嵌入式系统设计(STM32)第1讲(课堂PPT)
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STM32嵌入式微控器 快速上手
陈志旺 等 编著 电子工业出版社
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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.
（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（复杂指令系统）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)
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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
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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”。
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。
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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”。
Biblioteka Baidu（见表1-3, P5）
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冯·诺依曼结构 ：单一存储、统一编址、分时复用
12
哈佛结构：分开存储、独立编址、两倍带宽、效率更高
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CISC vs RISC
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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。 （2）交通管理
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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。
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。
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1.2 嵌入式系统的特点
嵌入式系统的几个重要特征：
【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。】
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1.3 嵌入式系统的分类
（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。
（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）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。
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.
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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
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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
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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。
陈志旺 等 编著 电子工业出版社
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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.
（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（复杂指令系统）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)
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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
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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”。
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。
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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”。
Biblioteka Baidu（见表1-3, P5）
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冯·诺依曼结构 ：单一存储、统一编址、分时复用
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哈佛结构：分开存储、独立编址、两倍带宽、效率更高
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CISC vs RISC
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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。 （2）交通管理
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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。
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。
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1.2 嵌入式系统的特点
嵌入式系统的几个重要特征：
【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。】
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1.3 嵌入式系统的分类
（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。
（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）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。
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.
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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
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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
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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。