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主要内容1324嵌入式系统简介嵌入式处理器嵌入式操作系统嵌入式系统的典型应用5嵌入式系统的基本设计过程嵌入式系统的应用领域嵌入式应用信息家电智能玩具军事电子通信设备移动存贮工控设备智能仪表汽车电子网络设备消费电子军事国防电子商务网络工业控制3嵌入式系统的应用•家用方面：数字电视、信息家电、智能玩具、手持通讯、存储设备的核心。嵌入式技术的应用－手机韩国电信手机/电视遥控器二合一产品SonyEricsson超小型手机电脑手机放在底座上成为电脑Nokia手机户外音响内置DVB-H移动电视手机普通手机智能手机–与PDA结合智能家具智能家电Roto-Rooter公司马桶组合笔记本/ipod/冰箱/Xbox360/健身高科技的捕鼠器遮断红外线光束掉下笼子DangerBomb闹钟不起床就爆炸啰配备电子食谱的锅铲coo.boo智能型垃圾桶i.Master浙江大学智能割草机浙江大学显示营养智能果汁机嵌入式技术的应用－智能家居嵌入式技术的应用－PDA个人信息助理掌上电脑PDA手机+GPS导航＝DopodU1000，且支持SkyPEMap-Star的GPS定位设备华硕GPS导航器SONYGPS导航器Nokia6110四频HSDPA/GPS导航器嵌入式技术的应用－PMPiLuv可即时将视频录制到iPod/闪存卡上，与以前技术相反Sony家用影音综合设备XtremeMac开发的iPod音箱IPEVO支持Skype电话Nike的iPod帽MeizuM8IpodnanoArchos带Wifi的704PortableMediaPlayer录音笔FLY数字笔–能“看懂”在专用纸上所写的内容–能“阅读”写作和纠正语法错误–完成简单的算术运算–将英文互相翻译成西班牙文等Genius数字便笺–存储100页便笺–2000LPI分辨率–32MB板载内存–可通过USB连接电脑–笔迹识别软件PolymerVision手机书嵌入式技术的应用－办公用品嵌入式技术的应用－手表MartinFrey手表–日程表–和手机联动–获取网络连接和GPS定位信息手表手机：M300–1英寸的显示屏–USB接口–可播放音乐–支持蓝牙Nike的Speed+手表–结合iPod和运动计测韩国防性罪犯的电子手镯–可追踪罪犯的定位和坐标爱国者视频MP4手表嵌入式技术的应用－运动玩具游戏GTX公司定位的运动跑鞋–内置的GPS接收器和可充电电池遥控蜻蜓次世代三大主流–三款主机Xbox360，WII，PS3GameCubeXboX360PS3Wii,手柄,手套,枪嵌入式技术的应用－摄像器材数码相机DV嵌入式技术的应用－多媒体终端IP电话视频会议可视电话基于视频电话的小型视频会议系统(MCU)语音识别电话基于H.323协议族的网络视频电话嵌入式技术的应用－家庭音响引入计算机技术的音响配备B&O与Core2Duo的P.Guerra家庭影院SonosZP80无线音响LGHDDVD/蓝光播放器Motorola支持M卡的HDDVR录像机iPhone嵌入式技术的应用－电视高清电视数字电视立体显示技术LG内置数字录像机的LCDTVAppleTV:IntelPentiumM1.0GHz2MBofL2高速缓存nVidiaG72M显示卡64MBDDR2内存内置的40GB硬盘播放iTunes能输出1080p高画质影像的iPodDock数字电视机顶盒嵌入式技术的应用－通讯设备有计算机能力的各种通讯设备路由器/交换机/防火墙等Buffalo路由器/USB网卡套装VPN产品千兆网关防火墙嵌入式技术的应用－无线传感器网络嵌入式技术的应用－无线传感器网络节点SunsoptTelosb嵌入式技术的应用－仪器仪表DCG(动态心电图仪)便携式多参数监护仪中医指套传感器脉象虚拟仪器推拿手法测试仪电动机故障状态监测保护系统监控仪手持仪嵌入式技术的应用－交通相关汽车电子–处理器个数可达三位数–车载•娱乐，定位等–车控•ABS、EBD等其他中国版月球车汽车立体声音响HDRadio扩展包改装遮阳板DVD/TV/MP3嵌入式技术的应用－军工武器控制系统数字化单兵系统–有苛刻要求•尺寸和重量•功率消耗•震动和冲击•温度和湿度21世纪部队旅及旅以下作战指挥系统夜视扫描、全球定位、指挥通信嵌入式技术的应用－新兴硬件GPS/蓝牙双拼模块芯片龙芯2号增强型处理器芯片Intel进入二十倍数时代，五年后给我们八十核心处理器服用的RFID芯片IntelTolapai计划要把南北桥做在芯片中22家庭智能管理系统•社区建筑的水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，远程点菜器等。23汽车电子产品（18个嵌入式控制模块）——CAN总线网络VOLVOS80汽车的CAN总线网络嵌入式应用——汽车电子嵌入式视频服务器现代化家庭嵌入式Internet应用嵌入式系统在信息家电中的应用•信息家电(InformationAppliance）–一般可认为，那些低单价、操作简单、可通过因特网发送或获取信息，将逐步分割或替代PC的某些功能，并能与其它信息产品交换资料或讯息的产品可统称为信息家电。信息电器与嵌入式系统信息家电的分类及特点•信息家电的分类–网络电视（NetTV）–网上游戏机（Internetgamingdevice）–智能掌上型设备(Internetsmarthandhelddevice)–网络电话（InternetscreenPhone）–ConsumerNCclient等。•信息家电技术特点–处理器发展趋向低成本、高整合性与低耗能。–整合数字与模拟处理的技术。–较PC更强调通讯能力。–利用软件增加产品的差异性(高附加价值的关键)典型的信息家电产品信息家电定义代表性产品网络电视具有机顶盒或内建网络连接的电视MicrosoftWebTV网络可视电话具有集成网络接入的屏幕电话InfoGeariPhone网络游戏机具有集成网络接入的游戏操纵台SegaDreamcast网络智能手持器件蜂窝电话、个人数据助理（PDA）和其它集成网络接入的便携式器件3ComPalmAT&TPocketNetPhoneNokia9000,9000I,9110,7110NC委托（clients）提供网络接入以及能下载应用软件的器件IBMNetStationPC-中间器件通过PC接入网络以下载内容的器件DIAMONMultimediaRioPlayerNuvomediaRockete-BookAudibleMobilePlayerSource:IDC,Hambrecht&Quist信息家电——数字机顶盒智能玩具与机器人嵌入式技术应用——工业控制•工业方面：机床、冶金、电子、交通、航空航天等行业技术升级的重要基础阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨斯”价值4万美元，可携带2架摄像机，发挥了很好作用。军事侦察2002年11月28日，以色列一选举投票点，发生枪击事件，造成至少7人死亡，数十人受伤。以警方用机器人在检查一具巴勒斯坦枪手的尸体。反恐防暴微型飞行器---“黑寡妇”空中飞行器基于WinCE的移动机器人平台基于RTLinux的仿人机器人高48cm重:6kg灵活性：20DOF操作系统:RT-Linux接口形式:USB1.0(12Mbps)响应周期:1ms能源：DC24Vx6.2A(150W)制造：富士通基于VXworks的火星探路者2004年“勇气号”再次登陆火星嵌入式系统近期发展预测嵌入式系统有以下几个发展趋势：结构更加复杂，功能更强大。嵌入式硬件将全面实现网络互联。嵌入式系统将提供友好的多媒体人机界面精简内核，降低功耗将会出现更多更好的开发工具无线网络应用将普及嵌入式系统的学科领域嵌入式系统技术领域本身的核心学科和技术有4个，分别是：微电子学、计算机科学与技术、电子工程学、自动控制学。与嵌入式系统关联密切的技术领域主要有：信息安全、普适计算、人机交互、多媒体技术、数据库、无线传感器网络等主要内容1324嵌入式系统简介嵌入式处理器嵌入式操作系统嵌入式系统应用及发展趋势5嵌入式系统的基本设计过程嵌入式系统设计的主要步骤需求分析规格说明体系结构设计构件设计系统调试与集成需求分析与规格说明•在设计之前，我们必须清楚要设计什么。在设计的最初阶段，我们应从客户那里收集系统功能的非形式描述，在此称其为需求；对需求进行提炼，以得到系统的规格说明，规格说明中应包含我们进行系统体系结构设计所需的足够信息。•在此把需求和规格说明区分开是必要的，因为嵌入式系统的用户不是专业人员，他们对系统的描述是建立在他们想象的、系统应具备的功能基础上，对系统可能有些不切实际的期望，表达要求时使用自己的话而不是专业术语。因而，必须将用户的描述转化为系统设计者的描述，从用户的需求中整理形成正式的规格说明。用户需求的格式•用户需求通常包括功能部分和非功能部分。非功能部分需求主要指：性能、价格、尺寸和重量、功耗等。右边表是一个在系统设计的初始阶段使用的需求说明表格样本，该表格用简练、清晰的语句描述系统的基本需求。项目说明名称目的输入输出功能性能生产成本功耗尺寸和重量GPS移动地图系统:示例项目说明名称GPS移动地图目的为司机等用户提供图形状的移动地图输入一个电源开关、两个操作按钮、GPS信号输入输出LCD显示器，分辨率为400×600功能可接5种GPS接收器；三种用户可选的地图比例；总是显示当前经纬度性能0.25秒内即可更新一次屏幕，常温下工作生产成本1500元（人民币）功耗四节电池供电应连续工作8小时，功耗约100mW尺寸和重量尺寸不大于20cm×30cm，重量不大于0.25公斤GPS移动地图是一种手持设备，该设备为用户（如汽车驾驶员）显示他当前所处位置周围的地图；显示的地图内容应随用户以及该设备所处位置的改变而改变。该设备从GPS上得到其位置信息，移动地图的显示看起来应类似纸张上的地图。针对用户的初步要求，我们编写出如右表所示的系统需求表。描述规格说明的工具•规格说明应更精确地反映用户的需求，它是设计者在设计时必须明确遵循的要求。规格说明应小心编写，描述应足够清晰，不能有歧义，以便别人可以通过它来验证设计是否达到要求。规格说明中通常只描述系统应做什么，而不描述系统该怎么做。•描述规格说明的工具可采用统一建模语言（UML）。UML语言是一种面向对象的建模语言，它是软件工程课程中详细讲解的内容，本书附录A中简要地介绍了它的概念和图形工具。体系结构设计•系统结构设计的目的是描述系统如何实现系统的功能，它是系统整体结构的一个计划。右图以框图的形式描述了GPS移动地图的体系结构，图中展示了移动地图的主要操作和其间的数据流。框图仍很抽象，还没有规定软件完成什么，专用硬件完成什么，等等。但该图还是清楚地描述了许多功能，如需搜索地形图数据库、需显示地图、需接收GPS信号等。GPS接收器信号搜索引擎显示控制显示器数据库用户接口系统硬件体系结构显示器显示控制器(含显缓)存储器GPS信号接收器CPUI/O接口系统软件体系结构GPS接口程序数据库查询输入/输出控制程序显示控制定时器构件设计•体系结构设计中告诉我们需要什么样的构件，而构件设计中就是设计或选择符合体系结构和规格说明中所需求的构件。构件通常既包括硬件，如FPGA、电路板等，也包括软件模块。•一些硬件构件是现成的。现成的硬件构件即有标准构件，也有专用构件，例如CPU芯片，存储器芯片等就是标准构件，而在移动地图中GPS接收器就是专用构件。同样地，软件构件也可利用标准软件模块，如地图数据库及数据库标准访问例程及函数。•更多的情况下，我们需要自己设计一些构件，即使采用标准的集成电路，也必须设计连接它们的印刷电路板，同时，需做大量的定制编程。。系统调试与集成•只有建立构件后，才能将它们合并得到一个可以运行的系统。当然在系统集成阶段并不是仅仅把所有的构件连接在一起就行，通常都会发现以前设计上的错误。在系统集成时按阶段构架系统，并每次只对一部分模块排错，能够更容易地发现并定位错误。我们必须确保在体系结构和各构件设计阶段尽可能按阶