嵌入式系统教学课件:嵌入式系统及应用电子教案.ppt
《嵌入式系统教学课件:嵌入式系统及应用电子教案.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《嵌入式系统教学课件:嵌入式系统及应用电子教案.ppt(93页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、嵌入式系统教学课件:嵌入式系统及应用教材嵌入式系统设计及实例开发基于ARM微处理器与UC/OS-II实时操作系统王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社2008年1月第一版参考书嵌入式微处理器系统设计实例(第三版).(美)鲍尔 著,苏建平等 译/2004年03月/电子工业出版社 C/OS-源码公开的实时嵌入式操作系统.(美)Jean J.Labrosse,邵贝贝译.北京:中国电力出版社,2001.8s嵌入式系统的构建.慕春棣 编著.清华大学出版社,2004ARM体系结构与编程,杜春雷 编著 清华大学出版社,2003学习嵌入式系统最关键的两点学习嵌入式系统最关键的两点1、嵌入式系统是什么?2、学习嵌入式
2、系统需要哪些知识?嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成第一章第一章 嵌入式系统概述嵌入式系统概述1 13 32 2嵌入式系统简介嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的现状和发展趋势4 4本章小结1 1、嵌入式系统简介、嵌入式系统简介无处不在的嵌入式系统无处不在的嵌入式系统嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义计算机发展的三大阶段计算机发展的三大阶段第一阶段:始于五十年代的由第一阶段:始于五十年代的由IBM,Burroughs,IBM,Burroughs,HoneywellHoneywell等公司率先研制的大型机。等公司率先研制的大型机。第二阶段:始于七十年代的个人计算机。第二阶段:始于七十年代的个人计算机。第
3、三阶段:计算机正迈入下一个充满机遇的阶段第三阶段:计算机正迈入下一个充满机遇的阶段“后后PCPC时代时代”或或“无处不在的计算机无处不在的计算机”阶段。阶段。计算的发展过程计算的发展过程 分时系统分时系统 批处理系统批处理系统 单用户系统单用户系统大型机大型机 分布式计算分布式计算 小型机小型机 基于网络的基于网络的个人计算个人计算 微型机微型机 协同计算协同计算 基于开放系统的客基于开放系统的客户户/服务器服务器普适计算普适计算 普适计算终端普适计算终端 资资源源使使用用的的灵灵活活性性计算的自由性计算的自由性 无处不在的计算机无处不在的计算机施乐公司施乐公司Palo AltoPalo Al
4、to研究中心主任研究中心主任Mark WeiserMark Weiser认为:认为:“从长远来看,从长远来看,PCPC机和计算机工作站将衰落,因为计机和计算机工作站将衰落,因为计算机变得无处不在:例如在墙里、在手腕上、在手写算机变得无处不在:例如在墙里、在手腕上、在手写电脑中电脑中(象手写纸一样象手写纸一样)等等,随用随取、伸手可及等等,随用随取、伸手可及”。无处不在的计算机无处不在的计算机 全世界的计算机科学家正在形成一种共识全世界的计算机科学家正在形成一种共识:计算机不会成为科幻电影中的那种贪婪的怪物计算机不会成为科幻电影中的那种贪婪的怪物,而是而是将变得小巧玲珑将变得小巧玲珑,无处不在无
5、处不在.他们藏身在任何地方他们藏身在任何地方,又消失在所有地方又消失在所有地方,功能强大功能强大,确有无影无踪确有无影无踪.人们人们将这种思想命名为将这种思想命名为:“:“无所不在的计算机无所不在的计算机”。嵌入式系统无处不在嵌入式系统无处不在彼此互连彼此互连即使远在火星即使远在火星勇气号勇气号Wearable ComputingWearable Computing嵌入式设备无处不在,嵌入式设备无处不在,但桌面系统还依然有用但桌面系统还依然有用l无处不在的计算机是计无处不在的计算机是计算机与使用者的比率达算机与使用者的比率达到和超过到和超过100:1100:1的阶段的阶段 l无处不在的计算机包
6、括无处不在的计算机包括通用计算机通用计算机和和嵌入式计嵌入式计算机系统算机系统l在在100:1100:1比例中比例中95%95%以上以上都是嵌入式计算机系统,都是嵌入式计算机系统,并非通用计算机并非通用计算机通用计算机看得见的计算机如:如:PCPC机、服务器、大型计算机等。机、服务器、大型计算机等。通用计算机看得见的计算机嵌入式系统定义嵌入式系统定义看不见的计算机,一般不能被用户编程看不见的计算机,一般不能被用户编程,它有一些专它有一些专用的用的I/OI/O设备设备,对用户的接口是应用专用的。对用户的接口是应用专用的。An embedded system is a computer syste
7、m An embedded system is a computer system contained within some larger device or product contained within some larger device or product with the intent purpose of providing monitoring with the intent purpose of providing monitoring and control services to that device.and control services to that dev
8、ice.“Any sort of device which includes a“Any sort of device which includes a programmable computer but itself is not programmable computer but itself is not intended to be a general-purpose computer.”intended to be a general-purpose computer.”通常将嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统。通常将嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统。嵌入式系统定义嵌入式系统定义根据根
9、据IEEEIEEE(国际电气和电子工程师协会)的定国际电气和电子工程师协会)的定义:义:嵌入式系统是嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置操作机器和设备的装置”(原文为(原文为devices devices used to control,monitor,or assist the used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or operation of equipment,machinery or plantsplants)。)。一般定义一般定义 “以应
10、用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”简单地讲嵌入性嵌入性:嵌入到对象体系中,有对象环境要求:嵌入到对象体系中,有对象环境要求专用性专用性:软、硬件按对象要求裁减:软、硬件按对象要求裁减计算机计算机:实现对象的智能化功能:实现对象的智能化功能q就是嵌入到对象体中的专用计算机系统就是嵌入到对象体中的专用计算机系统q三要素:三要素:嵌入、专用、计算机嵌入、专用、计算机q嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点:由三要素引出由三要素引出广义地说广义地说q一个嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的一个嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机
11、软硬件集合体。计算机软硬件集合体。q即以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬即以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统体积、功耗严格要求的专用计算机系统 。q嵌入式系统发展的最高形式嵌入式系统发展的最高形式片上系统(片上系统(SOCSOC)嵌入式系统定义嵌入式系统定义嵌入式系统嵌入式系统是将先进的计算机技术、是将先进的计算机技术、半导体半导体技术和电技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。包含有计算机,但又不是通用计算机
12、的计算机应用系包含有计算机,但又不是通用计算机的计算机应用系统。统。通用计算机与嵌入式系统对比通用计算机与嵌入式系统对比特征特征通用计算机通用计算机嵌入式系统嵌入式系统形式形式和类型和类型看得见的计算机。看得见的计算机。按其体系结构、运算速度和结构按其体系结构、运算速度和结构规模等因素分为大、中、小型机规模等因素分为大、中、小型机和微机。和微机。看不见的计算机。看不见的计算机。形式多样,应用领域广泛,形式多样,应用领域广泛,按应用来分。按应用来分。组成组成通用处理器、标准总线和外设。通用处理器、标准总线和外设。软件和硬件相对独立。软件和硬件相对独立。面向应用的嵌入式微处理面向应用的嵌入式微处理
13、器,总线和外部接口多集成器,总线和外部接口多集成在处理器内部。在处理器内部。软件与硬件是紧密集成在软件与硬件是紧密集成在一起的。一起的。开发开发方式方式开发平台和运行平台都是通用计开发平台和运行平台都是通用计算机算机采用交叉开发方式,开发采用交叉开发方式,开发平台一般是通用计算机,运平台一般是通用计算机,运行行 平台是嵌入式系统。平台是嵌入式系统。二次二次开发性开发性应用程序可重新编制应用程序可重新编制一般不能再编程一般不能再编程嵌入式系统的几个重要特征嵌入式系统的几个重要特征(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。比如E
14、NEA公司的OSE分布式系统,内核只有5K,而Windows的内核则要大得多。()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”是完全不同的概念。()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。()高实时性OS这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
15、。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。(5)嵌入式软件开发走向标准化嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口,用户必须自行选配RTOS(RealTime 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。嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成嵌入式系统一般由嵌入式硬嵌入式系统一般由嵌入式硬件和软件组成件和软件组成硬件以微处理器为核心集成硬件以微处理器为核心集成存储器和系统专用的输入存储器和系统专用的输入/输输出设备出设备软件包括:初始化代码及驱软件包括:初始化
16、代码及驱动、嵌入式操作系统和应用动、嵌入式操作系统和应用程序等,这些软件有机地结程序等,这些软件有机地结合在一起,形成系统特定的合在一起,形成系统特定的一体化软件。一体化软件。嵌入式系统结构嵌入式系统结构硬件硬件操作系统操作系统 程序程序硬件硬件内嵌式操作系统内嵌式操作系统系统组件系统组件用户程序用户程序嵌入式系统结构嵌入式系统结构计算机系统结构计算机系统结构嵌入式系统的软嵌入式系统的软/硬件框架硬件框架嵌入式硬件层嵌入式硬件层嵌入式系统软件体系嵌入式系统软件体系嵌入式软件子系统硬件抽象层硬件抽象层硬件层和软件层之间为中间层,也称为硬件抽象层(Hardware Abstract Layer,H
17、AL)或板级支持包(Board Support Package,BSP)。它将系统上层软件与底层硬件分离开来,使得系统的底层驱动程序与硬件无关。设备驱动程序设备驱动程序所谓的设备驱动程序,就是一组库函数,用来对硬件进行初始化和管理,并向上层软件提供良好的访问接口。大多数的设备驱动程序都会具备以下的一些基本功能。硬件启动:在开机上电或系统重启的时候,对硬件进行初始化;硬件关闭:将硬件设置为关机状态;硬件停用:暂停使用这个硬件;硬件启用:重新启用这个硬件;读操作:从硬件中读取数据;写操作:往硬件中写入数据。嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类按处理器位数分类按处理器位数分类按产品应用类型分类按产品应用
18、类型分类按系统响应速度来分类按系统响应速度来分类按系统实时性程度来分类按系统实时性程度来分类软件复杂程度来分类软件复杂程度来分类按处理器位数分类按处理器位数分类嵌入式系统分为嵌入式系统分为4 4位、位、8 8位、位、1616位、位、3232位和位和6464位;位;目前已大量应用的是目前已大量应用的是4 4位、位、8 8位、位、1616位嵌入式系统;位嵌入式系统;3232位嵌入式系统正成为主流发展趋势;高度复杂的、位嵌入式系统正成为主流发展趋势;高度复杂的、高速的嵌入式系统已开始采用高速的嵌入式系统已开始采用6464位嵌入式处理器;位嵌入式处理器;嵌入式微处理器分类嵌入式微处理器分类(1 1)嵌
19、入式微控制器)嵌入式微控制器嵌入式微控制器的典型代表是单片机,这种位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。微控制器的最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降、可靠性提高。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一般比较丰富,适合于控制,因此称为微控制器。(2 2)嵌入式)嵌入式DSPDSP处理器处理器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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 嵌入式 系统 教学 课件 应用 电子 教案
限制150内