM Cortex-M系列MCU程序架构
适用于ARM Cortex-M系列MCU，如STM32。
软件设计
根据系统需求和总体设计，设计 软件模块和接口，确定软件架构。
系统实现与测试
编码实现
按照设计要求，编写代 码并实现系统功能。
单元测试
对每个模块进行测试， 确保模块功能正常。
集成测试
将所有模块集成在一起 进行测试，确保系统整
体功能正常。
系统测试
对整个系统进行测试， 确保系统满足需求规格
说明书的要求。
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 行配置和调试。
系统维护
对系统进行日常维护和升级，确保系 统稳定运行。
05
嵌入式系统应用案例
智能家居系统
智能家居系统
01
通过嵌入式系统技术，将家中的各种设备连接到互联网，实现
智能化控制和管理。
智能家居系统的功能
02
包括远程控制、语音控制、自动化控制等，提高家庭生活的便
传感器和执行器是嵌入式系统 的关键组成部分，用于实现系
统的感知和控制功能。
选择合适的传感器和执行器需 要考虑应用场景、性能要求和
成本等因素。
嵌入式硬件开发工具
嵌入式硬件开发工具包括原理图 设计软件、PCB设计软件、仿真
软件等。
这些工具可以帮助开发人员快速 设计、仿真和调试嵌入式硬件系
《嵌入式系统及应》课件
全面测试，确保满足用户
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
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
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函数，而是以子VI（子程序）的方式提供 的。
• 调用它的方法是在Functions» Select a
VI下打开Process Monitor，然后在流程图 上点击一下，就可以出现它的图标。
• 用连线工具将各对象按规定连接。
.
Labview应用程序开发
.
Labview应用程序开发
• 选择 File» Save, 把该VI 保存，在前面板
软件工程
实验四
.
.
Labview应用程序开发
一、设计波形显示器
• 打开Labview 8.2 • 点击Blank VI创建新程序 • 右击前面板，在controls选项卡进入
Modern-Graph.
• 选择Waveform Chart，放到前面板。 • 回到Modern选项卡，转到Boolean，选择
输入字符串Error。
• 该VI在TRUE或者FALSE情况下都会执行。如果
输入的数值大于等于0，VI会执行TRUE Case， 返回该数的平方根，否则将会输出－999.00， 并显示一个对话框，内容为Error。
.
使用case结构
• 返回前面板，运行该VI。分别尝试一个正
数和负数。注意，当把数字式控制对象的 值改为负数时，LabVIEW会显示Case结构 的FALSE Case中设置的出错信息。
• 该流程图中新增的对象有两个乘法器、两
个数值常数、一个随机数发生器、一个进 程监视器，温度和容积对象是由前面板的 设置自动带出来的。
• 乘法器和随机数发生器和数值常数由
Functions» Numeric中拖出 。
.
Labview应用程序开发
• 进程监视器（Process Monitor）不是一个
他任何位置单击一下。
• 把容器显示对象的显示范围设置为0.0到1000.0。 • 在容器旁配以数据显示框： • 将鼠标移到容器上，点右键，在出现的快速菜单中选
Visible Iterms» Digital Display即可。
.
Labview应用程序开发
• 从Controls» Numeric 中选择一个温度
• 连接stop端子与红色停止标志端子。 • 排列图形，使之如图所示。
.
Labview应用程序开发
.
Labview应用程序开发
• 回到前面板，单击工具栏运行箭头按钮，
执行程序如图：
• 点击STOP结束。 • 保存退出。
.
Labview应用程序开发（二）
二、建立一个温度和容积测量显示程序
• 打开一个新的前面板窗口。 • 从 Controls» Numeric 中选择 Tank放到前面板中。 • 在标签文本框中输入“容积” ，然后在前面板中的其
程。
.
使用case结构
• 数值常数（Functions»Numeric）——这里用于
显示错误的代数值-999.00。
• One Button Dialog函数（Functions» Dialog
&User interface）——在这里它用于显示一个对 话框，内容是Error。
• 字符串常数 (Functions»String)——在对话框中
.
使用case结构
• 打开一个新的前面板，并按照下图所示
创建对象。控制对象用于输入数值，显 示对象用于显示该数值的平方根。
.
使用case结构
• 照下图创建流程图
.
使用case结构
• 从Functions» Structures中选择一个 Case结
构，并放置在在流程图中。Case 结构是一个可 以改变大小的方框。先来做Ture的情况，照上 述流程图构造。
• Greater Or Equal To 0? 函数
（Functions» Comparison）——如果输入数 值大于或者等于0就会返回一个TRUE值。
• Square Root 函数（Functions» Numeric）—
—返回输入数值的平方根。
• 连好线
.
使用case结构
• 点击Case框的选择按钮，转入False情况编
中，单击Run（运行）按钮，运行该 VI。 注意容积和温度的数值都显示在前面板中。
• 每单击运行按钮一次，将采集一次由随机
数发生器产生的数据，并显示容积和温度
• 依据上述方法，在程序中再增加一个压力
显示器。
.
Labview人机界面设计
• 在Labview前面板上添加图片，进行人机界
面设计。
• 点击前面板中的Edit菜单，选择Import
.
Labview应用程序开发
• 在函数选项卡的Programming-Numeric中选
择随机数发生器Random Number(0-1)，将 其放置到While循环内。
• 使用连线，先单击Random Number(0-1)图
标，然后移动鼠标到波形显示器Waveform chart端子，再次单击鼠标。
Stop Button.
.
Labview应用程序开发
.
Labview应用程序开发
• 将上图波形显示器Y轴纵坐标范围-10到+10
分别双击改为0到1。
• 在Windows菜单选择Show Block Diagram
切换到后面板。
• 右击后面板在Functions中进入
Programming-Structures，选择While Loop 将程序端子放置到While循环中。
• 保存该 VI 到指定目录中，命名为Square
Root.vi。
.
计，将它放到前面板中。设置其标签为 “温度”,显示范围为0到100，同时配数 字显示（如下图）。
.
Labview应用程序开发
.
Labview应用程序开发
• Windows» Show Diagram 打开流程图
窗口。从功能模板中选择相应的函数对象， 将它们放到流程图上。
.
Labview应用程序开发
picture to Clipboard，在打开的对话框中寻 找所需要的图片。
• 在前面板需要放置图片的位置点击，并按
Ctrl+V，将图片粘贴到界面上。
.
使用case结构
• 目的：创建一个VI以检查一个数值是否为正数。
如果它是正的，VI就计算它的平方根，反之则显 示出错。
• 功能相当于代码式编程语言中的下列伪代码： • if (Number >= 0) then • Square Root Value = SQRT(Number) • else • Square Root Value = -999.00 • Display Message "Error" • end if
• 调用它的方法是在Functions» Select a
VI下打开Process Monitor，然后在流程图 上点击一下，就可以出现它的图标。
• 用连线工具将各对象按规定连接。
.
Labview应用程序开发
.
Labview应用程序开发
• 选择 File» Save, 把该VI 保存，在前面板
软件工程
实验四
.
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Labview应用程序开发
一、设计波形显示器
• 打开Labview 8.2 • 点击Blank VI创建新程序 • 右击前面板，在controls选项卡进入
Modern-Graph.
• 选择Waveform Chart，放到前面板。 • 回到Modern选项卡，转到Boolean，选择
输入字符串Error。
• 该VI在TRUE或者FALSE情况下都会执行。如果
输入的数值大于等于0，VI会执行TRUE Case， 返回该数的平方根，否则将会输出－999.00， 并显示一个对话框，内容为Error。
.
使用case结构
• 返回前面板，运行该VI。分别尝试一个正
数和负数。注意，当把数字式控制对象的 值改为负数时，LabVIEW会显示Case结构 的FALSE Case中设置的出错信息。
• 该流程图中新增的对象有两个乘法器、两
个数值常数、一个随机数发生器、一个进 程监视器，温度和容积对象是由前面板的 设置自动带出来的。
• 乘法器和随机数发生器和数值常数由
Functions» Numeric中拖出 。
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Labview应用程序开发
• 进程监视器（Process Monitor）不是一个
他任何位置单击一下。
• 把容器显示对象的显示范围设置为0.0到1000.0。 • 在容器旁配以数据显示框： • 将鼠标移到容器上，点右键，在出现的快速菜单中选
Visible Iterms» Digital Display即可。
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Labview应用程序开发
• 从Controls» Numeric 中选择一个温度
• 连接stop端子与红色停止标志端子。 • 排列图形，使之如图所示。
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Labview应用程序开发
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Labview应用程序开发
• 回到前面板，单击工具栏运行箭头按钮，
执行程序如图：
• 点击STOP结束。 • 保存退出。
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Labview应用程序开发（二）
二、建立一个温度和容积测量显示程序
• 打开一个新的前面板窗口。 • 从 Controls» Numeric 中选择 Tank放到前面板中。 • 在标签文本框中输入“容积” ，然后在前面板中的其
程。
.
使用case结构
• 数值常数（Functions»Numeric）——这里用于
显示错误的代数值-999.00。
• One Button Dialog函数（Functions» Dialog
&User interface）——在这里它用于显示一个对 话框，内容是Error。
• 字符串常数 (Functions»String)——在对话框中
.
使用case结构
• 打开一个新的前面板，并按照下图所示
创建对象。控制对象用于输入数值，显 示对象用于显示该数值的平方根。
.
使用case结构
• 照下图创建流程图
.
使用case结构
• 从Functions» Structures中选择一个 Case结
构，并放置在在流程图中。Case 结构是一个可 以改变大小的方框。先来做Ture的情况，照上 述流程图构造。
• Greater Or Equal To 0? 函数
（Functions» Comparison）——如果输入数 值大于或者等于0就会返回一个TRUE值。
• Square Root 函数（Functions» Numeric）—
—返回输入数值的平方根。
• 连好线
.
使用case结构
• 点击Case框的选择按钮，转入False情况编
中，单击Run（运行）按钮，运行该 VI。 注意容积和温度的数值都显示在前面板中。
• 每单击运行按钮一次，将采集一次由随机
数发生器产生的数据，并显示容积和温度
• 依据上述方法，在程序中再增加一个压力
显示器。
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Labview人机界面设计
• 在Labview前面板上添加图片，进行人机界
面设计。
• 点击前面板中的Edit菜单，选择Import
.
Labview应用程序开发
• 在函数选项卡的Programming-Numeric中选
择随机数发生器Random Number(0-1)，将 其放置到While循环内。
• 使用连线，先单击Random Number(0-1)图
标，然后移动鼠标到波形显示器Waveform chart端子，再次单击鼠标。
Stop Button.
.
Labview应用程序开发
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Labview应用程序开发
• 将上图波形显示器Y轴纵坐标范围-10到+10
分别双击改为0到1。
• 在Windows菜单选择Show Block Diagram
切换到后面板。
• 右击后面板在Functions中进入
Programming-Structures，选择While Loop 将程序端子放置到While循环中。
• 保存该 VI 到指定目录中，命名为Square
Root.vi。
.
计，将它放到前面板中。设置其标签为 “温度”,显示范围为0到100，同时配数 字显示（如下图）。
.
Labview应用程序开发
.
Labview应用程序开发
• Windows» Show Diagram 打开流程图
窗口。从功能模板中选择相应的函数对象， 将它们放到流程图上。
.
Labview应用程序开发
picture to Clipboard，在打开的对话框中寻 找所需要的图片。
• 在前面板需要放置图片的位置点击，并按
Ctrl+V，将图片粘贴到界面上。
.
使用case结构
• 目的：创建一个VI以检查一个数值是否为正数。
如果它是正的，VI就计算它的平方根，反之则显 示出错。
• 功能相当于代码式编程语言中的下列伪代码： • if (Number >= 0) then • Square Root Value = SQRT(Number) • else • Square Root Value = -999.00 • Display Message "Error" • end if