第十章-案例分析.ppt

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1、1第第12章章 案例分析案例分析 2内容PDAGPS接收机IP电话系统水表智能抄表系统防火墙信息家电嵌入式医用灭菌仪31 PDAPDA是Personal Digital Assistant的缩写，字面意思是“个人数字助理”。它最早出现于1993年，是由Apple公司推出的Newton Message Pad。此后，各种各样的PDA产品就大量涌现。分类广义-掌上电脑狭义-电子记事本41 PDAPDA的配置和组成1.嵌入式处理器2.内存-ROM,RAM3.LCD显示器4.输入系统-笔输入5.通信功能-接口6.网络功能-无线、modem51 PDAPDA的软件配置1.操作系统3COM公司的PalmO

2、S微软的Windows CE英国的Psion公司的操作系统Epoc32 其它：Linux2.应用软件例：Microsoft推出了Pocket PC 2002软件包。该软件包在WinCE 3.0的基础上，集成了微软享誉全球的OFFICE软件（Pocket Office）和Internet浏览器（Pocket IE），并配备了强大的多媒体功能（录音、Media Player、Reader等），使PDA同时成为一部MP3播放机和一台掌上游戏机。61 PDAPDA的应用普通应用面向股民的股票分析系统面向网络用户的上网软件和聊天系统服务于医药卫生及保险等行业的医务和保险管理系统警察PDA系统工业组态工具

3、PDA(有时称为手持终端)其它：军事、与手机的结合等71 PDA发展趋势（1）彩色显示将迅速取代黑白显示，并且，彩色液晶的指标不断提高，真彩色和快的刷新速度将是彩色PDA显示屏的发展方向；（2）电池寿命将大大延长；（3）更大容量的内存，包括RAM和FLASH；（4）随着手写识别技术和语音识别技术的进步，掌上电脑的输入将更加方便；（5）大量应用软件的涌现使掌上电脑功能更强；（6）软调制解调器技术大量应用，掌上电脑与通信终端相结合；（7）软硬件接口标准化，异种掌上电脑联网更容易；（8）可能以车载电脑、GPS终端、智能家电控制器、智能卡读写器和机顶盒等各种面目出现在不同的消费电子市场；（9）PDA与

4、移动通信终端（如手机）的紧密结合；（10）处理器的性能不断提高。81 PDA几个PDA介绍-Casio的Cassiopeia EM500 1）操作系统：Windows CE 3.0（Pocket PC）；2）CPU：NEC Vr4122的32位MIPS嵌入式处理器；3）显示器：240320，TFT液晶显示，65536色；4）存储器：16MB RAM，16MB ROM;5）接口：RS232C串口、IRDA红外端口、USB接口、MMC卡槽、CF卡槽、内置扬声器、麦克风及立体声耳机插孔和直流（DC）插孔；6）电源：可充电的锂电池（一般可使用6小时）。91 PDA几个PDA介绍-Sony的Palm产品

5、Clie1）操作系统：Palm OS（R）3.5版；2）内存：8MB DRAM/2MB Flash/8MB 内存棒；3）接口：USB接口、红外端口；4）显示：高对比度、背灯式单色LCD，160160分辨率；5）电源：内置的可充电的锂电池，正常情况下一次充电可以维持15天。101 PDA几个PDA介绍-Psion 5MX 1）操作系统：EPOC（32位，多任务处理）；2）处理器：32位ARM710T RISC，36 MHz；3）内存：16MB RAM；4）CF卡槽：可使用一个Psion存储盘（CF标准，最多存储20 MB数据）；5）显示：灰度等级16，640240像素，背光，触摸屏，100字符2

6、6行，高放大倍率，可视范围133mm50 mm；6）键盘：专利保护，按指法排列的外置键盘，屏幕外的下侧有9个管理应用程序的图标快捷键，屏幕外的左侧有5个图标命令键；7）接口：RS232接口，Modem接口（最大数据传输率可达115 KB/s），IRDA接口；8）声音：内置扬声器，麦克风供数字式声音录入，外置系列按键（录音，停止/播放，返回和告警）；9）电池：两节AA碱性电池（可用一个月），标准3V备份CR2032锂电池（用以更换电池时保护RAM）。111 PDA硬件设计-以C33 PDA为例C33 PDA是基于EPSON S1C33 MCU开发的一款PDA原型机，设计目标针对中、低档PDA市场

7、。该PDA可以提供完整的个人信息管理功能，如通信录、记事和备忘、日程安排、便笺、计算器、录音和辞典等。此外，还提供应用软件的动态加载功能，允许使用者增/删少量的新功能。该PDA的开发可以完全遵循嵌入式系统的开发过程，即从需求分析出发，通过设计、编码、测试等阶段，然后正式投入使用。121 PDA硬件设计-硬件配置（1）处理器：32位EPSON S1C33000 MCU系列，RISC，最大60 MHz（3.3V）；（2）内存；416 MBRAM，8MB Flash（3）显示：LCD，触摸屏，彩色；（4）接口：RS232快速串行接口，IRDA接口，USB接口，CF卡槽和Modem接口；（5）声音：内

8、置扬声器、麦克风以及功放；（6）电源：电池。131 PDA硬件设计-功能模块设计141 PDA硬件设计-逻辑图设计：以总线为核心151 PDA硬件设计-CPU子系统161 PDA硬件设计-LCD子系统171 PDA硬件设计-SRAM子系统181 PDA硬件设计-Power支持电路子系统191 PDA-PCB设计一些电路板的EDA工具，具有自动布局和自动布线功能。当然，对于强大的EDA工具，我们可以使用这些自动功能；但是，对于普通的EDA工具，设计的电路板如果比较复杂（超过6层板），一般建议使用人工布局和布线。人工布局和布线，通常的做法是参照原理图进行布线，布线完成后可以利用EDA软件工具对布线

9、的结果进行设计规则检查（Design Rule Check，DRC），这种检查是原理图和PCB图的交叉检查，因此可靠性非常高。根据PCB图就可制成所需的C33 PDA电路板（PCB）。PCB板制作完成后，需要对PCB版进行检查，通常PCB板的制造厂家会进行这一工序。为了可靠起见，研发时检查PCB的工艺也是必要的。201 PDA软件配置211 PDA软件开发需求分析概要设计详细设计编码和运行22内容nPDAnGPS接收机nIP电话系统n水表智能抄表系统n防火墙n信息家电232 GPS接收机GPS概述GPS技术的研究人员都在研究如何利用GPS接收机在高动态环境下进行精确定位，同时降低接收机的成本。

10、但是直到现在，许多民用GPS接收机的实时动态性能和定位精度还是不高。原因-处理器的性能不高。高性能的处理器成本较高采用ARM处理器-本例242 GPS接收机-方框图LNA252 GPS接收机-原理框图原理框图262 GPS接收机-方框图操作系统平台的选择Nucleus PlusSDT2.51或ADS1.2仿真器等性能考虑处理速度：AT91M40800MIPS/MHz：180mW40MHz，3.3V功耗27内容nPDAnGPS接收机nIP电话系统n水表智能抄表系统n防火墙n信息家电283 水表智能抄表系统智能抄表系统框图抄表手机智能水表汇集器与网络系统公司业务网络智能水表智能水表汇集抄表手机公司

11、系统主机293 水表智能抄表系统智能抄表系统框图抄表手机智能水表汇集器与网络系统303 水表智能抄表系统智能抄表系统框图抄表手机FLASHSDRAMLCD TCM-A0902 USB9603 31内容nPDAnGPS接收机nIP电话系统n水表智能抄表系统n防火墙n信息家电324 防火墙334 防火墙技术发展包过滤技术代理技术状态监视技术产品形式普通的计算机+防火墙软件专用防火墙-嵌入式系统344 防火墙-硬件组成（1）CPU/MPU：计算处理来自系统的所有指令。（2）ROM：用于存放系统启动、初始化、自检和基本操作系统程序。（3）FLASH MEMORY：用于存放操作系统映像，包括网络模块等。

12、（4）NVRAM：用于存放配置文件，掉电后文件依然存在。（5）RAM：程序代码的运行空间和公共缓存区。（6）以太网口：与以太网络进行数据通信的接口。（7）UART：用于提供给用户一个配置管理接口，即通常所说的CONSOLE(控制台)口。354 防火墙性能参数36内容nPDAnGPS接收机nIP电话系统n水表智能抄表系统n防火墙n信息家电375 信息家电概述大型计算机（贵族时代）微机（平民时代）信息家电（普通消费品）两个方面智能化-集成了嵌入式处理器网络化-与internet的连接目标提高人们的生活品质385 信息家电-主要功能（1）播放数字视频节目；（2）支持多协议的Internet功能，具有

13、良好的Web性能，使家中设备良好地实现Internet共享；（3）支持多家电网络协议的家庭网络控制中心功能，提供足够的宽带通信服务接口，同时还应当能够对家用电器实施各种有效的控制机制；（4）具有家庭信息服务器的功能，为家庭事务管理提供必要的数据服务，最终完成家庭购物、办公、交互教学、视频点播等全方位应用 395 信息家电-特点（1）处理器发展趋向低成本、高整合性与低功耗；（2）整合数字与模拟处理的技术；（3）较PC更强调通讯能力；（4）利用软件增加产品的差异性。405 信息家电-目前主要类型可访问internet的智能电话具有自学习与记忆功能的厨房家电普及性电脑/掌上电脑机顶盒：电视系统=显示

14、器+机顶盒交互式电视带硬盘的电视机或家电415 信息家电硬件平台片上系统：SOC嵌入式芯片Webchip425 信息家电-软件系统（1）设备驱动程序层很显然，该层是根据硬件平台的不同而为操作系统提供的设备驱动规则，同时也为应用程序提供了一个透明的软件接口。（2）操作系统层使用嵌入式操作系统，例如Win CE，Linux等。（3）逻辑资源层该层中的软件为可选择安装的模块。主要有TCP/IP模块、文件系统等。（4）中间件层（5）应用层设备驱动程序层应用层操作系统中间件逻辑资源层操作系统层43Bitbus总线概述44bitbus拓扑结构主节点344DIO4410DIO4420DIO4410DIO4420每段1200m，共10段速率：62.5kbps，375kbps异步,2.4Mbps同步45344板结构RUPI44系列ROMRAMISA总线接口Bitbus网络接口译码器系统配置与节点地址46344电路结构RUPI44系列ROMRAMISA总线接口Bitbus网络接口译码器系统配置与节点地址47344-CPU子系统48344-存储器子系统49344-系统配置与节点地址50344-AT总线接口51344-与PC通信的双向队列52小结通过案例，介绍嵌入式系统的开发过程嵌入式系统的组成硬件系统处理器存储器I/O系统软件系统操作系统应用软件