嵌入式系统(一)

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1.8 处理器的分类和现状
嵌入式系统硬件的核心部件是嵌入式处 理器，按嵌入式处理器用途可分为：
• • • • • 嵌入式微控制器（Micro Controller Unit MCU） 嵌入式DSP（Digital Signal Processor） 嵌入式微处理器（Micro Processor Unit MPU） SOC（System On Chip） SOPC（System On Programmable Chip ）
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1.12 嵌入式系统的发展趋势
• 嵌入式应用软件的开发需要强大的开 发工具和操作系统的支持 • 互联网成为必然趋势 • 支持小型电子设备实现小尺寸、微功 耗和低成本 • 提供精巧的多媒体人机界面
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1.9 嵌入式操作系统分类
• 嵌入式系统软件一般由嵌入式操作系统和 应用软件组成 ；操作系统是连接计算机硬 件与应用程序的系统程序，可分为：
–顺序执行系统（单任务系统，如DOS）。 –分时操作系统：其特点包括多路性、交互性、 “独占性”和及时性（UNIX）。 –实时操作系统（RTOS）：计算的正确性不仅取 决于程序的逻辑正确性，更取决于结果产生的 时间 。 根据对产生时间要求的严格程度又可分为： • 硬实时操作系统 • 软实时操作系统
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1.3 嵌入式系统历史
• 20 20世纪70 70年代单片机的出现，这时的应用只是使用8位的 70 8 芯片执行一些单线程的程序，还谈不上“系统”的概念。 “ ” • 20 20世纪80 80年代出现商业级的嵌入式“操作系统”，并在其 80 “ ” 上编写嵌入式应用软件。 1981年，Ready System 1981 Ready System开发出世界上第一个商业嵌入 式实时内核（VTRX32 VTRX32）。 VTRX32 • 20 20世纪90 90年代以后，出现实时多任务操作系统（RTOS RTOS）， 90 RTOS 并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。
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1.10 软件开发环境的建立
• 交叉开发环境
–在线调试 –在线仿真 –ROM监控器
• 软件模拟环境 • 评估电路板（最为常见）
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1.11 嵌入式系统的应用
• • • • • • • • 工业控制 交通管理 信息家电 家庭智能管理系统 POS网络及电子商务，电子政务 环境检测 机器人 …
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1.4嵌入式系统的特点 1.4嵌入式系统的特点
嵌入式系统是应用于特定环境下执行面对专业领域 的应用系统，其特点为： –系统内核小，可裁剪； –专用性强； –系统精简； –通常要求有高实时性的操作系统； –嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境； –一旦进入市场，就具有较长的生命周期；
嵌入式微处理器是由通用计算机中 的CPU演变而来。具有32位以上的处理 器，在实际嵌入式应用中，它只保留 与嵌入式应用紧密相关的功能硬件以 实现嵌入式应用的特殊要求。目前主 要的嵌入式处理器类型有ARM、MIPS、 POWER PC等。
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SOC
将通用处理器的IP核和功能模块的 IP核按用户要求组成系统，仿真后提 交芯片厂商生产。（也可下载到FPGA 中。百万门）绝大部分系统构件都在 系统内部。（SOC技术与前三种嵌入式 处理器是不一样的）
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ30
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谢谢！ 谢谢！
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1.7 嵌入式系统的分类
按表现形式分（硬件范畴） ： • 芯片级嵌入（含程序或算法的处理 器）。 • 模块级嵌入（系统中的某个核心模 块）。 • 系统级嵌入。
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嵌入式系统的分类
按实时性要求分（软件范畴） ： • 非实时系统（PDA）。 • 软实时系统（消费类产品）。 • 硬实时系统（工业和军工系统）。
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1.5 嵌入式系统组成
• 硬件组成
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嵌入式系统组成
• 软件组成
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1.6 软件层次结构
• 驱动层程序
–硬件抽象层（HAL） –板级支持包（BSP） –设备驱动程序
• 操作系统 • API • 应用程序
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嵌入式系统
第一讲 嵌入式系统简介
—— 计算机学院
陈勉
1.1 引言
• 由于信息技术、网络技术的高速发展 和后PC时代的到来，嵌入式系统已经 广泛渗透到科学研究、工程设计、军 事技术、各类产业和商业文化艺术以 及人们的日常生活中。嵌入式系统应 用的例子比比皆是。可以说，嵌入式 系统无所不在、无处不在。
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SOPC
• 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅 片上，称作SOPC。可编程片上系统（SOPC） 是一种特殊的嵌入式系统： • 首先它是片上系统（SOC），即由单个芯 片完成整个系统的主要逻辑功能； • 其次，它是可编程系统，具有灵活的设 计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具 备软硬件在系统可编程的功能。
应用举例（ 应用举例（五）
• 工业国防
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前景
• 嵌入式系统的应用范围如此之广，涉 及面如此之大，以至于有些学者断言
嵌入式技术将成为后PC时代的主宰。 嵌入式技术将成为后PC时代的主宰。 PC时代的主宰
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何为嵌入式系统
• 简单的讲，就是嵌入到对象体中的专 用计算机系统。 • 嵌入式系统三要素 ：
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嵌入式微控制器
• 嵌入式微控制器的典型代表是单片机。 • 单片机芯片内部集成了ROM/EPROM，RAM， 总线，定时器/计数器，看门狗，I/O，串 行口，脉宽调制输出，A/D， D/A,FLASH,E2PROM 等。 • 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。 • 微控制器的片上外设资源丰富，适合用于 控制，因此称为微控制器。
–嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环 嵌入性：嵌入到对象体系中， 嵌入性 境要求 。 –专用性：软、硬件按对象要求裁减。 专用性： 硬件按对象要求裁减。 专用性 –计算机：实现对象的智能化功能 。 计算机： 计算机
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1.2 嵌入式系统定义
• IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的定义 ： devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants （用 于控制、监视或者辅助操作设备和机器的装置 ） • 目前国内一个普遍被认同的定义是： 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。 。
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嵌入式DSP 嵌入式DSP
DSP处理器是专门用于信号处理方 面的处理器，其在系统结构和指令算 法方面进行了特殊设计，具有很高的 编译效率和指令执行速度。在数字滤 波、FFT、频谱分析等仪器上，DSP获 得了大规模的应用。 。
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嵌入式微处理器
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应用举例（ 应用举例（一）
• 智能玩具
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应用举例（ 应用举例（二）
• 汽车电子
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应用举例（ 应用举例（三）
• 信息家电
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应用举例（ 应用举例（四）
• 消费电子
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