教學課件 1-認識嵌入式系統(tǒng)

認識嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式微控制器STM32嵌入式系統(tǒng)的學習問題1.1嵌入式系統(tǒng)簡介主要內(nèi)容嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)特點嵌入式系統(tǒng)應用1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義

隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和微電子技術的快速發(fā)展，人們進入了后PC時代，后PC時代是一個嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）的網(wǎng)絡時代，嵌入式技術將主宰后PC時代?！扒度胧较到y(tǒng)”實際上是“嵌入式計算機系統(tǒng)”的簡稱。

一、嵌入式系統(tǒng)的定義 從本質(zhì)上來說，嵌入式系統(tǒng)是：

“以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)”。

嵌入式系統(tǒng)就是一個具有特定功能或用途的、隱藏在某種設備中的、計算機軟硬件集合體，沒有固定的特征形狀的計算機系統(tǒng)。二、單片機和嵌入式系統(tǒng)

單片機屬于嵌入式系統(tǒng)，但功能不夠強、性能不夠高，是一種不夠完善的嵌入式系統(tǒng)。

單片機與嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別，單片機系統(tǒng)只有嵌入式系統(tǒng)的部分結構和部分功能：單片機數(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)；單片機不使用操作系統(tǒng)；單片機無網(wǎng)絡功能、無文件系統(tǒng)功能等。1.1.2嵌入式系統(tǒng)組成

粗略劃分：嵌入式處理器外圍設備嵌入式操作系統(tǒng)(可選)嵌入式應用軟件稍細劃分：嵌入式處理器外圍設備驅(qū)動程序嵌入式操作系統(tǒng)應用接口嵌入式應用軟件1.1.3嵌入式系統(tǒng)的特點

主要有以下幾個方面的特點

1、專用性強

2、系統(tǒng)精簡（功能單一）

3、操作系統(tǒng)可有可無，內(nèi)核小、實時性強

4、程序固化在存儲器中

5、可靠性高

6、需要專門工具開發(fā)和環(huán)境

7、與被嵌入設備有機結合，生命周期長1.1.4嵌入式系統(tǒng)的應用嵌入式系統(tǒng)應用及其廣泛，只要是用電的設備，都可以有嵌入式系統(tǒng)，對于日常生活用品，甚至于不用電的設備也可能有嵌入式系統(tǒng)。嵌入式技術無處不在辦公設備：復印機、傳真機，PC機外圍設備，鍵盤、鼠標、U盤、顯示器、Modem、打印機、掃描儀等，含有數(shù)個甚至十數(shù)個嵌入式系統(tǒng)。消費類產(chǎn)品：如MP3、照相機、攝像機、PDA、智能玩具，游戲機、學習機、網(wǎng)絡家電、智能家電、便攜視頻機、導航儀、車載視頻音響、競賽設備、主持人設備等。1.1.4嵌入式系統(tǒng)的應用

消費電子嵌入式系統(tǒng)應用信息家電智能玩具軍事電子通信設備移動存貯工控設備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡設備工業(yè)軍事國防電子商務網(wǎng)絡嵌入式技術的應用－手機CPU:蘋果A13內(nèi)存：4GB機身容量：64G/256G/512G屏幕：5.8寸操作系統(tǒng)：IOS13Nokia手機戶外音響蘋果手機iPhone11Pro普通手機智能手機智能家居智能家電Roto-Rooter公司馬桶組合筆記本/ipod/冰箱/Xbox360/健身高科技的捕鼠器遮斷紅外線光束掉下籠子DangerBomb鬧鐘不起床就爆炸啰配備電子食譜的鍋鏟coo.boo智能型垃圾桶i.Master浙江大學智能割草機浙江大學顯示營養(yǎng)智能果汁機嵌入式技術的應用－智能家居錄音筆FLY數(shù)字筆能“看懂”在專用紙上所寫的內(nèi)容能“閱讀”寫作和糾正語法錯誤完成簡單的算術運算將英文互相翻譯成西班牙文等Genius數(shù)字便箋存儲100頁便箋2000LPI分辨率32MB板載內(nèi)存可通過USB連接電腦筆跡識別軟件PolymerVision手機書嵌入式技術的應用－辦公用品嵌入式技術的應用－手表MartinFrey手表日程表、和手機聯(lián)動獲取網(wǎng)絡連接和GPS定位信息手表手機：M3001英寸的顯示屏、USB接口可播放音樂、支持藍牙Nike的Speed+手表結合iPod和運動計測韓國防性罪犯的電子手鐲可追蹤罪犯的定位和坐標愛國者視頻MP4手表嵌入式技術的應用－運動玩具游戲GTX公司定位的運動跑鞋內(nèi)置的GPS接收器和可充電電池遙控蜻蜓次世代三大主流三款主機Xbox360，WII，PS3GameCubeXboX360PS3Wii,手柄,手套,槍嵌入式技術的應用－攝像器材數(shù)碼相機DV嵌入式技術的應用－多媒體終端IP電話視頻會議可視電話視頻電話語音識別電話網(wǎng)絡視頻電話IP電話嵌入式技術的應用－家庭音響引入計算機技術的音響配備B&O與Core2Duo的P.Guerra家庭影院SonosZP80無線音響LGHDDVD/藍光播放器Motorola支持M卡的HDDVR錄像機iPhone嵌入式技術的應用－電視高清電視數(shù)字電視立體顯示技術LG內(nèi)置數(shù)字錄像機的LCDTV能輸出1080p高畫質(zhì)影像的iPodDock數(shù)字電視機頂盒投影機，家庭影院、教學嵌入式技術的應用－通訊設備有計算機能力的各種通訊設備路由器/交換機/防火墻等Buffalo路由器/USB網(wǎng)卡套裝VPN產(chǎn)品千兆網(wǎng)關防火墻

嵌入式技術的應用－儀器儀表DCG(動態(tài)心電圖儀)便攜式多參數(shù)監(jiān)護儀中醫(yī)指套傳感器脈象虛擬儀器推拿手法測試儀電動機故障狀態(tài)監(jiān)測保護系統(tǒng)監(jiān)控儀手持儀嵌入式技術的應用－交通相關汽車電子處理器個數(shù)可達三位數(shù)車載：娛樂、定位、導航車控：ABS(防抱死系統(tǒng))、EBD(制動力分配控制)等其他中國版月球車汽車立體聲音響HDRadio擴展包改裝遮陽板DVD/TV/MP3

汽車電子：18個嵌入式控制模塊、CAN總線網(wǎng)絡軍事國防領域作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)：夜視掃描、全球定位、指揮通信航天領域火星探路者--基于VXworks1.2嵌入式微控制器本節(jié)內(nèi)容嵌入式微控制器概述ARM系列微處理器ARM系列微控制器STM32微控制器1.2.1嵌入式微控制器概述嵌入式微控制器就是將整個計算機系統(tǒng)的主要硬件集成到一塊芯片中，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、Watchdog、I/O、串行口、A/D等各種必要功能和外設。流行的嵌入式微控制器MCS-51系列：STC系列、PHILIPS系列等ARM各系列：ARM9系列、ARM11系列、Cortex系列等MIPS系列（32、64位）、PowerPC系列等1.2.2ARM公司簡介 ARM是AdvanceRISCMachine

的縮寫。

ARM的3種含義：

ARM公司 ARM技術

ARM內(nèi)核的微控制器

ARM公司于1991年11月在英國劍橋成立，前身為Acorn計算機公司。ARM公司是全球領先的16/32位嵌入式RISC微處理器解決方案供應商。ARM公司是知識產(chǎn)權IP

（IntellectualProperty）公司，本身不生產(chǎn)芯片，只轉(zhuǎn)讓設計許可。目前，全世界有幾十家著名的半導體公司都使用ARM公司的授權，包括Intel、IBM、ATMEL等。中國也有不少公司得到授權，如中興、華為等，生產(chǎn)ARM微控制器。ARM公司已成為移動通信、手持設備、多媒體數(shù)字消費嵌入式解決方案的RISC標準。

體系結構ARM微處理器核ARMv3ARM6，ARM600，ARM610，ARM7DI，ARM710ARMv4TARM7TDMI,ARM710T,ARM720TARM740TARMv4StrongARM，ARM8，ARM810ARMv4TARM9TDMI，ARM920T，ARM940TARMv5TEARM9E-S，ARM10TDMI，ARM1020E(E:DSP)ARMv5TEJARM925EJ，ARM1022EJ(J:Java加速)ARMv6ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S，ARM11JZF-SARMv7A款式，高端、復雜運算應用，接近PC，手機、平板R款式（RealTimeController），高端實時控制M款式（MicroController），低端控制，類單片機ARMv8Cortex-A50系列，64位處理器ARM7系列：S3C44B0、LPC2400ARM9系列：S3C2410、LPC3000ARM10系列、ARM11系列Cortex系列

Cortex-A7、A7、A10、A105、A50等 Cortex-R Cortex-M0、M1、M3、M41.2.3ARM系列微控制器意法半導體公司簡介意法半導體（STMicroelectronics)是全球最大的半導體公司之一世界第一大專用模擬芯片和電源轉(zhuǎn)換芯片制造商世界第一大工業(yè)半導體和機頂盒芯片供應商在分立器件、手機相機模塊和車用集成電路領域居世界前列。ST公司所開發(fā)的Cortex-Mx系列微控制器非常成功。

1987年6月由意大利的Società

Generale

Semiconduttori

(SGS)

Microelettronica與法國湯姆遜(Thomson)公司的半導體分部Thomson

Semiconducteurs兩家半導體公司合并而成，該公司自1998年5月湯姆遜撤股后由SGS-THOMSON更名為意法半導體(STMicroelectronics)1.2.4STM32微控制器簡介

從2007年6月開始，陸續(xù)推出了CM0、CM3、CM4三個系列的微控制器。

STM32有完整的開發(fā)支持環(huán)境：提高標準軟件庫、評估板、開發(fā)套件，以及第三方的工具和軟件。

STM32F系列主要作為低端8/16位單片機的升級換代產(chǎn)品。

STM32F系列廣泛地應用于：需要低功耗、高速度、簡單圖形及語音處理、控制功能強大、小型操作系統(tǒng)等產(chǎn)品中。1.3嵌入式系統(tǒng)的學習方法

1、理解STM32微處理器、片內(nèi)外設的結構，理解工作原理，了解寄存器的功能。

2、會使用程序開發(fā)工具Keil5，組織應用程序結構、設置環(huán)境、編寫程序。

3、掌握用庫函數(shù)編程的方法，能夠?qū)ΤＳ玫耐庠O編寫應用程序。

4、會使用實驗開發(fā)板進行編程、下載、實驗。

5、掌握LCD顯示西文、漢字的編程方法，掌握