第一章 嵌入式系统概述教学课件电子教案 - 副本.pptx

第一章 嵌入式系统概述Internet+Education Solutions嵌入式Linux开发技术第1章 嵌入式系统概述EducationSolutions目录ContentsInternet+嵌入式系统概述嵌入式操作系统嵌入式Linux技术特点嵌入式技术的应用8:24 / 4嵌入式系统概述计算机系统的两大分支：通用计算机系统和嵌入式计算机系统（简称嵌入式系统）。 嵌入式计算机系统 隐藏式计算机早期 半导体技术 微电子技术.发展 基于32位微处理器设计的，往往带操作系统嵌入式系统8:24 / 5嵌入式系统的定义国际电气和电子工程师协会（IEEE）对嵌入式系统定义 嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备、机器和工厂运行的装置。 从应用的角度出发的，强调嵌入式系统是一种完成特定功能的装置，该装置能够在没有人工干预的情况下独立地进行实时监测和控制。 这种定义体现了嵌入式系统与通用计算机系统的不同的应用目的。我国对嵌入式系统定义 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软/硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。8:24 / 6计算机系统与嵌入式系统比较通用计算机系统嵌入式系统类别按体 系 结 构 、运 算 速 度 和规 模 等 因 素 分 大 、中 、小 和 微 型 机形 式 多 样 ，应 用 领 域 广 泛 ，按 应 用 来 分硬件系统通用 处 理 器 ；标 准 总 线 和外 设嵌入 式 微 处 理 器 ；总 线 和 外 部 接口多集成在处理器内部软件系统包含 操 作 系 统 ；软 件 可 更改 、可 添 减不一 定 包 含 操 作 系 统 ；软 件 以 固件 形 式 存 在 ，用 户 不 可 改 动软硬件关系软件和硬件相对独立 软 件 与 硬 件 是 紧 密 集 成 在 一起开发方式开 发 和 运行平台都是通 用 计 算 机交叉 开 发 方 式 ，开发平台一般是 通用 计 算 机 ，运行平台是嵌入式 系 统响应时间响应时间不是至关重要 对 于 特 定 系 统 ，响 应 时 间 至 关确定性系 统 执 行的功能不需要 是 确 定 性 的对于 特 定 系 统 ，执行的功能是确 定 性关键因素性能是关键因特定应用需求是决定因素8:24 / 7嵌入式系统的特点软、硬件资源一般比PC机有限。功能专一，集成度、可靠性高，功耗低。相对宿主系统，一般具有较长的生命周期。软件程序存储（固化）于存储芯片上。是计算机技术、半导体技术、电子技术和各行业相结合的产物。8:24 / 8嵌入式系统的特点嵌入式系统并非总是独立的设备。嵌入式系统通常都与真实物理环境相连，并且是激励系统。性能功能越来越接近通用计算机系统。网络功能已成为标配。8:24 / 9嵌入式系统的组成结构应用程序文件系统图形用户接口任务管理实时操作系统（RTOS）功能层软件层BSP/HAL 硬件抽象层/板级支持包中间层硬件层D/AA/DI/O通用接口ROMSDRAM嵌入式微处理器人机交互接口8:24 / 10嵌入式系统的组成结构硬件系统 嵌入式微处理器：微处理器、微控制器、数字信号微处理器（DSP）、片上系统和多微处理器和多核微处理器。 外设：外设包括存储器、I/O接口等辅助设备。软件系统 操作系统和无操作系统两大类。 由应用程序、API、嵌入式操作系统等软件组成。8:24 / 11操作系统的分类操作系统单任务操作系统分时操作系统实时操作系统DOS桌面OS软实时OS硬实时OSWindowsLinuxUNIX嵌入式LinuxWindowsCEPalmOSRT-LinuxU/COSIIVxWorks8:24 / 12实时操作系统特点最主要的特点就是满足对时间的限制和要求，能够在确定的时间内完成具体的任务。常用的实时嵌入式操作系统：实时嵌入式操作系统VxworksLinuxC/OS-II8:24 / 13常见实时操作系统Vxworks 一个高效的内核，具备很好的实时性能，开发环境的界面也比较友好。 对实时性要求极高的领域应用得比较多，如航天航空、军事通信等。Linux 开源并且遵循GPL协议，在近十年成了研究的热点，其应用范围比较广阔。 目前常见的实时嵌入式Linux操作系统有RT-Linux、CLinux、国产红旗Linux等。C/OS-II 具备了一个实时内核应具备的所有核心功能，编译后的代码只有几KB，开发者可以廉价地使用C/OS-II开发商业产品或进行教学研究，也可以根据自己的硬件性能优化其源代码。8:24 / 14Linux简介Linux由众多微内核组成，其源代码完全开源。Linux继承了Unix的特性，具有非常强大的网络功能，其支持所有的因特网协议，包括TCP/IPv4、TCP/IPv6和链路层拓扑程序等，且可以利用Unix的网络特性开发出新的协议栈。Linux系统工具链完整，简单操作就可以配置出合适的开发环境，可以简化开发过程，减少开发中仿真工具的障碍，使系统具有较强的移植性。8:24 / 15Linux的发行版本版本名称特点软件包管理器DebianLinux开放的开发模式，且易于进行软件包升级aptFedoraCore拥有数量庞人的用户，优秀的社区技术支持。并且有许多创新up2date (rpm) , yum (pm)CentOSCentOS是一种对RHEL (Red Hat Enterprise Linux)源代码再编译的产物，CentOS将Linux操作系统RHEL进行源代码再编译后分发，并在RHEL的基础上修正了不少已知的漏洞。rmpSUSELinux专业的操作系统，易用的YaST软件包管理系统YaST (pm)，第三方apt (rpm) 软件库Mandriva操作界面友好，使用图形配置工具，有庞大的社区进行技术支持,支持NTFS分区的大小变更rpmKNOPPIX可以直接在CD上运行，具有优秀的硬件检测和适配能力，可作为系统的急救盘使用aptGentooLinux高度的可定制性，使用手册完整portageUbuntu优秀已用的桌面环境，基于Debian构建apt8:24 / 16嵌入式Linux技术特点Linux开放源代码内核小、效率高，内核的更新速度快，可定制适应于多种CPU和多种硬件平台跨平台、性能稳定、裁剪性很好、开发和使用都很容易对最常用的TCP/IP协议有最完备的支持8:24 / 17嵌入式系统的应用领域应 用消费类电子产品智能仪器仪表类通信信息类产品过程控制类航空航天类生物微电子类8:24 / 18开发实践嵌入式系统硬件认知嵌入式开发板8:24 / 19开发实践嵌入式系统硬件认知嵌入式扩展板8:24 / 20开发实践嵌入式系统硬件认知嵌入式系统组成8:24 / 21开发实践嵌入式系统硬件认知RK3399功能框图8:24 / 22开发实践嵌入式系统硬件认知嵌入式平台硬件连接8:24 / 23开发实践嵌入式系统硬件认知开发板启动Linux系统8:24 / 24嵌入式系统运行测试系统运行调试架构图8:24 / 25嵌入式系统运行测试远程登录嵌入式开发板，在终端运行测试程序demo。8:24 / 26嵌入式系统运行测试4个LED来回闪烁、OLED屏上滚动显示当前TVOC测量值。4个LED灯左边的按键是K1，右边的按键是K2，可通过2个按键，切换工作状态。其中，K1用于切换工作模式，K2用于切换当前模式下的表现样式。8:24 / 27项目思考嵌入式处理器有哪些种类，各有什么特点？常见的嵌入式操作系统有哪些？在实际生活中有哪些工控设备需要运用Linux系统？