《嵌入式系统基础教程》第01讲_第1章绪论.

《嵌入式系统》第1讲晋中学院信工系方婕主讲2课程目的理论与实践相结合以嵌入式系统基础及嵌入式软件的核心嵌入式实时操作系统为重点，以应用为目的，全面介绍嵌入式系统使大家既能对嵌入式系统及开发有一个全景的把握，又能深入理解嵌入式实时操作系统。配套多种嵌入式平台的实验，提供丰富的实验3课程特点利用PC机就可以自己动手搭建嵌入式系统的开发平台，熟悉应用开发，更方便地学习和理解嵌入式系统的基础知识：从纯软件到硬/软件结合从“纸”上谈兵（编程序）到“板”上谈兵从“懂”怎么做到“会”做从讲/听到讲/听/做4实验系统的内容目标平台开发工具嵌入式操作系统实验项目PC虚拟机CygwinARMboard开发实验箱•EbestIDE集成开发环境（源代码）5课程成绩课程成绩＝平时成绩＋实验成绩＋期末考试成绩平时成绩10分，实验成绩20分期末考试：闭卷考试70分6前导课程知识基础课程计算机组成原理，微机原理与接口软件专业课程操作系统汇编语言，ANSIC（标准C），JAVA硬件专业课程电子线路，数字电路，集成电路设计7第1章绪论本章介绍以下内容：什么是嵌入式系统？嵌入式系统的特点嵌入式系统的发展嵌入式系统的软硬件组成嵌入式操作系统举例嵌入式系统开发概述嵌入式系统学习的重要性81.1什么是嵌入式系统？顾名思义：包含（安装）在电子装置（应用对象）内部的计算机系统称为嵌入式系统。基本描述：专门用途的计算机系统常常用于控制广泛存在包含硬件和软件9嵌入式系统的释义全称嵌入式计算机嵌入式计算机系统简称嵌入式系统相关术语嵌入式设备嵌入式技术有时还进一步简称为嵌入式10民用嵌入式设备或产品—1MOTOC350彩屏WAP移动电话彪骐数字机顶盒BlackBerry7230移动电话DL7100/DL7200数字式示波器嵌入式GIS畅视2000可视电话PalmZire71型个人数字助理11民用嵌入式设备或产品—212嵌入式产品――电子书阅读器飞利浦Readius亚马逊Kindle13用于水下勘测的螃蟹机器人英国巴斯大学一位研究生设计的，它目前可以在陆地上任意移动，未来的开发设计将计划将它用于完全的水下勘测任务操作。14富士数码相机FinePixF460富士公司2006年前后推出500万像素中档相机光学镜头：3倍变焦LCD：2.5英寸电荷耦合器件(CCD)：索尼公司500万像素的ICX505图像处理芯片：ADI公司的AD9948A读取CCD的输出信号，图像数据处理15富士数码相机FinePixF460（续）电机控制电路：三洋公司的ASIC(LB8659)用于控制镜头拉伸、缩放和聚焦微控制器：NEC公司的uPD78F0533处理按键，完成主要的系统控制功能内存储器：三星公司的SDRAM(K4M283233)提供图像处理所需的工作内存16Finepix数码相机的解剖照片17嵌入式系统高端应用的产品美国AGM-86B战略空射巡航导弹美国火星登陆车国产战斗机F-7MG机器人国产88式坦克2002年型林肯黑木(Blackwood)汽车18嵌入式系统的定义（1）根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器、装置、工厂等大规模系统的设备。”英文原文为：devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants.从用途方面来定义的19嵌入式系统的定义（2）本课程使用的定义，也是国内高校流行的定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，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。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。20嵌入式系统的定义（3）根据中国微机学会的定义：嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统，可以分为系统级，板级，片级。芯片级嵌入含程序或算法的处理器模块级嵌入系统中的某个核心模块板系统级嵌入主计算机系统21专家观点（1）嵌入式系统只是单板机在某种场合下的应用个体经营的单片机公司经理语我们的控制装置产品都用嵌入式系统设计方案中科院自动化研究所工程师语单片机是嵌入式系统的初级形态，SOC是嵌入式系统的高级形态南京市单片机协会理事资深专家语。22专家观点（2）要想成功地设计一个嵌入式系统，就必须寻找或开发一个合适的软件和硬件平台。电子工程专辑()主编语嵌入式系统是信息产业走向二十一世纪知识经济时代的最重要的经济增长点之一，对中国的信息产业来说充满了机遇和挑战。单片机实验室高级工程师语国内外嵌入式系统市场是广阔天地，嵌入式系统是新的经济增长点。北京计算机高级专家工控学会资深理事语。23嵌入式系统的应用领域移动电话信息家电视听设备飞机人造卫星导弹鱼雷车辆机器人掌上电脑医疗设备工业控制计算机外围设备水面舰船潜艇坦克战车自行火炮环境监测其它交通管理嵌入式系统24主要的嵌入式系统产品手机媒体播放器机器人PDA机顶盒医疗器械通信设备网关、路由器IC卡工业控制装置电子书计算机外部设备打印机数码相机信息家电汽车电子251.1.2嵌入式系统的特点专用、软/硬件可裁减可配置。低功耗、高可靠性、高稳定性。软件代码短小精悍代码可固化实时性弱交互专门的开发工具和开发环境要求开发、设计人员有较高的技能261.1.3嵌入式系统的发展第一阶段以单芯片为核心的可编程控制器系统第二阶段以嵌入式处理器（CPU）为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统第三阶段以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统第四阶段以物联网为标志的嵌入式系统271.1.4嵌入式系统的发展趋势小型化、智能化、网络化、可视化多核技术的应用低功耗、绿色环保云计算、可重构、虚拟化等技术被进一步应用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软件逐渐PC化融合趋势安全性281.2嵌入式系统基本组成嵌入式系统的硬件由嵌入式处理器、外围电路和外部设备三大部分所组成。嵌入式处理器包括：嵌入式微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）。外围电路包括：各式存储器（RAM、ROM、FLASH），时钟电路，各种I/O接口电路，调试接口（JTAG、BDM等）。外部设备包括：存储卡（CF、SD卡）、LCD屏、触摸屏、手写笔、键盘等。29嵌入式系统常用硬件器件嵌入式处理器MCU,DSP,MPU可编程逻辑器件FPGA,CPLD存储器芯片电源模块周边元件和接插件30典型嵌入式系统硬件组成（1）MPU或MCUDSPAD转换器UARTEthernetJTAGDA转换器USBRTCWDGFLASHROMDMACRAM中断控制器嵌入式系统硬件电路板放大器传感器PLL输出设备Power输入设备31嵌入式系统的软件基本构成板级支持包（BSP）/硬件抽象层（HAL）应用编程接口（API）和组件库（LIB）嵌入式应用软件（Application）电源管理（Powermanage）GUITCP/IP协议栈数据库操作系统内核（OSkernel）文件系统（FileSystem）WAP浏览器中文处理驱动程序（Driver）32软件硬件基本要素硬件嵌入式处理器各种类型存储器模拟电路及电源接口控制器及接插件软件实时操作系统（RTOS）板级支持包（BSP）设备驱动（DeviceDriver）协议栈（ProtocolStack）应用程序（Application）33嵌入式系统与单片机区别从历史的角度来看，这两个名词术语没有本质的区别。但是，它们都是专用的计算机系统，与通用型的微机系统有着本质的区别。现在的一般说法：嵌入式系统在含有操作系统的软件的控制下运行，而单片机系统不含操作系统，只在控制程序下运行。低端嵌入式系统：单片机+印刷线路板高端嵌入式系统：SoC34片上系统把一个或多个CPU单元以及功能部件集成在单个芯片上。这种芯片就是所谓的片上系统SoC。为了解决SoC设计中遇到的难题，设计方法必须进一步优化。因此，人们提出了基于FPGA的SoC设计方案——可编程片上系统（SystemOnaProgrammableChip，称为SOPC）。随着百万门级的FPGA芯片、功能复杂的IP核（知识产权核）和可重构的嵌入式处理器软核的出现，作为未来电子系统设计新领域的SoPC技术已经成为了国际上电子系统设计新技术的热点，具有广阔的应用前景。Altera公司、Xilinx公司、Lattice公司、QuickLogic公司等全球最重要的FPGA及EDA公司都分别推出了SoPC系统解决方案。351.3嵌入式操作系统举例商业版代表：VxWorks开源版代表：嵌入式Linux361.4嵌入式系统开发概述系统总体开发嵌入式硬件开发嵌入式软件开发※交叉编译※交叉调试371.5嵌入式系统学习的重要性处理器的角色底层的重要性对于嵌入式理解的深度行业需求38第1讲重点嵌入式系统的定义嵌入式系统的基本组成嵌入式系统开发举例嵌入式系统开发概述39谢谢!