嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課件：嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用

1、嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用 個(gè)人信息 宋暉 電話email：sh_教材 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例開(kāi)發(fā)基于arm微處理器與uc/os-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 王田苗、魏洪興編著 清華大學(xué)出版社 2008年1月第一版參考書(shū) 嵌入式微處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例（第三版）. （美）鮑爾 著，蘇建平等 譯/2004年03月/電子工業(yè)出版社 c/os-源碼公開(kāi)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng). （美）jean j.labrosse, 邵貝貝譯. 北京：中國(guó)電力出版社，2001.8s 嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)建.慕春棣 編著.清華大學(xué)出版社，2004 arm體系結(jié)構(gòu)與編程，杜春雷 編著 清華大學(xué)出版社，2003學(xué)習(xí)

2、嵌入式系統(tǒng)最關(guān)鍵的兩點(diǎn)學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)最關(guān)鍵的兩點(diǎn) 1、嵌入式系統(tǒng)是什么？ 2、學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)需要哪些知識(shí)？ 嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的組成第一章第一章 嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)本章小結(jié)1 1、嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介、嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介無(wú)處不在的嵌入式系統(tǒng)無(wú)處不在的嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)的定義計(jì)算機(jī)發(fā)展的三大階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的三大階段第一階段：始于五十年代的由第一階段：始于五十年代的由ibm, burroughs, honeyibm, burroughs, honeywellwell等公司率先研制的大型機(jī)。等公司率先研制的大型機(jī)。

3、第二階段：始于七十年代的個(gè)人計(jì)算機(jī)。第二階段：始于七十年代的個(gè)人計(jì)算機(jī)。第三階段：計(jì)算機(jī)正邁入下一個(gè)充滿機(jī)遇的階段第三階段：計(jì)算機(jī)正邁入下一個(gè)充滿機(jī)遇的階段“后后pcpc時(shí)代時(shí)代”或或“無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)”階段。階段。計(jì)算的發(fā)展過(guò)程計(jì)算的發(fā)展過(guò)程 分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng) 批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng) 單用戶系統(tǒng)單用戶系統(tǒng)大型機(jī)大型機(jī) 分布式計(jì)算分布式計(jì)算 小型機(jī)小型機(jī) 基于網(wǎng)絡(luò)的基于網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人計(jì)算個(gè)人計(jì)算 微型機(jī)微型機(jī) 協(xié)同計(jì)算協(xié)同計(jì)算 基于開(kāi)放系統(tǒng)的客基于開(kāi)放系統(tǒng)的客戶戶/ /服務(wù)器服務(wù)器普適計(jì)算普適計(jì)算 普適計(jì)算終端普適計(jì)算終端 資源使用的靈活性資源使用的靈活性計(jì)算的自由性計(jì)算的自由性 無(wú)

4、處不在的計(jì)算機(jī)無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)施樂(lè)公司施樂(lè)公司palo altopalo alto研究中心主任研究中心主任mark weisermark weiser認(rèn)為：認(rèn)為：“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，pcpc機(jī)和計(jì)算機(jī)工作站將衰落，因?yàn)橛?jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)工作站將衰落，因?yàn)橛?jì)算機(jī)變得無(wú)處不在：例如在墻里、在手腕上、在手寫(xiě)電機(jī)變得無(wú)處不在：例如在墻里、在手腕上、在手寫(xiě)電腦中腦中( (象手寫(xiě)紙一樣象手寫(xiě)紙一樣) )等等，隨用隨取、伸手可及等等，隨用隨取、伸手可及”。無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)全世界的計(jì)算機(jī)科學(xué)家正在形成一種共識(shí)全世界的計(jì)算機(jī)科學(xué)家正在形成一種共識(shí): : 計(jì)算機(jī)不會(huì)成為科幻電影中的那種貪婪的怪物

5、計(jì)算機(jī)不會(huì)成為科幻電影中的那種貪婪的怪物, , 而是將而是將變得小巧玲瓏變得小巧玲瓏, , 無(wú)處不在無(wú)處不在. . 他們藏身在任何地方他們藏身在任何地方, , 又又消失在所有地方消失在所有地方, , 功能強(qiáng)大功能強(qiáng)大, , 確有無(wú)影無(wú)蹤確有無(wú)影無(wú)蹤. . 人們將人們將這種思想命名為這種思想命名為: “: “無(wú)所不在的計(jì)算機(jī)無(wú)所不在的計(jì)算機(jī)”。 嵌入式系統(tǒng)無(wú)處不在嵌入式系統(tǒng)無(wú)處不在彼此互連彼此互連即使遠(yuǎn)在火星即使遠(yuǎn)在火星勇氣號(hào)勇氣號(hào)自自19971997年年1010月月1515日發(fā)射以來(lái)，日發(fā)射以來(lái)，經(jīng)歷了經(jīng)歷了7 7年年3535億公里航程的卡億公里航程的卡西尼號(hào)太空船在西尼號(hào)太空船在200420

6、04年年7 7月月1 1日日1010時(shí)時(shí)3030分進(jìn)入土星軌道，開(kāi)始分進(jìn)入土星軌道，開(kāi)始進(jìn)行人類有史以來(lái)對(duì)土星及其進(jìn)行人類有史以來(lái)對(duì)土星及其3131顆已知衛(wèi)星最詳盡的探測(cè)。顆已知衛(wèi)星最詳盡的探測(cè)。土星探測(cè)土星探測(cè)wearable computingwearable computing嵌入式設(shè)備無(wú)處不在，嵌入式設(shè)備無(wú)處不在，但桌面系統(tǒng)還依然有用但桌面系統(tǒng)還依然有用l無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)是計(jì)無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)與使用者的比率達(dá)算機(jī)與使用者的比率達(dá)到和超過(guò)到和超過(guò)100:1100:1的階段的階段 l無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)包括無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)包括通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)和和嵌入式計(jì)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)算機(jī)系統(tǒng)l在在

7、100:1100:1比例中比例中95%95%以上以上都是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，都是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并非通用計(jì)算機(jī)并非通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)如：如：pcpc機(jī)、服務(wù)器、大型計(jì)算機(jī)等。機(jī)、服務(wù)器、大型計(jì)算機(jī)等。通用計(jì)算機(jī)看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義 看不見(jiàn)的計(jì)算機(jī)，一般不能被用戶編程看不見(jiàn)的計(jì)算機(jī)，一般不能被用戶編程, , 它有一些專它有一些專用的用的i/oi/o設(shè)備設(shè)備, , 對(duì)用戶的接口是應(yīng)用專用的。對(duì)用戶的接口是應(yīng)用專用的。 an embedded system is a computer system conan embedded system is a compu

8、ter system contained within some larger device or product wittained within some larger device or product with the intent purpose of providing monitoring anh the intent purpose of providing monitoring and control services to that device.d control services to that device.“any sort of device which incl

9、udes a progr“any sort of device which includes a programmable computer but itself is not intended to ammable computer but itself is not intended to be a general-purpose computer.”be a general-purpose computer.” 通常將嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為嵌入式系統(tǒng)。通常將嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義 根據(jù)根據(jù)ieeeieee（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定（國(guó)際電氣和

10、電子工程師協(xié)會(huì)）的定義：義：嵌入式系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文為（原文為devices usdevices used to control, monitor, or assist the oped to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or planteration of equipment, machinery or plants s）。）。一般定義一般定義 “以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、

11、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！焙?jiǎn)單地講嵌入性嵌入性：嵌入到對(duì)象體系中，有對(duì)象環(huán)境要求：嵌入到對(duì)象體系中，有對(duì)象環(huán)境要求專用性專用性：軟、硬件按對(duì)象要求裁減：軟、硬件按對(duì)象要求裁減計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)：實(shí)現(xiàn)對(duì)象的智能化功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)象的智能化功能q就是嵌入到對(duì)象體中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是嵌入到對(duì)象體中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)q三要素：三要素：嵌入、專用、計(jì)算機(jī)嵌入、專用、計(jì)算機(jī)q嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn): :由三要素引出由三要素引出廣義地說(shuō)廣義地說(shuō)q一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)具有特定功能或用途的一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)具有特定功能或用途的計(jì)算機(jī)軟硬件集合體。計(jì)算機(jī)軟硬件集合體。q即以應(yīng)

12、用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬即以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。q嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式片上系統(tǒng)（片上系統(tǒng)（socsoc） 嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義 嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。包含有計(jì)算機(jī)，但又不是通用計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系包含有計(jì)算機(jī)，但又不是通

13、用計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。統(tǒng)。通用計(jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng)對(duì)比通用計(jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng)對(duì)比特征特征通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)形式形式和類型和類型看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)?？吹靡?jiàn)的計(jì)算機(jī)。按其體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度和結(jié)構(gòu)按其體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度和結(jié)構(gòu)規(guī)模等因素分為大、中、小型機(jī)規(guī)模等因素分為大、中、小型機(jī)和微機(jī)。和微機(jī)?？床灰?jiàn)的計(jì)算機(jī)。看不見(jiàn)的計(jì)算機(jī)。形式多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛形式多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，按應(yīng)用來(lái)分。，按應(yīng)用來(lái)分。組成組成通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外設(shè)。通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外設(shè)。軟件和硬件相對(duì)獨(dú)立。軟件和硬件相對(duì)獨(dú)立。面向應(yīng)用的嵌入式微處理面向應(yīng)用的嵌入式微處理器，總線和外部接口多集成器，總線和外部

14、接口多集成在處理器內(nèi)部。在處理器內(nèi)部。軟件與硬件是緊密集成在軟件與硬件是緊密集成在一起的。一起的。開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)方式方式開(kāi)發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)都是通用計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)都是通用計(jì)算機(jī)算機(jī)采用交叉開(kāi)發(fā)方式，開(kāi)發(fā)采用交叉開(kāi)發(fā)方式，開(kāi)發(fā)平臺(tái)一般是通用計(jì)算機(jī)，運(yùn)平臺(tái)一般是通用計(jì)算機(jī)，運(yùn)行行 平臺(tái)是嵌入式系統(tǒng)。平臺(tái)是嵌入式系統(tǒng)。二次二次開(kāi)發(fā)性開(kāi)發(fā)性應(yīng)用程序可重新編制應(yīng)用程序可重新編制一般不能再編程一般不能再編程嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征（1）系統(tǒng)內(nèi)核小 由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。 比如enea公司的ose分布式系統(tǒng)，內(nèi)核

15、只有5k，而windows的內(nèi)核則要大得多。（）專用性強(qiáng) 嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植。 即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。 同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全不同的概念。 （）系統(tǒng)精簡(jiǎn) 嵌入式系統(tǒng)一般沒(méi)有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過(guò)于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。（）高實(shí)時(shí)性os 這是嵌入式軟件的基本要求，而且軟件要求固態(tài)存儲(chǔ)，以提高速度。軟件代碼要求高質(zhì)量和

16、高可靠性、實(shí)時(shí)性。 （5）嵌入式軟件開(kāi)發(fā)走向標(biāo)準(zhǔn)化 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行。 為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配rtos（realtime operating system）開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的組成 嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成件和軟件組成 硬件以微處理器為核心集成硬件以微處理器為核心集成存儲(chǔ)器和系統(tǒng)專用的輸入存儲(chǔ)器和系統(tǒng)專用的輸入/ /輸輸出設(shè)備出設(shè)備 軟件包括：初始化代碼及驅(qū)軟件包括：初始化代碼及

17、驅(qū)動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等，這些軟件有機(jī)地結(jié)程序等，這些軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定的合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟件。一體化軟件。嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件硬件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 程序程序硬件硬件內(nèi)嵌式操作系統(tǒng)內(nèi)嵌式操作系統(tǒng)系統(tǒng)組件系統(tǒng)組件用戶程序用戶程序嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的軟嵌入式系統(tǒng)的軟/ /硬件框架硬件框架嵌入式嵌入式微處理器微處理器sdramsdramromromi/oi/oa/da/dd/ad/a人機(jī)交互接口人機(jī)交互接口通用接口通用接口實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(rtos)rtos)圖形用戶圖

18、形用戶接口接口bsp/hal 硬件抽象層/板極支持包bsp/hal 硬件抽象層/板極支持包任務(wù)管理任務(wù)管理文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)應(yīng)用程序應(yīng)用程序嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件層硬件層軟件層軟件層中間層中間層功能層功能層嵌入式硬件層嵌入式硬件層嵌入式系統(tǒng)軟件體系嵌入式系統(tǒng)軟件體系嵌入式軟件子系統(tǒng)硬件抽象層硬件抽象層 硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（hardware abstract layer，hal）或板級(jí)支持包(board support package，bsp)。它將系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開(kāi)來(lái)，使得系統(tǒng)的底層驅(qū)動(dòng)程序與硬件無(wú)關(guān)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 所謂的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

19、，就是一組庫(kù)函數(shù)，用來(lái)對(duì)硬件進(jìn)行初始化和管理，并向上層軟件提供良好的訪問(wèn)接口。 大多數(shù)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都會(huì)具備以下的一些基本功能。 硬件啟動(dòng)：在開(kāi)機(jī)上電或系統(tǒng)重啟的時(shí)候，對(duì)硬件進(jìn)行初始化； 硬件關(guān)閉：將硬件設(shè)置為關(guān)機(jī)狀態(tài)； 硬件停用：暫停使用這個(gè)硬件； 硬件啟用：重新啟用這個(gè)硬件； 讀操作：從硬件中讀取數(shù)據(jù)； 寫(xiě)操作：往硬件中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的分類 按處理器位數(shù)分類按處理器位數(shù)分類 按產(chǎn)品應(yīng)用類型分類按產(chǎn)品應(yīng)用類型分類 按系統(tǒng)響應(yīng)速度來(lái)分類按系統(tǒng)響應(yīng)速度來(lái)分類 按系統(tǒng)實(shí)時(shí)性程度來(lái)分類按系統(tǒng)實(shí)時(shí)性程度來(lái)分類 軟件復(fù)雜程度來(lái)分類軟件復(fù)雜程度來(lái)分類按處理器位數(shù)分類按處理器位數(shù)分類

20、嵌入式系統(tǒng)分為嵌入式系統(tǒng)分為4 4位、位、8 8位、位、1616位、位、3232位和位和6464位；位； 目前已大量應(yīng)用的是目前已大量應(yīng)用的是4 4位、位、8 8位、位、1616位嵌入式系統(tǒng)；位嵌入式系統(tǒng)； 3232位嵌入式系統(tǒng)正成為主流發(fā)展趨勢(shì)；高度復(fù)雜的、位嵌入式系統(tǒng)正成為主流發(fā)展趨勢(shì)；高度復(fù)雜的、高速的嵌入式系統(tǒng)已開(kāi)始采用高速的嵌入式系統(tǒng)已開(kāi)始采用6464位嵌入式處理器；位嵌入式處理器；嵌入式微處理器分類嵌入式微處理器分類（1 1）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單片機(jī)，這種位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。 單片機(jī)芯片內(nèi)部集成rom/epr

21、om、ram、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門(mén)狗、i/o、串行口、脈寬調(diào)制輸出、a/d、d/a、flash ram、eeprom等各種必要功能和外設(shè)。 微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。 微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱為微控制器。（2 2）嵌入式）嵌入式dspdsp處理器處理器 dsp處理器是專門(mén)用于信號(hào)處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，在數(shù)字濾波、fft、譜分析等各種儀器上dsp獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。（2 2）嵌入式）嵌入式dspdsp處理器處理器 dsp的理論算法

22、在70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但是由于專門(mén)的dsp處理器還未出現(xiàn)，所以這種理論算法只能通過(guò)mpu等由分立元件實(shí)現(xiàn)。1982年世界上誕生了首枚dsp芯片。在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。dsp的運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也從上述范圍擴(kuò)大到了通信和計(jì)算機(jī)方面。 目前最為廣泛應(yīng)用的嵌入式dsp處理器是ti的tms320c2000/ c5000系列，另外如intel的mcs-296和siemens的tricore也有各自的應(yīng)用范圍。 mpu嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的cpu演變而來(lái)的。 與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣

23、就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。（3 3）、嵌入式微處理器（）、嵌入式微處理器（micro processor unit)micro processor unit)l和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。目前主要的嵌入式重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。目前主要的嵌入式處理器類型有處理器類型有am186/88am186/88、386ex386ex、sc-400sc-400、power pcpower pc、6800068000、mipsmips、arm/strongarmarm/stronga

24、rm系列等系列等 soc 就是system on chip ，soc嵌入式系統(tǒng)微處理器就是一種電路系統(tǒng)。 它結(jié)合了許多功能區(qū)塊，將功能做在一個(gè)芯片上，像是arm risc、mips risc、dsp或是其他的微處理器核心，加上通信的接口單元，像是通用串行端口（usb）、tcp/ip通信單元、gprs通信接口、gsm通信接口、ieee1394、藍(lán)牙模塊接口等等，這些單元以往都是依照各單元的功能做成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的處理芯片。（4 4）嵌入式片上系統(tǒng)）嵌入式片上系統(tǒng)(system on chip)(system on chip)新的發(fā)展方向：新的發(fā)展方向：socsocasiccorememoryembe

25、ddedprocessorcoreanalogfunctionscommunicationsensorinterface按產(chǎn)品應(yīng)用類型來(lái)分類按產(chǎn)品應(yīng)用類型來(lái)分類信息家電類信息家電類移動(dòng)終端類移動(dòng)終端類通信類通信類汽車(chē)電子類汽車(chē)電子類工業(yè)控制類工業(yè)控制類按系統(tǒng)響應(yīng)速度分類按系統(tǒng)響應(yīng)速度分類 強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng), , 其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在毫秒或微秒級(jí)。其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在毫秒或微秒級(jí)。 一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)一般實(shí)時(shí)系統(tǒng), , 其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在幾秒的數(shù)量級(jí)上其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在幾秒的數(shù)量級(jí)上, ,其實(shí)時(shí)性的要求比強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)要差一些。其實(shí)時(shí)性的要求比強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)要差一些。 弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)弱實(shí)時(shí)系統(tǒng), , 其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間約為數(shù)

26、十秒或更長(zhǎng)。其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間約為數(shù)十秒或更長(zhǎng)。這種系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間可能隨系統(tǒng)負(fù)載的輕重而變化。這種系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間可能隨系統(tǒng)負(fù)載的輕重而變化。按系統(tǒng)實(shí)時(shí)性程度來(lái)分類按系統(tǒng)實(shí)時(shí)性程度來(lái)分類 根據(jù)實(shí)時(shí)性的強(qiáng)弱，嵌入式系統(tǒng)分為硬實(shí)時(shí)、軟實(shí)時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)性的強(qiáng)弱，嵌入式系統(tǒng)分為硬實(shí)時(shí)、軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)：系統(tǒng)： 硬實(shí)時(shí)硬實(shí)時(shí): : 系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，如果系系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤；統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤； 軟實(shí)時(shí)軟實(shí)時(shí): : 系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有要求，但是如果系統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有要求，但是如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，不會(huì)

27、導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)致命的錯(cuò)誤或響應(yīng)時(shí)間不能滿足，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)致命的錯(cuò)誤或崩潰；崩潰；軟件復(fù)雜程度來(lái)分類軟件復(fù)雜程度來(lái)分類 循環(huán)輪詢系統(tǒng)；循環(huán)輪詢系統(tǒng)； 有限狀態(tài)機(jī)系統(tǒng)；有限狀態(tài)機(jī)系統(tǒng)； 前后臺(tái)系統(tǒng)；前后臺(tái)系統(tǒng)； 單處理器多任務(wù)系統(tǒng)；單處理器多任務(wù)系統(tǒng)； 多處理器多任務(wù)系統(tǒng)；多處理器多任務(wù)系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應(yīng)用的 嵌入式系統(tǒng)得到多種類型的處理器和處理器體系結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)得到多種類型的處理器和處理器體系結(jié)構(gòu)的支持支持 嵌入式系統(tǒng)通常極其關(guān)注成本嵌入式系統(tǒng)通常極其關(guān)注成本 嵌入式系統(tǒng)有實(shí)時(shí)性和可靠性的要求

28、嵌入式系統(tǒng)有實(shí)時(shí)性和可靠性的要求 嵌入式系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)一般是適應(yīng)多種處理器、可嵌入式系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)一般是適應(yīng)多種處理器、可剪裁、輕量型、實(shí)時(shí)可靠、可固化的嵌入式操作系統(tǒng)剪裁、輕量型、實(shí)時(shí)可靠、可固化的嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要專門(mén)工具和特殊方法嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要專門(mén)工具和特殊方法軟硬件綜合體軟硬件綜合體 嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應(yīng)用的軟硬件嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應(yīng)用的軟硬件綜合體：綜合體： 一般用于特定的任務(wù)，其硬件和軟件都必須高效率一般用于特定的任務(wù)，其硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余；地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余； 它通常都具有低功耗、體

29、積小、集成度高等特點(diǎn)，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用微處理器中許多由板卡完成的任務(wù)集成能夠把通用微處理器中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部；在芯片內(nèi)部； 嵌入式軟件是應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)兩種軟件的一體嵌入式軟件是應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)兩種軟件的一體化程序化程序支持多種處理器支持多種處理器 嵌入式系統(tǒng)得到多種類型和體系結(jié)構(gòu)的處理器支持：嵌入式系統(tǒng)得到多種類型和體系結(jié)構(gòu)的處理器支持： 與通用與通用pcpc系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)可采用多種類型的系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)可采用多種類型的處理器和處理器體系結(jié)構(gòu)；處理器和處理器體系結(jié)構(gòu)； 在嵌入式微處理器產(chǎn)業(yè)鏈上，在嵌入式微處理器產(chǎn)業(yè)鏈上，i

30、pip設(shè)計(jì)、面向應(yīng)用的設(shè)計(jì)、面向應(yīng)用的特定處理器設(shè)計(jì)、芯片制造有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，大家特定處理器設(shè)計(jì)、芯片制造有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，大家分工協(xié)作，形成多贏模式；分工協(xié)作，形成多贏模式； 有上千種的嵌入式微處理器和幾十種嵌入式微處理有上千種的嵌入式微處理器和幾十種嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)可以選擇；器體系結(jié)構(gòu)可以選擇；成本敏感成本敏感 嵌入式系統(tǒng)通常極其關(guān)注成本嵌入式系統(tǒng)通常極其關(guān)注成本 成本是產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵因素之一成本是產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵因素之一 嵌入式的系統(tǒng)成本包括嵌入式的系統(tǒng)成本包括: : 開(kāi)發(fā)成本：專利授權(quán)使用費(fèi)，開(kāi)發(fā)軟硬件平臺(tái)購(gòu)置成開(kāi)發(fā)成本：專利授權(quán)使用費(fèi)，開(kāi)發(fā)軟硬件平臺(tái)購(gòu)置成本，系統(tǒng)測(cè)試工具購(gòu)置成本，

31、人力成本，本，系統(tǒng)測(cè)試工具購(gòu)置成本，人力成本， 產(chǎn)品成本產(chǎn)品成本: :硬件硬件bombom成本、外殼成本、裝飾件成本、包成本、外殼成本、裝飾件成本、包裝和說(shuō)明書(shū)成本，軟件版稅等裝和說(shuō)明書(shū)成本，軟件版稅等; ;實(shí)時(shí)性和可靠性實(shí)時(shí)性和可靠性 嵌入式系統(tǒng)有實(shí)時(shí)性和可靠性的要求嵌入式系統(tǒng)有實(shí)時(shí)性和可靠性的要求 大多數(shù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)都是嵌入式系統(tǒng)；大多數(shù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)都是嵌入式系統(tǒng)； 嵌入式系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)的強(qiáng)度要求各不一樣，可分為硬嵌入式系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)的強(qiáng)度要求各不一樣，可分為硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)；實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)； 嵌入式系統(tǒng)一般要求具有出錯(cuò)處理和自動(dòng)復(fù)位功能；嵌入式系統(tǒng)一般要求具有出錯(cuò)處理和自動(dòng)復(fù)位功能； 如在硬件采用看門(mén)狗機(jī)制

32、，軟件上采用內(nèi)存保護(hù)和如在硬件采用看門(mén)狗機(jī)制，軟件上采用內(nèi)存保護(hù)和重啟機(jī)制；重啟機(jī)制；嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng) 一般采用適應(yīng)多種類型處理器、可剪裁、輕量型、實(shí)時(shí)一般采用適應(yīng)多種類型處理器、可剪裁、輕量型、實(shí)時(shí)可靠、可固化的嵌入式操作系統(tǒng)可靠、可固化的嵌入式操作系統(tǒng) 像嵌入式微處理器一像嵌入式微處理器一 樣，嵌入式操作系統(tǒng)也是多種樣，嵌入式操作系統(tǒng)也是多種多樣的；多樣的； 大多數(shù)商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)可同時(shí)支持不同種類的嵌大多數(shù)商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)可同時(shí)支持不同種類的嵌入式微處理器，可根據(jù)應(yīng)用的情況進(jìn)行剪裁、配置；入式微處理器，可根據(jù)應(yīng)用的情況進(jìn)行剪裁、配置； 嵌入式操作系統(tǒng)規(guī)模小，所需的資源有限

33、如內(nèi)核規(guī)模嵌入式操作系統(tǒng)規(guī)模小，所需的資源有限如內(nèi)核規(guī)模在幾十在幾十kbkbgoreader internet ebooksamsung anywebinternet screen phoneeremoteintelligent home controllertektronix tds7000 digital oscilloscopesnixvue digital albumdigital photo album一些典型的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例一些典型的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用家用方面：數(shù)字電視、信息家電、智能玩具、手持通訊、存儲(chǔ)設(shè)備的核心。家庭智能管理系統(tǒng)社區(qū)建筑的水、電、煤氣表的遠(yuǎn)程

34、自動(dòng)抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，遠(yuǎn)程點(diǎn)菜器等?，F(xiàn)代化家庭社會(huì)發(fā)展方面：嵌入式internet應(yīng)用信息家電 信息家電將成為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域。信息家電將成為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域。q只有按鈕、開(kāi)關(guān)的電器顯然已經(jīng)不能滿足人們的只有按鈕、開(kāi)關(guān)的電器顯然已經(jīng)不能滿足人們的日常需求。日常需求。q具有用戶界面，能遠(yuǎn)程控制，智能管理的電器是具有用戶界面，能遠(yuǎn)程控制，智能管理的電器是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，如冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，如冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化等。能化等。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域信息家電的分類及特點(diǎn)信息家電的分類:(1)網(wǎng)絡(luò)電視（nettv）(2)網(wǎng)上游戲機(jī)（internet ga

35、ming device）(3)智能掌上型設(shè)備(internet smart handheld device)(4)網(wǎng)絡(luò)電話（internet screen phone）(5)consumer nc client等。信息家電技術(shù)特點(diǎn)：(1) 處理器發(fā)展趨向低成本、高整合性與低耗能。(2) 整合數(shù)字與模擬處理的技術(shù)。(3) 較pc更強(qiáng)調(diào)通訊能力。(4) 利用軟件增加產(chǎn)品的差異性(高附加價(jià)值的關(guān)鍵)信息家電的應(yīng)用信息家電提供的服務(wù)一、安全防范二、消費(fèi)電子產(chǎn)品的智能控制 三、交互式智能控制四、家庭信息服務(wù)五、自動(dòng)維護(hù)六、家庭醫(yī)療保健典型的信息家電產(chǎn)品信息家電定義代表性產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)電視具有機(jī)頂盒或內(nèi)建網(wǎng)絡(luò)連接的電視microsoft webtv網(wǎng)絡(luò)可視電話具有集成網(wǎng)絡(luò)接入的屏幕電話infogear iphone網(wǎng)絡(luò)游戲機(jī)具有集成網(wǎng)絡(luò)接入的游戲操縱臺(tái)sega dreamcast網(wǎng)絡(luò)智能手持器件蜂窩電話、個(gè)人數(shù)據(jù)助理（pda）和其它集成網(wǎng)絡(luò)接入的便攜式器件3com palm at&t pocketnet phone nokia 9000,9000i,9110,7110nc委托（clients）提供網(wǎng)絡(luò)接入以及能下載應(yīng)用軟件的器件ibm netstationpc-中間器件通過(guò)pc接入網(wǎng)絡(luò)以下載內(nèi)容的器件diamon multimedia rio p