嵌入式軟件開(kāi)發(fā)教程第一章課件

第一章嵌入式系統(tǒng)概述第一章嵌入式系統(tǒng)概述11.1嵌入式系統(tǒng)定義與特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)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，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)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。1.1嵌入式系統(tǒng)定義與特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)定義:2嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.嵌入式系統(tǒng)極其關(guān)注成本。

2.嵌入式系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性有較強(qiáng)要求。3.嵌入式系統(tǒng)一般采用EOS或RTOS。4.嵌入式系統(tǒng)軟件故障造成的后果較通用計(jì)算機(jī)更為嚴(yán)重。5.嵌入式系統(tǒng)多為低功耗系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)1.嵌入式系統(tǒng)極其關(guān)注成本。36.嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常在極端惡劣的環(huán)境下運(yùn)行。

7.嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)資源與通用計(jì)算機(jī)相比是非常少的8.嵌入式系統(tǒng)通常在ROM中存放所有程序的目標(biāo)代碼。6.嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常在極端惡劣的環(huán)境下運(yùn)行。49.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)。10.嵌入式系統(tǒng)需要專用開(kāi)發(fā)工具和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。11.嵌入式系統(tǒng)具有軟件的固件化特點(diǎn)。9.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)。51.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域典型的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有：1.工業(yè)控制

2.交通管理3.信息家電

1.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域典型的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要64.家庭智能管理系統(tǒng)5.POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)6.環(huán)境工程與自然7.機(jī)器人

4.家庭智能管理系統(tǒng)71.2.2應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

1.為設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信提供標(biāo)準(zhǔn)接口

2.支持小型電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本3.提供精巧的多媒體人機(jī)界面4.嵌入式網(wǎng)絡(luò)1.2.2應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)1.為設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信提供標(biāo)準(zhǔn)接口81.3嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一般可分為兩個(gè)部分：硬件和軟件。

1.3嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一般可分為91.3.1嵌入式系統(tǒng)的硬件嵌入式系統(tǒng)的硬件包括嵌入式核心芯片、存儲(chǔ)器系統(tǒng)及外部接口。其中嵌入式核心芯片指EMPU-嵌入式處理器、EMCU-嵌入式控制器、EDSP-嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器、ESOC-嵌入式片上系統(tǒng)、EPSOC-嵌入式可編程片上系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，包括程序存儲(chǔ)器（ROMEPROMFLASH）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、參數(shù)存儲(chǔ)器等。1.3.1嵌入式系統(tǒng)的硬件嵌入式系統(tǒng)的硬101.嵌入式處理器嵌入式處理器是構(gòu)成系統(tǒng)的核心部件，系統(tǒng)工程中的其他部件均在它的控制和調(diào)度下工作。處理器通過(guò)專用的接口獲取監(jiān)控對(duì)象的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等各種信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行計(jì)算、加工、分析和判斷并做出相應(yīng)的控制決策，再通過(guò)專用接口將控制信息傳送給控制對(duì)象。根據(jù)其現(xiàn)狀，嵌入式處理器可以分成下面：嵌入式微處理器(MPU),嵌入式微控制器(MCU),嵌入式DSP處理器(DSP),嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)1.嵌入式處理器11(1)嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，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。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，當(dāng)然其價(jià)格也相應(yīng)較高。但與計(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。嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心。(1)嵌入式微處理器（MicroProcessorUni12(2)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit，MCU)MCU(MicroControllerUnit)中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChipMicrocomputer)，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時(shí)數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。(2)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUni13(3)嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP)

DSP是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。

(3)嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigital14嵌入式軟件開(kāi)發(fā)教程第一章課件15(4)嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip)系統(tǒng)功能分析寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證和修改算法軟、硬件功能劃分定義軟、硬件接口寫(xiě)硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)寫(xiě)軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)開(kāi)發(fā)硬件行為級(jí)模型軟、硬件協(xié)同仿真軟件開(kāi)發(fā)可重用IP核劃分硬件電路與應(yīng)用軟件SOC集成及驗(yàn)證IP_N…IP_1產(chǎn)品發(fā)布圖1.4SoC的體系結(jié)構(gòu)(4)嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip)系統(tǒng)功能162.嵌入式存儲(chǔ)器(1)嵌入式易失性存儲(chǔ)器（2）嵌入式非易失性存儲(chǔ)器2.嵌入式存儲(chǔ)器(1)嵌入式易失性存儲(chǔ)器171.3.2嵌入式系統(tǒng)的軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用編程接口嵌入式操作系統(tǒng)BSP底層硬件圖1.6嵌入式系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)1.3.2嵌入式系統(tǒng)的軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用編程接口嵌入式操作系181.4嵌入式系統(tǒng)分類

1.單個(gè)微處理器

2.不帶計(jì)時(shí)功能的微處理器裝置3.帶計(jì)時(shí)功能的組件

4.在制造或過(guò)程控制中使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1.4嵌入式系統(tǒng)分類

1.單個(gè)微處理器191.5嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史單片微型計(jì)算機(jī)即SCM（SingleChipMicrocomputer）階段

第二階段是MCU即微控制器（MicroControllerUnit）階段

第三階段是SoC（SystemonChips）單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路

1.5嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史單片微型計(jì)算機(jī)即SCM（Sin201.5.3未來(lái)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

1.高可靠性、高穩(wěn)定性2.運(yùn)算速度快、開(kāi)發(fā)周期短