嵌入式系统设计与开发
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嵌入式操作系统分类
面向控制、通信等领域的实习操作系统
WindRiver公司的VxWorks、ATI的Nucleus、 QNX系统软件公司的QNX、ISI的pSOS等
面向消费电子产品的非实时操作系统
WinCE、Linux等
实时操作系统
实时系统的两种类型
硬件实时系统和软件实时系统
在实时多任务系统中，内核负责管理各个任 务，或者说 为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的通信。 基于优先级的内核的2种类型
本质定义：
嵌入到对象体系中的专用计算机系统。
嵌入式系统的发展历史
1976年，Intel 公司推出了MCS-48单片机，只有1KB ROM和64KB RAM。
1980年，Intel 公司对MCS-48单片机进行了全面完善， 推出了8位MCS-51单片机。
1984年，Intel 公司又推出了16位8096系列并将其称 之为嵌入式微控制器。
（RTOS）。 在嵌入式系统的软件开发过程中，采用C语言将是最佳的
选择。
1.3 嵌入式系统的主要应用领域
其 他······
工业控制
军事国防
军事电子
消费电子
信息家电
工控设备 智能仪表
嵌入式应 用
智能玩具 通信设备
汽车电子
移动存贮
网络设备 电子商务
网络
嵌入式系统的应用领域
嵌入式系统的应用领域
PDA
阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨 斯”价值4万美元，可携带2架摄 像机，发挥了很好作用。
嵌入式系统——高性能武器平台的基础
嵌入式Internet应 用
嵌入式系统与机器人技术
图：卡耐基梅隆大学和瑞士EPFL研制的机器人控制器 （采用卡西欧PDA和Windows CE）
智能机器人
基于Win CE的移动机器人平 台
嵌入式系统设计与开发
第1章 概述 第2章 ARM及其编程模型 第3章 ARM指令集 第4章 嵌入式程序设计 第5章 C/OS-Ⅱ实时操作系统 第6章 嵌入式最小系统设计 第7章 部件工作原理与开发实例 第8章 基于 C/OS-Ⅱ的程序设计 第9章 ARM嵌入式开发工具 第10章 ARM9处理器
嵌入式系统设计与开发
2004年“勇气号”再次登陆 火星
1.4 嵌入式处理器
嵌入式处理器分类：
嵌入式微处理器MPU
嵌入式 处理器
嵌入式微处理MCU
嵌入式数字信号 处理器EDSP
嵌入式片上系统SoC
嵌入式处理器现状及发展趋势 1.32位处理器在兴起 2.处理器IP（知识产权） 3.可编程处理器
1.5 嵌入式操作系统
嵌入式计算机系统与通用计算机系统
嵌入式系统通常是面向特定应用的，应用的多样性 决定了硬件平台的多样性。
大多嵌入式系统都有实时性要求，在高端应用中， 为满足应用需求、增强可靠性和便于开发，往往要 有实时多任务操作系统的支持。
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和 电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。
此外，为了高速、实时地处理数字信号，1982年诞生 了首枚数字信号处理芯片DSP。
20世纪90年代后，伴随着网络时代的来临，网络、通 信、多媒体技术得以发展，基于硬件底层的单线程程序 的单片机已经很难满足这些领域的要求。32位微处理器 面向嵌入式系统的高端应用，由于速度快、资源丰富、 本身的复杂性、可靠性等，得到了广泛的需求。
可视电话
机器人
SONY机器狗
嵌入式技术在电子通讯中的应用
手机、小灵通、智能手机、3C合一……
信息家电的应用
信息家电——数字机顶盒
信息家电——消费电子Leabharlann Baidu
SAN公司的信息家电产品
嵌入式技术在汽车电子中的应用
—（18个嵌入式控制模块） — CAN总线网络
VOLVO S80汽车的CAN总线网 络
嵌入式技术在军事方面的应用
不可剥夺型的和可剥夺型内核
不可剥夺型内核（非占先式 NonPreem低优p先ti级v任e务)
（
（
1）
2）
ISR
（ 3）
TIM
（
E
4） 中断服务程序使
（
高优先级任务就
5）
绪
（
6）
高优先级任务
（
低优先级任务释
7）
放
CPU使用权
可剥夺型内核（占先式 Preemptive)
中断服务程序使
嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业，充 满了竞争、机遇与创新，是一个可以大有作为的行 业。
1.2 嵌入式系统的组成
硬件
处理器/微处理器、存储器、 I/O接口及输入/输出设备
软件
嵌入式操作系统、应用程序
嵌入式系统的架构
应用程序
操作系统
软件 结构
输入
存储器 处理器
输出
硬件 结构
嵌入式系统的硬件组成
功耗、成本和可靠性对嵌入式系统有特别重要的意 义。
嵌入式计算机系统与通用计算机系统
嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升 级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系 统产品进入市场后具有较长的生命周期。
嵌入式系统本身不具备自主开发能力，即使设计完 成以后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修 改，必须有一套交叉开发工具和环境才能进行开发。
基于Win CE的机器人装配平 台
基于RTLinux的仿人机器 人
高 48 cm 重: 6 kg 灵活性：20 DOF 操作系统: RT-Linux 接口形式: USB 1.0 (12Mbps) 响应周期: 1ms 能源： DC24V x 6.2A (150W) 制造：富士通
基于VXworks的火星探路 者
第1章 概述
本章提要
1.1 嵌入式系统 1.2 嵌入式系统的组成 1.3 嵌入式系统的主要应用领域 1.4 嵌入式处理器 1.5 嵌入式操作系统 1.6 嵌入式系统的开发
1.1 嵌入式系统
嵌入式系统的定义
一般定义：
以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可剪， 以适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功 耗有严格要求的专用计算机系统。
电源模块 时钟模块
复位
USB
外围电路
微处理器 MPU
外设 LCD
键盘
Flash RAM ROM
其他
嵌入式系统的软件组成
1.嵌入式操作系统 2.嵌入式应用软件 3.硬件抽象层HAL 4.板级支持包BSP 5.设备驱动程序 6.操作系统的应用程序接口函数API
嵌入式软件的主要特点
软件要求固化存储。 软件代码要求高质量、高可靠性。 系统软件（OS）的高实时性是基本要求。 嵌入式系统软件需求实时多任务操作系统开发平台
面向控制、通信等领域的实习操作系统
WindRiver公司的VxWorks、ATI的Nucleus、 QNX系统软件公司的QNX、ISI的pSOS等
面向消费电子产品的非实时操作系统
WinCE、Linux等
实时操作系统
实时系统的两种类型
硬件实时系统和软件实时系统
在实时多任务系统中，内核负责管理各个任 务，或者说 为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的通信。 基于优先级的内核的2种类型
本质定义：
嵌入到对象体系中的专用计算机系统。
嵌入式系统的发展历史
1976年，Intel 公司推出了MCS-48单片机，只有1KB ROM和64KB RAM。
1980年，Intel 公司对MCS-48单片机进行了全面完善， 推出了8位MCS-51单片机。
1984年，Intel 公司又推出了16位8096系列并将其称 之为嵌入式微控制器。
（RTOS）。 在嵌入式系统的软件开发过程中，采用C语言将是最佳的
选择。
1.3 嵌入式系统的主要应用领域
其 他······
工业控制
军事国防
军事电子
消费电子
信息家电
工控设备 智能仪表
嵌入式应 用
智能玩具 通信设备
汽车电子
移动存贮
网络设备 电子商务
网络
嵌入式系统的应用领域
嵌入式系统的应用领域
PDA
阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨 斯”价值4万美元，可携带2架摄 像机，发挥了很好作用。
嵌入式系统——高性能武器平台的基础
嵌入式Internet应 用
嵌入式系统与机器人技术
图：卡耐基梅隆大学和瑞士EPFL研制的机器人控制器 （采用卡西欧PDA和Windows CE）
智能机器人
基于Win CE的移动机器人平 台
嵌入式系统设计与开发
第1章 概述 第2章 ARM及其编程模型 第3章 ARM指令集 第4章 嵌入式程序设计 第5章 C/OS-Ⅱ实时操作系统 第6章 嵌入式最小系统设计 第7章 部件工作原理与开发实例 第8章 基于 C/OS-Ⅱ的程序设计 第9章 ARM嵌入式开发工具 第10章 ARM9处理器
嵌入式系统设计与开发
2004年“勇气号”再次登陆 火星
1.4 嵌入式处理器
嵌入式处理器分类：
嵌入式微处理器MPU
嵌入式 处理器
嵌入式微处理MCU
嵌入式数字信号 处理器EDSP
嵌入式片上系统SoC
嵌入式处理器现状及发展趋势 1.32位处理器在兴起 2.处理器IP（知识产权） 3.可编程处理器
1.5 嵌入式操作系统
嵌入式计算机系统与通用计算机系统
嵌入式系统通常是面向特定应用的，应用的多样性 决定了硬件平台的多样性。
大多嵌入式系统都有实时性要求，在高端应用中， 为满足应用需求、增强可靠性和便于开发，往往要 有实时多任务操作系统的支持。
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和 电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。
此外，为了高速、实时地处理数字信号，1982年诞生 了首枚数字信号处理芯片DSP。
20世纪90年代后，伴随着网络时代的来临，网络、通 信、多媒体技术得以发展，基于硬件底层的单线程程序 的单片机已经很难满足这些领域的要求。32位微处理器 面向嵌入式系统的高端应用，由于速度快、资源丰富、 本身的复杂性、可靠性等，得到了广泛的需求。
可视电话
机器人
SONY机器狗
嵌入式技术在电子通讯中的应用
手机、小灵通、智能手机、3C合一……
信息家电的应用
信息家电——数字机顶盒
信息家电——消费电子Leabharlann Baidu
SAN公司的信息家电产品
嵌入式技术在汽车电子中的应用
—（18个嵌入式控制模块） — CAN总线网络
VOLVO S80汽车的CAN总线网 络
嵌入式技术在军事方面的应用
不可剥夺型的和可剥夺型内核
不可剥夺型内核（非占先式 NonPreem低优p先ti级v任e务)
（
（
1）
2）
ISR
（ 3）
TIM
（
E
4） 中断服务程序使
（
高优先级任务就
5）
绪
（
6）
高优先级任务
（
低优先级任务释
7）
放
CPU使用权
可剥夺型内核（占先式 Preemptive)
中断服务程序使
嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业，充 满了竞争、机遇与创新，是一个可以大有作为的行 业。
1.2 嵌入式系统的组成
硬件
处理器/微处理器、存储器、 I/O接口及输入/输出设备
软件
嵌入式操作系统、应用程序
嵌入式系统的架构
应用程序
操作系统
软件 结构
输入
存储器 处理器
输出
硬件 结构
嵌入式系统的硬件组成
功耗、成本和可靠性对嵌入式系统有特别重要的意 义。
嵌入式计算机系统与通用计算机系统
嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升 级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系 统产品进入市场后具有较长的生命周期。
嵌入式系统本身不具备自主开发能力，即使设计完 成以后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修 改，必须有一套交叉开发工具和环境才能进行开发。
基于Win CE的机器人装配平 台
基于RTLinux的仿人机器 人
高 48 cm 重: 6 kg 灵活性：20 DOF 操作系统: RT-Linux 接口形式: USB 1.0 (12Mbps) 响应周期: 1ms 能源： DC24V x 6.2A (150W) 制造：富士通
基于VXworks的火星探路 者
第1章 概述
本章提要
1.1 嵌入式系统 1.2 嵌入式系统的组成 1.3 嵌入式系统的主要应用领域 1.4 嵌入式处理器 1.5 嵌入式操作系统 1.6 嵌入式系统的开发
1.1 嵌入式系统
嵌入式系统的定义
一般定义：
以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可剪， 以适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功 耗有严格要求的专用计算机系统。
电源模块 时钟模块
复位
USB
外围电路
微处理器 MPU
外设 LCD
键盘
Flash RAM ROM
其他
嵌入式系统的软件组成
1.嵌入式操作系统 2.嵌入式应用软件 3.硬件抽象层HAL 4.板级支持包BSP 5.设备驱动程序 6.操作系统的应用程序接口函数API
嵌入式软件的主要特点
软件要求固化存储。 软件代码要求高质量、高可靠性。 系统软件（OS）的高实时性是基本要求。 嵌入式系统软件需求实时多任务操作系统开发平台