嵌入式系统的组成嵌入式系统开发流程

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。 • 主要的嵌入式微控制器包括：MCS-51、MCS251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、 68K、Z8、C540、PIC、AVR等系列。
嵌入式系统的整体架构
功能层 文件系统 应用程序 图形用户 接口 任务管理
软件层
实时操作系统(RTOS) 中间层 BSP/HAL 硬件抽象层/板极支持包 D/A 硬件层 A/D I/O 人机交互接口 嵌入式计算机系统 嵌入式 微处理器 通用接口 ROM SDRAM
嵌入式微处理器
• 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的执行时间减少到最低 限度。 • 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。
嵌入式数字信号处理器EDSP
• 嵌入式DSP专门用来对离散时间信号进行 极快的处理计算，提高编译效率和执行 速度。在数字滤波、FFT、谱分析、图像 处理等领域应用广泛。 • DSP正在大量进入嵌入式市场，目前广泛 应用的是TI产品TMS320C2000 /C5000系 列，另外Intel和Siemens也有相应的产 品。
第9章 嵌入式系统概述
• 嵌入式系统简介 • 嵌入式系统的组成 • 嵌入式系统开发流程
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。
9.2 嵌入式系统的组成
• 嵌入式系统由嵌入式硬件与嵌入式软件 组成。 • 嵌入式硬件以芯片、模板、组件、控制 器形式埋藏于设备内部。 • 嵌入式软件是实时多任务操作系统和各 种专用软件，一般固化在ROM或闪存中。 • 嵌入式系统软硬兼施，融为一体，成为 产品，但在开发过程中需要一些开发工 具进行辅助开发。
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OS：
这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、实时 性。
5.嵌入式软件开发走向标准化：
嵌入式系统的几个重要特征 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。
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” 是完全不同的概念。
嵌入式处理器
嵌入式微处理器 (MPU)
源自文库
嵌入式片上可编程系统 (SOPC)
嵌入式系统硬件核心
• 嵌入式系统硬件核心是嵌入式处理器。 • 嵌入式处理器可以分为四类： 嵌入式微处理器EMPU （Embedded Microprocessor Unit） 嵌入式微控制器EMCU （Embedded Microcontroller Unit） 嵌入式数字信号处理器EDSP （Embedded Digital Signal Processor ） 嵌入式片上系统ESoC （Embedded System on Chip）
嵌入式系统的应用程序可以没有操作系 统直接在芯片上运行。 为了合理地调度多任务、利用系统资源、 系统函数以及和专家库函数接口，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。
6.嵌入式系统需要开发工具和环境：
嵌入式微处理器
• 可扩展的处理器结构，能迅速地开发出满足 应用需求的产品。 • 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。
嵌入式微处理器分类
嵌入式微控制器 （MCU）
嵌入式DSP处理器 (DSP)
由于其本身不具备自主开发能力，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，必须有一套开发工 具和环境才能进行开发。 这些工具和环境一般是基于通用计算机 上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混 合信号示波器等。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。
嵌入式微处理器EMPU
• 嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对 应的CPU。在应用中，一般是将微处理器装配在 专门设计的电路板上，在母板上只保留和嵌入式 相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积 小和功耗低的要求。 • 嵌入式微处理器制造商：摩托罗拉、英特尔、 IBM、日立、NEC、东芝、AMD、国家半导体、 Zilog、IDT、富士通、Atmel、太阳、微系统、夏 普、Oki、飞利浦等。 • 主要的嵌入式微处理器包括：Motorola PowerPC、 Intel Pentium、Motorola 68000、strong ARM、 MIPS、AMD X86系列等等。