嵌入式系统及应用开发概述谭会生.ppt

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1、第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述1.1 嵌入式系统的定义及特点嵌入式系统的定义及特点 1.2 嵌入式系统的发展及应用嵌入式系统的发展及应用1.3 嵌入式系统的总体组成嵌入式系统的总体组成 1.4 常用的嵌入式处理器常用的嵌入式处理器 1.5 常用的嵌入式操作系统常用的嵌入式操作系统 1.6 嵌入式系统的设计方法嵌入式系统的设计方法 1.7 嵌入式系统的应用开发嵌入式系统的应用开发 1.8 嵌入式系统的学习探讨嵌入式系统的学习探讨习题习题1第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 第第1

2、章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 本章概括地阐述了嵌入式系统及应用开发的基本章概括地阐述了嵌入式系统及应用开发的基本章概括地阐述了嵌入式系统及应用开发的基本章概括地阐述了嵌入式系统及应用开发的基本概念、基础知识、基本方法等，包括嵌入式系统本概念、基础知识、基本方法等，包括嵌入式系统本概念、基础知识、基本方法等，包括嵌入式系统本概念、基础知识、基本方法等，包括嵌入式系统的定义、发展应用、总体组成、常用的嵌入式处理的定义、发展应用、总体组成、常用的嵌入式处理的定义、发展应用、总体组成、常用的嵌入式处理的定义、发展应用、总体组成、常用的嵌入式处理器、常用的嵌入式操作系统、嵌入式

3、系统的设计方器、常用的嵌入式操作系统、嵌入式系统的设计方器、常用的嵌入式操作系统、嵌入式系统的设计方器、常用的嵌入式操作系统、嵌入式系统的设计方法、嵌入式系统的设计开发和嵌入式系统的学习探法、嵌入式系统的设计开发和嵌入式系统的学习探法、嵌入式系统的设计开发和嵌入式系统的学习探法、嵌入式系统的设计开发和嵌入式系统的学习探讨等内容。讨等内容。讨等内容。讨等内容。2第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 1 11 1 嵌入式系统的定义及特点嵌入式系统的定义及特点嵌入式系统的定义及特点嵌入式系统的定义及特点 1 11 11 1 嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义嵌入

4、式系统的定义 IEEE IEEE的定义：嵌入式系统是用来控制、监控或者辅助的定义：嵌入式系统是用来控制、监控或者辅助的定义：嵌入式系统是用来控制、监控或者辅助的定义：嵌入式系统是用来控制、监控或者辅助操作机器、装置、工厂等大规模系统的设备。操作机器、装置、工厂等大规模系统的设备。操作机器、装置、工厂等大规模系统的设备。操作机器、装置、工厂等大规模系统的设备。我国通常定义：嵌入式系统（我国通常定义：嵌入式系统（我国通常定义：嵌入式系统（我国通常定义：嵌入式系统（Embedded SystemEmbedded System）就）就）就）就是嵌入到目标体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性是嵌入到目

5、标体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性是嵌入到目标体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性是嵌入到目标体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的与计算机系统是嵌入式系统的与计算机系统是嵌入式系统的与计算机系统是嵌入式系统的3 3个基本要素。具体地讲，嵌个基本要素。具体地讲，嵌个基本要素。具体地讲，嵌个基本要素。具体地讲，嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，并且入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，并且入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，并且入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁减，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、软硬

6、件可裁减，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、软硬件可裁减，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、软硬件可裁减，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。体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。3第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 1 11 12 2 嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点1 1 1 1嵌入式系统是专用的计算机系统嵌入式系统是专用的计算机系统嵌入式系统是专用的计算机系统嵌入式系统是专用的计算机系统2 2 2 2嵌入式系统须满

7、足系统应用环境的要求嵌入式系统须满足系统应用环境的要求嵌入式系统须满足系统应用环境的要求嵌入式系统须满足系统应用环境的要求3 3 3 3嵌入式系统需满足对象系统的控制要求嵌入式系统需满足对象系统的控制要求嵌入式系统需满足对象系统的控制要求嵌入式系统需满足对象系统的控制要求4 4 4 4嵌入式系统是一个知识集成应用系统嵌入式系统是一个知识集成应用系统嵌入式系统是一个知识集成应用系统嵌入式系统是一个知识集成应用系统5 5 5 5嵌入式系统具有较长的应用生命周期嵌入式系统具有较长的应用生命周期嵌入式系统具有较长的应用生命周期嵌入式系统具有较长的应用生命周期6 6 6 6嵌入式系统软件固化在非易失性存

8、储器中嵌入式系统软件固化在非易失性存储器中嵌入式系统软件固化在非易失性存储器中嵌入式系统软件固化在非易失性存储器中7 7 7 7多数嵌入式系统具有实时性要求多数嵌入式系统具有实时性要求多数嵌入式系统具有实时性要求多数嵌入式系统具有实时性要求8 8 8 8嵌入式系统设计需专用的开发环境和工具嵌入式系统设计需专用的开发环境和工具嵌入式系统设计需专用的开发环境和工具嵌入式系统设计需专用的开发环境和工具4第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 12 嵌入式系统的发展应用嵌入式系统的发展应用 1嵌入式系统发展的嵌入式系统发展的4 个阶段个阶段 1）以单片机为核心的低级嵌入式系统）以

9、单片机为核心的低级嵌入式系统 主要特点是系统结构和功能单一，处理效率不高，存储容量较主要特点是系统结构和功能单一，处理效率不高，存储容量较小，用户接口简单或没有用户接口，但它使用简单，成本低廉。小，用户接口简单或没有用户接口，但它使用简单，成本低廉。2）以嵌入式微处理器为基础的初级嵌入式系统）以嵌入式微处理器为基础的初级嵌入式系统 主要特点是处理器种类多，通用性较弱；系统效率高，成本低；主要特点是处理器种类多，通用性较弱；系统效率高，成本低；操作系统具有兼容性、扩展性，但用户界面简单。操作系统具有兼容性、扩展性，但用户界面简单。3）以嵌入式操作系统为标志的中级嵌入式系统以嵌入式操作系统为标志的

10、中级嵌入式系统 主要特点是嵌入式系统能运行于各种不同嵌入式处理器上，兼主要特点是嵌入式系统能运行于各种不同嵌入式处理器上，兼容性好；操作系统内核小、效率高，并且可任意裁剪；具有文件和容性好；操作系统内核小、效率高，并且可任意裁剪；具有文件和目录管理、多任务功能，支持网络、具有图形窗口以及良好的用户目录管理、多任务功能，支持网络、具有图形窗口以及良好的用户界面；具有大量的应用程序接口，嵌入式应用软件丰富。界面；具有大量的应用程序接口，嵌入式应用软件丰富。121 嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展5第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 4）以）以Internet 为标志的高级

11、嵌入式系统为标志的高级嵌入式系统 目前嵌入式系统大多孤立于目前嵌入式系统大多孤立于Intemet，随着网络应用的不，随着网络应用的不断深入，随着信息家电的发展，嵌入式系统的应用必将与断深入，随着信息家电的发展，嵌入式系统的应用必将与Internet 有机结合在一起，成为嵌入式系统发展的未来。有机结合在一起，成为嵌入式系统发展的未来。基于基于32位位/64位微处理器的嵌入式系统的优点：位微处理器的嵌入式系统的优点：芯片内芯片内外资源丰富，硬件系统简单；外资源丰富，硬件系统简单；可运行各种操作系统，降低了可运行各种操作系统，降低了复杂系统应用程序开发的难度；可运行多种操作系统，应用程复杂系统应用程

12、序开发的难度；可运行多种操作系统，应用程序开发难度降低，系统人机界面友好；序开发难度降低，系统人机界面友好；系统数据处理能力强，系统数据处理能力强，控制精度高；控制精度高；有成熟的开发工具，丰富的开发资源和资料；有成熟的开发工具，丰富的开发资源和资料；32位位/64位的嵌入式系统的开发人群不断增多，有助于降低位的嵌入式系统的开发人群不断增多，有助于降低企业项目开发成本、保持开发的连续性。企业项目开发成本、保持开发的连续性。6第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 2嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势 1）嵌入式系统结构将更加复杂，硬件向集成化发展，软件将逐）嵌入式系

13、统结构将更加复杂，硬件向集成化发展，软件将逐渐渐PC化化 2）嵌入式系统的小型化、智能化、网络化、可视化、微功耗和）嵌入式系统的小型化、智能化、网络化、可视化、微功耗和低成本低成本 3）不断改善人机交互的手段，提供精巧的多媒体人机界面）不断改善人机交互的手段，提供精巧的多媒体人机界面 4）云计算、可重构、虚拟化等技术被进一步应用到嵌入式系统）云计算、可重构、虚拟化等技术被进一步应用到嵌入式系统 5）嵌入式软件开发平台化、标准化、系统可升级，代码可复用）嵌入式软件开发平台化、标准化、系统可升级，代码可复用将更受重视将更受重视 其中：云计算（其中：云计算（Cloud）是将计算分布在大量的分布式计算

14、机上，）是将计算分布在大量的分布式计算机上，这样我们只需要一个终端，就可以通过网络服务来实现所需要的计这样我们只需要一个终端，就可以通过网络服务来实现所需要的计算任务，甚至是超级计算任务。算任务，甚至是超级计算任务。可重构性是指在一个系统中，其硬件模块或（和）软件模块均可重构性是指在一个系统中，其硬件模块或（和）软件模块均能根据变化的数据流或控制流对系统结构或算法进行重新配置（或能根据变化的数据流或控制流对系统结构或算法进行重新配置（或重新设置）。重新设置）。虚拟化是指计算机软件在一个虚拟的平台上而不是一个真实的虚拟化是指计算机软件在一个虚拟的平台上而不是一个真实的硬件上运行。硬件上运行。7第

15、第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 嵌嵌入入式式系系统统具具有有非非常常广广阔阔的的应应用用领领域域，是是现现代代计计算算机机技技术术改改造造传传统统产产业业、提提升升多多领领域域技技术术水水平平的的有有力力主主具具，可可以以说说嵌嵌入入式式系系统统无无处处不不在在。其其主主要要应应用用领领域域包包括括智智能能产产品品（智智能能仪仪表表、智智能能和和信信息息家家电电）、工工业业自自动动化化（测测控控装装置置、数数控控机机床床、数数据据采采集集与与处处理理）、办办公公自自动动化化（通通用用计计算算机机中中的的智智能能接接口口）、电电网网安安全全、电电网网设设备备检检测测、

16、石石油油化化工工、商商业业应应用用（电电子子秤秤，POS 机机，条条码码识识别别机机）、安安全全防防范范（防防火火、防防盗盗、防防泄泄漏漏等等报报警警系系统统）、网网络络通通信信（路路由由器器、网网关关、手手机机、PDA、无无线线传传感感器器网网络络）、汽汽车车电电子子与与航航空空航航天天（汽汽车车防防盗盗报报警警器器、汽汽车车和和飞飞行行器黑匣子）以及军事等各个领域，如图器黑匣子）以及军事等各个领域，如图11 所示。所示。122 嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用8第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 图图11 嵌入式系嵌入式系统统的的应应用用领领域域 9第第1章章 嵌

17、入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 13 嵌入式系统的总体组成嵌入式系统的总体组成图图1 12 2 基于控制领域的典型嵌入式系统基于控制领域的典型嵌入式系统10第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 131 嵌入式系统的硬件嵌入式系统的硬件图图1 13 3 典型的嵌入式系统硬件组成典型的嵌入式系统硬件组成11第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 1中间层程序中间层程序 中间层程序主要为上层软件提供了设备的操作接口，它包中间层程序主要为上层软件提供了设备的操作接口，它包括硬件抽象层（括硬件抽象层（Hardware Abstraction

18、Layer，HAL）、板级）、板级支持包（支持包（Board Support Package，BSP）以及设备驱动程序。）以及设备驱动程序。1）硬件抽象层）硬件抽象层 硬件抽象层就是通过程序来控制处理器、硬件抽象层就是通过程序来控制处理器、I/O接口以及存接口以及存储器等所有硬件的操作，这样使系统的设备驱动程序与硬件设储器等所有硬件的操作，这样使系统的设备驱动程序与硬件设备无关，提高了系统中的移植性。它包括相关硬件的初始化、备无关，提高了系统中的移植性。它包括相关硬件的初始化、数据的输入数据的输入/输出操作、硬件设备的配置等操作。输出操作、硬件设备的配置等操作。2）板级支持包）板级支持包 板级

19、支持包主要是实现对嵌入式操作系统的支持，为上层板级支持包主要是实现对嵌入式操作系统的支持，为上层的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包。的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包。BSP实现的功实现的功能主要有：能主要有：系统启动时对硬件初始化；系统启动时对硬件初始化；为驱动程序提供为驱动程序提供访问硬件的手段，访问硬件的手段，Boot Loader便属于此类。便属于此类。132 嵌入式系统的软件嵌入式系统的软件12第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 3）设备驱动程序）设备驱动程序 设备的驱动程序为上层软件提供调用的操作接口。驱动程设备的驱动程序为上层软件提供调用的操

20、作接口。驱动程序除了实现本的功能函数外（初始化、中断响应、发送、接收序除了实现本的功能函数外（初始化、中断响应、发送、接收等），还具备完善的错误处理函数。等），还具备完善的错误处理函数。2嵌入式操作系统嵌入式操作系统 嵌入式操作系统在复杂的嵌入式系统中发挥着非常重要的嵌入式操作系统在复杂的嵌入式系统中发挥着非常重要的作用，有了嵌入式操作系统，作用，有了嵌入式操作系统，进程管理、进程间的通信、内存进程管理、进程间的通信、内存管理、文件管理、驱动程序、网络协议等方可实现。管理、文件管理、驱动程序、网络协议等方可实现。3应用软件层应用软件层 应用软件是在嵌入式操作系统支持下通过调用应用软件是在嵌入式

21、操作系统支持下通过调用API函数，函数，结合实际应用编制的用户软结合实际应用编制的用户软 件。如抄表系统的软件、掌上信息件。如抄表系统的软件、掌上信息查询软件等。查询软件等。13第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（Embedded Microcomputer Unit，EMPU）、）、嵌入式微控制器（嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller Unit，EMCU）嵌入式数字信号处理器（嵌入式数字信号处理器（Embedded Digital Signal Processor，EDSP）嵌入式片上系统（嵌入式片上系统（

22、System On Chip，SOC）嵌入式可编程片上系统（嵌入式可编程片上系统（System On a Programmable Chip，SOPC)。14 常用的嵌入式处理器常用的嵌入式处理器141 嵌入式处理器的种类嵌入式处理器的种类14第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 1嵌入式微处理器嵌入式微处理器 嵌入式微处理器是由嵌入式微处理器是由PC中的中的CPU演变而来的，与通用演变而来的，与通用PC的微的微处理器不同的是，它只保留了与嵌入式应用紧密相关的功能硬件。处理器不同的是，它只保留了与嵌入式应用紧密相关的功能硬件。典型的典型的EMPU有有Power PC、M

23、IPS、MC68000、i386EX、AMD K6 2E以及以及ARM等，其中等，其中ARM是应用最广、最具代表性的嵌入式微处是应用最广、最具代表性的嵌入式微处理器。理器。2嵌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，其内部集成了嵌入式微控制器的典型代表是单片机，其内部集成了ROM/EPROM/Flash、RAM、总线、总线逻辑、定时器、看门狗、总线、总线逻辑、定时器、看门狗、I/O接口等各种必要的功能部件。典型的接口等各种必要的功能部件。典型的EMCU有有51系列、系列、MC68系列、系列、PIC系列、系列、MSP430系列等。系列等。3嵌入式数字信号处理器嵌入式数字信号

24、处理器 嵌入式数字信号处理器（嵌入式数字信号处理器（DSP）是专门用于数字信号处理的微）是专门用于数字信号处理的微处理器，在系统结构和指令算法方面经过特殊设计，因而具有很高处理器，在系统结构和指令算法方面经过特殊设计，因而具有很高的编译效率和指令执行速度。典型的的编译效率和指令执行速度。典型的EDSP有有TMS32010系列、系列、TMS32020系列等。系列等。15第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 4嵌入式片上系统嵌入式片上系统 SOC是一个集成的复杂系统，它一般将一个完整的产品的各功是一个集成的复杂系统，它一般将一个完整的产品的各功能集成在一个芯片上或芯片组上，

25、其中可能包括处理器能集成在一个芯片上或芯片组上，其中可能包括处理器CPU、存储、存储器、硬件加速单元、与外围设备的接口器、硬件加速单元、与外围设备的接口I/F，模数混合放大电路，甚，模数混合放大电路，甚至延伸到传感器、微机电和微光电单元。至延伸到传感器、微机电和微光电单元。SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器的片内嵌入了操作系统。由于片上系统绝大部分系统构件都是在系的片内嵌入了操作系统。由于片上系统绝大部分系统构件都是在系统内部，整个系统就特别简洁，不仅减小了系统的体积和功耗，而统内部，整个系统就特别简洁，不仅减小了系统的体

26、积和功耗，而且提高了系统的可靠性和设计生产效率。且提高了系统的可靠性和设计生产效率。5嵌入式可编程片上系统嵌入式可编程片上系统 可编程片上系统可编程片上系统SOPC 是一种基于是一种基于FPGA的可重构的可重构SOC，它集成，它集成了硬了硬IP核或软核或软IP核核CPU、DSP、存储器、外围、存储器、外围I/O及可编程逻辑，是及可编程逻辑，是更加灵活、高效的更加灵活、高效的SOC解决方案。解决方案。SOC与与SOPC的区别：的区别：SOC是专是专用集成系统，设计周期长，设计成本高，用集成系统，设计周期长，设计成本高，SOPC是基于是基于FPGA的可重的可重构构SOC，是一种通用系统，设计周期短

27、，设计成本低。，是一种通用系统，设计周期短，设计成本低。16第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 英国英国ARM（Advanced RISC Machines）公司成立于）公司成立于1990年。在年。在1985年年4月月26日，第一个日，第一个ARM原型在英国剑桥的原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生（在美国计算机有限公司诞生（在美国VLSI公司制造）。目前，公司制造）。目前，ARM架构处理器已在高性能、低功耗、低成本应用领域中占架构处理器已在高性能、低功耗、低成本应用领域中占据领先地位。据领先地位。ARM公司是嵌入式公司是嵌入式RISC处理器的知识产权处理器的

28、知识产权IP供应商，供应商，它为它为ARM架构处理器提供了架构处理器提供了ARM处理器内核（如处理器内核（如ARM7TDMI、ARM9TDMI、ARM10TDMI等）和等）和ARM处处理器宏核（理器宏核（ARM720T、ARM920T/922T/940T、ARM1020E/1022E等），由各半导体公司（等），由各半导体公司（ARM公司合作伙公司合作伙伴）在上述处理器内核或处理器宏核基础上进行再设计，嵌伴）在上述处理器内核或处理器宏核基础上进行再设计，嵌入各种外围和处理部件，形成各种嵌入式微处理器入各种外围和处理部件，形成各种嵌入式微处理器（EMPU）或嵌入式微控制器（）或嵌入式微控制器（EM

29、CU）。）。142 典型典型ARM微处理器系列微处理器系列17第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 ARM处理器目前包括处理器目前包括ARM7系列、系列、ARM9系列、系列、ARM9E系列、系列、ARM10E系列、系列、ARM11系列、系列、SecurCore系列、系列、OptimoDE系列、系列、StrongARM系列、系列、XScale系列以及系列以及Cortex-A8系列等。系列等。ARM7、ARM9、ARM9E及及ARM10E为为4个通用嵌入式个通用嵌入式微处理器系列，每个系列提供一套相对独特的性能来满足不微处理器系列，每个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应

30、用领域的要求，有多个厂家生产；同应用领域的要求，有多个厂家生产；SecurCore系列则是专系列则是专门为安全性要求较高的场合而设计的；门为安全性要求较高的场合而设计的；Strong ARM是是Intel公公司生产的用于便携式通信产品和消费电子产品的理想嵌入式司生产的用于便携式通信产品和消费电子产品的理想嵌入式微处理器，应用于多家掌上电脑系列产品；微处理器，应用于多家掌上电脑系列产品；Xscale是是Intel 公公司推出的基于司推出的基于ARMv5TE体系结构的全性能、高性价比、低体系结构的全性能、高性价比、低功耗的嵌入式微处理器，应用于数字移动电话、个人数字助功耗的嵌入式微处理器，应用于数

31、字移动电话、个人数字助理和网络产品等场合。理和网络产品等场合。Cortex-A8处理器是第一款基于下一处理器是第一款基于下一代代ARMv7架构的应用处理器，使用了能够带来更高性能、功架构的应用处理器，使用了能够带来更高性能、功耗效率和代码密度的耗效率和代码密度的Thumb-2技术。技术。18第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 图1.4 基于ARM核的典型嵌入式处理器系列19第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 143 典型典型ARM微处理器简介微处理器简介 1S3C44B0X微处理器简介微处理器简介 S3C44B0X是三星公司专为手持设备和一般

32、应用提高的高性价是三星公司专为手持设备和一般应用提高的高性价比、高性能的比、高性能的16/32位位RISC型嵌入式微处理器。它使用型嵌入式微处理器。它使用ARM7TDMI核，工作在核，工作在75MHz。S3C44B0X采用采用025um制造工艺的制造工艺的CMOS标准标准宏单元和存储编译器，它耗能低、精简及出色的全静态设计非常适宏单元和存储编译器，它耗能低、精简及出色的全静态设计非常适用于对成本和功耗要求较高的场合。用于对成本和功耗要求较高的场合。为了降低系统总成本和减少外围器件，这款芯片中还集成了若为了降低系统总成本和减少外围器件，这款芯片中还集成了若干部件，主要包括干部件，主要包括8KBC

33、ache（数据（数据/指令）、内部指令）、内部SRAM、外部储、外部储存器控制器、存器控制器、LCD（Liquid Crystal Display）控制器、）控制器、4个个DMA通通道、带自动握手的道、带自动握手的2通道通道UART、一个多主、一个多主I2C（Inter Integrate Circuit）总线控制器、）总线控制器、1个个I2S（Inter Integrate Circuit Sound Bus）总线控制器、总线控制器、5通道通道PWM定时器、一个看门狗定时器、定时器、一个看门狗定时器、71个通用个通用I/O口、口、8个外部中断源、具有日历功能的实时时钟个外部中断源、具有日历功

34、能的实时时钟RTC、8通道通道10位位A/D转化器、转化器、1个个SIO接口以及接口以及PLL（锁相环）时钟发生器。（锁相环）时钟发生器。S3C44B0X采用新型的总线结构，即三星采用新型的总线结构，即三星ARM CPU嵌入式微处嵌入式微处理器总线结构理器总线结构SAMBA II。20第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 2S3C2410X/S3C2440X微处理器简介微处理器简介 S3C2410X/S3C2440X是三星公司出品的基是三星公司出品的基ARM920T核核的嵌入式微处理器，它与基于的嵌入式微处理器，它与基于ARM7的的S3C44B0X的最大区的最大区别在于

35、，别在于，S3C2410X/S3C2440X内部带有全性能的内存管理单内部带有全性能的内存管理单元（元（MMU），适用于设计移动手持设备类产品，具有高性），适用于设计移动手持设备类产品，具有高性能、低功耗、接口丰富及体积小等优良特性。能、低功耗、接口丰富及体积小等优良特性。S3C2410X/S3C2440X提供了丰富的内部设备：如双重分提供了丰富的内部设备：如双重分离的离的16KB的指令缓存和的指令缓存和16KB的数据缓存、的数据缓存、MMU虚拟存储虚拟存储器管理部件、器管理部件、LCD控制器、支持控制器、支持NAND的的Flash系统引导、系统引导、外部存储控制器、外部存储控制器、3通道通道

36、UART、4通道通道DMA、4通道通道PWM定定时器、时器、I/O端口、定时器、端口、定时器、8通道通道10位位A/D转换器、触摸屏接转换器、触摸屏接口、口、I2C总线接口、总线接口、USB主机、主机、USB设备、设备、SD主卡及主卡及MMC卡接口、卡接口、2通道通道SPI以及内部以及内部PLL时钟倍频器。时钟倍频器。21第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 3LPC2000系列嵌入式微控制器简介系列嵌入式微控制器简介 LPC2000系列嵌入式微控制器是基于系列嵌入式微控制器是基于ARM7TDMI-S CPU内核内核的，它支持的，它支持ARM和和Thumb指令集，芯片内

37、集成丰富外设，而且具有指令集，芯片内集成丰富外设，而且具有非常低的功率消耗。该系列微控制特别适用于工业控制、医疗系统、非常低的功率消耗。该系列微控制特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和访问控制和POS机等场合。有关其系列产品的主要信息见表机等场合。有关其系列产品的主要信息见表11。4AT91系列嵌入式微控制器简介系列嵌入式微控制器简介 美国美国Atmel AT91系列微控制器是基于系列微控制器是基于ARM7TDMI（有的基（有的基ARM920T）的嵌入式微处理器的）的嵌入式微处理器的16/32位微控制器，是目前国内市位微控制器，是目前国内市场应用最广泛的场应用最广泛的ARM芯片之一。芯片之

38、一。AT91系列微控制器定位在低功耗和系列微控制器定位在低功耗和实时控制应用领域，它们已成功应用在工业自动化控制、实时控制应用领域，它们已成功应用在工业自动化控制、MP3/WMA播放器、数据采集产品、播放器、数据采集产品、BP机、机、POS机、医疗设备、机、医疗设备、GPS和网络系统产品中。和网络系统产品中。AT91系列微控制器为工业级芯片，价格比系列微控制器为工业级芯片，价格比较便宜。较便宜。基于基于ARM技术的技术的Atmel微控制器为微控制器为AT91系列，其中有几种类型，系列，其中有几种类型，AT91RXXXX和和AT91MXXXX（内部带有（内部带有RAM，但没有程序存储器，但没有程

39、序存储器类型）、类型）、AT91RMXXXX（内部带有（内部带有RAM，有，有ROM类型），类型），AT91FRXXXX（内部带有（内部带有RAM，有，有Flash程序存储器类型）。程序存储器类型）。22第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 5XScale微体系结构微处理器简介微体系结构微处理器简介 Intel XScale微体系结构提供了一种全新的、高性价比、低微体系结构提供了一种全新的、高性价比、低功耗且基于功耗且基于ARMv5TE体系结构的解决方案，支持体系结构的解决方案，支持16位位Thumb指令和指令和DSP扩充。基于扩充。基于XScale技术开发的微处理器，

40、可用于手技术开发的微处理器，可用于手机、便携式终端（机、便携式终端（PDA）、网络存储设备及骨干网）、网络存储设备及骨干网（BackBone）路由器等。）路由器等。Intel PXA250微处理器芯片就是一款微处理器芯片就是一款集成了集成了32位位Intel XScale微处理器核的应用处理器。微处理器核的应用处理器。6STR710F系列嵌入式处理器简介系列嵌入式处理器简介 STR710F系列嵌入式处理器产品是意法半导体有限公司系列嵌入式处理器产品是意法半导体有限公司（STMicroelectronics）生产的工业标准的）生产的工业标准的ARM7TDMI 32位位RISC CPU为内核，特别

41、适用于需要尺寸紧凑、为内核，特别适用于需要尺寸紧凑、CPU功能强大功能强大的嵌入式系统和可升级的解决方案，如用户界面要求高的系统、的嵌入式系统和可升级的解决方案，如用户界面要求高的系统、工厂自动化系统和销售点（工厂自动化系统和销售点（POS）应用等。）应用等。23第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 嵌入式操作系统（嵌入式操作系统（Operating System，OS）是支持嵌入式系统）是支持嵌入式系统工作的操作系统，它负责嵌入式系统的全部软、硬件资源分配、调工作的操作系统，它负责嵌入式系统的全部软、硬件资源分配、调度、控制和协调等活动，它是嵌入式应用软件的开发平台，

42、用户的度、控制和协调等活动，它是嵌入式应用软件的开发平台，用户的其它应用程序都建立在嵌入式操作系统之上。嵌入式操作系统通常其它应用程序都建立在嵌入式操作系统之上。嵌入式操作系统通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统是嵌入式系统的灵魂，它使得嵌入式系统的开嵌入式操作系统是嵌入式系统的灵魂，它使得嵌入式系统的开发效率大大提高，系统开发的总工作量大大减少，并且极大地提高发效率大大提高，系统开发的总工作量大大减少，并且极大地提高了嵌入式软件的可

43、移植性。为了满足嵌入式系统的要求，嵌入式操了嵌入式软件的可移植性。为了满足嵌入式系统的要求，嵌入式操作系统必须包含操作系统的一些最基本的功能，用户可以通过作系统必须包含操作系统的一些最基本的功能，用户可以通过API函函数来使用操作系统。数来使用操作系统。嵌入式操作系统具有编码体积小、面向应用、实时性强、可移嵌入式操作系统具有编码体积小、面向应用、实时性强、可移植性好、可靠性高以及专用性强等特点。植性好、可靠性高以及专用性强等特点。15 常用的嵌入式操作系统常用的嵌入式操作系统151 嵌入式操作系统及其特点嵌入式操作系统及其特点24第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 1

44、Linux Linux是一种自由和开放源码的类是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，它得名于计操作系统，它得名于计算机业余爱好者算机业余爱好者Linus Torvalds。目前存在着许多不同的。目前存在着许多不同的Linux，但它们都使用了但它们都使用了Linux内核。内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，可安装在各种计算机硬件设备中，从手机、平板电脑、路由器和视频游戏控制台，到台式计算机、大从手机、平板电脑、路由器和视频游戏控制台，到台式计算机、大型机和超级计算机。型机和超级计算机。Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快是一个领先的操作系统，世界上运算最快的的10台超级计

45、算机运行的都是台超级计算机运行的都是Linux操作系统。一些流行的主流操作系统。一些流行的主流Linux发行版，包括发行版，包括Debian（及其派生物（及其派生物Ubuntu），），Fedora和和openSUSE等。等。2C/OS-II C/OS-II是一个可裁剪、源代码开放、结构小巧、抢先式的实是一个可裁剪、源代码开放、结构小巧、抢先式的实时嵌入式操作系统，主要用于中小型嵌入式系统，具有执行效率高、时嵌入式操作系统，主要用于中小型嵌入式系统，具有执行效率高、占用空间小、可移植性强、实时性能好和可扩展性强等优点。该操占用空间小、可移植性强、实时性能好和可扩展性强等优点。该操作系统支持多达作

46、系统支持多达64个任务，大部分嵌入式微处理器均支持个任务，大部分嵌入式微处理器均支持C/OS-II。152 几种常用嵌入式操作系统几种常用嵌入式操作系统25第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 3Windows CE Microsoft Windows CE是是Microsoft公司产品，是从整体上为有公司产品，是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。该

47、操作系统的基本内核至少需要设备进行定制。该操作系统的基本内核至少需要200 KB的的ROM。从。从游戏机到现在大部分的掌上电脑都采用了游戏机到现在大部分的掌上电脑都采用了Windows CE作为操作系统，作为操作系统，其缺点是系统软件价格过高，影响整个产品的成本控制。其缺点是系统软件价格过高，影响整个产品的成本控制。4 VxWorks VxWorks操作系统是美国操作系统是美国WindRiver公司于公司于1983年设计开发的一年设计开发的一种实时操作系统。种实时操作系统。VxWorks拥有良好的持续发展能力、高性能的内拥有良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在实时操作系统

48、领域内占据一席之地。核以及友好的用户开发环境，在实时操作系统领域内占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高、精、尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星航空、航天等高、精、尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通信、军事演习、导弹制导、飞机导航等。但大多数的通信、军事演习、导弹制导、飞机导航等。但大多数的VxWorks API是专用的，是专用的，VxWorks的价格昂贵。的价格昂贵。26第第1章章 嵌入式系统及应用开发概述嵌入式系统及应用开发概述 5 pSOS pSOS是是ISI公司研发的产品

49、。公司研发的产品。pSOS是一个模块化、高性能、完是一个模块化、高性能、完全可扩展的实时操作系统，专为嵌入式微处理器设计，全可扩展的实时操作系统，专为嵌入式微处理器设计，提供了一个提供了一个完全多任务环境，在定制的或商业的硬件上具有高性能和高可靠性。完全多任务环境，在定制的或商业的硬件上具有高性能和高可靠性。6 Palm OS 3COM公司的公司的Palm OS在掌上电脑和在掌上电脑和PDA市场上占有很大的市场市场上占有很大的市场份额。它有开放的操作系统应用程序接口，开发商可以根据需要自份额。它有开放的操作系统应用程序接口，开发商可以根据需要自行开发所需的应用程序。在开发环境方面，可以在行开发

50、所需的应用程序。在开发环境方面，可以在Windows和和Macintosh下安装下安装 Palm Pilot Desktop。7QNX QNX是由加拿大是由加拿大QSSL公司开发的分布式实时操作系统。该操作公司开发的分布式实时操作系统。该操作系统既能运行于以系统既能运行于以Intel X86、Pentium等等CPU为核心硬件环境下，也为核心硬件环境下，也能运行于以能运行于以PowerPC、MIPS等等CPU为核心的硬件环境。它广泛应用为核心的硬件环境。它广泛应用于自动化、控制、机器人科学、电信、数据通信、航空航天、计算于自动化、控制、机器人科学、电信、数据通信、航空航天、计算机网络系统、医疗