ARM嵌入式技術(shù)原理與應(yīng)用

1、 ARMARM嵌入式技術(shù)原理與應(yīng)用嵌入式技術(shù)原理與應(yīng)用 2021-6-15要求深刻以下的基本概念：要求深刻以下的基本概念： 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(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)的分類嵌入式系統(tǒng)的分類要求了解：要求了解： 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(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)嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 目前常用的幾種嵌入式操作系統(tǒng)目前常用的幾種嵌入式操作系統(tǒng) 2021-6-151.1 1.1 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng) 嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展不僅使之成為當(dāng)前微嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展不僅使之成為當(dāng)前微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)重要分支，同時(shí)電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)重要分支，

2、同時(shí)也使計(jì)算機(jī)的分類從以前的巨型機(jī)、大型機(jī)、小也使計(jì)算機(jī)的分類從以前的巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微機(jī)之分變?yōu)榱诵蜋C(jī)、微機(jī)之分變?yōu)榱送ㄓ糜?jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)和和嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)之分。之分。 嵌入式的應(yīng)用更是涉及金融、航天、電信、嵌入式的應(yīng)用更是涉及金融、航天、電信、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、醫(yī)療、工業(yè)控制、軍事等各個(gè)網(wǎng)絡(luò)、信息家電、醫(yī)療、工業(yè)控制、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后領(lǐng)域，以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后PCPC時(shí)代的主宰。時(shí)代的主宰。2021-6-15 根據(jù)根據(jù)IEEEIEEE（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義：的定義： 嵌入式系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)是

3、“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 devices used to control, monitor, or assist the used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or operation of equipment, machinery or plantsplants）。）。 可以看出此定義是從應(yīng)用上考慮的，嵌可以看出此定義是從應(yīng)用上考慮的，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋入式系統(tǒng)是軟件

4、和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)電等附屬裝置。機(jī)電等附屬裝置。1.1.1 1.1.1 嵌入式系統(tǒng)概念嵌入式系統(tǒng)概念2021-6-15簡(jiǎn)單地講簡(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三要素：三要素：嵌入、專用、計(jì)算機(jī)嵌入、專用、計(jì)算機(jī)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)。2021-6-15廣義地說(shuō)廣義地說(shuō): : 嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式嵌

5、入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式片上系統(tǒng)（片上系統(tǒng)（SOCSOC） 即以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、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)性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng) 。 一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)具有特定功能或用一個(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。途的計(jì)算機(jī)軟硬件集合體。2021-6-15嵌入式系統(tǒng)的特性：嵌入式系統(tǒng)的特性： ）只執(zhí)行特定功能；）只執(zhí)行特定功能； ）以微控制器、外圍器件為中心，系）以微控制器、外圍器件為中心，系統(tǒng)構(gòu)成可大可小

6、；統(tǒng)構(gòu)成可大可??； ）有嚴(yán)格的時(shí)序性和穩(wěn)定性要求；）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；）自動(dòng)操作循環(huán)，等待中斷控制； ）程序被燒寫在存儲(chǔ)芯片中。）程序被燒寫在存儲(chǔ)芯片中。2021-6-15嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展：嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展： 第一階段第一階段 以單芯片為核心的可編程控制器系統(tǒng)，同時(shí)以單芯片為核心的可編程控制器系統(tǒng)，同時(shí)具有檢測(cè)、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。具有檢測(cè)、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。 主要用于專業(yè)性極強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中，一主要用于專業(yè)性極強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般沒有操作系統(tǒng)支持，通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行般沒有操作系統(tǒng)支持，通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制。直接控

7、制。2021-6-15系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是： 結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)單一結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)單一 效率較低效率較低 存儲(chǔ)容量較小存儲(chǔ)容量較小 幾乎沒有用戶接口幾乎沒有用戶接口 由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，所以，過(guò)去在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用較為普遍；但是，所以，過(guò)去在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用較為普遍；但是，它們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)高效的、需要大容量存儲(chǔ)它們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)高效的、需要大容量存儲(chǔ)介質(zhì)的現(xiàn)代化工業(yè)控制和后介質(zhì)的現(xiàn)代化工業(yè)控制和后PCPC時(shí)代新興的信息家時(shí)代新興的信息家電等領(lǐng)域的應(yīng)用要求。電等領(lǐng)域的應(yīng)用要求。 第二階段第二階段 以嵌入式中央處理器為基礎(chǔ)，以簡(jiǎn)單

8、操作系以嵌入式中央處理器為基礎(chǔ)，以簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是： CPUCPU種類繁多種類繁多 通用性較弱通用性較弱 系統(tǒng)開銷小系統(tǒng)開銷小 操作系統(tǒng)只具有低度的兼容性和擴(kuò)展性、操作系統(tǒng)只具有低度的兼容性和擴(kuò)展性、應(yīng)用軟件較為專業(yè)、用戶界面不夠友好。應(yīng)用軟件較為專業(yè)、用戶界面不夠友好。 主要任務(wù)是用來(lái)控制系統(tǒng)負(fù)載，以及監(jiān)控應(yīng)主要任務(wù)是用來(lái)控制系統(tǒng)負(fù)載，以及監(jiān)控應(yīng)用程序的運(yùn)行。用程序的運(yùn)行。2021-6-15 第三階段第三階段 以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：

9、 嵌入式操作系統(tǒng)能夠運(yùn)行于各種不同類型的處理器嵌入式操作系統(tǒng)能夠運(yùn)行于各種不同類型的處理器之上之上 操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高、模塊化程度高、具有操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高、模塊化程度高、具有文件和目錄管理、支持多任務(wù)處理、支持網(wǎng)絡(luò)操作、具有文件和目錄管理、支持多任務(wù)處理、支持網(wǎng)絡(luò)操作、具有圖形窗口和用戶界面等功能、具有大量的應(yīng)用程序接口、圖形窗口和用戶界面等功能、具有大量的應(yīng)用程序接口、開發(fā)程序簡(jiǎn)單、并且嵌入式應(yīng)用軟件豐富。開發(fā)程序簡(jiǎn)單、并且嵌入式應(yīng)用軟件豐富。 在通用性、兼容性和擴(kuò)展性方面仍不理想。在通用性、兼容性和擴(kuò)展性方面仍不理想。2021-6-152021-6-15第四階段第四階段 以基

10、于網(wǎng)絡(luò)操作為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是以基于網(wǎng)絡(luò)操作為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個(gè)正在迅速發(fā)展的階段。一個(gè)正在迅速發(fā)展的階段。 隨著網(wǎng)絡(luò)在人們生活中的地位日益重要，越隨著網(wǎng)絡(luò)在人們生活中的地位日益重要，越來(lái)越多的應(yīng)用需要采用支持網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式來(lái)越多的應(yīng)用需要采用支持網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式系統(tǒng)，所以在嵌入式系統(tǒng)中使用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)系統(tǒng)，所以在嵌入式系統(tǒng)中使用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)將成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。將成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。 2021-6-15 隨著現(xiàn)代社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，嵌入式技術(shù)隨著現(xiàn)代社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，嵌入式技術(shù)在當(dāng)今應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，其主要原因是由現(xiàn)代社在當(dāng)今應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，其主要原因是由現(xiàn)代社會(huì)與經(jīng)濟(jì)

11、發(fā)展的大環(huán)境決定的：會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境決定的： 第一是第一是Intelnet網(wǎng)的普及網(wǎng)的普及 第二是第二是GPS廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用 第三是電信網(wǎng)的普及第三是電信網(wǎng)的普及 第四是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，如第四是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，如Zigbee技術(shù)等技術(shù)等 這些都為嵌入式設(shè)備在智能化、數(shù)字化、信息這些都為嵌入式設(shè)備在智能化、數(shù)字化、信息網(wǎng)絡(luò)化上提供了強(qiáng)力保證。網(wǎng)絡(luò)化上提供了強(qiáng)力保證。2021-6-151.1.2 1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的分類按表現(xiàn)形式分（硬件范疇）按表現(xiàn)形式分（硬件范疇） ： 芯片級(jí)嵌入（含程序或算法的處理器）芯片級(jí)嵌入（含程序或算法的處理器）按實(shí)時(shí)性要求分（軟件范疇）按實(shí)時(shí)

12、性要求分（軟件范疇） ： 非實(shí)時(shí)系統(tǒng)（非實(shí)時(shí)系統(tǒng)（PDAPDA） 模塊級(jí)嵌入（系統(tǒng)中的某個(gè)核心模塊）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)級(jí)嵌入 硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)（工業(yè)和軍工系統(tǒng)）硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)（工業(yè)和軍工系統(tǒng)） 軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)（消費(fèi)類產(chǎn)品）軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)（消費(fèi)類產(chǎn)品）2021-6-15 嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器，據(jù)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)，全世界大約有不完全統(tǒng)計(jì)，全世界大約有1000多種嵌入式處理多種嵌入式處理器，流行的體系結(jié)構(gòu)有器，流行的體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列。如多個(gè)系列。如MCS-51、PIC、AVR、ARM、DSP等，其中等，其中MCS-51占了多占了多半，

13、生產(chǎn)廠家半，生產(chǎn)廠家20多個(gè)，多個(gè)，350多種衍生產(chǎn)品，僅多種衍生產(chǎn)品，僅Philips就有近百種。處理速度從就有近百種。處理速度從0.1MIPS到到2000MIPS，尋址空間從，尋址空間從64KB到到4GB。1.1.3 1.1.3 嵌入式處理器介紹嵌入式處理器介紹2021-6-15嵌入式微處理器發(fā)展趨勢(shì)嵌入式微處理器發(fā)展趨勢(shì) 微型化（封裝、功耗）微型化（封裝、功耗） 智能化（功能、速度）智能化（功能、速度） 經(jīng)濟(jì)性（成本）經(jīng)濟(jì)性（成本）嵌入式微處理器主要分類如下：嵌入式微處理器主要分類如下：2021-6-15 微控制器（微控制器（MCUMCU） （MicroController Unit）

14、微處理器（微處理器（MPUMPU）(Embedded MicroProcessor Unit) 數(shù)字信號(hào)處理器（數(shù)字信號(hào)處理器（DSPDSP）( Digital Signal Processor) 混合處理器和片上系統(tǒng)（混合處理器和片上系統(tǒng)（SOCSOC）(System On Chip) 可編程片上系統(tǒng)（可編程片上系統(tǒng)（SOPCSOPC）(System On Programmable Chip)2021-6-151 1）微控制器（）微控制器（MCUMCU）： 嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)這種嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)這種位的處理器位的處理器, ,目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著目前在嵌入式

15、設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。極其廣泛的應(yīng)用。 單片機(jī)芯片內(nèi)部集成單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROM/EPROMROM/EPROM、RAMRAM、總線、總線邏輯、定時(shí)邏輯、定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)器、I/OI/O、串行口、串行口、EEPROM EEPROM 等等各種必要功能和外設(shè)。各種必要功能和外設(shè)。2021-6-15特點(diǎn)：特點(diǎn)： 一個(gè)系列的微控制器具有多種衍生產(chǎn)品一個(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、單片化、體積大大減小、功耗和成本降低、可靠性提高可靠性提高 目前嵌入式工業(yè)的主流、約占嵌入式系統(tǒng)目前嵌入式工業(yè)的主流、約占嵌入式系統(tǒng)70%的份額的份額 多是多是8位和位和

16、16位處理器位處理器流行的嵌入式微控制器：流行的嵌入式微控制器：用系列用系列:MCS-51,MCS-96/196/296半用系列半用系列:支持支持I2C,CAN BUS及眾多專用及眾多專用MCU和兼容系列和兼容系列2021-6-15 MCUMCU處理能力非常有限處理能力非常有限 MCU微控制器，總線寬度一般為4位、8位或16位，處理速度有限，一般在幾個(gè)MIPS，進(jìn)行一些復(fù)雜的應(yīng)用很困難，運(yùn)行操作系統(tǒng)就更難。 單片機(jī)屬于嵌入式系統(tǒng)，故嵌入式系統(tǒng)的歷史單片機(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。已經(jīng)有幾十年。 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)有區(qū)別，只有嵌入式系統(tǒng)的單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)有區(qū)別，只有嵌入式

17、系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)和部分功能：部分結(jié)構(gòu)和部分功能： 1）單片機(jī)數(shù)據(jù)處理能力有限、處理速度有限，）單片機(jī)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)不能夠用于所有的嵌入式系統(tǒng) 2）單片機(jī)不使用操作系統(tǒng)）單片機(jī)不使用操作系統(tǒng) 3）單片機(jī)無(wú)網(wǎng)絡(luò)功能）單片機(jī)無(wú)網(wǎng)絡(luò)功能2021-6-152021-6-152 2）微處理器（）微處理器（MPUMPU） 嵌入式微處理器嵌入式微處理器（Micro Processor Unit)Micro Processor Unit)是由用計(jì)算機(jī)中的是由用計(jì)算機(jī)中的CPUCPU演變而來(lái)的，演變而來(lái)的，80386803868038780387 與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，

18、在實(shí)際嵌入式應(yīng)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，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。和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。2021-6-15特點(diǎn)：特點(diǎn)：功能和微處理器基本一樣，是具有功能和微處理器基本一樣，是具有32位以上的位以上的處理器處理器,具有較高的性能。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)、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。可靠性高的特點(diǎn)，有的可提供工業(yè)級(jí)應(yīng)

19、用。流行的嵌入式微處理器流行的嵌入式微處理器:ARM/Strong (ARM公司公司)PowerPC 、68000 (MOTOROLA公司公司)MIPS(MIPS公司公司)2021-6-153 3）數(shù)字信號(hào)處理器（）數(shù)字信號(hào)處理器（DSPDSP） DSPDSP處理器是專門用于信號(hào)處理方面的處理器，處理器是專門用于信號(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)，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、在數(shù)字濾波、FFTFFT、頻譜分析等各種儀器上、頻譜分析等各種儀器上DSPDSP獲獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。得了大規(guī)模的應(yīng)用。2021-6-15 DSPDSP是運(yùn)算密集處理器

20、，一般用在快速執(zhí)行算是運(yùn)算密集處理器，一般用在快速執(zhí)行算法，做控制比較困難。為了追求高執(zhí)行效率，不法，做控制比較困難。為了追求高執(zhí)行效率，不適合運(yùn)行操作系統(tǒng)，核心代碼使用匯編。適合運(yùn)行操作系統(tǒng)，核心代碼使用匯編。應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：數(shù)字濾波數(shù)字濾波頻譜分析頻譜分析FFT流行的嵌入式流行的嵌入式DSP：TMS320C2000系列（系列（TI）MCS-296（Intel）2021-6-154 4）混合處理器和片上系統(tǒng)（）混合處理器和片上系統(tǒng)（SOCSOC） SOCSOC芯片已經(jīng)成為提高移動(dòng)信、網(wǎng)絡(luò)、信息家芯片已經(jīng)成為提高移動(dòng)信、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、高速計(jì)算、多媒體應(yīng)用及軍用電子系統(tǒng)性能電、高速計(jì)算、多

21、媒體應(yīng)用及軍用電子系統(tǒng)性能的核心器件。的核心器件。 SOCSOC（片上系統(tǒng)）是（片上系統(tǒng)）是ICIC設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。采用設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。采用SOCSOC設(shè)計(jì)技術(shù)，可以大幅度地提高系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)技術(shù)，可以大幅度地提高系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)的面積和功耗，降低系統(tǒng)成本，極大地提減少系統(tǒng)的面積和功耗，降低系統(tǒng)成本，極大地提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。2021-6-15特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔體積小、功耗低體積小、功耗低可靠性高可靠性高設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率高設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率高流行的流行的SOC：Smart XA （Philips）2021-6-155 5）可編程片上系統(tǒng)（）可編程片上系統(tǒng)（SOP

22、CSOPC） 用可編程邏輯技術(shù)把整個(gè)系統(tǒng)放到一塊硅片上，用可編程邏輯技術(shù)把整個(gè)系統(tǒng)放到一塊硅片上，稱作稱作SOPCSOPC。可編程片上系統(tǒng)（?？删幊唐舷到y(tǒng)（SOPCSOPC）是一種特殊的）是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)：嵌入式系統(tǒng)： 首先它是片上系統(tǒng)（首先它是片上系統(tǒng)（SOCSOC），即由單個(gè)芯片完成），即由單個(gè)芯片完成整個(gè)系統(tǒng)的主要邏輯功能；整個(gè)系統(tǒng)的主要邏輯功能； 其次，它是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計(jì)方式，其次，它是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計(jì)方式，可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí)，并具備軟硬件在系統(tǒng)可可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí)，并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。編程的功能。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 采用超深亞微米工藝技術(shù)

23、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使用一個(gè)以上的嵌入式處理器/DSP 設(shè)計(jì)方式靈活設(shè)計(jì)方式靈活 可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí)可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí) 軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。 2021-6-15 粗略劃分：粗略劃分： 嵌入式處理器嵌入式處理器 外圍設(shè)備外圍設(shè)備 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)(可選可選) 嵌入式應(yīng)用軟件嵌入式應(yīng)用軟件2021-6-15 稍細(xì)劃分：稍細(xì)劃分： 嵌入式處理器嵌入式處理器 外圍設(shè)備外圍設(shè)備 驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng) 應(yīng)用接口應(yīng)用接口 嵌入式應(yīng)用軟件嵌入式應(yīng)用軟件1.1.4 1.1.4 嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)組成

24、2021-6-152021-6-15應(yīng)用程序應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）輸入輸輸入輸出接口出接口處理器處理器/ARM核核MMU/CacheSOC/SOPCUSBGPIOIISLCDUART和和IrDAADC/DACFPGA/CPLDDSP/浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器DMA電源管理電源管理人機(jī)交互接口人機(jī)交互接口LCD/觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、HAL、BSP文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)/圖形用戶應(yīng)用程序接口圖形用戶應(yīng)用程序接口驅(qū)動(dòng)層驅(qū)動(dòng)層OS層層應(yīng)用層應(yīng)用層軟軟 件件以太網(wǎng)以太網(wǎng)看門狗及復(fù)看門狗及復(fù)位電路位電路Timer/RTCCANFlash

25、EEPROMSDRAMSRAM內(nèi)內(nèi)存存硬硬 件件2021-6-151.1.5 1.1.5 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)1.嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)不同于桌面系統(tǒng)，它不僅受嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)不同于桌面系統(tǒng)，它不僅受制于功能而且還受制于具體的應(yīng)用環(huán)境，所以嵌入式制于功能而且還受制于具體的應(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：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一些特殊的要求： 1 1）接口方便、操作容易）接口方便、操作容易 2 2）穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便）穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便 3 3）功耗管理、降低成本）功耗管理、降低成本 4 4）功能實(shí)用、便于升級(jí)）功能實(shí)用、便于升級(jí) 5 5

26、）并發(fā)處理、及時(shí)響應(yīng)）并發(fā)處理、及時(shí)響應(yīng) 主要有五個(gè)方面的特點(diǎn)：主要有五個(gè)方面的特點(diǎn)：1) 嵌入式系統(tǒng)是面向具體應(yīng)用的產(chǎn)品嵌入式系統(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)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。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)對(duì)功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力等有嚴(yán)格要求。格要求。嵌入式系統(tǒng)軟件、硬件（處理器、系統(tǒng)等）生命周期嵌入式系統(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。都比較長(zhǎng)，有繼承性。2) 嵌入式軟件

27、特征嵌入式軟件特征 具有實(shí)時(shí)性，高質(zhì)量、高可靠，程序固化。具有實(shí)時(shí)性，高質(zhì)量、高可靠，程序固化。 2021-6-152. 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)3)需要軟硬件開發(fā)工具和系統(tǒng)軟件需要軟硬件開發(fā)工具和系統(tǒng)軟件硬件工具：硬件工具：計(jì)算機(jī)、開發(fā)板、信號(hào)發(fā)生器、示波器等計(jì)算機(jī)、開發(fā)板、信號(hào)發(fā)生器、示波器等軟件工具：軟件工具：編輯、編譯、調(diào)試軟件等編輯、編譯、調(diào)試軟件等系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件：OS、數(shù)據(jù)庫(kù)等、數(shù)據(jù)庫(kù)等4) 需要應(yīng)用專家參與開發(fā)需要應(yīng)用專家參與開發(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)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。品的

28、一部分，所以需要相應(yīng)方面的應(yīng)用專家參與。5) 嵌入式系統(tǒng)分散而不可壟斷嵌入式系統(tǒng)分散而不可壟斷 通用計(jì)算機(jī)行業(yè)被微軟和因特爾壟斷（軟件和硬件）通用計(jì)算機(jī)行業(yè)被微軟和因特爾壟斷（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)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。爭(zhēng)、發(fā)展和機(jī)遇，呈現(xiàn)一種百花齊放的景象。2021-6-153. 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)特點(diǎn)需要軟硬件綜合開發(fā)，二者密切相關(guān)。需要軟硬件綜合開發(fā)，二者密切相關(guān)。 任何一個(gè)嵌入式產(chǎn)品都是軟件和硬件的結(jié)合體任何一個(gè)嵌入式產(chǎn)品都是軟件和硬件的結(jié)合體 一旦嵌入式產(chǎn)品研發(fā)完成，軟

29、件就固化在硬件環(huán)境中，一旦嵌入式產(chǎn)品研發(fā)完成，軟件就固化在硬件環(huán)境中，嵌入式軟件是針對(duì)相應(yīng)的嵌入式硬件開發(fā)的，是專用嵌入式軟件是針對(duì)相應(yīng)的嵌入式硬件開發(fā)的，是專用的。的。嵌入式系統(tǒng)的這一特點(diǎn)，決定了嵌入式應(yīng)用開發(fā)方嵌入式系統(tǒng)的這一特點(diǎn)，決定了嵌入式應(yīng)用開發(fā)方法不同于傳統(tǒng)的軟件工程方法。法不同于傳統(tǒng)的軟件工程方法。2021-6-152021-6-154.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程如下：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程如下：1 1）系統(tǒng)需求分析）系統(tǒng)需求分析 確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書，作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)

30、。格說(shuō)明書，作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。 系統(tǒng)的需求一般分功能性需求和非功能性需系統(tǒng)的需求一般分功能性需求和非功能性需求兩方面。求兩方面。 功能性需求是系統(tǒng)的基本功能，如輸入輸出功能性需求是系統(tǒng)的基本功能，如輸入輸出信號(hào)，操作方式等；信號(hào)，操作方式等； 非功能性需求包括系統(tǒng)性能，成本，功耗，非功能性需求包括系統(tǒng)性能，成本，功耗，體積，重量等因素。體積，重量等因素。2021-6-152 2）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能需求描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能需求, ,包括：包括： 對(duì)硬件，軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分對(duì)硬件，軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分 系統(tǒng)的軟件，硬件

31、選型系統(tǒng)的軟件，硬件選型 一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。2021-6-153 3）硬件）硬件/ /軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的軟件和硬件進(jìn)行詳細(xì)基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的軟件和硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的。設(shè)計(jì)。為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的。 一般嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作大部分都集中在軟一般嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作大部分都集中在軟件設(shè)計(jì)上：件設(shè)計(jì)上： 采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù) 軟件組件技術(shù)軟件組件技術(shù) 模塊化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代軟件工程經(jīng)常采用的方法。模塊化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代軟件工程經(jīng)常采用的方法。2021-6-154

32、4）系統(tǒng)集成）系統(tǒng)集成 把系統(tǒng)的軟件，硬件和執(zhí)行裝置集成在一把系統(tǒng)的軟件，硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤。誤。2021-6-155 5）系統(tǒng)測(cè)試）系統(tǒng)測(cè)試 對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，看其是否滿足規(guī)格說(shuō)明書對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，看其是否滿足規(guī)格說(shuō)明書中給定的功能要求。中給定的功能要求。 針對(duì)系統(tǒng)的不同的復(fù)雜程度，目前有一些常用的系統(tǒng)針對(duì)系統(tǒng)的不同的復(fù)雜程度，目前有一些常用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，如：設(shè)計(jì)方法，如： 瀑布設(shè)計(jì)方法瀑布設(shè)計(jì)方法 自頂向下設(shè)計(jì)的方法自頂向下設(shè)計(jì)的方法 自下向上的設(shè)計(jì)方法自下向上的設(shè)計(jì)方法 螺旋設(shè)計(jì)方法

33、螺旋設(shè)計(jì)方法 逐步細(xì)化設(shè)計(jì)方法和并行設(shè)計(jì)方法逐步細(xì)化設(shè)計(jì)方法和并行設(shè)計(jì)方法 根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象復(fù)雜程度的不同，可以靈活的選擇不同根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象復(fù)雜程度的不同，可以靈活的選擇不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。5. 5. 嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)模式嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)模式需要使用交叉編譯器，進(jìn)行交叉開發(fā)。需要使用交叉編譯器，進(jìn)行交叉開發(fā)。 交叉編譯器交叉編譯器(Cross-compiler)(Cross-compiler)：是一種運(yùn)行在通用計(jì)算機(jī)上的、：是一種運(yùn)行在通用計(jì)算機(jī)上的、但是能夠生成在另一種處理器上運(yùn)行的目標(biāo)代碼的編譯器。但是能夠生成在另一種處理器上運(yùn)行的目標(biāo)代碼的編譯器。 交叉開發(fā)交叉開發(fā)：在

34、一臺(tái)通用計(jì)：在一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行軟件的編輯、算機(jī)上進(jìn)行軟件的編輯、編譯，然后下載到嵌入式編譯，然后下載到嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行調(diào)試。系統(tǒng)中運(yùn)行調(diào)試。2021-6-15宿主機(jī)宿主機(jī)目標(biāo)機(jī)目標(biāo)機(jī)2021-6-151.2 1.2 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)熱門領(lǐng)域，涵蓋了微電嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)熱門領(lǐng)域，涵蓋了微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等多子技術(shù)、電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。 到目前為止，中國(guó)嵌入式系統(tǒng)的主要客戶分到目前為止，中國(guó)嵌入式系統(tǒng)的主要客戶分布在電信、醫(yī)療、汽車、安全、工業(yè)控制和消費(fèi)布在電信、醫(yī)療、汽車、

35、安全、工業(yè)控制和消費(fèi)類等行業(yè)。嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下圖所類等行業(yè)。嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下圖所示。示。2021-6-152021-6-151 1）工控設(shè)備）工控設(shè)備 工業(yè)設(shè)備是機(jī)電產(chǎn)品中最大一類。過(guò)去在工工業(yè)設(shè)備是機(jī)電產(chǎn)品中最大一類。過(guò)去在工業(yè)過(guò)程控制、數(shù)控機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、業(yè)過(guò)程控制、數(shù)控機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)、石油化工系統(tǒng)等方面，大部分低電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)、石油化工系統(tǒng)等方面，大部分低端型設(shè)備主要采用是位單片機(jī)。端型設(shè)備主要采用是位單片機(jī)。 隨著技術(shù)發(fā)展，目前許多設(shè)備除了進(jìn)行實(shí)時(shí)隨著技術(shù)發(fā)展，目前許多設(shè)備除了進(jìn)行實(shí)時(shí)控制外，還須將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，傳感器的信息控制

36、外，還須將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，傳感器的信息等在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。等在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。2021-6-152 2）信息家電，安防）信息家電，安防 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。 具有用戶界面，能遠(yuǎn)程控制，智能管理的電器具有用戶界面，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、智能化等。能化等。 近年來(lái)，安防界影響最大的就是嵌入式系統(tǒng)，近年來(lái)，安防界影響最大的就是嵌入式系統(tǒng)，安防產(chǎn)品進(jìn)入嵌入化發(fā)展階段。安防產(chǎn)品進(jìn)入嵌入化發(fā)展階段。 2021-6-153 3）消費(fèi)類電子）消費(fèi)類電子 嵌入

37、式系統(tǒng)需求最殷切的是消費(fèi)電子行業(yè)。嵌入式系統(tǒng)需求最殷切的是消費(fèi)電子行業(yè)。電信行業(yè)傳統(tǒng)上就是嵌入式人才的需求大戶。電信行業(yè)傳統(tǒng)上就是嵌入式人才的需求大戶。 由由于于3G3G持續(xù)升溫，這方面的人才也保持了供不應(yīng)求持續(xù)升溫，這方面的人才也保持了供不應(yīng)求的勢(shì)頭。的勢(shì)頭。2021-6-154 4）交通管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)）交通管理、環(huán)境監(jiān)測(cè) 交通管理交通管理: : 車輛導(dǎo)航車輛導(dǎo)航 流量控制流量控制 信息監(jiān)測(cè)信息監(jiān)測(cè) 汽車服務(wù)等方面汽車服務(wù)等方面 目前目前GPSGPS（全球定位系統(tǒng)）設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品（全球定位系統(tǒng)）設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入到了普通百姓的家庭。進(jìn)入到了普通百姓的家庭。 2021-6-15 環(huán)境監(jiān)

38、測(cè)：環(huán)境監(jiān)測(cè)： 水文資料的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水文資料的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 防洪體系及水土質(zhì)量的監(jiān)測(cè)防洪體系及水土質(zhì)量的監(jiān)測(cè) 堤壩安全堤壩安全 地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)地震監(jiān)測(cè)網(wǎng) 實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng)實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng) 水源和空氣污染監(jiān)測(cè)等方面水源和空氣污染監(jiān)測(cè)等方面嵌入式技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。嵌入式技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。2021-6-155 5）智能儀器）智能儀器 網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器和醫(yī)療儀器等智能儀器網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器和醫(yī)療儀器等智能儀器設(shè)備中也大量用到嵌入式技術(shù)。設(shè)備中也大量用到嵌入式技術(shù)。 如：醫(yī)療電子應(yīng)用技術(shù)及設(shè)備如：醫(yī)療電子應(yīng)用技術(shù)及設(shè)備 醫(yī)療影像設(shè)備醫(yī)療影像設(shè)備 醫(yī)療微波治療與診斷設(shè)備醫(yī)療微波治療與診斷設(shè)備 醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備醫(yī)療

39、監(jiān)護(hù)設(shè)備 便攜式電子醫(yī)療設(shè)備等便攜式電子醫(yī)療設(shè)備等 2021-6-156 6）汽車電子）汽車電子 專家預(yù)測(cè)，汽車電子產(chǎn)品占汽車成本的比例將專家預(yù)測(cè)，汽車電子產(chǎn)品占汽車成本的比例將達(dá)到達(dá)到50%50%，全球市場(chǎng)銷售額在近一、二年將超過(guò)，全球市場(chǎng)銷售額在近一、二年將超過(guò)10001000億美元。億美元。 汽車電子的關(guān)鍵技術(shù)包括汽車電子的關(guān)鍵技術(shù)包括: : 軟件技術(shù)軟件技術(shù) 高性能強(qiáng)實(shí)時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)高性能強(qiáng)實(shí)時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng) 汽車電控汽車電控 汽車網(wǎng)絡(luò)汽車網(wǎng)絡(luò) 汽車電器的嵌入式軟件平臺(tái)及關(guān)鍵技術(shù)。汽車電器的嵌入式軟件平臺(tái)及關(guān)鍵技術(shù)。2021-6-157 7）軍事國(guó)防武器）軍事國(guó)防武器 導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)、

40、雷達(dá)識(shí)別和電子對(duì)抗設(shè)備等軍導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)、雷達(dá)識(shí)別和電子對(duì)抗設(shè)備等軍事國(guó)防武器的儀器中也大量用到嵌入式技術(shù)。事國(guó)防武器的儀器中也大量用到嵌入式技術(shù)。2021-6-158 8）社會(huì)發(fā)展方面）社會(huì)發(fā)展方面 在社會(huì)發(fā)展方面，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越在社會(huì)發(fā)展方面，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。嵌入式廣泛。嵌入式InternetInternet應(yīng)用如圖。應(yīng)用如圖。2021-6-151.3 1.3 嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1.3.1 1.3.1 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是軟硬件資源的控制中心，它以盡量操作系統(tǒng)是軟硬件資源的控制中心，它以盡量合理有效的方法組織多個(gè)用戶共享計(jì)算機(jī)的各種資合

41、理有效的方法組織多個(gè)用戶共享計(jì)算機(jī)的各種資源。目的是提供一臺(tái)功能強(qiáng)大的虛擬機(jī)，給用戶一源。目的是提供一臺(tái)功能強(qiáng)大的虛擬機(jī)，給用戶一個(gè)方便、有效、安全的工作環(huán)境。個(gè)方便、有效、安全的工作環(huán)境。 2021-6-151 1）順序執(zhí)行系統(tǒng)）順序執(zhí)行系統(tǒng) 系統(tǒng)內(nèi)只含有一個(gè)程序，獨(dú)占系統(tǒng)內(nèi)只含有一個(gè)程序，獨(dú)占CPUCPU的運(yùn)行時(shí)間，的運(yùn)行時(shí)間，按語(yǔ)句順序執(zhí)行該程序，直至執(zhí)行完畢，另一程序按語(yǔ)句順序執(zhí)行該程序，直至執(zhí)行完畢，另一程序才能啟動(dòng)運(yùn)行。如才能啟動(dòng)運(yùn)行。如DOSDOS操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。2021-6-152 2）分時(shí)操作系統(tǒng)）分時(shí)操作系統(tǒng) 系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)可以有多個(gè)程序運(yùn)行，把系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)可以有多個(gè)程序運(yùn)行

42、，把CPUCPU的時(shí)間按順序分成若干片，每個(gè)時(shí)間片的時(shí)間按順序分成若干片，每個(gè)時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行不同的程序。如內(nèi)執(zhí)行不同的程序。如UNIXUNIX等。等。2021-6-153 3）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)程序運(yùn)行，每個(gè)程序有不系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)程序運(yùn)行，每個(gè)程序有不同的優(yōu)先級(jí)，只有最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能占同的優(yōu)先級(jí)，只有最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能占有有CPUCPU的控制權(quán)。的控制權(quán)。1.3.2 嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺(tái)。嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)發(fā)平臺(tái)。嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn),解決了嵌入式軟件開發(fā)解決了嵌入式軟件開發(fā)

43、標(biāo)準(zhǔn)化的難題。標(biāo)準(zhǔn)化的難題。1. 嵌入式系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)的最基本的功能嵌入式系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)的最基本的功能：進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度（沒有虛擬內(nèi)存的管理）（沒有虛擬內(nèi)存的管理）內(nèi)存管理、內(nèi)存管理、 設(shè)備管理、文件管理設(shè)備管理、文件管理中斷管理中斷管理系統(tǒng)功能接口系統(tǒng)功能接口(API調(diào)用，如網(wǎng)絡(luò)功能調(diào)用，如網(wǎng)絡(luò)功能) 、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)2021-6-15 2.嵌入式操作系統(tǒng)具有的特點(diǎn)：嵌入式操作系統(tǒng)具有的特點(diǎn)：系統(tǒng)可裁減、可配置系統(tǒng)可裁減、可配置系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠2021-6-15 3.3.嵌入式操作系統(tǒng)的分類：嵌入式操作系統(tǒng)的分類：(1)(1)從嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

44、來(lái)分類從嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)分類 嵌入式操作系統(tǒng)分為低端設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)和高端設(shè)嵌入式操作系統(tǒng)分為低端設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)和高端設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)。備的嵌入式操作系統(tǒng)。 前者主要用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外設(shè)、民用消費(fèi)前者主要用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外設(shè)、民用消費(fèi)品的微波爐、洗衣機(jī)、冰箱等；比如品的微波爐、洗衣機(jī)、冰箱等；比如uC/OS uC/OS 等。等。 后者主要用于信息化家電、掌上電腦、機(jī)頂盒、后者主要用于信息化家電、掌上電腦、機(jī)頂盒、WAPWAP手機(jī)、手機(jī)、路由器等設(shè)備上；如路由器等設(shè)備上；如wince, linuxwince, linux等。等。 2021-6-15 （2

45、2）從實(shí)時(shí)性來(lái)分類）從實(shí)時(shí)性來(lái)分類 嵌入式操作系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)操嵌入式操作系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。下面主要講實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的概念。作系統(tǒng)。下面主要講實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的概念。2021-6-15嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)硬實(shí)時(shí)硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)軟實(shí)時(shí)軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的定義：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)能夠?qū)ν獠渴录龀黾皶r(shí)響應(yīng)的系統(tǒng)。響應(yīng)時(shí)間要有保證。的系統(tǒng)。響應(yīng)時(shí)間要有保證。 對(duì)外部事件的響應(yīng)包括：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)事件發(fā)生時(shí)要識(shí)別出來(lái)在給定

46、時(shí)間約束內(nèi)必須輸出結(jié)果在給定時(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：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)必須有以下特征： 多任務(wù)多任務(wù) 有線程優(yōu)先級(jí)有線程優(yōu)先級(jí) 多種中斷級(jí)別多種中斷級(jí)別 2021-6-15 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)又分為：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)又分為： 硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)：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)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。誤。 軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)：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)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)誤間不能滿足，它并不

47、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?；虮罎ⅲ皇墙档拖到y(tǒng)的吞吐量。2021-6-154.幾種主流的嵌入式操作系統(tǒng)幾種主流的嵌入式操作系統(tǒng) C/OS-II：教學(xué)的免費(fèi)、面向中小型嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。教學(xué)的免費(fèi)、面向中小型嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。 Vxworks：美國(guó)美國(guó)WindRiver公司于公司于1983年開發(fā)，具有可靠、實(shí)時(shí)、年開發(fā)，具有可靠、實(shí)時(shí)、可裁減特性。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)，而式操作系統(tǒng)，而CE則為則為Customer Embedded的縮寫。的縮寫。 2021-6-15

48、 Linux/CLinux：免費(fèi)、源碼開放的操作系統(tǒng)，免費(fèi)、源碼開放的操作系統(tǒng)，clinux面向沒有面向沒有MMU的硬件平臺(tái)。的硬件平臺(tái)。 PalmOS ：Com公司產(chǎn)品，在公司產(chǎn)品，在PDA市場(chǎng)占據(jù)很大份額，具有開放市場(chǎng)占據(jù)很大份額，具有開放的操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口的操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口(API)，可讓用戶靈活方便地定制操作，可讓用戶靈活方便地定制操作系統(tǒng)。系統(tǒng)。2021-6-152021-6-151.4 1.4 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，互聯(lián)隨著信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的普及以及網(wǎng)的普及以及3C3C（ComputeCompute、ConsumerConsumer、CommunicationCommunication）技術(shù)的快速融合、半導(dǎo)體技）技術(shù)的快速融合、半導(dǎo)體技術(shù)的改善、使用者的需求、信息服務(wù)