嵌入式系統(tǒng)1課件

嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用E-mail:Liujunfang2004137@163.com7/31/20231嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用7/28/20231整體概述THEFIRSTPARTOFTHEOVERALLOVERVIEW,PLEASESUMMARIZETHECONTENT第一部分2整體概述第一部分2課程目的本課程介紹了嵌入式系統(tǒng)的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢，重點講述了基于ARM微處理器的嵌入式硬件平臺、嵌入式處理器的指令系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)。使學(xué)生熟悉開發(fā)環(huán)境與開發(fā)流程、能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。7/31/20233課程目的本課程介紹了嵌入式系統(tǒng)的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢，重點講述“嵌入式課程是軟、硬結(jié)合、實踐性很強(qiáng)的課。越來越軟之后,學(xué)生不敢動硬件,敲鍵盤的人燒不了機(jī)器。同學(xué)們對硬件、軟件都要掌握了解,否則計算機(jī)越來越軟之后很危險?！鼻迦A大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系的楊士強(qiáng)老師在談到嵌入式系統(tǒng)時說。

7/31/20234“嵌入式課程是軟、硬結(jié)合、實踐性很強(qiáng)的課。越來越軟之后,學(xué)生采用仿真軟件——SkyEye（天目）?！斑@是清華大學(xué)博士做的一個工作,XScale已經(jīng)都做上去了,我們開實驗也用到了?！北焙匠霭嫔纭对创a開放的嵌入式系統(tǒng)軟件分析與實踐——基于SkyEye和ARM開發(fā)平臺》,“這樣在微機(jī)上就可以做一部分的嵌入式系統(tǒng)實驗,在實驗箱較少的情況下可以輔助教學(xué)”。

7/31/20235采用仿真軟件——SkyEye（天目）。“這是清華大學(xué)博士做的需要的基礎(chǔ)知識先導(dǎo)課程計算機(jī)操作系統(tǒng)（Linux）微機(jī)原理匯編語言C/C＋＋語言（包括算法）現(xiàn)代嵌入式逐漸向網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

需要了解的基礎(chǔ)知識了解操作系統(tǒng)、單片機(jī)和微機(jī)原理的基本概念，能夠熟練使用C/C＋＋語言。7/31/20236需要的基礎(chǔ)知識先導(dǎo)課程7/28/20236掌握一種學(xué)習(xí)方法--理論學(xué)習(xí)和實踐并重學(xué)習(xí)嵌入式軟硬件系統(tǒng)的基本概念、基本原理和設(shè)計方法為未來職場的發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)前景非常好，現(xiàn)在這方面的人才短缺。而且做這方面的越有經(jīng)驗就越高薪，一般不存在程序員35歲失去優(yōu)勢的問題。不過相對來說，嵌入式需要的軟、硬件知識比較多，所以顯得門檻較高。大家能夠期望的收獲7/31/20237掌握一種學(xué)習(xí)方法--理論學(xué)習(xí)和實踐并重大家能夠期望的收獲7/1.馬維華編著.嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用.北京：北京郵電大學(xué)出版社，20062.李駒光編著.ARM應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)詳解.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20043.怯肇乾編著.嵌入式硬件體系設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007參考教材7/31/202381.馬維華編著.嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用.參考教材7/281CHAPTER緒論7/31/202391CHAPTER緒論7/28/202主要內(nèi)容1324嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式處理器嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的典型應(yīng)用7/31/202310主要內(nèi)容1324嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式處理器嵌入式操作系統(tǒng)嵌入嵌入式系統(tǒng)簡介計算機(jī)系統(tǒng)的三大領(lǐng)域服務(wù)器市場功能強(qiáng)利潤最大的市場可用性強(qiáng)可擴(kuò)展性桌面市場最廣闊的市場嵌入式市場潛力最大的市場7/31/202311嵌入式系統(tǒng)簡介計算機(jī)系統(tǒng)的三大領(lǐng)域7/28/202311嵌入式系統(tǒng)簡介以往計算機(jī)分類：巨型機(jī)、大型計算機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微計算機(jī)目前計算機(jī)分類：超級計算機(jī)，大型計算機(jī)、工作站、微計算機(jī)、亞微計算機(jī)7/31/202312嵌入式系統(tǒng)簡介以往計算機(jī)分類：7/28/202312電子計算機(jī)就其規(guī)?；蛳到y(tǒng)功能而言，可分為巨型、大型、中型、小型、微型計算機(jī)和單片機(jī)。綜合起來說，計算機(jī)的分類是這樣的：按照性能指標(biāo)分類①巨型機(jī)：高速度、大容量②大型機(jī)：速度快、應(yīng)用于軍事技術(shù)科研領(lǐng)域③小型機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單、造價低、性能價格比突出④微型機(jī)：體積小、重量輕、價格低7/31/202313電子計算機(jī)就其規(guī)?；蛳到y(tǒng)功能而言，可分為巨型、大型、中型、小超級計算機(jī)：通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成的、能計算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計算機(jī)。工作站：是一種以個人計算機(jī)和分布式網(wǎng)絡(luò)計算為基礎(chǔ)，主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計、動畫制作、科學(xué)研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計開發(fā)的高性能計算機(jī)。

亞微計算機(jī)(嵌入式計算機(jī))是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。7/31/202314超級計算機(jī)：通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成的、嵌入式系統(tǒng)簡介

一般定義以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪,應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗和應(yīng)用環(huán)境有特殊要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。是將應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和計算機(jī)硬件集成在一起的系統(tǒng)（技術(shù)角度）嵌入式系統(tǒng)是設(shè)計完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機(jī)系統(tǒng)。（系統(tǒng)角度）廣義定義任何一個非計算機(jī)的計算系統(tǒng)7/31/202315嵌入式系統(tǒng)簡介一般定義7/28/202315IEEE定義嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作的機(jī)器、設(shè)備或裝置”（原文為devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。通常執(zhí)行特定功能嵌入式系統(tǒng)的核心----嵌入式微處理器嚴(yán)格的時序和穩(wěn)定性要求全自動操作循環(huán)嵌入式系統(tǒng)簡介7/31/202316IEEE定義嵌入式系統(tǒng)簡介7/28/202316InstituteofElectricalandElectronicsEngineers(IEEE)美國電氣和電子工程師協(xié)會美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)是一個國際性的電子技術(shù)與信息科學(xué)工程師的協(xié)會，是世界上最大的專業(yè)技術(shù)組織之一（成員人數(shù)），擁有來自175個國家的36萬會員(到2005年)。IEEE是非盈利機(jī)構(gòu)，活動經(jīng)費來源主要是會費。IEEE設(shè)有近20個獎勵項目，部分是IEEE的資金；有的是公司贊助，如IBM、Lucent、日立、東芝等。IEEE有600多個義務(wù)工作者從事認(rèn)證工作，充分利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢發(fā)布各種最新技術(shù)信息。

7/31/202317InstituteofElectricalandEl嵌入式系統(tǒng)的特點專用性強(qiáng)

由于嵌入式系統(tǒng)通常是面向某個特定應(yīng)用的，所以嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件，尤其是軟件，都是為特定用戶群來設(shè)計的，它通常都具有某種專用性的特點。

可靠性高

由于有些嵌入式系統(tǒng)所承擔(dān)的計算任務(wù)涉及產(chǎn)品質(zhì)量、人身設(shè)備安全、國家機(jī)密等重大事務(wù)，加之有些嵌入式系統(tǒng)的宿主對象要工作在無人值守的場合，例如危險性高的工業(yè)環(huán)境中、內(nèi)嵌有嵌入式系統(tǒng)的儀器儀表中、在人際罕至的氣象檢測系統(tǒng)中以及為偵察敵方行動的小型智能裝置中等。所以與普通系統(tǒng)相比較，對嵌入式系統(tǒng)可靠性的要求極高。

7/31/202318嵌入式系統(tǒng)的特點專用性強(qiáng)7/28/202318嵌入式系統(tǒng)的特點實時性好

目前，嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制、數(shù)據(jù)采集、傳輸通信等場合，主要用來對宿主對象進(jìn)行控制，所以都對嵌入式系統(tǒng)有或多或少的實時性。例如，對嵌入在武器裝各中的嵌入式系統(tǒng)、在火箭中的嵌入式系統(tǒng)、一些工業(yè)控制裝置中的控制系統(tǒng)等應(yīng)用中的實時性要求就極高。也正因為這種要求，在硬件上嵌人式系統(tǒng)極少使用存取速度慢的磁盤等存儲器，在軟件上更是加以精心設(shè)計，從而可使嵌入式系統(tǒng)快速地響應(yīng)外部事件。當(dāng)然，隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的擴(kuò)展，有些系統(tǒng)對實時性要求也并不是很高，例如近年來發(fā)展速度比較快的手持式計算機(jī)、掌上電腦等。但總體來說，實時性是對嵌入式系統(tǒng)的普遍要求，是設(shè)計者和用戶重點考慮的一個重要指標(biāo)。

7/31/202319嵌入式系統(tǒng)的特點實時性好7/28/202319嵌入式系統(tǒng)的特點可裁剪性好從嵌入式系統(tǒng)專用性的特點來看，作為嵌入式系統(tǒng)的供應(yīng)者，理應(yīng)提供各式各樣的硬件和軟件以各選用。但是，這樣做勢必會提高產(chǎn)品的成本。為了既不提高成本，又滿足專用性的需要，嵌入式系統(tǒng)的供應(yīng)者必須采取相應(yīng)措施使產(chǎn)品在通用和專用之間進(jìn)行某種平衡。目前的做法是，把嵌人式系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)設(shè)計成可裁剪的，以便使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)入員根據(jù)實際應(yīng)用需要來量體裁衣，去除冗余，從而使系統(tǒng)在滿足應(yīng)用要求的前提下達(dá)到最精簡的配置。7/31/202320嵌入式系統(tǒng)的特點可裁剪性好7/28/202320嵌入式系統(tǒng)的特點功耗低有很多嵌入式系統(tǒng)的宿主對象都是一些小型應(yīng)用系統(tǒng)，例如移動電話、pda、mp3、飛機(jī)、艦船、數(shù)碼相機(jī)等，這些設(shè)各不可能配各容量較大的電源，因此低功耗一直是嵌入式系統(tǒng)最求的目標(biāo)。當(dāng)然也是為了降低系統(tǒng)的功耗，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般不存儲于磁盤等載體中，而都固化在存儲器芯片或單片系統(tǒng)的存儲器之中。嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。

7/31/202321嵌入式系統(tǒng)的特點功耗低7/28/202321嵌入式系統(tǒng)的特點不可壟斷性PC有WinTel壟斷嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的基礎(chǔ)是以應(yīng)用為中心的“芯片”設(shè)計和面向應(yīng)用的軟件產(chǎn)品開發(fā)。產(chǎn)品相對穩(wěn)定性普通處理器18月嵌入式處理器8－10年7/31/202322嵌入式系統(tǒng)的特點不可壟斷性7/28/202322嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史，近幾年來，計算機(jī)、通信、消費電子的一體化趨勢日益明顯，嵌入式技術(shù)已成為一個研究熱點?？v觀嵌入式技術(shù)的發(fā)展過程，大致經(jīng)歷四個階段。7/31/202323嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史，近第一階段以單片機(jī)為核心低級嵌入式系統(tǒng)系統(tǒng)以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，具有與監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。這類系統(tǒng)大部分應(yīng)用于一些專業(yè)性強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般沒有操作系統(tǒng)的支持，通過匯編語言編程對系統(tǒng)進(jìn)行直接控制。這一階段系統(tǒng)的主要特點是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對單一，處理效率較低，存儲容量較小，幾乎沒有用戶接口。由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡單、價格低。以前在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍，但是已經(jīng)遠(yuǎn)不能適應(yīng)高效的、需要大容量存儲的現(xiàn)代工業(yè)控制和新興信息家電等領(lǐng)域的需求。7/31/202324第一階段以單片機(jī)為核心低級嵌入式系統(tǒng)系統(tǒng)7/28/20232第二階段以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。主要特點是：CPU種類繁多，通用性比較弱；系統(tǒng)開銷小，效率高；操作系統(tǒng)達(dá)到一定的兼容性和擴(kuò)展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)化，用戶界面不夠友好。7/31/202325第二階段以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系第三階段以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。主要特點是：嵌入式操作系統(tǒng)能運行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性；具備文件和目錄管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應(yīng)用程序接口API，開發(fā)應(yīng)用程序較簡單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。7/31/202326第三階段以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。7/28/202API(ApplicationProgrammingInterface,應(yīng)用程序編程接口)是一些預(yù)先定義的函數(shù)，目的是提供應(yīng)用程序與開發(fā)人員基于某軟件或硬件的以訪問一組例程的能力，而又無需訪問源碼，或理解內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)，API接口屬于一種操作系統(tǒng)或程序接口。API除了有應(yīng)用“應(yīng)用程序接口”的意思外，還特指API的說明文檔，也稱為幫助文檔。另外，也是美國石油協(xié)會、空氣污染指數(shù)、醫(yī)藥、空中位置指示器的英文簡稱。7/31/202327API(ApplicationProgrammingInAPI分為四種類型：遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）：通過作用在共享數(shù)據(jù)緩存器上的過程（或任務(wù)）實現(xiàn)程序間的通信。標(biāo)準(zhǔn)查詢語言（SQL）：是標(biāo)準(zhǔn)的訪問數(shù)據(jù)的查詢語言，通過通用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)應(yīng)用程序間的數(shù)據(jù)共享。文件傳輸：文件傳輸通過發(fā)送格式化文件實現(xiàn)應(yīng)用程序間數(shù)據(jù)共享。信息交付：指松耦合或緊耦合應(yīng)用程序間的小型格式化信息，通過程序間的直接通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

7/31/2023287/28/202328圖形用戶接口（GUI）GUI是GraphicUserInterface，是圖形用戶接口，主要提供可視化界面方面的接口，屬于直接用戶接口7/31/202329圖形用戶接口（GUI）7/28/202329第四階段以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。這是一個正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表嵌入式系統(tǒng)的未來7/31/202330第四階段以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。7/28/202、未來嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

信息時代，數(shù)字時代使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展契機(jī)，為嵌入式市場展現(xiàn)了美好的前景，同時也對嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn)，從中我們可以看出未來嵌入式系統(tǒng)的幾大發(fā)展趨勢：

7/31/2023312、未來嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢信息時代，數(shù)字時代使得嵌入式產(chǎn)1．嵌入式開發(fā)是一項系統(tǒng)工程，因此要求嵌入式系統(tǒng)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還需要提供強(qiáng)大的硬件開發(fā)工具和軟件包支持。

目前很多廠商已經(jīng)充分考慮到這一點，在主推系統(tǒng)的同時，將開發(fā)環(huán)境也作為重點推廣。比如三星在推廣Arm7，Arm9芯片的同時還提供開發(fā)板和版及支持包（BSP），而WindowCE在主推系統(tǒng)時也提供EmbeddedVC＋＋作為開發(fā)工具，還有Vxworks的Tonado開發(fā)環(huán)境，當(dāng)然，這也是市場競爭的結(jié)果。

7/31/2023321．嵌入式開發(fā)是一項系統(tǒng)工程，因此要求嵌入式系統(tǒng)廠商不僅要提2．網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著因特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高日益提高，使得以往單一功能的設(shè)備如電話、手機(jī)、冰箱、微波爐等功能不再單一，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

這就要求芯片設(shè)計廠商在芯片上集成更多的功能，為了滿足應(yīng)用功能的升級，設(shè)計師們一方面采用更強(qiáng)大的嵌入式處理器如32位、64位RISC芯片或信號處理器DSP增強(qiáng)處理能力，同時增加功能接口，如USB，擴(kuò)展總線類型加強(qiáng)對多媒體、圖形等的處理，逐步實施片上系統(tǒng)（SOC）的概念。軟件方面采用實時多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復(fù)雜性，簡化應(yīng)用程序設(shè)計、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。7/31/2023332．網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著因特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高日益3．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為必然趨勢。

未來的嵌入式設(shè)備為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，必然要求硬件上提供各種網(wǎng)絡(luò)通信接口。傳統(tǒng)的單片機(jī)對于網(wǎng)絡(luò)支持不足，而新一代的嵌入式處理器已經(jīng)開始內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)接口，除了支持TCP／IP協(xié)議，還有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth通信接口中的一種或者幾種，同時也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動軟件。軟件方面系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)核支持網(wǎng)絡(luò)模塊，甚至可以在設(shè)備上嵌入Web瀏覽器，真正實現(xiàn)隨時隨地用各種設(shè)備上網(wǎng)。

7/31/2023343．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為必然趨勢。7/28/2023344．提供友好的多媒體人機(jī)界面嵌入式設(shè)備能與用戶親密接觸，最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶界面。圖像界面，靈活的控制方式，使得人們感覺嵌入式設(shè)備就象是一個熟悉的老朋友。這方面的要求使得嵌入式軟件設(shè)計者要在圖形界面，多媒體技術(shù)上痛下苦功。手寫文字輸入、語音撥號上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像都會使使用者獲得自由的感受。目前一些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實現(xiàn)漢字寫入、短消息語音發(fā)布，但一般的嵌入式設(shè)備距離這個要求還有很長的路要走

7/31/2023354．提供友好的多媒體人機(jī)界面7/28/202335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7/31/202336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)goReaderInterneteBookSamsungAnyWebInternetScreenPhoneeRemoteIntelligentHomeControllerTektronixTDS7000DigitalOscilloscopesNixvueDigitalAlbumDigitalPhotoAlbum一些典型的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用實例7/31/202337goReaderInterneteBookSamsun嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用家用方面：數(shù)字電視、信息家電、智能玩具、手持通訊、存儲設(shè)備的核心。7/31/202338嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用家用方面：數(shù)字電視、信息家電、智能玩具、手持嵌入式視頻服務(wù)器7/31/202339嵌入式視頻服務(wù)器7/28/202339現(xiàn)代化家庭7/31/202340現(xiàn)代化家庭7/28/202340嵌入式Internet應(yīng)用7/31/202341嵌入式Internet應(yīng)用7/28/202341嵌入式系統(tǒng)在信息家電中的應(yīng)用信息家電(InformationAppliance）一般可認(rèn)為，那些低單價、操作簡單、可通過因特網(wǎng)發(fā)送或獲取信息，將逐步分割或替代PC的某些功能，并能與其它信息產(chǎn)品交換資料或訊息的產(chǎn)品可統(tǒng)稱為信息家電。7/31/202342嵌入式系統(tǒng)在信息家電中的應(yīng)用信息家電(Information信息家電的分類及特點信息家電的分類網(wǎng)絡(luò)電視（NetTV）網(wǎng)上游戲機(jī)（Internetgamingdevice）智能掌上型設(shè)備(Internetsmarthandhelddevice)網(wǎng)絡(luò)電話（InternetscreenPhone）ConsumerNCclient等。信息家電技術(shù)特點處理器發(fā)展趨向低成本、高整合性與低耗能。整合數(shù)字與模擬處理的技術(shù)。較PC更強(qiáng)調(diào)通訊能力。利用軟件增加產(chǎn)品的差異性(高附加價值的關(guān)鍵)7/31/202343信息家電的分類及特點信息家電的分類7/28/202343典型的信息家電產(chǎn)品信息家電定義代表性產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)電視具有機(jī)頂盒或內(nèi)建網(wǎng)絡(luò)連接的電視MicrosoftWebTV網(wǎng)絡(luò)可視電話具有集成網(wǎng)絡(luò)接入的屏幕電話InfoGeariPhone網(wǎng)絡(luò)游戲機(jī)具有集成網(wǎng)絡(luò)接入的游戲操縱臺SegaDreamcast網(wǎng)絡(luò)智能手持器件蜂窩電話、個人數(shù)據(jù)助理（PDA）和其它集成網(wǎng)絡(luò)接入的便攜式器件3ComPalmAT&TPocketNetPhoneNokia9000,9000I,9110,7110NC委托（clients）提供網(wǎng)絡(luò)接入以及能下載應(yīng)用軟件的器件IBMNetStationPC-中間器件通過PC接入網(wǎng)絡(luò)以下載內(nèi)容的器件DIAMONMultimediaRioPlayerNuvomediaRockete-BookAudibleMobilePlayerSource:IDC,Hambrecht&Quist7/31/202344典型的信息家電產(chǎn)品定義代表性產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)電視具有機(jī)頂盒或內(nèi)建網(wǎng)絡(luò)信息家電——數(shù)字機(jī)頂盒7/31/202345信息家電——數(shù)字機(jī)頂盒7/28/202345汽車電子產(chǎn)品（18個嵌入式控制模塊）——CAN總線網(wǎng)絡(luò)VOLVOS80汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)

嵌入式應(yīng)用——汽車電子7/31/202346汽車電子產(chǎn)品（18個嵌入式控制模塊）——CAN總線網(wǎng)絡(luò)VOL智能玩具與機(jī)器人7/31/202347智能玩具與機(jī)器人7/28/202347嵌入式技術(shù)應(yīng)用——工業(yè)控制工業(yè)方面：機(jī)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)7/31/202348嵌入式技術(shù)應(yīng)用——工業(yè)控制工業(yè)方面：機(jī)床、冶金、電子、交通、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(jī)，發(fā)揮了很好作用。軍事偵察7/31/202349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

2002年11月28日，以色列一選舉投票點，發(fā)生槍擊事件，造成至少7人死亡，數(shù)十人受傷。以警方用機(jī)器人在檢查一具巴勒斯坦槍手的尸體。反恐防暴7/31/2023502002年11月28日，以色列一選舉投票點，發(fā)生槍擊事微型飛行器---“黑寡婦”空中飛行器7/31/202351微型飛行器---“黑寡婦”空中飛行器7/28/202351基于WinCE的移動機(jī)器人平臺7/31/202352基于WinCE的移動機(jī)器人平臺7/28/202352基于RTLinux的仿人機(jī)器人

高48cm

重:6kg

靈活性：20DOF操作系統(tǒng):RT-Linux

接口形式:USB1.0(12Mbps)響應(yīng)周期:1ms

能源：DC24Vx6.2A(150W)制造：富士通7/31/202353基于RTLinux的仿人機(jī)器人高48cm

重:6k基于VXworks的火星探路者7/31/202354基于VXworks的火星探路者7/28/2023542004年“勇氣號”再次登陸火星7/31/2023552004年“勇氣號”再次登陸火星7/28/202355嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)方法嵌入式系統(tǒng)無疑是當(dāng)前最熱門最有發(fā)展前途的IT應(yīng)用領(lǐng)域之一。嵌入式系統(tǒng)用在一些特定專用設(shè)備上，通常這些設(shè)備的硬件資源（如處理器、存儲器等）非常有限，并且對成本很敏感，有時對實時響應(yīng)要求很高等。特別是隨著消費家電的智能化，嵌入式更顯重要。像我們平常常見到的手機(jī)、PDA、電子字典、可視電話、VCD/DVD/MP3Player、數(shù)字相機(jī)（DC）、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(DV)、U-Disk、機(jī)頂盒(SetTopBox)、高清電視(HDTV)、游戲機(jī)、智能玩具、交換機(jī)、路由器、數(shù)控設(shè)備或儀表、汽車電子、家電控制系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、航天航空設(shè)備等等都是典型的嵌入式系統(tǒng)。

7/31/202356嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)方法嵌入式系統(tǒng)無疑是當(dāng)前最熱門最有發(fā)展前途的I嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的東西，搞嵌入式開發(fā)的人有兩類。

一類是學(xué)電子工程、通信工程等偏硬件專業(yè)出身的人，主要是搞硬件設(shè)計，有時要開發(fā)一些與硬件關(guān)系最密切的最底層軟件，如BootLoader、BoardSupportPackage(像PC的BIOS一樣，往下驅(qū)動硬件，往上支持操作系統(tǒng)），最初級的硬件驅(qū)動程序等。優(yōu)勢是對硬件原理非常清楚，不足是他們更擅長定義各種硬件接口，但對復(fù)雜軟件系統(tǒng)往往力不從心（例如嵌入式操作系統(tǒng)原理和復(fù)雜應(yīng)用軟件等）。

7/31/202357嵌入式系統(tǒng)是軟硬結(jié)合的東西，搞嵌入式開發(fā)的人有兩類。7/2另一類是學(xué)軟件、計算機(jī)專業(yè)出身的人，主要從事嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開發(fā)。如果學(xué)軟件的人對硬件原理和接口有較好的掌握，完全也可寫B(tài)SP和硬件驅(qū)動程序。嵌入式硬件設(shè)計完后，各種功能就全靠軟件來實現(xiàn)了，嵌入式設(shè)備的增值很大程度上取決于嵌入式軟件，這占了嵌入式系統(tǒng)的最主要工作（目前有很多公司將硬件設(shè)計包給了專門的硬件公司，稍復(fù)雜的硬件都交給臺灣或國外公司設(shè)計，國內(nèi)的硬件設(shè)計力量很弱，很多嵌入式公司自己只負(fù)責(zé)開發(fā)軟件，因為公司都知道，嵌入式產(chǎn)品的差異很大程度在軟件上，在軟件方面是最有“花頭”可做的），所以搞軟件的人完全不用擔(dān)心在嵌入式市場上的用武之地，越是智能設(shè)備越是復(fù)雜系統(tǒng)，軟件越起關(guān)鍵作用，而且這是目前的趨勢。

7/31/202358另一類是學(xué)軟件、計算機(jī)專業(yè)出身的人，主要從事嵌入式操作系統(tǒng)和a掌握主流嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)與原理

b必須掌握一個嵌入式操作系統(tǒng)

c熟悉嵌入式軟件開發(fā)流程。7/31/202359a掌握主流嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)與原理

7/28/20231.2嵌入式微處理器7/31/2023601.2嵌入式微處理器7/28/202360嵌入式處理器分類微處理器(MicroprocessorUnit,MPU)微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)嵌入式DSP(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)片上系統(tǒng)(SystemOnChip)7/31/202361嵌入式處理器分類微處理器(MicroprocessorUn1、嵌入式微處理器(EMPU)嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計算機(jī)中的CPU。在應(yīng)用中，將微處理器裝配在專門設(shè)計的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強(qiáng)。嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設(shè)等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差。7/31/2023621、嵌入式微處理器(EMPU)嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計算嵌入式微處理器及其存儲器、總線、外設(shè)等安裝在一塊電路板上，稱為單板計算機(jī)。如STD-BUS、PC104等。近年來，德國、日本的一些公司又開發(fā)出了類似“火柴盒”式名片大小的嵌入式計算機(jī)系列OEM產(chǎn)品。嵌入式處理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM系列等。7/31/202363嵌入式微處理器及其存儲器、總線、外設(shè)等安裝在一塊電路板上，稱RAM(RandomAccessMemory)

全名為隨機(jī)存取記憶體，它相當(dāng)于PC機(jī)上的移動存儲，用來存儲和保存數(shù)據(jù)的。它在任何時候都可以讀寫，RAM通常是作為操作系統(tǒng)或其他正在運行程序的臨時存儲介質(zhì)(內(nèi)存)。當(dāng)電源關(guān)閉時RAM不能保留數(shù)據(jù)。

7/31/202364RAM(RandomAccessMemory)

全名為隨RAM有SRAM、DRAM兩大類SRAM（StaticRAM/SRAM），

靜態(tài)RAM，SRAM速度非?？欤悄壳白x寫最快的存儲設(shè)備了，但是它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級緩沖，二級緩沖。DRAM（DynamicRAM/DRAM），

動態(tài)RAM保留數(shù)據(jù)的時間很短，速度也比SRAM慢，不過它還是比任何的ROM都要快，但從價格上來說DRAM相比SRAM要便宜很多，計算機(jī)內(nèi)存就是DRAM的。

7/31/202365RAM有SRAM、DRAM兩大類7/28/202365ROM(ReadOnlyMemory)

只讀存儲器。在ROM中的內(nèi)容只能讀不能改，是在工廠里用特殊的方法被燒錄進(jìn)去的。PROM:ProgrammableROM，可編程ROM。用戶可以用專用的編程器將自己的資料寫入，但是這種機(jī)會只有一次，一旦寫入后也無法修改。EPROM：ErasableProgrammableROM，可擦除可編程ROM。芯片寫入要用專用的編程器，可重復(fù)擦除和寫入。EEPROM：ElectricallyErasableProgrammableROM，電可擦除可編程ROM。價格很高，寫入時間很長，寫入很慢。但它的寫入、擦除不需要借助于其它設(shè)備，是以電子信號來修改其內(nèi)容的。用廠商提供的專用刷新程序并利用一定的編程電壓就可以輕而易舉地改寫內(nèi)容。7/31/202366ROM(ReadOnlyMemory)

只讀存儲器。在RFLASH存儲器(閃存)它結(jié)合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦出可編程（EEPROM）的性能，還不會斷電丟失數(shù)據(jù)同時可以快速讀取數(shù)據(jù)（NVRAM的優(yōu)勢），U盤和MP3里用的就是這種存儲器。在過去的20年里，嵌入式系統(tǒng)一直使用ROM（EPROM）作為它們的存儲設(shè)備，然而近年來Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系統(tǒng)中的地位，用作存儲Bootloader以及操作系統(tǒng)或者程序代碼或者直接當(dāng)硬盤使用（U盤）。

7/31/202367FLASH存儲器(閃存)它結(jié)合了ROM和RAM的長處，不僅具2、嵌入式微控制器(MCU)嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，顧名思義，就是將整個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，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、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。這樣可以使單片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。7/31/2023682、嵌入式微控制器(MCU)嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，顧名思和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、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，因此稱微控制器。嵌入式微控制器目前的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。7/31/202369和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減watchdog

在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計算機(jī)系統(tǒng)中,由于單片機(jī)的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾,造成程序的跑飛,而陷入死循環(huán),程序的正常運行被打斷,由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作,會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài),發(fā)生不可預(yù)料的后果,所以出于對單片機(jī)運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測的考慮,便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機(jī)程序運行狀態(tài)的芯片,俗稱"看門狗"

7/31/202370watchdog

在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計算機(jī)系統(tǒng)中,由于工作原理：在系統(tǒng)運行以后也就啟動了看門狗的計數(shù)器，看門狗就開始自動計數(shù)，如果到了一定的時間還不去清看門狗，那么看門狗計數(shù)器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時要注意清看門狗。硬件看門狗是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運行，也就是說在主程序的運行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。那么定時時間到后就會使單片機(jī)復(fù)位。

軟件看門狗技術(shù)的原理和這差不多，只不過是用軟件的方法實現(xiàn)，

7/31/202371工作原理：在系統(tǒng)運行以后也就啟動了看門狗的計數(shù)器，看門狗就開A/D轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號變成數(shù)字信號，便于數(shù)字設(shè)備處理。D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號與外部世界接口。7/31/202372A/D轉(zhuǎn)換器7/28/202372定時器相當(dāng)于內(nèi)部定時中斷,比如,每隔一個固定的時間來刷新一下顯示數(shù)據(jù),那么就可以用定時器來產(chǎn)生一個定時中斷.

計數(shù)器相當(dāng)于對外部輸入脈沖計數(shù),比如,有的濕度傳感器是以脈沖形式輸出的,那么你通過對脈沖的計數(shù)就可以得到當(dāng)前時刻的濕度值.

7/31/202373定時器相當(dāng)于內(nèi)部定時中斷,比如,每隔一個固定的時間來刷新一下總線：所謂總線(Bus)，一般指通過分時復(fù)用的方式，將信息以一個或多個源部件傳送到一個或多個目的部件的一組傳輸線。是電腦中傳輸數(shù)據(jù)的公共通道。根據(jù)傳送信息不同，有地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。①地址總線：地址總線傳送地址信息。地址是識別信息存放位置的編號，主存儲器的每個存儲單元及I/O接口中不同的設(shè)備都有各自不同的地址。地址總線是CPU向主存儲器和I/O接口傳送地址信息的通道，它是自CPU向外傳輸?shù)膯蜗蚩偩€。

②數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)總線傳送系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)或指令。數(shù)據(jù)總線是雙向總線，一方面作為CPU向主存儲器和I/O接口傳送數(shù)據(jù)的通道。另一方面，是主存儲器和I/O接口向CPU傳送數(shù)據(jù)的通道，數(shù)據(jù)總線的寬度與CPU的字長有關(guān)。

③控制總線：控制總線傳送控制信號?？刂瓶偩€是CPU向主存儲器和I/O接口發(fā)出命令信號的通道。7/31/202374總線：所謂總線(Bus)，一般指通過分時復(fù)用的方式，將信息串行接口：簡稱串口，也就是COM接口，是采用串行通信協(xié)議的擴(kuò)展接口。串口的出現(xiàn)是在1980年前后，數(shù)據(jù)傳輸率是115kbps～230kbps，串口一般用來連接鼠標(biāo)和外置Modem以及老式攝像頭和寫字板等設(shè)備，目前部分新主板已開始取消該接口。并行接口：簡稱并口，也就是LPT接口，是采用并行通信協(xié)議的擴(kuò)展接口。并口的數(shù)據(jù)傳輸率比串口快8倍，標(biāo)準(zhǔn)并口的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mbps，一般用來連接打印機(jī)、掃描儀等。7/31/202375串行接口：簡稱串口，也就是COM接口，是采用串行通信協(xié)議的PWM（PulseWidthModulation，脈寬調(diào)制）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定。7/31/202376PWM（PulseWidthModulation，脈寬調(diào)3、嵌入式DSP處理器(EDSP)DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT等方面DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域，DSP應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實現(xiàn)DSP功能，過渡到采用嵌入式DSP處理器。推動嵌入式DSP處理器發(fā)展的另一個因素是嵌入式系統(tǒng)的智能化，例如各種帶有智能邏輯的消費類產(chǎn)品，生物信息識別終端，帶有加解密算法的鍵盤，ADSL接入、實時語音壓解系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實顯示等。這類智能化算法一般都是運算量較大，特別是向量運算、指針線性尋址等較多，而這些正是DSP處理器的長處所在。7/31/2023773、嵌入式DSP處理器(EDSP)DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指基于DSP的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳統(tǒng)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)是簡單的非智能閉路電視（CCTV）系統(tǒng)，其缺點十分明顯。這樣的系統(tǒng)或者需要安保人員實時監(jiān)視畫面以捕捉關(guān)鍵事件，或者需要在事后對視頻記錄進(jìn)行回放并進(jìn)行人工分析，耗時耗力，成本高而效率低。近幾年，DSP在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)方面的應(yīng)用不斷完善，正在逐漸取代傳統(tǒng)的模擬非智能系統(tǒng)。

7/31/202378基于DSP的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)7/28/202378基于DSP的語音實時變速系統(tǒng)在外語多媒體教學(xué)中，要求對語速進(jìn)行快慢控制，以適應(yīng)不同程度學(xué)生的需求。然而，傳統(tǒng)的語音變速產(chǎn)品往往在教師改變語速的同時，也改變了原說話者的語調(diào)，不能達(dá)到教學(xué)的真正目的。因此，語音變速系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備調(diào)整語速的同時，還需要保證原說話者語調(diào)保持不變的特點。基于DSP的語音實時變速系統(tǒng)能夠任意調(diào)整語音語速，達(dá)到外語多媒體教學(xué)的需求。

7/31/202379基于DSP的語音實時變速系統(tǒng)7/28/2023794、嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip)嵌入式系統(tǒng)正在被設(shè)計到單個的硅片上,稱為片上系統(tǒng)(Systemonchip，SoC)。

SOC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括Infineon(Siemens)的TriCore，Motorola的M-Core，Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。專用SOC一般專用于某個或某類系統(tǒng)中。有代表性的產(chǎn)品是Philips的SmartXA7/31/2023804、嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip)嵌入式系統(tǒng)1.2.2ARM微處理器簡介ARM（AdvancedRISCMachines），既可以認(rèn)為是一個公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。ARM微處理器目前包括下面幾個系列，以及其它廠商基于ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器，除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)的共同特點以外，每一個系列的ARM微處理器都有各自的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。

7/31/2023811.2.2ARM微處理器簡介ARM（AdvancedRIARM7系列ARM9系列ARM9E系列ARM10E系列4款通用嵌入式微處理器

SecurCore系列（專用于安全性要求較高的場合）IntelXscale(性價比高，用于數(shù)字移動電話等場合)IntelStrongARM（多用于通信和消費產(chǎn)品）7/31/202382ARM7系列7/28/2023821.3嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)是專用計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，它具有一般計算機(jī)組成的共性，也是由硬件和軟件組成。

7/31/2023831.3嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)是專用計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，它硬件結(jié)構(gòu)嵌入式外圍設(shè)備在嵌入式硬件系統(tǒng)中，除了嵌入式處理器之外的完成存儲、通信、I/O、調(diào)試等功能的其它部件。分類存儲器類型：靜態(tài)易失型存儲器(RAM/SRAM)，動態(tài)存儲器(DRAM)，非易失型存儲器(ROM、EPROM、EEPROM、FLASH)。其中，F(xiàn)LASH(閃存)以可擦寫次數(shù)多，存儲速度快，容量大及價格便宜等有點在嵌入式領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。接口類型：目前存在的所有接口在嵌入式系統(tǒng)中都有其廣泛的應(yīng)用，但是以下幾種接口的應(yīng)用最為廣泛，包括RS-232接口(串口)、IrDA(紅外)、SPI(高速同步串行口

)、I2C（兩線式串行總線

）、USB、Ethernet（以太網(wǎng)

）、CAN(控制器局域網(wǎng))和普通并口。顯示類型：LCD和觸摸屏等外圍顯示設(shè)備。7/31/202384硬件結(jié)構(gòu)嵌入式外圍設(shè)備7/28/202384嵌入式系統(tǒng)軟件組成嵌入式系統(tǒng)的軟件包括設(shè)備驅(qū)動層、嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序接口API（應(yīng)用程序編程接口

）層以及實際的應(yīng)用程序?qū)印?/31/202385嵌入式系統(tǒng)軟件組成嵌入式系統(tǒng)的軟件包括設(shè)備驅(qū)動層、嵌入式操作（1）中間層程序硬件抽象層HAL(HardwareAbstractionLayer)位于操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件電路之間的接口層，其目的在于將硬件抽象化。也就是說，可通過程序來控制所有硬件電路如CPU、I/O、Memory等的操作。這樣就使得系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序與硬件設(shè)備無關(guān)，從而大大地提高了系統(tǒng)的可移植性。

功能：完成相關(guān)硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入輸出操作、硬件設(shè)備的配置等。7/31/202386（1）中間層程序硬件抽象層HAL(HardwareAbs（2）板級支持包

板級支持包ARM板級支持包BSP（BoardSupportPackage）是介于主板硬件和操作系統(tǒng)中驅(qū)動層程序之間的一層，一般認(rèn)為它屬于操作系統(tǒng)的一部分，主要是實現(xiàn)對操作系統(tǒng)的支持，為上層的驅(qū)動程序提高訪問硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)包，使之能夠更好地運行于硬件主板。BSP是相對于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對應(yīng)于不同定義的BSP。

7/31/202387（2）板級支持包板級支持包7/28/202387例如，VxWorks的BSP和Linux的BSP相對于某一CPU來說，盡管實現(xiàn)的功能可以完全一樣，但寫法和接口定義卻完全不同。因此，BSP一定要按照該系統(tǒng)的BSP的定義形式來寫（BSP的編程過程大多數(shù)是在某一個成型的BSP模板上進(jìn)行修改），這樣才能與上層OS保持正確的接口，良好地支持上層OS。板級支持包實現(xiàn)的功能大體有以下兩個方面：統(tǒng)啟動時，完成對硬件的初始化。

7/31/202388例如，VxWorks的BSP和Linux的BSP相對于某一BSP部分在硬件和操作系統(tǒng)，上層應(yīng)用程序之間。所以這就要求BSP程序員對硬件，軟件和操作系統(tǒng)都要有一定的了解。這樣才能做好BSP編程。

7/31/202389BSP部分在硬件和操作系統(tǒng)，上層應(yīng)用程序之間。所以這就要求B（3）驅(qū)動層程序

驅(qū)動層程序驅(qū)動層程序是嵌入式系統(tǒng)中不可缺少的重要部分，使用任何的外部設(shè)備都需要有相應(yīng)的驅(qū)動層程序的支持，它為上層軟件提供了設(shè)備的操作接口。上層軟件不會理會設(shè)備的具體內(nèi)部操作，只需調(diào)用驅(qū)動層程序提供的接口即可。

7/31/202390（3）驅(qū)動層程序驅(qū)動層程序7/28/202390嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中發(fā)揮很重要作用。例如：進(jìn)程管理、進(jìn)程間通信、內(nèi)存管理、文件管理、驅(qū)動程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。常見的嵌入式系統(tǒng)有:Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive.7/31/202391嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中發(fā)揮很重要作用。例

應(yīng)用軟件層

應(yīng)用軟件層是由基于實時系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來實現(xiàn)對被控對象的控制功能。功能層是要面對被控對象和用戶，為方便用戶操作，往往需要提供一個友好的人機(jī)界面。

7/31/202392應(yīng)用軟件層應(yīng)用軟件層是由基于實時系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，1.4嵌入式操作系統(tǒng)在發(fā)展初期并沒有操作系統(tǒng)這個概念，用戶使用監(jiān)控程序來使用計算機(jī)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件資源越來越豐富，監(jiān)控程序已不能適應(yīng)計算機(jī)應(yīng)用的要求。于是在六十年代中期監(jiān)控程序進(jìn)一步發(fā)展形成了操作系統(tǒng)。到目前為止，主流的操作系統(tǒng)有三種：多道批處理、分時和實時操作系統(tǒng)7/31/2023931.4嵌入式操作系統(tǒng)在發(fā)展初期并沒有操作系統(tǒng)這個概念，用戶1.4.1嵌入式操作系統(tǒng)及其特點作為嵌入式系統(tǒng)（包括硬、軟件系統(tǒng)）極為重要的組成部分的嵌入式操作系統(tǒng)，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，如能夠有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動程序移植和維護(hù)中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動程序、工具集以及應(yīng)用程序。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點。嵌入式操作系統(tǒng)特點：實時性、可靠性、可移植性、可裁減性、專用性。

7/31/2023941.4.1嵌入式操作系統(tǒng)及其特點作為嵌入式系統(tǒng)（包括硬、軟1.4.2幾種嵌入式操作系統(tǒng)1、VxWorks

VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計開發(fā)的一種嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS）。具有良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，VxWorks所具有的顯著特點是： －可靠性、實時性和可裁減性。 －它支持多種處理器，如x86、i960、SunSparc、MotorolaMC68xxx、MIPS、POWERPC等等。以其良好的可靠