哈工大嵌入式系統(tǒng)設(shè)計1

嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用桑勝田微電子科學(xué)與技術(shù)系1.1 什么是嵌入式系統(tǒng)1.2 為什么要使用嵌入式系統(tǒng)1.3 嵌入式系統(tǒng)的特點1.4 嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1.5 ARM處理器與微控制器1.6 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的內(nèi)容和流程第一章嵌入式系統(tǒng)概述“嵌入式智能電腦將是除了PC和互聯(lián)網(wǎng)之外最偉大的發(fā)明。”

——美國著名未來學(xué)家尼葛羅龐蒂嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)幾個數(shù)據(jù)2008年，全球PC出貨量近3億臺！也就是說英特爾、AMD等賣出了近3億個PC處理器。2008年用于嵌入式系統(tǒng)的嵌入式處理器出貨量就超過了100億片！這是PC芯片的30倍強！2009年嵌入式處理器出貨量還將增長到107.6億！而09年P(guān)C市場萎縮近4％。全球95％以上的電子產(chǎn)品都屬于嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的工業(yè)年產(chǎn)值已超過1萬億美元什么是嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)本質(zhì)上是一種計算機系統(tǒng)！計算機以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。是用來控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機器或工廠運行的裝置。--(IEEE)美國電氣和電子工程師協(xié)會嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素嵌入性，專用性，計算機系統(tǒng)與個人計算機系統(tǒng)，服務(wù)器系統(tǒng)相對應(yīng)“后PC時代”兩者的分界線越來越不明確!嵌入式系統(tǒng)的定義

從方波發(fā)生器說起……為什么要使用嵌入式系統(tǒng)硬件——方波發(fā)生器

方波周期Ｔ用過渡過程公式可以求出：方波發(fā)生器硬件+軟件——方波發(fā)生器 ORG GOTO MAIN ORG 0x04 GOTO INT_PRO MAIN CLRF STATUS ；選存儲體0 CLRF PORTA ；清A口 BSF STATUS，RP0 ；選存儲體1MOVLW 0xC7 ；

PORTA<2：0>輸入，

MOVWF TRISA ；PORTA<5：3>輸出BCF STATUS，RP0 ；選存儲體0MOVF PORTA，0 ；讀入頻率序號ANDLW 0x07CALL FeqTab ；查延時常數(shù)MOVWF DlySav ；保存時間常數(shù)ContinueBSF PORTA，WaveOut；輸出波形（高電平）CALL DlyCnt BCF PORTA，WaveOut；輸出波形（低電平）

CALL DlyCnt GOTO Continue FreqTab ADDWF PCL; RETLW 0xEE ；600Hz RETLW 0xB1 ；800Hz RETLW 0x8D ；1000Hz RETLW 0x75 ；1200Hz RETLW 0x64 ；1400Hz RETLW 0x57 ；1600Hz RETLW 0x4D ；1800Hz RETLW 0x45 ；2000Hz；延時子程序

DlyTim MOVF DlySav，0 MOVWF DlyCnt DLoop DECFSZ DlyCnt GOTO DLoop RETURN改變頻率、占空比紅外遙控編碼紅外遙控編碼有多種格式！萬能遙控器、學(xué)習(xí)型遙控器：實際是一個單片機！嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式應(yīng)用信息家電智能玩具軍事電子通信設(shè)備移動存貯工控設(shè)備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備消費電子軍事國防電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制醫(yī)療與健康領(lǐng)域CT(ComputedTomography)，即電子計算機斷層掃描2023/2/5工業(yè)控制工業(yè)方面：機床、冶金、電子、交通、航空航天等行業(yè)技術(shù)升級的重要基礎(chǔ)航空航天阿富汗參加反恐作戰(zhàn)的“赫耳墨斯”價值4萬美元，可攜帶2架攝像機，發(fā)揮了很好作用。軍事國防智能家居汽車電子系統(tǒng)

汽車中嵌入式處理器占半導(dǎo)體器件個數(shù)的33%。低端汽車大約用到30~40個高端汽車大約用到70個左右嵌入式處理器8bits，16bits,應(yīng)用在低端汽車中，32bits應(yīng)用在高端汽車和高級應(yīng)用上馬達控制器車燈尾燈控制系統(tǒng)后車門控制系統(tǒng)前車門控制系統(tǒng)座椅控制系統(tǒng)發(fā)動器控制系統(tǒng)所有的控制系統(tǒng)都是一個完整的嵌入式系統(tǒng)汽車電子系統(tǒng)智能玩具與機器人嵌入式系統(tǒng)的特點技術(shù)含量高：計算機、半導(dǎo)體、電子技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域知識的結(jié)合嵌入式系統(tǒng)是計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)以及電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。這就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)是定制的嵌入式系統(tǒng)通常是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向特定應(yīng)用的。嵌入式系統(tǒng)CPU都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于整個系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化。在對嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件進行設(shè)計時必須重視效率，去除冗余，針對用戶的具體需求，對系統(tǒng)進行合理配置，才能達到理想性能。嵌入式系統(tǒng)的特點實時性、可靠性與穩(wěn)定性（波音飛機、神舟）器件選用軟硬件容錯嵌入式系統(tǒng)的特點生命周期長嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起，其升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行的。因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場，便具有較長的生命周期。嵌入式系統(tǒng)：沒有哪個公司的操作系統(tǒng)和處理器能夠壟斷市場。通用計算機：“Wintel聯(lián)盟”中國計算機發(fā)展的切入點？（通用）計算機的組成嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成嵌入式軟件組成：引導(dǎo)程序--bootloader操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)用程序開發(fā)調(diào)試工具軟件工作量超過系統(tǒng)工作量的2/3軟件成本超過系統(tǒng)總成本的2/3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成單片機（MCU）微控制單元(MicrocontrollerUnit；MCU)，又稱單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)或者單片機，是把中央處理器(CentralProcessUnit；CPU)的頻率與規(guī)格做適當縮減，并將內(nèi)存(memory)、計數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。微控制器單片機（MCU）復(fù)位部件看門狗部件晶振部件I/O部件中斷部件ROM部件SRAM部件定時器部件CPU微控制器經(jīng)典微控制器——8051芯片內(nèi)部集成ROM、RAM、總線、定時/計數(shù)器、I/O、串行口、A/D、D/A等各種功能和外設(shè)

微控制器單片化，體積小，功耗和成本低、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制

MCU占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場份額品種和數(shù)量多8051、AVR、PIC數(shù)目眾多ARM芯片等。微控制器—單片機Atmel：ATtiny10AVR微控制器8-padUDFN封裝，大小僅為2×2×0.6mm，重量不到8mg微控制器—單片機目前基于ARM核心的微處理器和微控制器占據(jù)了很大的市場份額，而且還有逐年上升的趨勢ARM復(fù)位部件看門狗部件晶振部件I/O部件中斷部件ROM部件SRAM部件定時器部件ARMARM公司簡介英文全稱：AdvancedRISCMachines國家：英國（歐洲）行業(yè)：電子半導(dǎo)體微處理器智能手機

總部：英國劍橋

CEO：沃倫.伊斯特競爭對手：

MIPS、英特爾市場份額：手機處理器90%的市場份額上網(wǎng)本處理器30%的市場份額平板電腦處理器80%的市場份額

ARM公司簡介ARM公司簡介ARM是AdvancedRISCMachines的縮寫，它是一家微處理器行業(yè)的知名企業(yè)，該企業(yè)設(shè)計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC（精簡指令集）處理器。公司的特點是只設(shè)計芯片，而不生產(chǎn)。它將技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商，并提供服務(wù)。ARM公司簡介將技術(shù)授權(quán)給其它芯片廠商形成各具特色的ARM芯片...ARM公司簡介ARM處理器MWC2016（世界移動通信大會）于2016年2月22日到25日在西班牙巴塞羅那舉行繼幾個月前宣布Cortex-A35處理器IP核后，ARM公布了新的低功耗高性能的Cortex-A32處理器IPARM處理器ISA、core、chip的關(guān)系計算機體系結(jié)構(gòu)（ISA）：構(gòu)描述從用戶（軟件、編譯器）角度看到的計算機。包括指令集、可見寄存器、存儲器管理表結(jié)構(gòu)和異常處理模式等幾個方面。例如：英特爾IA32體系結(jié)構(gòu)、SPARCV8體系結(jié)構(gòu)ISA、core、chip的關(guān)系ISA:ARMv6MCore:Cortex-M0Chip:LPC1114Cortex-M0CPUAHBToVPB橋EMCVICI2C串行接口SPI串行接口UART0&1外部中斷TIMER0/1ADCSRAMFlash