嵌入式系统设计(STM32)第1讲资料

1.2 嵌入式系统的特点
（3）系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明
显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于 控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
（4）高实时性。高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基
本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高 质量和高可靠性。
【自举（bootstrapping）一词来自于人都是靠自身的“自举”机构站立起 来的这一思想。计算机必须具备自举能力将自己所有的元件激活，以便 能完成加载操作系统这一目的，然后再由操作系统承担起那些单靠自举 代码无法完成的更复杂的任务。自举只有两个功能：加电自检和磁盘引 导。】
1.3 嵌入式系统的分类
（2）专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和
硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同 一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断 进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改， 程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级” 是完全两个概念。
1. 嵌入式系统简介
1.1 嵌入式系统定义 1.2 嵌入式系统的特点 1.3 嵌入式系统的分类 1.4 嵌入式系统的应用 1.5 嵌入式系统的发展 1.6 通用计算机与嵌入式系统对比
1.1 嵌入式系统定义
嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全 嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机 系统”，根据英国电器工程师协会（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为“用 于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。
（1）体系结构。普林斯顿结构（冯·诺依曼结构 ）和哈佛结构 （2）指令集。CISC（复杂来自百度文库令系统）和RISC（精简指令系统）
（见表1-2, P4） （3）嵌入式处理器种类。一般可以将嵌入式处理器分成4类，即
嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU) 嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU单片机) 嵌入式DSP处理器(Digital Signal Processor，DSP) 嵌入式片上系统(System On Chip，SoC)
（2）交通管理 在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系
STM32嵌入式微控器 快速上手
陈志旺 等 编著 电子工业出版社
参考资料
1. 喻金钱，喻斌. STM32F系列ARM Cortex-M3核微控 制器开发与应用[M]. 清华大学出版社.
2. 彭刚，秦志刚. 基于ARMCortex-M3的STM32系列嵌 入式微控制器应用实践[M]. 电子工业出版社.
3. 李宁. 基于MDK的STM32处理器开发应用[M]. 北京 航空航天大学出版社.
考试形式
总成绩 = 实验40%+平时10%+期末50% 实验时间：1-17周,双周周五上午8:00 实验地点：电子楼119
主要内容
1. 嵌入式系统简介 2. STM32简介 3. 教学开发板 4. 工程模板的建立
国内普遍认同的嵌入式系统定义为：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、功耗等严格要求的专 用计算机系统。
一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处 理器、存储器、输入输出（I/O）和软件。
1.2 嵌入式系统的特点
嵌入式系统的几个重要特征：
（5）多任务的操作系统。嵌入式软件开发要想走向标准化，
就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统的应用程序可以没有 操作系统而直接在芯片上运行；但是为了合理地调度多任务，利 用系统资源、系统函数以及专家库函数接口，用户必须自行选配 RTOS (Real Time Operating System)开发平台，这样才能保证 程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。
（见表1-3, P5）
冯·诺依曼结构 ：单一存储、统一编址、分时复用
哈佛结构：分开存储、独立编址、两倍带宽、效率更高
CISC vs RISC
1.4 嵌入式系统的应用
（1）工业控制 基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已
经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提 高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控 制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工 系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是8位单 片机。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业 控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。
与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系 统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由 于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够 对它进行优化，减小尺寸降低成本。
嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约， 能够随着产量进行成百上千的放大。
1.1 嵌入式系统定义
嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来 执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。与通 用计算机能够运行用户选择的软件不同，嵌入式系统 上的软件通常是暂时不变的，所以经常称为“固件”。
1.2 嵌入式系统的特点
（6）专门的开发工具和环境。系统开发需要开发工具
和环境。由于其本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常 也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才 能进行开发。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发， 目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。
（1）系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置
的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。 内核，是一个操作系统的核心。是基于硬件的第一层软件扩充，提 供操作系统的最基本的功能，是操作系统工作的基础，它负责管理 系统的进程、内存、 内核体系结构设备驱动程序、文件和网络系统， 决定着系统的性能和稳定性。