嵌入式系统简介

嵌入式系统简介厦门大学软件学院概要丰富多彩的嵌入式产品无处不在的嵌入式技术嵌入式系统的概念嵌入式系统的特点嵌入式系统的构成嵌入式系统的历史丰富多彩的嵌入式产品嵌入式技术的应用－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智能家居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704PortableMediaPlayer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－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无处不在的嵌入式技术消费电子：数码相机、MP3、游戏机等信息家电：数字电视、机顶盒智能电器：能上网的冰箱、空调、洗衣机等通信设备：手机、IP电话、网络设备等便携设备：PDA、数据采集、测试装置等工业设备:数控设备、过程工业控制设备商业金融：售货机、收款机、取款机等汽车电子：智能化汽车航空航天：飞行器控制、外星探测器医疗设备：CT机，电子血压计等交通管理：GPS导航、智能监控设施军事领域：武器控制、车载电子设备等嵌入式系统的概念定义：嵌入式系统是以应用为中心，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。与通用计算机系统的不同：嵌入式系统是不同于常见计算机系统的一种计算机系统，它不以独立设备的物理形态出现，嵌入式系统的部件根据主体设备及其应用的需要，嵌入在主体设备内部，发挥着运算、处理、存储及控制的作用，是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。计算机应用领域的划分服务器服务器服务器桌面通用型高端服务型小型专用型嵌入式系统与桌面通用系统的区别(1/7)嵌入式系统中运行的任务是专用而确定的心脏监视器只需运行信号输入、信号处理、心电图显示任务如要更改任务，需要对整个系统进行重新设计或在线维护桌面通用系统需要支持大量的、需求多样的应用程序对系统中运行的程序不作假设程序升级、更新等方便嵌入式系统与桌面通用系统的区别(2/7)嵌入式系统往往对实时性提出较高的要求。实时系统：指系统能够在限定的响应时间内提供所需水平的服务。（POSIX1003.b）嵌入式实时系统可分为：强实时型：响应时间μs～ms级；一般实时：响应时间ms～s级；弱实时型：响应时间s级以上。嵌入式系统与桌面通用系统的区别(3/7)嵌入式系统中使用的操作系统一般是实时操作系统嵌入式实时操作系统数量众多，如：VxWorksWindowsCEpSOSQNX国产嵌入式实时操作系统，如：HOPENDeltaOS。。。OS嵌入式系统与桌面通用系统的区别(4/7)嵌入式系统运行需要高可靠性保障，比桌面系统的故障容忍能力弱很多嵌入式系统需要忍受长时间、无人值守条件下的运行嵌入式系统运行的环境恶劣嵌入式系统与桌面通用系统的区别(5/7)嵌入式系统大都有功耗约束。如：珍贵文物微气象环境监测要求1分钟采样一次，每个采样节点采用电池供电，1年更新一次。采用常规的方法，能量只能持续工作5天！引入间歇工作方式，从而降低功耗，节省能量。嵌入式系统与桌面通用系统的区别(6/7)嵌入式系统比桌面通用系统可用资源少得多为降低系统成本，降低功耗，嵌入式系统的资源配置遵循够用就行！嵌入式系统的开发需要专用工具和特殊方法：开发：交叉编译、交叉链接调试：仿真器、虚拟机更新：在线升级等嵌入式系统与桌面通用系统的区别(7/7)嵌入式系统开发是一项综合的计算机应用技术系统结构：状态控制器、中断控制器处理汇编语言：操纵外围设备、端口操作系统：设置运行任务、通讯、互斥编译原理：交叉编译、bootloader加载嵌入式系统结构嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统（可选），以及用户的应用软件系统等四个部分组成一个典型的嵌入式系统应用嵌入式微处理器1000多种硬件处理器，分为MCU、DSP、MPU、SOCARMRISC（ARM）TMS320DSP（TI）Trimedia（Philips）StrongARM（Intel）Xscale（Intel）MIPSRISC（MIPS）DragonBall（Motorola）外围硬件设备（1/2）片外总线：连接系统各个部件，进行互连和传输信息的信号线。ESIA总线、SCSI总线、PCI总线AMBA总线：ARM研发的总线规范专用总线CompactPCI总线：工业控制CAN总线：汽车电子总线1553B总线：航空工业总线电子盘：采用flash芯片存储数据，体积小、功耗低、抗震DOC：DiskonChipDOM：IDE电子盘CF：CompactFlashSM：SmartMediaMS：MemoryStick外围硬件设备（2/2）I/O设备A/D、D/A中断控制器UARTLCD通讯设备有线通讯：IEEE1394、USB无线通讯：IrDA、Bluetooth、802.11b/g嵌入式实时操作系统典型的嵌入式实时操作系统（RTOS）近200种操作系统，VxWorks、QNX、WinCE、PalmOS面向SOC的操作系统：Symbian的Epoc、ExpressLogic的ThreadX、ATI的Nucleus开放源码的操作系统：Linux系列、uC/OS典型性能指标内核大小：几K～几百K；调度时间片：1ms；实时任务响应时间：20～40微妙一般任务响应时间：20微妙～几百毫秒嵌入式技术的起源早期的嵌入式技术嵌入式操作系统的出现采用嵌入式操作系统的优点早期的嵌入式技术微处理器--单板机--单片机、DSP等早期的嵌入式应用大都不采用操作系统，只是为了实现某些特定功能，使用一个简单的循环控制程序对外界的控制请求进行处理。问题：不利于扩展新功能；加入网络协议栈比较麻烦；应用程序移植性差；嵌入式操作系统的出现随着嵌入式系统的功能要求日益复杂，硬件功能越来越强大，使用操作系统是必须的，并且可能的；C语言被广泛用于嵌入式操作系统开发；从20世纪80年代开始，出现了各种各样；商用嵌入式操作系统，大多为专用系统开发，从而形成了目前多种嵌入式操作系统并存的局面；嵌入式操作系统的功能包括：任务管理、存储管理、时钟管理、进程间通信与同步、设备管理、文件系统、图形界面、网络接口等。采用嵌入式操作系统的优点在嵌入式应用中使用操作系统，可以把复杂的应用分解成多个任务，简化了应用系统软件的设计；程序的设计和扩展变得容易，不需要大的改动就可以增加新的功能；使控制系统的实时性得到保证；通过有效的系统服务，嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用；良好的多任务设计，有助于提高系统的稳定性和可靠性.