一实时嵌入式系统综述.ppt

一实时嵌入式系统综述2课程大纲课程大纲讲课讲稿实验时间题目内容时间内容第一周11/91引言嵌入式系统技术前沿、应用领域、发展趋势第十周实验一、IAR开发环境和ARM开发平台简介第二周2嵌入式系统的基本知识嵌入式系统的特点、分类、基本概念第十一十二周实验二、ARM的输入输出接口实验：键盘驱动第三周3嵌入式实时操作系统简介比较主流实时操作系统，WinCE、Linux、C/OS，包括系统结构、实时性、应用等第十三周实验三、ARM的AD数据采集实验第四七周4嵌入式实时操作系统详细介绍C/OS2的系统结构、内核和实现移植的方法第十四周实验四、串口驱动实验第八十周5嵌入式硬件平台以Cortex M3为例介绍嵌入式处理器的体系结构、指令集和开发特点第十五周实验五、基于C/OS-的消息、信号量机制应用实验第十一十二周7嵌入式系统的设计方法介绍嵌入式系统设计的一般方法、和设计流程。并从软件上比较线性编程设计方法和由嵌入式操作系统管理的实时多任务的设计方法第十六周考试第十三周8嵌入式系统的硬件设计简要介绍外围接口设计，着重讲解人机交互接口设计第十四十五周9嵌入式系统编程简要介绍嵌入式软件的体系结构，一般流程、常用函数并以实例讲解嵌入式软件的编程方法第十八十九周嵌入式系统应用介绍嵌入式系统的应用示例3前前 言（言（1）l课程设置的必要性课程设置的必要性l应用需求日趋复杂应用需求日趋复杂l微处理器技术长足发展微处理器技术长足发展l嵌入式软件技术成为核心嵌入式软件技术成为核心l课程涉和的主要内容课程涉和的主要内容l全面阐述嵌入式系统的要素全面阐述嵌入式系统的要素l嵌入式系统软硬件设计基础嵌入式系统软硬件设计基础（嵌入式操作系统、嵌入式微处理器）（嵌入式操作系统、嵌入式微处理器）l介绍嵌入式系统最新设计理念介绍嵌入式系统最新设计理念 l嵌入式系统设计实验嵌入式系统设计实验 4前前 言（言（2）l课程设置的预期目标课程设置的预期目标l使学生对嵌入式系统设计技术有全面的了解，并具备一定使学生对嵌入式系统设计技术有全面的了解，并具备一定的设计实践能力，为深入开展相关研究奠定良好的基础。的设计实践能力，为深入开展相关研究奠定良好的基础。l树立树立IP资源复用理念资源复用理念l理解并掌握实时操作系统和实时软件开发技术理解并掌握实时操作系统和实时软件开发技术5嵌入式系统教学的特点嵌入式系统教学的特点l综合性：涉和电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性：涉和电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性强，可包括微机原理、单片机设计、操作系统等综合性强，可包括微机原理、单片机设计、操作系统等课程内容。嵌入式系统是软件、硬件设计的完美结合。课程内容。嵌入式系统是软件、硬件设计的完美结合。l基础性：可作为计算机、电工电子、自动控制等专业的基础性：可作为计算机、电工电子、自动控制等专业的基础平台课基础平台课l实践性：实验是嵌入式系统教学的重要环节实践性：实验是嵌入式系统教学的重要环节6参考文献（参考文献（not necessary）l1.王田苗王田苗 主编主编.嵌入式系统设计和实例开发嵌入式系统设计和实例开发ARM与与C/OS-.北京：北京：清华大学出版社，清华大学出版社，2002.9l2（美）（美）Jean J.Labrosse,邵贝贝译邵贝贝译.C/OS-源码公开的实时源码公开的实时嵌入式操作系统嵌入式操作系统.北京：中国电力出版社，北京：中国电力出版社，2001.8l简介：是目前学习嵌入式操作系统最好的入门教材，书中对一个完整的嵌入式实简介：是目前学习嵌入式操作系统最好的入门教材，书中对一个完整的嵌入式实时内核时内核C/OS-进行了剖析，详细讲述了实时内核的设计和创建方法，以和进行了剖析，详细讲述了实时内核的设计和创建方法，以和多任务实时系统的原理和编程思想。多任务实时系统的原理和编程思想。l4.马忠梅等著马忠梅等著.ARM嵌入式微处理器体系结构。北航出版社嵌入式微处理器体系结构。北航出版社l3（美）（美）Wayne Wolf，孙玉方等译，孙玉方等译.嵌入式计算机系统设计原理嵌入式计算机系统设计原理.北京：北京：机械工业出版社，机械工业出版社，2002.2 l简介：被称为简介：被称为“嵌入式计算系统设计的第一本教科书嵌入式计算系统设计的第一本教科书”，书中重点介绍了嵌入式，书中重点介绍了嵌入式技术和基本原理和技术，涉和到嵌入式系统的相关的指令系统、技术和基本原理和技术，涉和到嵌入式系统的相关的指令系统、CPU、计算平台、计算平台、程序设计与分析、进程和操作系统、硬件加速器、网络、系统设计技术等方面。程序设计与分析、进程和操作系统、硬件加速器、网络、系统设计技术等方面。l嵌入式系统开发圣经，探矽工作室，中国青年出版社，嵌入式系统开发圣经，探矽工作室，中国青年出版社，20022002lVxWorksVxWorks和其开发环境和其开发环境Tornado.Tornado.孔祥营孔祥营,柏桂枝柏桂枝.嵌入式实时操作系统中嵌入式实时操作系统中国电力出版，国电力出版，20022002 7嵌入式系统应用领域嵌入式系统应用领域嵌入式应用嵌入式应用信息家电信息家电智能玩具智能玩具军事电子军事电子通信设备通信设备移动存贮移动存贮工控设备工控设备智能仪表智能仪表汽车电子汽车电子网络设备网络设备工业工业消费电子消费电子军事国防军事国防电子商务电子商务网络网络8嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展发展历史嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入式系统。嵌入式系统已经有了近30年的发展历史，它是硬件和软件交替发展的双螺旋式发展。第一款微处理器是Intel的4004，它出现在1971年，然后是是Intel公司的8048，它出现在1976年。Motorola同时推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，这些早期的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定时器。之后在80年代初，Intel又进一步完善了8048，在它的基础上研制成功了8051。91981年ReadySystem发展了世界上第1个商业嵌入式实时内核（VTRX32）包含了许多传统操作系统的特征，包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。随后，出现了如IntegratedSystemIncorporation(ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等，PalmOS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，uCOS、Nucleus，以和国内的Hopen、DeltaOS等嵌入式操作系统。今天RTOS已经在全球形成了1个产业，根据美国EMF（电子市场分析）报告，1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美元，而相关的整个嵌入式开发工具（包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器）则高达9亿美元。10最新进展之一：嵌入式最新进展之一：嵌入式Internet技术技术l定义：嵌入式定义：嵌入式Internet是近几年发展起来的一项新兴概是近几年发展起来的一项新兴概念和技术，是指设备通过嵌入式模块而非念和技术，是指设备通过嵌入式模块而非PC系统直接系统直接接入接入Internet，以，以Internet为介质实现信息交互的过程，为介质实现信息交互的过程，通常又称为非通常又称为非PC Internet接入。接入。l应用：应用：l智能家居（家电上网）智能家居（家电上网）l工业远程监控与数据采集工业远程监控与数据采集 lInternet Reconfigurable Logic（IRL）和其相关）和其相关应用应用l等等等等最新进展之二：可编程片上系统（最新进展之二：可编程片上系统（SOPC）lSOPC：可编程逻辑器件在嵌入式应用中的完美体现lSOPC的技术基础l超大规模可编程逻辑器件和其开发工具的成熟lFPGA密度提高lFPGA成本足以与ASIC抗衡lFPGA设计、综合、仿真、测试工具性能飞速提高l微处理器核以IP的形式嵌入到FPGA中lIP Core开发理念的发展已深入人心l信号处理算法、软件算法模块、控制逻辑等均可以IP Core形式体现l目前已经成熟的SOPC开发平台：lXilinx SpartanII FPGA和MicroBlaze软处理器IP CorelXilinx VirtexII Pro FPGA和PowerPC硬处理器IP CorelAltera 等其它FPGA和处理器IP Core12嵌入式系统教学的趋势嵌入式系统教学的趋势l以以FPGA为核心的硬件可重构技术为核心的硬件可重构技术l以嵌入式软件组件为核心的软件可重用设计技术以嵌入式软件组件为核心的软件可重用设计技术l以以EDA、SOC为核的为核的IP设计和芯片设计技术设计和芯片设计技术13一、以一、以FPGA为核心的硬件可重构技术为核心的硬件可重构技术14二、基于微处理器和二、基于微处理器和FPGA的嵌入式硬件平台的嵌入式硬件平台15l源代码重用：是一种低级的重用方式，要求程序员读懂源代码，重用效率低；l目标代码级重用：这是目前用得较多的一种重用方式，一般采用函数库方式。程序员通过引用函数名称，重用库中标准函数。但由于程序员不能对其做任何修改，而使其灵活性大大降低，不能做到与开发平台无关。l类库重用：类库与函数库一样都是经过特定开发语言编译后的二进制码。但它与函数库有本质区别，主要表现在继承、封装和派生上。类库的出现使大规模的软件重用得以实现，并使软件的重用性和可维护性得到大大增强。l组件重用：组件（Component）是一种具有某种特定功能的软件模块。使用组件开发软件就象搭积木一样容易，这比传统的函数(过程)重用方式有了很大提高。三、基于可重用的嵌入式软件设计三、基于可重用的嵌入式软件设计16四、基于可重用的软件模块设计四、基于可重用的软件模块设计