嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程第01講第1章緒論

1、嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)第第1 1講講南海學(xué)院計(jì)算機(jī)系 劉剛主講2課程目的課程目的l理論與實(shí)踐相結(jié)合l以嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及嵌入式軟件的核心嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為重點(diǎn)，以應(yīng)用為目的，全面介紹嵌入式系統(tǒng)l使大家既能對(duì)嵌入式系統(tǒng)及開發(fā)有一個(gè)全景的把握，又能深入理解嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。l配套多種嵌入式平臺(tái)的c/os-ii實(shí)驗(yàn)，提供豐富的實(shí)驗(yàn)和手冊(cè)3課程特點(diǎn)課程特點(diǎn)l利用pc機(jī)就可以自己動(dòng)手搭建嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，熟悉應(yīng)用開發(fā)，更方便地學(xué)習(xí)和理解嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)：l從純軟件到硬從純軟件到硬/軟件結(jié)合軟件結(jié)合l從從“紙紙”上談兵（編程序）到上談兵（編程序）到“板板”上談兵上談兵l從從“懂

2、懂”怎么做到怎么做到“會(huì)會(huì)”做做l從講從講/聽到講聽到講/聽聽/做做4本課程簡(jiǎn)介本課程簡(jiǎn)介l本科生選修課l學(xué)分：3l總課時(shí)：54小時(shí)l授課：18次，36小時(shí)l實(shí)驗(yàn)：18小時(shí)l考試：2小時(shí)l授課地點(diǎn)：教學(xué)樓c301教室l授課時(shí)間：每周一上午 第1、2節(jié)課5課程的主要內(nèi)容課程的主要內(nèi)容l嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)，約12節(jié)課l嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論（什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入式嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論（什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)分類、發(fā)展歷程、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展系統(tǒng)分類、發(fā)展歷程、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢(shì)）趨勢(shì)）, 約約3節(jié)課節(jié)課l嵌入式硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)（基本組成，嵌入式微處嵌入式硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)（基本組成，嵌入式微處理器：理器：ar

3、m、mips、x86、sh等，總線、存等，總線、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入/輸出與典型接口等，輸出與典型接口等， w90p710/sh7709s ），約），約7節(jié)課節(jié)課l嵌入式軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)（分類、特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)、嵌入式軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)（分類、特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)行流程、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具）運(yùn)行流程、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具）,約約2節(jié)課節(jié)課6課程的主要內(nèi)容課程的主要內(nèi)容l嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核，約14節(jié)課l任務(wù)管理與調(diào)度（任務(wù)、任務(wù)管理、調(diào)度算任務(wù)管理與調(diào)度（任務(wù)、任務(wù)管理、調(diào)度算法）法）, 約約6節(jié)課節(jié)課l同步、互斥與通信（信號(hào)量、信箱、隊(duì)列、事同步、互斥與通信（信號(hào)量、信箱、隊(duì)列、事件、異步信號(hào)）件、異步信號(hào)

4、） , 約約4節(jié)課節(jié)課l中斷和時(shí)間管理（中斷分類、處理過程、中斷中斷和時(shí)間管理（中斷分類、處理過程、中斷管理機(jī)制、硬件時(shí)鐘設(shè)備、與管理機(jī)制、硬件時(shí)鐘設(shè)備、與os的管理關(guān)系、的管理關(guān)系、時(shí)間管理機(jī)制）時(shí)間管理機(jī)制） , 約約2節(jié)課節(jié)課l內(nèi)存管理和內(nèi)存管理和i/o管理（特點(diǎn)和管理機(jī)制）管理（特點(diǎn)和管理機(jī)制） , 約約2節(jié)節(jié)課課7課程的主要內(nèi)容課程的主要內(nèi)容l嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā), 約4節(jié)課l嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式l嵌入式軟件開發(fā)工具嵌入式軟件開發(fā)工具l軟件分析設(shè)計(jì)方法軟件分析設(shè)計(jì)方法l復(fù)習(xí)：2節(jié)課l實(shí)驗(yàn)：34節(jié)課8實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的內(nèi)容目標(biāo)平臺(tái)目標(biāo)平臺(tái)開發(fā)工具開發(fā)工具嵌入式操作

5、系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目pcpc虛擬機(jī)虛擬機(jī) cygwincygwinarm9boardarm9boardembest edkitiiiembest edkitiii開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱ebestebest ide ide集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境linuxlinux（源代碼）（源代碼）9實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的內(nèi)容l配套8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具體是：l開發(fā)環(huán)境建立實(shí)驗(yàn)：開發(fā)環(huán)境建立實(shí)驗(yàn)：1個(gè)個(gè)/平臺(tái)平臺(tái)l實(shí)時(shí)內(nèi)核實(shí)驗(yàn)：實(shí)時(shí)內(nèi)核實(shí)驗(yàn)：7個(gè)個(gè)l任務(wù)的基本管理任務(wù)的基本管理l優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)l優(yōu)先級(jí)繼承優(yōu)先級(jí)繼承l(wèi)信號(hào)量：哲學(xué)家就餐問題的實(shí)現(xiàn)信號(hào)量：哲學(xué)家就餐問題的實(shí)現(xiàn) l消息隊(duì)列消息隊(duì)列 l

6、時(shí)鐘中斷時(shí)鐘中斷 lc/os-ii的內(nèi)存分配的內(nèi)存分配 10教材及參考資料教材及參考資料l嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程，俞建新等主編，機(jī)械工業(yè)出版社.l嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及應(yīng)用開發(fā)，羅蕾主編，北京航空航天大學(xué)出版社.ljean j.labrosse. 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uc/os-ii(第2版). 北京航空航天大學(xué)出版社.及uc/os-ii ebookl嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 （美）wayne wolf computers as components：principles of embedded computing system designljean j.labrosse. 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uc/o

7、s-ii(第2版). 北京航空航天大學(xué)出版社.lc.m.krishna, kang g.shin. real-time systems. tsinghua university press, mcgraw-hill.la survey of real-time operating systems.lwhat makes a good rtos.11授課主教材介紹授課主教材介紹l嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程l俞建新 王健 宋健建l機(jī)械工業(yè)出版社l2008年3月第1版l書號(hào)： isbn 978-7-111-22944-5l定價(jià)：42元l要求修課同學(xué)人手一本12綜合實(shí)驗(yàn)教材綜合實(shí)驗(yàn)教材l俞建新等編著l清華大學(xué)

8、出版社l本課程上機(jī)實(shí)驗(yàn)必備教材。給出了典型的嵌入式應(yīng)用程序編寫范例，適合本科生使用和自學(xué)。l配套的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為jxarm2410或者cvt-pxa270。 嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)9例13主要參考書主要參考書l嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用l田澤編著l北京航空航天大學(xué)出版社lisbn: 7-81077-541-3l2005年1月第1版l定價(jià)：54.00元l簡(jiǎn)評(píng)：主要介紹嵌入式基本概念、arm體系結(jié)構(gòu)、arm嵌入式程序設(shè)計(jì)、ucos-ii操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、 uclinux操作系統(tǒng)。借用為宜。14參考資料參考資料lreal-time embedded software systemslosek/vdx o

9、perating system. version 2.2.2. july 5th, 2004.lcharting past, present, future research in ubiquitous computing.lpriority inheritance protocols: an approach to real-time synchronizationlcldcspecification1.1lhttp:/15課程成績(jī)課程成績(jī)l課程成績(jī)平時(shí)成績(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)期末考試成績(jī)l平時(shí)成績(jī)l5分，分，l實(shí)驗(yàn)成績(jī)l25分分l期末考試：閉卷考試閉卷考試70分分16理論教學(xué)主要內(nèi)容理論教學(xué)主要內(nèi)容l

10、嵌入式系統(tǒng)概述l可編程邏輯器件與ip核l嵌入式微處理器與調(diào)試技術(shù)larm體系結(jié)構(gòu)和指令集larm匯編語言程序設(shè)計(jì)larm開發(fā)工具larm中斷、dma和時(shí)間管理l嵌入式存儲(chǔ)器和接口技術(shù)l嵌入式操作系統(tǒng)概論17前導(dǎo)課程知識(shí)前導(dǎo)課程知識(shí)l基礎(chǔ)課程l計(jì)算機(jī)組成原理，微機(jī)原理與接口l軟件專業(yè)課程l操作系統(tǒng)l匯編語言，ansi c（標(biāo)準(zhǔn) c），javal硬件專業(yè)課程l電子線路，數(shù)字電路，集成電路設(shè)計(jì)18本課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)本課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)l包含四部分實(shí)驗(yàn)l基于ads集成開發(fā)環(huán)境的arm匯編語言實(shí)驗(yàn)l基于ads集成開發(fā)環(huán)境的c語言實(shí)驗(yàn)l17個(gè)arm300-s實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)l在arm300-s實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成一個(gè)

11、綜合實(shí)驗(yàn)l自行創(chuàng)意的綜合實(shí)驗(yàn)l基于9例教材的改進(jìn)型綜合實(shí)驗(yàn)19第第1章章 緒論緒論l本章介紹以下內(nèi)容：l什么是嵌入式系統(tǒng)？l嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史l嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)l嵌入式系統(tǒng)的分類l嵌入式系統(tǒng)的基本組成l嵌入式處理器l嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)l嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)研究領(lǐng)域201.1 什么是嵌入式系統(tǒng)？什么是嵌入式系統(tǒng)？l顧名思義：l包含（安裝）在電子裝置（應(yīng)用對(duì)象）內(nèi)部的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為嵌入式系統(tǒng)。l基本描述：l專門用途的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)l常常用于控制l廣泛存在l包含硬件和軟件21嵌入式系統(tǒng)的釋義嵌入式系統(tǒng)的釋義l全稱l嵌入式計(jì)算機(jī)l嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)l簡(jiǎn)稱l嵌入式系統(tǒng)l相關(guān)術(shù)語l嵌入式設(shè)備l嵌入式技術(shù)l有時(shí)還進(jìn)

12、一步簡(jiǎn)稱為嵌入式22民用嵌入式設(shè)備或產(chǎn)品民用嵌入式設(shè)備或產(chǎn)品1motoc350彩屏彩屏wap移動(dòng)電話移動(dòng)電話彪騏數(shù)字機(jī)頂盒彪騏數(shù)字機(jī)頂盒blackberry 7230移動(dòng)電話移動(dòng)電話dl7100/dl7200 數(shù)字式示波器數(shù)字式示波器嵌入式嵌入式gis暢視暢視2000可視電話可視電話palm zire71型型個(gè)人數(shù)字助理個(gè)人數(shù)字助理23民用嵌入式設(shè)備或產(chǎn)品民用嵌入式設(shè)備或產(chǎn)品224蘋果公司的媒體播放器和手機(jī)蘋果公司的媒體播放器和手機(jī)ipod和和iphone25嵌入式產(chǎn)品嵌入式產(chǎn)品電子書閱讀器電子書閱讀器飛利浦readius 亞馬遜kindle26手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)-127手機(jī)的內(nèi)部結(jié)

13、構(gòu)手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)-228手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)-329手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)-4l諾基亞n95手機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)30諾基亞諾基亞n95型手機(jī)基本技術(shù)指標(biāo)型手機(jī)基本技術(shù)指標(biāo)l手機(jī)型號(hào)：諾基亞n95l通信制式：gsml外形：滑蓋llcd色彩數(shù)：1600萬llcd分辨率：240 x 320 l重量：120克l電池：950 毫安時(shí)諾基亞電池 bl-5fl數(shù)碼相機(jī)：500萬像素lgps模塊：sirf科技公司sirfiii芯片，可追蹤20顆星l客戶端手持設(shè)備操作系統(tǒng)：symbian os 9.331用于水下勘測(cè)的螃蟹機(jī)器人用于水下勘測(cè)的螃蟹機(jī)器人l英國(guó)巴斯大學(xué)一位研究生設(shè)計(jì)的，它目前可以在陸地上任意

14、移動(dòng)，未來的開發(fā)設(shè)計(jì)將計(jì)劃將它用于完全的水下勘測(cè)任務(wù)操作。 32富士數(shù)碼相機(jī)富士數(shù)碼相機(jī)finepix f460l富士公司2006年前后推出l500萬像素中檔相機(jī)l光學(xué)鏡頭：3倍變焦llcd ：2.5英寸l電荷耦合器件(ccd)：l索尼公司500萬像素的icx505l圖像處理芯片：adi公司的ad9948al讀取ccd的輸出信號(hào)，圖像數(shù)據(jù)處理33富士數(shù)碼相機(jī)富士數(shù)碼相機(jī)finepix f460（續(xù)）（續(xù)）l電機(jī)控制電路：三洋公司的asic(lb8659)l用于控制鏡頭拉伸、縮放和聚焦l微控制器：nec公司的upd78f0533l處理按鍵，完成主要的系統(tǒng)控制功能l內(nèi)存儲(chǔ)器：三星公司的sdram

15、(k4m283233)l提供圖像處理所需的工作內(nèi)存34finepix數(shù)碼相機(jī)的解剖照片數(shù)碼相機(jī)的解剖照片35嵌入式系統(tǒng)高端應(yīng)用的產(chǎn)品嵌入式系統(tǒng)高端應(yīng)用的產(chǎn)品美國(guó)美國(guó)agm-86b戰(zhàn)略空射巡航導(dǎo)彈戰(zhàn)略空射巡航導(dǎo)彈美國(guó)火星登陸車美國(guó)火星登陸車國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)f-7mg機(jī)器人機(jī)器人國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)88式坦克式坦克2002年型林肯黑木年型林肯黑木(blackwood)汽車汽車36嵌入式系統(tǒng)的定義（嵌入式系統(tǒng)的定義（1 1）l根據(jù)ieee（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義：l嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置?！眑英文原文為：devices used to control, mo

16、nitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants.37嵌入式系統(tǒng)的定義（嵌入式系統(tǒng)的定義（2 2）l本課程使用的定義，也是國(guó)內(nèi)高校流行的定義：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)，并且軟硬件可裁剪，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)。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。38嵌入式系統(tǒng)的定義（嵌入式系統(tǒng)的定義（3 3）l根據(jù)中國(guó)微機(jī)學(xué)會(huì)的定義：嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式應(yīng)用為目的的計(jì)算

17、機(jī)嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式應(yīng)用為目的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以分為系統(tǒng)級(jí)，板級(jí)，片級(jí)。系統(tǒng)，可以分為系統(tǒng)級(jí)，板級(jí)，片級(jí)。q芯片級(jí)嵌入v含程序或算法的處理器含程序或算法的處理器q模塊級(jí)嵌入v系統(tǒng)中的某個(gè)核心模塊板系統(tǒng)中的某個(gè)核心模塊板q系統(tǒng)級(jí)嵌入v主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)39專家觀點(diǎn)（專家觀點(diǎn)（1）l嵌入式系統(tǒng)只是單板機(jī)在某種場(chǎng)合下的應(yīng)用個(gè)體經(jīng)營(yíng)的單片機(jī)公司經(jīng)理語l我們的控制裝置產(chǎn)品都用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中科院自動(dòng)化研究所工程師語l單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的初級(jí)形態(tài)，soc是嵌入式系統(tǒng)的高級(jí)形態(tài)南京市單片機(jī)協(xié)會(huì)理事資深專家語。40專家觀點(diǎn)（專家觀點(diǎn)（2）l要想成功地設(shè)計(jì)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，就必須尋找或開發(fā)一個(gè)合適的軟

18、件和硬件平臺(tái)。電子工程專輯()主編語l嵌入式系統(tǒng)是信息產(chǎn)業(yè)走向二十一世紀(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的最重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)之一，對(duì)中國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)來說充滿了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)工程師語l國(guó)內(nèi)外嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)是廣闊天地，嵌入式系統(tǒng)是新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。北京計(jì)算機(jī)高級(jí)專家工控學(xué)會(huì)資深理事語。41參考解釋（參考解釋（1）lunderstand the definition of an embedded systemlan embedded system is any computer system or computing device that performs a dedicated function or i

19、s designed for use with a specific embedded software application.lembedded systems may use a rom-based operating system or they may use a disk-based system, like a pc. lbut an embedded system is not usable as a commercially viable substitute for general purpose computers or devices. l但是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)不是通用計(jì)算

20、機(jī)或裝置的商業(yè)可行的替代用品42參考資料參考資料微軟公司的網(wǎng)頁微軟公司的網(wǎng)頁43參考解釋（參考解釋（2）lembedded system definition la specialized computer system that is part of a larger system or machine. typically, an embedded system is housed on a single microprocessor board with the programs stored in rom. virtually all appliances that have a di

21、gital interface - watches, microwaves, vcrs, cars - utilize embedded systems. some embedded systems include an operating system, but many are so specialized that the entire logic can be implemented as a single program. 44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)域移動(dòng)電話信息家電視聽設(shè)備飛機(jī)人造衛(wèi)星導(dǎo)彈魚雷車輛機(jī)器人掌上電腦醫(yī)療設(shè)備工業(yè)控制計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備水面艦船潛艇坦克戰(zhàn)車自行火

22、炮環(huán)境監(jiān)測(cè)其它交通管理嵌入式系統(tǒng)45主要的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品主要的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品l手機(jī)l媒體播放器l機(jī)器人lpdal機(jī)頂盒l(wèi)醫(yī)療器械l通信設(shè)備l網(wǎng)關(guān)、路由器lic卡l工業(yè)控制裝置l電子書l計(jì)算機(jī)外部設(shè)備l打印機(jī)l數(shù)碼相機(jī)l信息家電l汽車電子46嵌入式系統(tǒng)在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用l單芯片微電腦控制系統(tǒng)l雨刷、車燈系統(tǒng)、儀表盤、電動(dòng)門窗等lmcu系統(tǒng)labs系統(tǒng)、智慧安全氣囊、主動(dòng)式懸吊系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)等lsoc系統(tǒng)l混合動(dòng)力總成、底盤綜合控制、汽車定位導(dǎo)航、車輛狀態(tài)記錄與監(jiān)控等47汽車上嵌入式系統(tǒng)的裝備情況汽車上嵌入式系統(tǒng)的裝備情況l據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1989年至2000年，平均每輛車

23、上電子裝置在整個(gè)汽車制造成本中所占的比例由16增至23以上。l一些豪華轎車上，使用單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到48個(gè)，電子產(chǎn)品占到整車成本的50以上。l目前電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng)。48兩種汽車使用的嵌入式系統(tǒng)兩種汽車使用的嵌入式系統(tǒng)l一類是汽車電子控制裝置l它和車上機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，即所謂“機(jī)電結(jié)合”的汽車電子裝置；它們包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動(dòng)變速器、電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向等。49兩種汽車使用的嵌入式系統(tǒng)（續(xù)）兩種汽車使用的嵌入式系統(tǒng)（續(xù)）l另一類是車載汽車電子裝置l車載汽車電子裝置是在

24、汽車環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關(guān)系。它們包括汽車信息系統(tǒng)（行車電腦）、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。50汽車嵌入式控制的發(fā)展方向汽車嵌入式控制的發(fā)展方向l向集中綜合控制發(fā)展：l將發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)，集成為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制（pcm）；l將制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)（abs）、牽引力控制系統(tǒng)（tcs）和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（asr）綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制；l通過中央底盤控制器，將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過總線進(jìn)行連接。控制器通過復(fù)雜的控制運(yùn)算，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，將車輛行駛性能控制到最佳水平，形成一體化底盤控制系統(tǒng)

25、（ucc）。51汽車電子系統(tǒng)模塊的布局52汽車電子應(yīng)用：主被動(dòng)集成方案汽車電子應(yīng)用：主被動(dòng)集成方案active passive integration approach apialapia可利用網(wǎng)絡(luò)覆蓋汽車的所有主動(dòng)及被動(dòng)安全系統(tǒng)，并集成了環(huán)境傳感器。lapia系統(tǒng)復(fù)雜，包括自適應(yīng)巡航控制、組合傳感器、側(cè)面?zhèn)鞲衅?、?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、相應(yīng)的控制單元等等。系統(tǒng)核心是危險(xiǎn)控制模塊，它能意識(shí)到潛在的碰撞，并引入預(yù)先設(shè)定的措施。531.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史l第一階段l以4到8位單片機(jī)為核心的可編程控制器系統(tǒng)l第二階段l以8到16位嵌入式處理器（cpu）為基礎(chǔ)l第三階段l32位risc嵌入

26、式中央處理器l嵌入式操作系統(tǒng)l第四階段l基于internt接入為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)54從從4個(gè)方面考察嵌入式系統(tǒng)歷史個(gè)方面考察嵌入式系統(tǒng)歷史l可從4個(gè)方面考察嵌入式系統(tǒng)的歷史l硬件l軟件l代表產(chǎn)品l系統(tǒng)結(jié)構(gòu)l近6年以來嵌入式系統(tǒng)成為計(jì)算機(jī)業(yè)界的熱點(diǎn)技術(shù)，全球大型it企業(yè)無一不在進(jìn)軍嵌入式技術(shù)。55嵌入式硬件歷史大事嵌入式硬件歷史大事l1971年11月微處理器誕生，代表產(chǎn)品intel 4004微處理器l1980年美國(guó)intel公司推出mcs-51單片機(jī)l1985年美國(guó)xilinx公司推出fpgalfpgal現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列l(wèi)field programmable gate arrayl1994年英國(guó)

27、arm公司推出arm610l1988年 dsp微處理器問世l代表產(chǎn)品是美國(guó)德州公司tms320c3056軍用嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展軍用嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展l第一階段 1970年代到1980年代l軍用標(biāo)準(zhǔn)階段l美國(guó)陸軍的nebula架構(gòu)l美國(guó)海軍的uyk-43架構(gòu)和ayk架構(gòu)等l使用的編程語言不統(tǒng)一l陸軍使用nebula、空軍使用pascal、海軍使用cms2l第二階段 1980年代中期到1980年代末l美軍在通用化標(biāo)準(zhǔn)化系列化上作了重大改進(jìn)l軍內(nèi)統(tǒng)一使用ada語言l實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)趨于完善57軍用嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展（續(xù)）軍用嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展（續(xù)）l第三階段 1990年代初開始l32位嵌入式處理

28、器廣泛使用l多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)出現(xiàn)lpsos+ mlirmk iii58嵌入式軟件歷史回顧嵌入式軟件歷史回顧l早期的單片機(jī)執(zhí)行由專用的監(jiān)控程序控制，不含操作系統(tǒng)。l目前許多簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用仍然使用監(jiān)控程序作為控制軟件。l1980年代，開始在單片機(jī)上使用基于操作系統(tǒng)的控制程序。l現(xiàn)在高端嵌入式系統(tǒng)軟件都在操作系統(tǒng)的支持下運(yùn)行59嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)況嵌入式操作系統(tǒng)簡(jiǎn)況l1981年ready system開發(fā)了世界上第1個(gè)商業(yè)嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核（vtrx32），它包含了許多傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的特征，包括任務(wù)管理、任務(wù)間通訊、同步與相互排斥、中斷支持、內(nèi)存管理等功能。l后來，出現(xiàn)了如wrs公司的vxworks、qn

29、x公司的qnx、symbian公司的symbian、integrated system incorporation (isi)的psos。l此外，還有palm os、wince、嵌入式linux、lynxos、ucos、nucleus、以及國(guó)內(nèi)的hopen、delta os等嵌入式操作系統(tǒng)。601.3 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)l專門用于特定任務(wù)嵌入式系統(tǒng)一般是專用系統(tǒng)，而pc是通用計(jì)算平臺(tái)。l技術(shù)融合集計(jì)算機(jī)，通信及其它高新技術(shù)于一體。l有實(shí)時(shí)約束一般采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)l有功耗約束l軟件沒有系統(tǒng)和應(yīng)用的區(qū)別，軟件固化。l系統(tǒng)內(nèi)核小l軟硬件可裁剪l高可靠性l資源比pc少得多l(xiāng)嵌入式系統(tǒng)需要專用的開發(fā)工具l

30、非壟斷市場(chǎng)61軟件硬件基本要素軟件硬件基本要素硬件硬件l嵌入式處理器l各種類型存儲(chǔ)器l模擬電路及電源l接口控制器及接插件軟件軟件l實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（rtos）l板級(jí)支持包（bsp）l設(shè)備驅(qū)動(dòng)（device driver）l協(xié)議棧（protocol stack）l應(yīng)用程序（application）621.4 嵌入式系統(tǒng)的分類 l有多種對(duì)嵌入式系統(tǒng)的分類方法，以下是部分分類方法：按用途分類：軍用/民用按載體分類：宇航/車載 按通信性質(zhì)分類：無線/有線按網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)分類：聯(lián)網(wǎng)/單機(jī)按環(huán)境分類：普通/惡劣按功耗分類：低功耗/普通功耗主要分類方法按硬件軟件性質(zhì)631.4.1 按照技術(shù)復(fù)雜度分類按照技術(shù)復(fù)雜度分類

31、l根據(jù)控制技術(shù)的復(fù)雜度可以把嵌入式系統(tǒng)分為三類：l無操作系統(tǒng)控制的嵌入式系統(tǒng)lnoses，non-os control embedded system；l小型操作系統(tǒng)控制的嵌入式系統(tǒng)lsoses，small os control embedded system；l大型操作系統(tǒng)控制的嵌入式系統(tǒng)lloses，large os control embedded system。641.4.2 按照用途分類按照用途分類l按照用途可以把嵌入式系統(tǒng)分成以下三類：l工業(yè)用l軍用l民用651.5 嵌入式系統(tǒng)基本組成l嵌入式系統(tǒng)的硬件由嵌入式處理器、外圍電路和外部設(shè)備三大部分所組成。l嵌入式處理器包括：嵌入式微處

32、理器（mpu）、微控制器（mcu）、數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）。l外圍電路包括：各式存儲(chǔ)器（ram、rom、flash），時(shí)鐘電路，各種i/o接口電路，調(diào)試接口（jtag、bdm等）。l外部設(shè)備包括：存儲(chǔ)卡（cf、sd卡）、lcd屏、觸摸屏、手寫筆、鍵盤等。66嵌入式系統(tǒng)常用硬件器件嵌入式系統(tǒng)常用硬件器件l嵌入式處理器lmcu, dsp, mpul可編程邏輯器件lfpga, cpldl存儲(chǔ)器芯片l電源模塊l周邊元件和接插件67典型嵌入式系統(tǒng)硬件組成（典型嵌入式系統(tǒng)硬件組成（1）68典型嵌入式系統(tǒng)硬件組成（典型嵌入式系統(tǒng)硬件組成（2）chip board circuitcpu coreextern

33、al devicesusblcdpenkeyboardirdaothersconnection for debuggingportsresetcircuitoscillationcircuitpowersupplydmatimerprescalera/di/o portinterruptcontrolerconnectingdramconnectingsramconnectingflashconnectingromcpubcu69嵌入式系統(tǒng)的軟件基本構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的軟件基本構(gòu)成70基于基于vxworks操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的嵌入式軟件層次結(jié)構(gòu)嵌入式軟件層次結(jié)構(gòu)71嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演變嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

34、演變l硬件系統(tǒng)l4位單片機(jī)l8位單片機(jī)/ 16位單片機(jī)l32位專用微處理器l32位dsp微處理器lsoclsopcl軟件系統(tǒng)l實(shí)時(shí)監(jiān)控程序l專用系統(tǒng)l通用系統(tǒng)721.5.1 實(shí)時(shí)性能分類實(shí)時(shí)性能分類l依據(jù)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能類型劃分，有以下幾種依據(jù)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能類型劃分，有以下幾種類型。參看下圖：類型。參看下圖：嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)731.5.2 按照電路板分類按照電路板分類l中國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)微機(jī)專業(yè)委員會(huì)對(duì)嵌入式系統(tǒng)給出以下分類：l單硅片嵌入式系統(tǒng)lsingle-silicon embedded systeml單板嵌入式系統(tǒng)lsingle-

35、board embedded systeml多板嵌入式系統(tǒng)lmulti-board embedded system74高端嵌入式產(chǎn)品中高端嵌入式產(chǎn)品中各種各種cpu所占市場(chǎng)份額所占市場(chǎng)份額75嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具l高級(jí)語言編譯器lcompiler toolsl源程序模擬器lsource simulatorl目標(biāo)監(jiān)控器lobject monitorl實(shí)時(shí)在線仿真系統(tǒng)icelin-circuit emulator76嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)區(qū)別嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)區(qū)別l從歷史的角度來看，這兩個(gè)名詞術(shù)語沒有本質(zhì)的區(qū)別。但是，它們都是專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與通用型的微機(jī)系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別?，F(xiàn)在的一

36、般說法：嵌入式系統(tǒng)在含有操作系統(tǒng)的軟件的控制下運(yùn)行，而單片機(jī)系統(tǒng)不含操作系統(tǒng)，只在控制程序下運(yùn)行。l低端嵌入式系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)+印刷線路板l高端嵌入式系統(tǒng)： soc771.6 嵌入式處理器分類嵌入式處理器分類嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件中的最核心的部分，嵌入式處理器有多種功能。按照處理器功能分類，主要如下五種：l通用型嵌入式微處理器（簡(jiǎn)稱：通用型嵌入式微處理器（簡(jiǎn)稱：mpu）l微控制器（微控制器（mcu）l數(shù)字信號(hào)處理器（數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）l混合處理器和片上系統(tǒng)（混合處理器和片上系統(tǒng)（soc）l嵌入式雙核或者多核處理器嵌入式雙核或者多核處理器78通用型嵌入式微處理器通用型嵌入式微處理器l英文

37、全稱英文全稱lgeneral purpose embedded micro processorl也稱為嵌入式微處理單元也稱為嵌入式微處理單元lembedded micro processor unitl縮略語：縮略語：empu，或者，或者mpu79通用型嵌入式微處理器有兩種類型通用型嵌入式微處理器有兩種類型l一類是嵌入式系統(tǒng)中使用的通用處理器lx86處理器（從80186、80386到pentium m）就是這一類處理器的典型代表。l另一類是專門為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的處理器l屬于這一類的通用型嵌入式微處理器目前主要有am186/88、386ex、sc-400、power pc、coldfire、68

38、000、mips、arm系列等。l使用通用型嵌入式微處理器時(shí)都要在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面采取各種措施。80微控制器微控制器l又稱單片機(jī)（又稱單片機(jī)（scm，single chip microcomputer）l它將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中，體積減小，功耗和成本下降，可靠性提高，速度更快，性能更好，電磁輻射更少。它通常以某種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成rom、ram、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、watchdog、i/o、串行口、脈寬調(diào)制輸出、a/d、d/a、flash ram、eeprom等各種必要功能部件和外設(shè)。有代表性的通用微控制器系列包括8051、p51xa、mcs

39、-251、mcs-96/196/296、c166/167、mc68hc05/11/12/16、68300等。81數(shù)字信號(hào)處理器數(shù)字信號(hào)處理器l本教材中討論的嵌入式dsp處理器（簡(jiǎn)稱為dsp處理器或者dsp）是專門用于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理器。它是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令集做了特殊設(shè)計(jì)的處理器，使其適合執(zhí)行dsp算法程序。嵌入式dsp處理器有兩個(gè)發(fā)展來源，一是dsp處理器經(jīng)過單片化、emc（電磁兼容）改造、增加片上外設(shè)成為嵌入式dsp處理器；二是在通用單片機(jī)或soc中增加dsp協(xié)處理器。ldsp處理器可分為兩大類：定點(diǎn)dsp和浮點(diǎn)dsp。l嵌入式dsp處理器中比較有代表性的產(chǎn)品是德州儀器公司的tms32

40、0系列和motorola公司的dsp56000系列。 82片上系統(tǒng)片上系統(tǒng)l把一個(gè)或多個(gè)cpu單元以及功能部件集成在單個(gè)芯片上。這種芯片就是所謂的片上系統(tǒng)soc。l為了解決soc設(shè)計(jì)中遇到的難題，設(shè)計(jì)方法必須進(jìn)一步優(yōu)化。因此，人們提出了基于fpga的soc設(shè)計(jì)方案可編程片上系統(tǒng)（system on a programmable chip，稱為sopc）。隨著百萬門級(jí)的fpga芯片、功能復(fù)雜的ip 核（知識(shí)產(chǎn)權(quán)核）和可重構(gòu)的嵌入式處理器軟核的出現(xiàn)，作為未來電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)新領(lǐng)域的sopc技術(shù)已經(jīng)成為了國(guó)際上電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)新技術(shù)的熱點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。altera公司、xilinx公司、lattic

41、e公司、quicklogic公司等全球最重要的fpga及eda公司都分別推出了sopc系統(tǒng)解決方案。 83嵌入式雙核處理器嵌入式雙核處理器l雙核（dual core）處理器就是基于單個(gè)半導(dǎo)體的一個(gè)處理器芯片上擁有兩顆一樣功能的處理器核心，即將兩顆物理處理器核心整合入一個(gè)內(nèi)核中通過協(xié)同運(yùn)算來提升性能。其優(yōu)勢(shì)在于克服了傳統(tǒng)處理器通過提升工作頻率來提升處理器性能而導(dǎo)致耗電量和發(fā)熱量越來越大的缺點(diǎn)。84嵌入式多核處理器嵌入式多核處理器l嵌入式多核處理器往往用于音頻或者視頻處理。這些dsp處理器的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)或多個(gè)的微控制器（mcu）核外加一個(gè)dsp核。l例如，美國(guó)ad公司生產(chǎn)的blackfin系列產(chǎn)

42、品是適用于多格式音頻、視頻、語音和圖像處理的嵌入式dsp處理器系列。采用blackfin芯片的最終產(chǎn)品可以是便攜式媒體播放器(pmp)、voip（通過ip傳輸話音）電話機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)（ip network.camera）以及移動(dòng)電視設(shè)備等。85blackfin系列多核處理器系列多核處理器lblackfin系列中的adsp-bf561處理器是一款雙內(nèi)核的具有對(duì)稱多處理（smp）架構(gòu)的dsp處理器，時(shí)鐘頻率為750mhz，它能夠以兩種工作方式執(zhí)行。l下圖是第1種工作模式。在該模式下，可以讓core a運(yùn)行操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和控制任務(wù)，讓core b運(yùn)行信號(hào)處理的risc/dsp任務(wù)。86bf56

43、1處理器的第處理器的第1種工作模式種工作模式87bf561處理器的第處理器的第2種工作模式種工作模式881.7 嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)196019701980199020002010年代11/100100每人使用計(jì)算機(jī)數(shù)量時(shí)代特點(diǎn)時(shí)代特點(diǎn)2020mfpcce89如何描述當(dāng)前的如何描述當(dāng)前的it時(shí)代？時(shí)代？l后pc時(shí)代？lpost pc eral信息電器（信息家電）時(shí)代？linformation appliancel3c時(shí)代?lconsumer electronics、computer、communicationl普適計(jì)算時(shí)代？lpervasive computingl無所不在的計(jì)

44、算時(shí)代？lubiquitous computing90后后pc時(shí)代時(shí)代ia時(shí)代時(shí)代l若干年前未來學(xué)家的語言正在變成現(xiàn)實(shí)，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了后pc時(shí)代 。l美國(guó)著名未來學(xué)家尼葛洛龐帝(nicholas negroponte) 1999年初來華訪問時(shí)說過：l嵌入式智能工具將是繼pc和internet之后最偉大的發(fā)明。lmit的david clark于1999年首次提出“后pc時(shí)代（post-pc era）”的概念，他認(rèn)為：l在后pc時(shí)代，具有聯(lián)網(wǎng)功能的信息電器（ia）和手持設(shè)備（handheld device）將逐步取代pc。91計(jì)算機(jī)產(chǎn)品發(fā)展路線圖計(jì)算機(jī)產(chǎn)品發(fā)展路線圖l摩爾定律仍然適用大型機(jī)大型機(jī):

45、 60年代年代 小型機(jī)小型機(jī): 70年代年代 pc: 80-90年代年代 后后pc: 2000年年vlsilsimsisoc92嵌入式產(chǎn)品和臺(tái)式計(jì)算機(jī)嵌入式產(chǎn)品和臺(tái)式計(jì)算機(jī)處理器芯片使用量比較處理器芯片使用量比較93后后pcpc時(shí)代的新秀時(shí)代的新秀- -信息電器信息電器l信息電器 (information appliance，ia)l1998年hp公司的一名資深專家don norman給出了ia的定義：lan appliance specializing in information : knowledge, facts, graphics, images, video, or sound.

46、an information appliance is designed to perform activity, such as music, photography, or writing. a distinguishing feature of information appliance is the ability to share information among themselves.94后后pc時(shí)代時(shí)代當(dāng)前業(yè)界特征當(dāng)前業(yè)界特征l后pc時(shí)代特征表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：l產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)l國(guó)民產(chǎn)值l研究和開發(fā)方向l社會(huì)物質(zhì)和精神需要l人才需求95it產(chǎn)業(yè)界涉及時(shí)代特點(diǎn)的若干大事產(chǎn)業(yè)界涉及時(shí)

47、代特點(diǎn)的若干大事l近幾年來大事記l2002年11月高性能嵌入式32位微處理器神威i號(hào)在上海復(fù)旦微電子公司研制成功，并一次流片成功。l2004年底聯(lián)想公司收購ibm公司的pc事業(yè)部l2005年微軟公司大力推廣windows ce操作系統(tǒng)l2007年mips公司宣布該公司不再研發(fā)桌面處理器l2007年蘋果公司總裁喬布斯宣布蘋果公司不再是計(jì)算機(jī)公司，它是一個(gè)消費(fèi)電子公司l2007年it巨頭公司google宣布了手機(jī)開發(fā)平臺(tái)andriodlmotorola公司因?yàn)闃I(yè)績(jī)?cè)?，進(jìn)行了公司內(nèi)部改組，并裁員幾千人。96信息電器與嵌入式系統(tǒng)信息電器與嵌入式系統(tǒng)l信息電器的核心就是嵌入式系統(tǒng)l信息電器的成本取決于

48、嵌入式系統(tǒng)的成本l信息電器使用性能取決于嵌入式系統(tǒng)的軟件l信息電器的發(fā)展方向決定著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向l討論題：哪些是信息電器？97普適計(jì)算基本特征普適計(jì)算基本特征l普適計(jì)算是指無所不在的、隨時(shí)隨地可以進(jìn)行計(jì)算的一種方式。它使計(jì)算機(jī)融入人的生活空間。l普適計(jì)算主要通過移動(dòng)設(shè)備，如信息家電或各種嵌入式設(shè)備實(shí)現(xiàn)。l包括：如掌上電腦、車載智能設(shè)備、筆記本計(jì)算機(jī)、手表、智能卡、智能手機(jī)、機(jī)頂盒、pos銷售機(jī)、屏幕電話（除了普通話機(jī)的功能還可以瀏覽因特網(wǎng)）等。l普適計(jì)算設(shè)備可以一直或間斷地連接著網(wǎng)絡(luò)。與internet、intranet及extranet連接，使用戶能夠隨時(shí)隨地獲取各種信息，并做出回應(yīng)。

49、98普適計(jì)算模式將對(duì)計(jì)算和信息的方普適計(jì)算模式將對(duì)計(jì)算和信息的方式帶來一場(chǎng)變革。式帶來一場(chǎng)變革。l普適計(jì)算形成一個(gè)“無時(shí)不在、無處不在而又不可見”(anytime, anywhere, invisible)的計(jì)算環(huán)境。在這樣的環(huán)境中，計(jì)算不再局限于桌面，用戶可以通過手持設(shè)備、可穿戴設(shè)備或其他常規(guī)、非常規(guī)計(jì)算設(shè)備無障礙地享用計(jì)算能力和信息資源。 l普適計(jì)算可包括移動(dòng)計(jì)算，但普適計(jì)算不是移動(dòng)計(jì)算，前者更強(qiáng)調(diào)環(huán)境驅(qū)動(dòng)性。99無所不在計(jì)算無所不在計(jì)算l無所不在計(jì)算(ubiquitous computing)l強(qiáng)調(diào)人與計(jì)算環(huán)境的緊密聯(lián)系，使計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)更有效地融入人們的生活，讓人們?cè)谌魏螘r(shí)間、任何地點(diǎn)都

50、能方便快捷地獲得網(wǎng)絡(luò)計(jì)算提供的各種服務(wù)。l無所不在計(jì)算研究的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：l自然人機(jī)交互自然人機(jī)交互l網(wǎng)絡(luò)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)計(jì)算100普適計(jì)算大事記普適計(jì)算大事記l1988年，mark weiser提出了普適計(jì)算的思想，并預(yù)測(cè)計(jì)算模式會(huì)發(fā)展為普適計(jì)算。l1990年代末，普適計(jì)算這一概念得到廣泛關(guān)注，逐漸升溫。 l1999年，ibm正式提出普適計(jì)算的概念。 l同年，召開第一屆ubicomp國(guó)際會(huì)議。 l/l2000年，第一屆pervasive computing國(guó)際會(huì)議。 l2002年，ieee pervasive computing期刊創(chuàng)刊。101普適計(jì)算知識(shí)領(lǐng)

51、域普適計(jì)算知識(shí)領(lǐng)域l包括以下計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)知識(shí)領(lǐng)域l分布式計(jì)算l多媒體技術(shù)l移動(dòng)計(jì)算l人工智能l人機(jī)交互l嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)l信息融合l感知網(wǎng)絡(luò)102普適計(jì)算的科研動(dòng)向普適計(jì)算的科研動(dòng)向l現(xiàn)在和未來的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)研究熱點(diǎn)l美國(guó)排名前10位的大學(xué)無一例外地投巨資設(shè)立了以“普及計(jì)算”為主要方向的研究計(jì)劃。主要有以下4個(gè)：l卡耐基梅隆大學(xué)的aura計(jì)劃l麻省理工大學(xué)的qxygen計(jì)劃l加州大學(xué)伯克利分校的endeavour計(jì)劃l華盛頓大學(xué)的portolano計(jì)劃103普適計(jì)算相關(guān)網(wǎng)站地址普適計(jì)算相關(guān)網(wǎng)站地址l/lhttp:/www-2.cs.cm

52、/aura/l/l/lhttp:/ mellon universitysproject aura（1） lthe most precious resource in a computer system is no longer its processor, memory, disk or network. rather, it is a resource not subject to moores law: user attention. todays sy

53、stems distract a user in many explicit and implicit ways, thereby reducing his effectiveness.lproject aura will fundamentally rethink system design to address this problem. auras goal is to provide each user with an invisible halo of computing and information services that persists regardless of loc

54、ation. 105carnegie mellon universitysproject aura（2）lmeeting this goal will require effort at every level: from the hardware and network layers, through the operating system and middleware, to the user interface and applications. lproject aura will design, implement, deploy, and evaluate a large-sca

55、le system demonstrating the concept of a “personal information aura” that spans wearable, handheld, desktop and infrastructure computers.106當(dāng)前研究熱點(diǎn)當(dāng)前研究熱點(diǎn)l硬件方面l國(guó)外的主流嵌入式微處理器進(jìn)入中國(guó)larm公司的arm核大學(xué)計(jì)劃lti公司的dsp大學(xué)計(jì)劃l積極地研發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式微處理器l龍芯l博芯107當(dāng)前研究熱點(diǎn)（續(xù)當(dāng)前研究熱點(diǎn)（續(xù)1）l軟件方面l嵌入式軟件向平臺(tái)化方向發(fā)展l中國(guó)廠商因應(yīng)linux轉(zhuǎn)型l發(fā)展趨勢(shì)l平臺(tái)化l標(biāo)準(zhǔn)化llinu

56、x勢(shì)不可擋108手機(jī)開發(fā)平臺(tái)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)激烈手機(jī)開發(fā)平臺(tái)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)激烈l以手機(jī)操作系統(tǒng)為例l2003年以前，三分天下lsymbian、palm os、windows cel現(xiàn)在，新三分天下lsymbian、windows ce、linuxl手機(jī)開發(fā)平臺(tái)ls60、s90、moap、uiqlandroid、motomagxlj2me 、.net、brew109當(dāng)前研究熱點(diǎn)（續(xù)當(dāng)前研究熱點(diǎn)（續(xù)2）l國(guó)外的主流嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)入中國(guó)l科銀京成公司研發(fā)出嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)道系統(tǒng)（delta system）l中科院軟件所研發(fā)出女媧（hopen）嵌入式操作系統(tǒng)l無線多媒體技術(shù)l華東計(jì)算所研究與vxworks兼容的嵌入式操作系統(tǒng)110嵌入式系統(tǒng)近期發(fā)展預(yù)測(cè)嵌入式系統(tǒng)近期發(fā)展預(yù)測(cè)l有