第一章嵌入式系統(tǒng)的概述

第1章嵌入式系統(tǒng)

概述本期課程內(nèi)容第1章嵌入式系統(tǒng)概述第2章ARM9體系結(jié)構(gòu)第3章ARM9指令系統(tǒng)及基于ARM的程序設(shè)計(jì)第4章ARM9微處理器S3C2410第5章嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uc/os-Ⅱ第6章嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例主要實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 ARM指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)軟件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二

基于S3C2410微處理器的嵌入式系統(tǒng)硬

件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三

基于μC/OS-II操作系統(tǒng)及S3C2410微處

理器的應(yīng)用實(shí)例參考書目《ARM體系結(jié)構(gòu)與編程》杜春雷編著清華大學(xué)出版社《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)----基于ARM微處理器與uc/os-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)》（第3版）王田苗魏洪興編著清華大學(xué)出版社《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uc/os-

Ⅱ》（第2版）JeanJ.Labrosse著邵貝貝等譯北京航空航天出版社《S3C2410&嵌入式Linux系統(tǒng)教程》周立功等編著廣州致遠(yuǎn)電子有限公司先期課程微機(jī)系統(tǒng)及接口技術(shù)（計(jì)算機(jī)組成原理或單片機(jī)原理）80x86系統(tǒng)匯編語(yǔ)言C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)去年調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果1、在本門課之前，你對(duì)《微機(jī)系統(tǒng)及接口》、單片機(jī)》或類似課程的掌握程度（）。 A沒(méi)學(xué)過(guò)2/32B學(xué)過(guò)29/32C精通1/322、在本門課之前，你對(duì)《C語(yǔ)言編程》或類似課程的掌握程度（）。 A沒(méi)學(xué)過(guò)0/32B學(xué)過(guò)29/32C精通3/323、在本門課之前，你對(duì)《匯編語(yǔ)言》或類似課程的掌握程度（）。 A沒(méi)學(xué)過(guò)1/32B學(xué)過(guò)30/32C精通1/32去年調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果4、在本門課之前，你是否選修過(guò)《嵌入式系統(tǒng)》或接觸過(guò)ARM系統(tǒng)芯片的調(diào)試（）。 A沒(méi)學(xué)過(guò)25/32B學(xué)過(guò)7/32C精通0/325、你希望本門課的最終考核方式為（） A開(kāi)卷考試10/32B編程大作業(yè)15/32 C調(diào)研報(bào)告7/32第1章嵌入式系統(tǒng)概述1.1 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.2 嵌入式處理器1.3 嵌入式操作系統(tǒng)1.4 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法1.5嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)1.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義1.1.2嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用1.1.3嵌入式系統(tǒng)組成1.1.4嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)1.1.5嵌入式系統(tǒng)分類1.1.6嵌入式系統(tǒng)發(fā)展1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，人們進(jìn)入了后PC時(shí)代，后PC時(shí)代是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，嵌入式技術(shù)將主宰后PC時(shí)代?！扒度胧较到y(tǒng)”實(shí)際上是“嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱。對(duì)“嵌入式系統(tǒng)”有各種不同的定義。1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(2)IEEE（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（Devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。可以看出此定義是從應(yīng)用上、功能上考慮的，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)電等附屬裝置。1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(3)國(guó)內(nèi)普遍被認(rèn)同的定義從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)是：“以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)具有特定功能或用途的、隱藏在某種設(shè)備中的、計(jì)算機(jī)軟硬件集合體，沒(méi)有固定的特征形狀。1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(4)

嵌入式系統(tǒng)三要素：嵌入、專用、計(jì)算機(jī)嵌入性：嵌入到對(duì)象體系中，有對(duì)象環(huán)境要求專用性：軟、硬件按對(duì)象要求設(shè)計(jì)、裁減計(jì)算機(jī)：實(shí)現(xiàn)對(duì)象的智能化功能，是計(jì)算機(jī)1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(5)嵌入式系統(tǒng)的特性只執(zhí)行特定功能以微控制器、外圍器件為中心，系統(tǒng)構(gòu)成可大可小有嚴(yán)格的時(shí)序性和穩(wěn)定性要求自動(dòng)操作循環(huán)，等待中斷控制程序被燒錄在芯片中1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義(6)單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別單片機(jī)屬于嵌入式系統(tǒng)，故嵌入式系統(tǒng)的歷史已經(jīng)有幾十年。單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別，只有嵌入式系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)和部分功能：數(shù)據(jù)處理能力有限、處理速度有限，不能夠用于所有的嵌入式系統(tǒng)單片機(jī)不使用操作系統(tǒng)單片機(jī)無(wú)網(wǎng)絡(luò)功能1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用及其廣泛，只要是用電的設(shè)備，都可以有嵌入式系統(tǒng)，對(duì)于日常生活用品，甚至于不用電的設(shè)備也可能有嵌入式系統(tǒng)。辦公設(shè)備：復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)，PC機(jī)外圍設(shè)備，鍵盤、鼠標(biāo)、U盤、顯示器、Modem、打印機(jī)、掃描儀等，含有數(shù)個(gè)甚至十?dāng)?shù)個(gè)嵌入式系統(tǒng)。消費(fèi)類產(chǎn)品：如MP3、照相機(jī)、攝像機(jī)、PDA、智能玩具，游戲機(jī)、學(xué)習(xí)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)家電、智能家電、便攜視頻機(jī)、導(dǎo)航儀、車載視頻音響、競(jìng)賽設(shè)備、主持人設(shè)備等。1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用（2）測(cè)控和自動(dòng)化：各個(gè)領(lǐng)域中的智能儀器儀表，各種裝備、設(shè)備中的測(cè)控系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)。如工業(yè)控制、數(shù)控機(jī)床、智能工具、工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等，汽車、火車、輪船、航空與航天器等工具中的控制系統(tǒng)。數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信：交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)、手機(jī)，各個(gè)領(lǐng)域、裝備、設(shè)備中的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(3)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)控制儀器儀表日常生活科學(xué)研究軍事國(guó)防航空航天 醫(yī)療衛(wèi)生文化教育廣播電視電信網(wǎng)絡(luò)交通運(yùn)輸水利電力農(nóng)業(yè)氣象1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(3’)當(dāng)前我國(guó)的主要應(yīng)用領(lǐng)域客戶分布：主要在電信、醫(yī)療、汽車、安全、工業(yè)控制和消費(fèi)類等行業(yè)。產(chǎn)品分布：主要在消費(fèi)類電子、通信、醫(yī)療、安全等行業(yè)。 其中在消費(fèi)類電子領(lǐng)域占最大的市場(chǎng)份額。發(fā)展重點(diǎn)：移動(dòng)多媒體、數(shù)字娛樂(lè)、手機(jī)終端、汽車電子成為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展重點(diǎn)。1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(4)1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(4)汽車電子軍事國(guó)防領(lǐng)域航天領(lǐng)域后PC時(shí)代產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(5)1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(5)1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(6)從芯片和產(chǎn)品市場(chǎng)來(lái)看嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年只有2%左右的計(jì)算機(jī)芯片是用在臺(tái)式PC或便攜式電腦上的。用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造的CPU，每年大概有10---20億片。每年大約有1萬(wàn)個(gè)新的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品投入生產(chǎn)，而且越來(lái)越多的系統(tǒng)需要復(fù)雜的嵌入式操作系統(tǒng)。如：手持設(shè)備市場(chǎng)。2000年的全球產(chǎn)銷量為1290萬(wàn)部，2004年約為6340萬(wàn)部。1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(7)嵌入式技術(shù)對(duì)科學(xué)技術(shù)的影響使計(jì)算機(jī)的分類發(fā)生變化以前對(duì)計(jì)算機(jī)的分類：分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微機(jī)。現(xiàn)在分為兩大類：通用計(jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng)，原來(lái)僅是通用計(jì)算機(jī)。形成了新的專業(yè)，甚至?xí)蔀樾碌膶W(xué)科嵌入式技術(shù)是四個(gè)學(xué)科專業(yè)的結(jié)合體：微電子學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科與對(duì)象領(lǐng)域（應(yīng)用對(duì)象）學(xué)科1.1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用(8)嵌入式技術(shù)專業(yè)至少是“計(jì)算機(jī)學(xué)科”和“電子技術(shù)學(xué)科”兩種專業(yè)的結(jié)合，即：計(jì)算機(jī)(強(qiáng))+電子技術(shù)(強(qiáng))（軟硬件全設(shè)計(jì)）或者： 計(jì)算機(jī)(強(qiáng))+電子技術(shù)(弱)（偏重軟件設(shè)計(jì)）或者： 計(jì)算機(jī)(弱)+電子技術(shù)(強(qiáng))（偏重硬件設(shè)計(jì)）主宰后PC時(shí)代是一些學(xué)者的斷言

1.1.3嵌入式系統(tǒng)組成粗略劃分：嵌入式處理器外圍設(shè)備嵌入式操作系統(tǒng)(可選)嵌入式應(yīng)用軟件稍細(xì)劃分：嵌入式處理器外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用接口嵌入式應(yīng)用軟件1.1.3嵌入式系統(tǒng)的組成(2)

應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）輸入輸出接口處理器/ARM核MMU/CacheSOC/SOPCUSBGPIOIISLCDUART和IrDAADC/DACFPGA/CPLDDSP/浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器DMA電源管理人機(jī)交互接口LCD/觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、HAL、BSP文件系統(tǒng)/圖形用戶應(yīng)用程序接口驅(qū)動(dòng)層OS層應(yīng)用層軟件以太網(wǎng)看門狗及復(fù)位電路Timer/RTCCANFlashEEPROMSDRAMSRAM內(nèi)存硬件1.1.4嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有五個(gè)方面的特點(diǎn)一、嵌入式系統(tǒng)是面向具體應(yīng)用的產(chǎn)品嵌入式系統(tǒng)可以是面向某一個(gè)領(lǐng)域、某一行業(yè)、某一個(gè)用戶的具體產(chǎn)品，不具有通用性，不能獨(dú)立發(fā)展。對(duì)功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力等有嚴(yán)格要求。嵌入式系統(tǒng)軟件、硬件（處理器、系統(tǒng)等）生命周期都比較長(zhǎng)，有繼承性。二、嵌入式軟件特點(diǎn)具有實(shí)時(shí)性、高質(zhì)量、高可靠、程序固化。1.1.4嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)(2)三、需要軟硬件開(kāi)發(fā)工具和系統(tǒng)軟件 硬件工具：計(jì)算機(jī)、開(kāi)發(fā)板、仿真器、測(cè)量分析等軟件工具：編輯、編譯、調(diào)試軟件，繪電路軟件等系統(tǒng)軟件：OS、數(shù)據(jù)庫(kù)等四、需要應(yīng)用專家參與開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)一般不是一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用產(chǎn)品，是某種產(chǎn)品的一部分，所以需要相應(yīng)方面的應(yīng)用專家參與。

五、嵌入式系統(tǒng)分散而不可壟斷通用計(jì)算機(jī)行業(yè)被壟斷（軟件和硬件）嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的芯片、操作系統(tǒng)、軟件，充滿了競(jìng)爭(zhēng)、發(fā)展和機(jī)遇，呈現(xiàn)一種百花齊放的景象。1.1.5嵌入式系統(tǒng)分類按表現(xiàn)形式（硬件范疇）

芯片級(jí)嵌入(含程序和算法的處理器、單片機(jī))

模塊級(jí)嵌入（系統(tǒng)中的某個(gè)核心模塊）

系統(tǒng)級(jí)嵌入（系統(tǒng)中的電路板）按實(shí)時(shí)性要求（軟件范疇）

非實(shí)時(shí)系統(tǒng)（如PDA等）

軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)（消費(fèi)類產(chǎn)品如MP3、MP4等）

硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)（導(dǎo)引頭等工業(yè)和軍工系統(tǒng)）1.1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展可以分為SCM、MCU、SOC/SOPC三個(gè)階段。1、嵌入式系統(tǒng)的誕生

由于單片機(jī)是伴隨著微機(jī)誕生的，單片機(jī)屬于嵌入式系統(tǒng)，因此嵌入式系統(tǒng)是伴隨著微機(jī)誕生的。

1971年Intel公司首先開(kāi)發(fā)出了第一片4位微處理器4004，主要用于家用電器、計(jì)算器、高級(jí)玩具中。4004的問(wèn)世標(biāo)志著嵌入式系統(tǒng)的誕生。 1.1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(2)2、SCM階段

即單片微機(jī)（SingleChipMicrocomputer）階段主要標(biāo)志：是將微機(jī)的幾部分集成在一個(gè)芯片中代表機(jī)型：主要有Intel的MCS-48、MCS-51、MCS-96/98

1.1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(3)3、MCU階段 即微控制器（MicroControllerUnit）階段主要標(biāo)志：除了將微機(jī)的幾部分集成在一個(gè)芯片中外，把控制所常用到的電路也集成到芯片中，如A/D、D/A、RTC、PWM、USB、Watchdog等。Philips公司起著重要作用。代表機(jī)型：主要有STC公司的STC89LE52AD、STC12C5A60S2，Philips的LPC935、SILICONLABS公司的C8051Fxxx等1.1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(4)4、SOC/SOPC階段 SOC即片上系統(tǒng)（SystemOnChip）、SOPC即可編程片上系統(tǒng)(SystemOnProgrammableChip)，在芯片上集成一個(gè)完整的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，單片系統(tǒng)。主要標(biāo)志：IC設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展和IP（IntellectualProperty知識(shí)產(chǎn)權(quán)）軟內(nèi)核、SIP（SiliconIP）軟內(nèi)核的出現(xiàn)，產(chǎn)生了SOC；EDA(ElectronicDesignAutomatic)工具的發(fā)展，使外圍電路簡(jiǎn)化在一個(gè)芯片上。1.1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(5)4、SOC/SOPC階段(2)IP軟內(nèi)核代表：ARM公司的ARM系列處理器ARM7、ARM9等，ARM是一種高運(yùn)算能力、高集成度、低功耗的RISC微處理器。 SOPC結(jié)合了SOC和PLD（可編程邏輯電路）、FPGA（復(fù)雜的可編程門陣列）各自的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，使得系統(tǒng)具有可編程的功能，是可編程邏輯器件在嵌入式應(yīng)用中的完美體現(xiàn)，提高了在線升級(jí)、換代能力。得益于PLD/FPGA、IP、EDA三方面技術(shù)1.1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(6)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展與通用計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密不可分，但是又有自己獨(dú)立的發(fā)展道路。由于應(yīng)用目標(biāo)不同，因此兩者的發(fā)展方向有所不同。

1、通用計(jì)算機(jī)

2、嵌入式系統(tǒng)

1.1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(7)通用計(jì)算機(jī)

沿著“高運(yùn)算速度、高存儲(chǔ)量”方向發(fā)展，因此，通用微處理器是沿著以Intel公司產(chǎn)品為主導(dǎo)的8086、80286、80386、80486、Pentium、PentiumII、PentiumIII、Pentium4的路線發(fā)展，其主頻從幾MHz發(fā)展到現(xiàn)在的3GHz，字長(zhǎng)從8位發(fā)展到64位，內(nèi)存從幾十KB到現(xiàn)在的GB，存儲(chǔ)容量從從幾十KB到現(xiàn)在的數(shù)百GB。嵌入式系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用的要求，沿著“體積小、低功耗、高可靠”方向發(fā)展，對(duì)運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量沒(méi)有統(tǒng)一要求。1.1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展(8)嵌入式系統(tǒng)當(dāng)前主要研究?jī)?nèi)容OS 數(shù)據(jù)庫(kù)工具軟件圖形界面開(kāi)發(fā)軟件、調(diào)試軟件、硬件設(shè)計(jì)軟件等硬件開(kāi)發(fā)設(shè)備、工具（測(cè)試分析、仿真）教學(xué)方面教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法；實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法；教材等。1.2嵌入式處理器1.2.1嵌入式處理器分類1.2.2嵌入式微處理器1.2.3嵌入式微控制器1.2.4嵌入式DSP1.2.5嵌入式SOC1.2.1嵌入式處理器分類嵌入式處理器品種繁多、百花齊放、競(jìng)爭(zhēng)激烈嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界大約有1000多種嵌入式處理器，流行的體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列。如MCS-51、PIC、AVR、ARM、DSP等，其中MCS-51占了多半，生產(chǎn)廠家20多個(gè)，350多種衍生產(chǎn)品，僅Philips就有近百種。處理速度從0.1MIPS到2000MIPS，尋址空間從64KB到4GB。1.2.1嵌入式處理器分類嵌入式微處理器(EmbeddedMicroProcessorUnit)嵌入式微控制器（MicroControllerUnit）嵌入式DSP處理器EDSP(EmbeddedDigitalSignalProcessor)嵌入式片上系統(tǒng)SOC(SystemOnChip) 嵌入式可編程片上系統(tǒng)SOPC(SystemOnProgrammableChip) 1.2.2 嵌入式微處理器嵌入式微處理器（MPU）就是和通用計(jì)算機(jī)的處理器對(duì)應(yīng)的CPU，可以認(rèn)為是“增強(qiáng)型”通用微處理器。特點(diǎn)：功能和微處理器基本一樣，是具有32位以上的處理器，具有較高的性能。具有體積小、功耗小、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)，有的可提供工業(yè)級(jí)應(yīng)用。流行的嵌入式微處理器:ARM(ARM公司)PowerPC、68000(MOTOROLA公司)MIPS(MIPS公司)1.2.2 嵌入式微處理器ARM處理器小體積、低功耗、低成本而高性能；16/32位雙指令集；全球眾多的合作伙伴生產(chǎn)；有多個(gè)系列，主要應(yīng)用于手機(jī)、PDA、多媒體設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。PowerPC處理器IBM推出的PowerPC處理器，應(yīng)用范圍很廣，主要面向大型通信設(shè)備、高端的工作站。1.2.2 嵌入式微處理器MIPS處理器MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思是“無(wú)內(nèi)部互鎖流水級(jí)的微處理器”(Microprocessorwithoutinterlockedpipedstages)，其機(jī)制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問(wèn)題。MIPS的定位很廣，有MIPS32和MIPS64兩種體系結(jié)構(gòu)。1.2.3 嵌入式微控制器嵌入式微控制器（MCU）就是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要硬件集成到一塊芯片中，芯片內(nèi)部集成RAM、ROM/EPROM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口、Watchdog、I/O、A/D等各種必要功能的外設(shè)。特點(diǎn)：一個(gè)系列的微控制器具有多種衍生產(chǎn)品單片化、體積大大減小、功耗和成本降低、可靠性提高M(jìn)CU是目前嵌入式工業(yè)的主流、約占嵌入式系統(tǒng)70%的份額MCU多是8位和16位處理器1.2.3 嵌入式微控制器流行的嵌入式微控制器：通用系列：MCS-51,MCS-96/196；有ARM內(nèi)核的各種ARM7、ARM9微控制器，如PHILIPS公司的LPC2400系列，三星公司的S3C400、S3C2400系列，ATMEL公司的AT91系列等。半通用系列：支持IIC,CANBUS及眾多專用MCU和兼容系列1.2.3 嵌入式微控制器三星S3C2410ARM9微控制器資源具有16KB指令Cache、16KB數(shù)據(jù)Cache和存儲(chǔ)器管理單元MMU。外部存儲(chǔ)器控制器，可擴(kuò)展8組，每組128MB，總?cè)萘窟_(dá)1GB；支持從Nandflash存儲(chǔ)器啟動(dòng)。55個(gè)中斷源，可以設(shè)定1個(gè)為快速中斷，有24個(gè)外部中斷，并且觸發(fā)方式可以設(shè)定。4通道的DMA，并且有外部請(qǐng)求引腳。3個(gè)通道的UART，帶有16字節(jié)的TX/RXFIFO，支持IrDA1.0功能。具有2通道的SPI、1個(gè)通道的IIC串行總線接口和1個(gè)通道的IIS音頻總線接口。有2個(gè)USB主機(jī)總線的端口，1個(gè)USB設(shè)備總線的端口。1.2.3 嵌入式微控制器有5個(gè)16位定時(shí)器，其中4個(gè)具有PWM功能，1個(gè)內(nèi)部使用（無(wú)外部引腳）。8通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器，最高速率可達(dá)500ks/s；提供有觸摸屏接口。具有117位通用I/O口。兼容MMC的SD卡接口。具有電源管理功能，可以使系統(tǒng)以普通方式、慢速方式、空閑方式和掉電方式工作看門狗定時(shí)器。1.2.3 嵌入式微控制器具有日歷功能的RTC。有LCD控制器，支持4K色的STN和256K色的TFT，配置有DMA通道。具有PLL（鎖相環(huán)）功能的時(shí)鐘發(fā)生器，時(shí)鐘頻率高達(dá)203MHz。雙電源系統(tǒng)：1.8/2.0V內(nèi)核供電，3.3V存儲(chǔ)器和I/O供電。1.2.4 嵌入式DSP嵌入式DSP（DigitalSignalProcessor）是專門用于信號(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)，具有很高的編譯效率和指令執(zhí)行速度。應(yīng)用領(lǐng)域：數(shù)字濾波 頻譜分析(如FFT)流行的嵌入式DSP：TMS320C2000系列（TI）MCS-296（Intel）MOTOROLA、AD等公司的DSP1.2.5 嵌入式SOC嵌入式SOC是追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件。絕大多數(shù)系統(tǒng)構(gòu)件都在一個(gè)系統(tǒng)芯片內(nèi)部。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔；體積小、功耗低；可靠性高；設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率高。流行的SOC：SmartXA（Philips）1.2.5 嵌入式SOC嵌入式SOPC是用可編程邏輯技術(shù)把整個(gè)系統(tǒng)放到一塊硅片上。它是片上系統(tǒng)（SOC），即由單個(gè)芯片完成整個(gè)系統(tǒng)的主要邏輯功能；它是可編程系統(tǒng)。特點(diǎn)：采用超深亞微米工藝技術(shù)使用一個(gè)以上的嵌入式處理器/DSP設(shè)計(jì)方式靈活可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí)軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。1.3嵌入式操作系統(tǒng)1.3.1嵌入式操作系統(tǒng)1.3.2嵌入式操作系統(tǒng)分類1.3.3幾種主流的嵌入式操作系統(tǒng)1.3.1 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)全部軟硬件資源的分配、調(diào)度、控制、協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、有序工作。嵌入式操作系統(tǒng)具有OS最基本的功能：進(jìn)程調(diào)度、同步機(jī)制（沒(méi)有虛擬內(nèi)存的管理）內(nèi)存管理、設(shè)備管理、文件管理中斷管理系統(tǒng)功能接口(API調(diào)用，如網(wǎng)絡(luò)功能)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)嵌入式操作系統(tǒng)具有的特點(diǎn)：穩(wěn)定可靠、弱交互 ---開(kāi)放、可裁減強(qiáng)實(shí)時(shí)性 ---設(shè)備接口一致(文件)1.3.2 嵌入式操作系統(tǒng)的分類嵌入式操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)1.3.2 嵌入式操作系統(tǒng)的分類實(shí)時(shí)系統(tǒng)的定義：能夠?qū)ν獠渴录龀黾皶r(shí)響應(yīng)的系統(tǒng)。響應(yīng)時(shí)間有保證。對(duì)外部事件的響應(yīng)包括：事件發(fā)生時(shí)要識(shí)別出來(lái)在給定時(shí)間約束內(nèi)必須輸出結(jié)果實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)必須有以下特征：多任務(wù)有線程優(yōu)先級(jí)多種中斷級(jí)別1.3.2 嵌入式操作系統(tǒng)的分類硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)：對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，就會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤。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)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，它并不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)致命的錯(cuò)誤或崩潰，只是降低系統(tǒng)的吞吐量。1.3.3 幾種主流的嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II：教學(xué)免費(fèi)的、面向中小型嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。實(shí)時(shí)、小（幾KB）、多任務(wù)、可靠

Vxworks：美國(guó)WindRiver（風(fēng)河）公司于1983年開(kāi)發(fā)，具有可靠、實(shí)時(shí)、可裁減特性。

WinCE：它是微軟針對(duì)個(gè)人電腦以外的電腦產(chǎn)品所研發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，而CE則為Customer

Embedded的縮寫。

Linux/μCLinux：免費(fèi)、源碼開(kāi)放的操作系統(tǒng)，μclinux面向沒(méi)有MMU的硬件平臺(tái)。

PalmOS

：Com公司產(chǎn)品，在PDA市場(chǎng)占據(jù)很大份額，具有開(kāi)放的操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口(API)，可讓用戶靈活方便地定制操作系統(tǒng)。1.4嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法1.4.1嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1.4.2嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)特點(diǎn)1.4.3嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程1.4.4嵌入式系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)模式1.4.1嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)不同于桌面系統(tǒng)，它非常受制于功能和具體的應(yīng)用環(huán)境，所以嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一些特殊的要求：

接口方便、操作容易穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便功耗管理、降低成本