嵌入式系统设计与开发.ppt
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1、嵌入式系统设计与开发 第1章 概述 第2章 ARM及其编程模型 第3章 ARM指令集 第4章 嵌入式程序设计 第5章 C/OS-实时操作系统 第6章 嵌入式最小系统设计 第7章 部件工作原理与开发实例 第8章 基于C/OS-的程序设计 第9章 ARM嵌入式开发工具 第10章 ARM9处理器嵌入式系统设计与开发嵌入式系统设计与开发第1章 概述本章提要 1.1 嵌入式系统 1.2 嵌入式系统的组成 1.3 嵌入式系统的主要应用领域 1.4 嵌入式处理器 1.5 嵌入式操作系统 1.6 嵌入式系统的开发1.1 嵌入式系统嵌入式系统的定义一般定义:以应用为中心,计算机技术为基础,软硬件可剪,以适应应用
2、系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。本质定义:嵌入到对象体系中的专用计算机系统。嵌入式系统的发展历史 1976年,Intel 公司推出了MCS-48单片机,只有1KB ROM和64KB RAM。1980年,Intel 公司对MCS-48单片机进行了全面完善,推出了8位MCS-51单片机。1984年,Intel 公司又推出了16位8096系列并将其称之为嵌入式微控制器。此外,为了高速、实时地处理数字信号,1982年诞生了首枚数字信号处理芯片DSP。20世纪90年代后,伴随着网络时代的来临,网络、通信、多媒体技术得以发展,基于硬件底层的单线程程序的单片机已经很难满足这些
3、领域的要求。32位微处理器面向嵌入式系统的高端应用,由于速度快、资源丰富、本身的复杂性、可靠性等,得到了广泛的需求。嵌入式计算机系统与通用计算机系统l嵌入式系统通常是面向特定应用的,应用的多样性决定了硬件平台的多样性。l大多嵌入式系统都有实时性要求,在高端应用中,为满足应用需求、增强可靠性和便于开发,往往要有实时多任务操作系统的支持。l嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。l功耗、成本和可靠性对嵌入式系统有特别重要的意义。嵌入式计算机系统与通用计算机系统l嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行的,因此嵌入式系统
4、产品进入市场后具有较长的生命周期。l嵌入式系统本身不具备自主开发能力,即使设计完成以后,用户通常也不能对其中的程序功能进行修改,必须有一套交叉开发工具和环境才能进行开发。l嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业,充满了竞争、机遇与创新,是一个可以大有作为的行业。1.2 嵌入式系统的组成硬件 处理器/微处理器、存储器、I/O接口及输入/输出设备软件 嵌入式操作系统、应用程序嵌入式系统的架构处理器处理器存储器存储器输入输入输出输出操作系统操作系统应用程序应用程序软件软件结构结构硬件硬件结构结构嵌入式系统的硬件组成电源模块电源模块时钟模块时钟模块复位复位外围电路外围电路微处理器微处理器MPUFla
5、shRAMROM 外设外设USBLCD键盘键盘其他其他嵌入式系统的软件组成 1.嵌入式操作系统 2.嵌入式应用软件 3.硬件抽象层HAL 4.板级支持包BSP 5.设备驱动程序 6.操作系统的应用程序接口函数API嵌入式软件的主要特点l软件要求固化存储。l软件代码要求高质量、高可靠性。l系统软件(OS)的高实时性是基本要求。l嵌入式系统软件需求实时多任务操作系统开发平台(RTOS)。l在嵌入式系统的软件开发过程中,采用C语言将是最佳的选择。1.3 嵌入式系统的主要应用领域嵌入式应用嵌入式应用信息家电信息家电智能玩具智能玩具军事电子军事电子通信设备通信设备移动存贮移动存贮工控设备工控设备智能仪表
6、智能仪表汽车电子汽车电子网络设备网络设备消费电子消费电子军事国防军事国防电子商务电子商务网络网络工业控制工业控制其其他他嵌入式系统的应用领域 PDA 可视电话可视电话 机器人机器人 SONY机器狗机器狗 嵌入式系统的应用领域嵌入式技术在电子通讯中的应用手机、小灵通、智能手机、手机、小灵通、智能手机、3C3C合一合一信息家电的应用信息家电数字机顶盒信息家电消费电子SAN公司的信息家电产品 嵌入式技术在汽车电子中的应用VOLVO S80汽车的CAN总线网络(1818个嵌入式控制模块)个嵌入式控制模块)CAN CAN总线网络总线网络阿富汗参加反恐作战的阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨赫耳墨斯斯”价值价值
7、4 4万美元,可携带万美元,可携带2 2架摄架摄像机,发挥了很好作用。像机,发挥了很好作用。嵌入式技术在军事方面的应用嵌入式系统高性能武器平台的基础嵌入式Internet应用嵌入式系统与机器人技术图:卡耐基梅隆大学和瑞士图:卡耐基梅隆大学和瑞士EPFLEPFL研制的机器人控制器研制的机器人控制器 (采用卡西欧(采用卡西欧PDAPDA和和Windows CEWindows CE)智能机器人基于Win CE的移动机器人平台基于Win CE的机器人装配平台基于RTLinux的仿人机器人高高 48 cm48 cm重重:6 kg:6 kg灵活性:灵活性:20 DOF20 DOF操作系统操作系统:RT-L
8、inux:RT-Linux接口形式接口形式:USB 1.0(12Mbps):USB 1.0(12Mbps)响应周期响应周期:1ms:1ms能源:能源:DC24V x 6.2A(150W)DC24V x 6.2A(150W)制造:富士通制造:富士通 基于VXworks的火星探路者2004年“勇气号”再次登陆火星1.4 嵌入式处理器 嵌入式处理器分类:嵌入式嵌入式 处理器处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器MPU嵌入式微处理嵌入式微处理MCU嵌入式数字信号嵌入式数字信号 处理器处理器EDSP嵌入式片上系统嵌入式片上系统SoC嵌入式处理器现状及发展趋势1.32位处理器在兴起2.处理器IP(知识产权)3
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