嵌入式系統(tǒng)概述

1、嵌入式系統(tǒng)概述前言(1)課程設(shè)置的必要性課程設(shè)置的必要性 應(yīng)用需求日趨復(fù)雜應(yīng)用需求日趨復(fù)雜 微處理器技術(shù)長足發(fā)展微處理器技術(shù)長足發(fā)展 嵌入式軟件技術(shù)成為核心嵌入式軟件技術(shù)成為核心課程涉及的主要內(nèi)容課程涉及的主要內(nèi)容 闡述嵌入式系統(tǒng)的要素闡述嵌入式系統(tǒng)的要素 介紹嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計基礎(chǔ)介紹嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計基礎(chǔ) 介紹嵌入式系統(tǒng)最新設(shè)計理念介紹嵌入式系統(tǒng)最新設(shè)計理念 項目開發(fā)流程與自由實驗項目開發(fā)流程與自由實驗前言(2)課程設(shè)置的預(yù)期目標(biāo)課程設(shè)置的預(yù)期目標(biāo) 使學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)有比較全面的使學(xué)生對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)有比較全面的了解，并具備一定的設(shè)計實踐能力，為深入了解，并具備一定的設(shè)計實

2、踐能力，為深入開展相關(guān)研究奠定良好的基礎(chǔ)。開展相關(guān)研究奠定良好的基礎(chǔ)。 理解并掌握實時操作系統(tǒng)和實時軟件開發(fā)技理解并掌握實時操作系統(tǒng)和實時軟件開發(fā)技術(shù)術(shù)課程大綱嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用介紹嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用介紹嵌入式系統(tǒng)硬件系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)硬件系統(tǒng)概述嵌入式開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具嵌入式開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)技術(shù)嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)技術(shù)嵌入式操作系統(tǒng)概述嵌入式操作系統(tǒng)概述嵌入式項目開發(fā)過程嵌入式項目開發(fā)過程基于基于Intel Xscal和和Motorola開發(fā)板的實驗開發(fā)板的實驗實驗平臺計算機(jī)系統(tǒng)的三大領(lǐng)域服務(wù)器服務(wù)器 利潤最大的市場利潤最大的市場 可用性可用性

3、可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性 有效帶寬有效帶寬桌面桌面 最廣闊的市場最廣闊的市場嵌入式嵌入式 潛力最大的市場潛力最大的市場1. 嵌入式系統(tǒng)介紹計算機(jī)系統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng) PC Laptop Mainframe Server移動電腦移動電腦 (PDA)手機(jī)手機(jī)其它，其它，MP3 播放機(jī)，數(shù)碼相機(jī)等。播放機(jī)，數(shù)碼相機(jī)等。嵌入在電子設(shè)備內(nèi)部的計算系統(tǒng)嵌入在電子設(shè)備內(nèi)部的計算系統(tǒng)任何包含一個或多個專用的計算機(jī)、微處理器或微任何包含一個或多個專用的計算機(jī)、微處理器或微控制器的電子設(shè)備控制器的電子設(shè)備能執(zhí)行特定功能的計算機(jī)硬件和軟件的結(jié)合體能執(zhí)行特定功能的計算機(jī)硬件和軟件的結(jié)合體廣義定義廣義定義:任何一個非計算機(jī)的計算系統(tǒng)

4、任何一個非計算機(jī)的計算系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的核心嵌入式系統(tǒng)的核心-嵌入式微處理器嵌入式微處理器 實時多任務(wù)實時多任務(wù) 存儲區(qū)保護(hù)存儲區(qū)保護(hù) 可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu) 功耗低功耗低1.1 計算機(jī)工業(yè)的分類以往計算機(jī)分類：以往計算機(jī)分類： 大型計算機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微計算機(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：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)、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)亞微計算機(jī)亞微計算機(jī)亞微計算機(jī)(嵌入式計算機(jī)嵌入式計算機(jī)) 是以嵌入式系統(tǒng)的形式是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中1

5、.2 嵌入式系統(tǒng)的定義英國電機(jī)工程師學(xué)會的定義英國電機(jī)工程師學(xué)會的定義: “嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或甚嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或甚至工廠操作的裝置至工廠操作的裝置” 通常執(zhí)行特定功能通常執(zhí)行特定功能 以微電腦和外圍構(gòu)成核心以微電腦和外圍構(gòu)成核心 嚴(yán)格的時序和穩(wěn)定性要求嚴(yán)格的時序和穩(wěn)定性要求 全自動操作循環(huán)全自動操作循環(huán)精確定義: 以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點就決定了它必然是一個技術(shù)

6、密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)的基本組成 嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”嵌入式系統(tǒng)的組成要素（4個）嵌入式處理器及其硬件平臺嵌入式軟件系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（可選）-實時操作系統(tǒng)RTOSI/O接口系統(tǒng)以嵌入式處理器為核心的硬件平臺嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的I/O接口典型嵌入式系統(tǒng)基本組成硬件典型嵌入式系統(tǒng)基本組成硬件典型嵌入式系統(tǒng)基本組成軟件典型嵌入式系統(tǒng)基本組成軟件5151單片機(jī)的初始化代碼與單片機(jī)的初始化代碼與PCPC機(jī)的機(jī)的BIOSBIOS（一）（一）各種

7、處理器在上電或復(fù)位后都要從各自的各種處理器在上電或復(fù)位后都要從各自的ROMROM中讀取一段代碼來進(jìn)行系統(tǒng)中讀取一段代碼來進(jìn)行系統(tǒng)自身的初始化，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，這段代碼被稱為自身的初始化，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，這段代碼被稱為Boot Boot LoaderLoader在在5151類單片機(jī)中這種代碼相對簡單。類單片機(jī)中這種代碼相對簡單。下面就是下面就是5151單片機(jī)的初始化代碼。單片機(jī)的初始化代碼。ORGORG 0000H 0000HLJMPLJMPMAINMAINORG 0023HORG 0023HLJMP SETINTLJMP SETINTMAIN: CLRMAIN: CLREAEA

8、-SETINT:SETINT:- 5151單片機(jī)的初始化代碼與單片機(jī)的初始化代碼與PCPC機(jī)的機(jī)的BIOSBIOS（二）（二） 在我們所熟知的在我們所熟知的X86X86的的PCPC體系結(jié)構(gòu)中，體系結(jié)構(gòu)中，PC PC 機(jī)的引機(jī)的引導(dǎo)加載程序由導(dǎo)加載程序由 BIOSBIOS來完成的，所說的來完成的，所說的BIOSBIOS就是一種就是一種存貯在一片存貯在一片EEPROMEEPROM中的一段中的一段配置代碼程序配置代碼程序，主要完成，主要完成PCPC機(jī)外設(shè)的硬件檢測和系統(tǒng)資源的分配機(jī)外設(shè)的硬件檢測和系統(tǒng)資源的分配，然后將，然后將硬盤硬盤中中MBRMBR主分區(qū)中操作系統(tǒng)啟動程序讀取到主分區(qū)中操作系統(tǒng)啟動

9、程序讀取到RAMRAM中中，并將，并將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)的啟動程序，從而啟動操作系統(tǒng)?？刂茩?quán)交給操作系統(tǒng)的啟動程序，從而啟動操作系統(tǒng)。 由此可見由此可見5151單片機(jī)系統(tǒng)的初始化是靠數(shù)行匯編語單片機(jī)系統(tǒng)的初始化是靠數(shù)行匯編語句來完成，而句來完成，而PCPC機(jī)的初始化是靠存貯在固定芯片中的機(jī)的初始化是靠存貯在固定芯片中的BIOSBIOS程序代碼來實現(xiàn)程序代碼來實現(xiàn)。5151單片機(jī)的初始化代碼與單片機(jī)的初始化代碼與PCPC機(jī)的機(jī)的BIOSBIOS（三）（三）接下我們研究一下接下我們研究一下PCPC的啟動，的啟動，PCPC的啟動流程如下圖示的啟動流程如下圖示 5151單片機(jī)的初始化代碼與單片機(jī)的初始

10、化代碼與PCPC機(jī)的機(jī)的BIOSBIOS（四）（四）從現(xiàn)象來看，從現(xiàn)象來看，PCPC的的BIOSBIOS更象是一種更象是一種BootBoot程序，當(dāng)程序，當(dāng)BootBoot將控制權(quán)交給操作將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)啟動程序后，我們在系統(tǒng)啟動程序后，我們在PCPC的鍵盤按下的鍵盤按下F5F5或或F8F8后，會看到系統(tǒng)提示我后，會看到系統(tǒng)提示我們是否正常啟動還是進(jìn)行到安全模式，如果我們安裝有雙操作系統(tǒng)，們是否正常啟動還是進(jìn)行到安全模式，如果我們安裝有雙操作系統(tǒng)，比如比如XPXP和和LinuxLinux共同安裝在同一臺共同安裝在同一臺PCPC上，那可能就會提示，進(jìn)入到那個上，那可能就會提示，進(jìn)入到那個操作

11、系統(tǒng)，這種帶有交互功能的操作系統(tǒng)，這種帶有交互功能的BootBoot啟動程序就可以定義為成是啟動程序就可以定義為成是Boot Boot LoaderLoader了，這個了，這個Boot LoaderBoot Loader就存于主引導(dǎo)分區(qū)中，只是就存于主引導(dǎo)分區(qū)中，只是Boot LoaderBoot Loader體現(xiàn)的相對較弱。體現(xiàn)的相對較弱。因此在因此在PCPC系統(tǒng)中系統(tǒng)中BootBoot和和Boot LoaderBoot Loader共存于同一系統(tǒng)中，只是分屬和位置不同共存于同一系統(tǒng)中，只是分屬和位置不同而已。而已。PCPC的的Boot LoaderBoot Loader與操作系統(tǒng)密切相關(guān)，

12、并側(cè)重于與系統(tǒng)的與操作系統(tǒng)密切相關(guān)，并側(cè)重于與系統(tǒng)的交互裝載引導(dǎo)功能交互裝載引導(dǎo)功能，而，而BootBoot更側(cè)重于引導(dǎo)功能更側(cè)重于引導(dǎo)功能，在非，在非PCPC架構(gòu)下的應(yīng)架構(gòu)下的應(yīng)用系統(tǒng)中，當(dāng)用系統(tǒng)中，當(dāng)BootBoot將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)后，就無法再干預(yù)操作系統(tǒng)將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)后，就無法再干預(yù)操作系統(tǒng)啟動了，這也就是啟動了，這也就是BootBoot與與Boot LoaderBoot Loader的主要區(qū)別。的主要區(qū)別。嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)Boot Loader Boot Loader 的概念的概念 簡單地說，簡單地說，Boot Loader Boot Loader 就是在嵌入式操作系統(tǒng)就

13、是在嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，內(nèi)核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。通常，通常，Boot Loader Boot Loader 是是嚴(yán)重地依賴于硬件嚴(yán)重地依賴于硬件而實現(xiàn)而實現(xiàn)的，特別是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建的，特別是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一個通用的立一個通用的

14、Boot Loader Boot Loader 幾乎是不可能的。盡管幾乎是不可能的。盡管如此，我們?nèi)匀豢梢詫θ绱?，我們?nèi)匀豢梢詫?Boot Loader Boot Loader 歸納出一些通歸納出一些通用處理方法，以指導(dǎo)特定的用處理方法，以指導(dǎo)特定的 Boot Loader Boot Loader 設(shè)計與實設(shè)計與實現(xiàn)?，F(xiàn)。BootBoot與與Boot Loader Boot Loader 區(qū)別區(qū)別BootBoot是與是與CPUCPU最小核心系統(tǒng)（最小核心系統(tǒng)（SDRAMSDRAM和和FLASHFLASH）密切相關(guān)的，其功能上）密切相關(guān)的，其功能上應(yīng)該分為兩種，一種是應(yīng)該分為兩種，一種是主要負(fù)責(zé)

15、最小核心系統(tǒng)的配置主要負(fù)責(zé)最小核心系統(tǒng)的配置，并把，并把Boot LoaderBoot Loader或或操作系統(tǒng)從固態(tài)存儲器復(fù)制到內(nèi)存中，并將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)從固態(tài)存儲器復(fù)制到內(nèi)存中，并將控制權(quán)交給Boot LoaderBoot Loader。而另一。而另一種就是較為復(fù)雜的種就是較為復(fù)雜的BootBoot，要，要全面配置適應(yīng)操作系統(tǒng)的環(huán)境全面配置適應(yīng)操作系統(tǒng)的環(huán)境，然后把控制，然后把控制權(quán)直接交給操作系統(tǒng)，相當(dāng)于權(quán)直接交給操作系統(tǒng)，相當(dāng)于Boot LoaderBoot Loader功能的載減。功能的載減。Boot LoaderBoot Loader可以說是首先含有可以說是首先含有BootBo

16、ot功能，但屬于功能簡單型，功能，但屬于功能簡單型，同時增加的交互功能和為適應(yīng)操作系統(tǒng)啟動的進(jìn)一步配置功能，其同時增加的交互功能和為適應(yīng)操作系統(tǒng)啟動的進(jìn)一步配置功能，其與嵌入式操作系統(tǒng)有直接的關(guān)系，一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的啟動都要在與嵌入式操作系統(tǒng)有直接的關(guān)系，一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的啟動都要在Boot Boot LoaderLoader下才能完成。下才能完成。BootBoot側(cè)重于引導(dǎo)，側(cè)重于引導(dǎo)，Boot LoaderBoot Loader側(cè)重于引導(dǎo)和交互側(cè)重于引導(dǎo)和交互，很多情況下，很多情況下Boot LoaderBoot Loader就完全完全當(dāng)做就完全完全當(dāng)做BootBoot使用，但使用，但BootBo

17、ot一定不具有一定不具有Boot Boot LoaderLoader的功能的功能Boot Loader Boot Loader 幾個關(guān)鍵點幾個關(guān)鍵點( (一一) ) 1. Boot Loader 1. Boot Loader 與與最小核心系統(tǒng)硬件平臺最小核心系統(tǒng)硬件平臺的關(guān)系的關(guān)系 每種不同的每種不同的 CPU CPU 體系結(jié)構(gòu)都有不同的體系結(jié)構(gòu)都有不同的 Boot LoaderBoot Loader。有些。有些 Boot Boot Loader Loader 也支持多種體系結(jié)構(gòu)的也支持多種體系結(jié)構(gòu)的 CPUCPU，比如，比如 U-Boot U-Boot 就同時支持就同時支持 ARM ARM

18、體系體系結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)和MIPS MIPS 體系結(jié)構(gòu)。除了依賴于體系結(jié)構(gòu)。除了依賴于 CPU CPU 的體系結(jié)構(gòu)外，的體系結(jié)構(gòu)外，Boot Loader Boot Loader 實實際上也依賴于具體的嵌入式板級設(shè)備的配置。這也就是說，對于兩塊不同際上也依賴于具體的嵌入式板級設(shè)備的配置。這也就是說，對于兩塊不同的嵌入式板而言，即使它們是基于同一種的嵌入式板而言，即使它們是基于同一種 CPU CPU 而構(gòu)建的，要想讓運行在而構(gòu)建的，要想讓運行在一塊板子上的一塊板子上的 Boot Loader Boot Loader 程序也能運行在另一塊板子上，通常也都需程序也能運行在另一塊板子上，通常也都需要修改要修

19、改 Boot Loader Boot Loader 的源程序。的源程序。 例如：我們把核心系統(tǒng)板上的內(nèi)存加大一倍，那相應(yīng)的例如：我們把核心系統(tǒng)板上的內(nèi)存加大一倍，那相應(yīng)的Boot Boot LoaderLoader就要重新改動。就要重新改動。Boot Loader Boot Loader 幾個關(guān)鍵點幾個關(guān)鍵點( (二二) )2. Boot Loader 2. Boot Loader 在核心系統(tǒng)內(nèi)存中的位置在核心系統(tǒng)內(nèi)存中的位置系統(tǒng)加電或復(fù)位后，所有的系統(tǒng)加電或復(fù)位后，所有的 CPU CPU 通常都從某個由通常都從某個由 CPU CPU 制造商預(yù)先安排的地址制造商預(yù)先安排的地址上取指令。比如，基

20、于上取指令。比如，基于 ARM7TDMIARM7TDMI的的 S3C44B0S3C44B0在復(fù)位完成后，片選在復(fù)位完成后，片選CS0CS0有效，有效，開始從地址開始從地址 0 x00000000 0 x00000000 所連接的存儲器中取它的第一條指令。這樣所連接的存儲器中取它的第一條指令。這樣CPU CPU 就就開始執(zhí)行開始執(zhí)行 Boot Loader Boot Loader 程序。程序。 下圖是一個同時裝有下圖是一個同時裝有 Boot LoaderBoot Loader、內(nèi)核的啟動參數(shù)、內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像的固態(tài)存、內(nèi)核的啟動參數(shù)、內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像的固態(tài)存儲設(shè)備的典型空間分配結(jié)

21、構(gòu)圖。儲設(shè)備的典型空間分配結(jié)構(gòu)圖。Boot Loader Boot Loader 幾個關(guān)鍵點幾個關(guān)鍵點( (三三) )3. Boot Loader 3. Boot Loader 大多通過串口與主機(jī)交互信息大多通過串口與主機(jī)交互信息主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間一般通過串口建立連接，主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間一般通過串口建立連接，Boot Boot Loader Loader 軟件在執(zhí)行時通過串口輸出打印信息給串口監(jiān)控軟件在執(zhí)行時通過串口輸出打印信息給串口監(jiān)控設(shè)備，用戶也可以通過串口發(fā)送設(shè)備，用戶也可以通過串口發(fā)送BootLoaderBootLoader能接受的控制能接受的控制字符，從而實現(xiàn)信息交互。字符，從而實現(xiàn)信息

22、交互。 重點介紹：重點介紹： 嵌入式微處理器嵌入式微處理器 基本知識 嵌入式微處理器的特點、分類嵌入式微處理器的特點、分類 嵌入式系統(tǒng)軟件嵌入式系統(tǒng)軟件 基本知識 嵌入式操作系統(tǒng)嵌嵌 入入 式式 微微 處處 理理 器器 嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下微處理器一般就具備以下4個特點個特點: 對實時多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時內(nèi)核的執(zhí)行時間減少到最低限度。 具有功能很強(qiáng)的存儲區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要

23、設(shè)計強(qiáng)大的存儲區(qū)保護(hù)功能，同時也有利于軟件診斷?？蓴U(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至W級。嵌入式微處理器的特點嵌入式微處理器的分類 又稱單片機(jī) 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、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè) 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

24、。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱為微控制器。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。嵌入式微控制器（嵌入式微控制器（MCU） 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。 另外還有許多半通用系列如：支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541；支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，處理器是專門用于信號處理方面的處理器，它在系統(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，

25、編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。 在數(shù)字濾波、FFT、譜線分析等方面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處理器上?，F(xiàn)在的DSP的運算速度進(jìn)一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也從上述范圍擴(kuò)大到了通信和計算機(jī)方面。目前最為廣泛應(yīng)用的嵌入式DSP處理器是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。嵌入式嵌入式DSP處理器處理器 嵌入式微處理器（ MPU ），典型代表就是ARM處理器，它是由通用計算機(jī)中的CPU演變而來的，與計算機(jī)處理器不同的是，在實際嵌入式

26、應(yīng)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和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。 嵌入式微處理器（嵌入式微處理器（ MPU ） 和工業(yè)控制計算機(jī)相比，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。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等。其中基于ARM技術(shù)的32位微處理器，市場的占有率目前已達(dá)到80%。在所有ARM處理器系列中，ARM7處理器系列應(yīng)用最廣，采用ARM7處理器作為內(nèi)核生產(chǎn)芯片的公司最多。SoC，就是System on Chip

27、在一個硅片上實現(xiàn)一個復(fù)雜的系統(tǒng) 整個嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔 嵌入式片上系統(tǒng)嵌入式片上系統(tǒng)(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，某些ARM系列器件，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Smart XA重點介紹：重點介紹： 嵌入式微處理器嵌入式微處理器 基本知識 微處理器的特點、分類微處理器的特點、分類 嵌入式系統(tǒng)軟件嵌入式系統(tǒng)軟件 操作系統(tǒng)的基本概念以及分類

28、 嵌入式實時操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的基本概念 OS是一段嵌入在目標(biāo)代碼中的軟件，用戶的其它應(yīng)用程序都建立在OS之上。OS將CPU時間、中斷、I/O、定時器等資源都包裝起來，留給用戶一個標(biāo)準(zhǔn)的API，并根據(jù)各個任務(wù)的優(yōu)先級，合理地在不同任務(wù)之間分配CPU時間。操作系統(tǒng)的分類（1）順序執(zhí)行系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)只含有一個程序，獨占CPU的運行時間，按語句順序執(zhí)行該程序，直至執(zhí)行完畢，另一程序才能啟動運行。如DOS操作系統(tǒng)。（2）分時操作系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)同時可以有多個程序運行，把CPU的時間分按順序分成若干片，每個時間片內(nèi)執(zhí)行不同的程序。如UNIX（3）實時操作系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)有多個程序運行，每個程序有不同的優(yōu)先級，只有最

29、高優(yōu)先級的任務(wù)才能占有CPU的控制權(quán)。按實時性分類： 具有強(qiáng)實時特點的嵌入式操作系統(tǒng) 具有弱實特點的嵌入式操作系統(tǒng) 沒有實時特點的嵌入式操作系統(tǒng)1.強(qiáng)實時系統(tǒng)，其系統(tǒng)響應(yīng)時間在毫秒或微秒級（數(shù)控機(jī)床）；2.一般實時系統(tǒng)，其系統(tǒng)響應(yīng)時間在毫秒幾秒的數(shù)量級上，其實時性的要求比強(qiáng)實時系統(tǒng)要差一些（電子菜譜的查詢）；3.弱實時系統(tǒng)，其系統(tǒng)響應(yīng)時間約為數(shù)十秒或更長（工程機(jī)械控制器）。嵌入式操作系統(tǒng) 由于通常具有實時性的要求，又稱為實時操作系統(tǒng)RTOS（Real-Time Operating System） 為什么使用RTOS？ 支持多任務(wù) 簡化應(yīng)用軟件的開發(fā)難度實時操作系統(tǒng)（RTOS）RTOS的基本特征

30、： 高效的任務(wù)管理 快速靈活的任務(wù)間通信 高度的可剪裁性 動態(tài)鏈接與部件增量加載 快速有效的中斷和異常事件處理 優(yōu)化的浮點支持 動態(tài)內(nèi)存管理 系統(tǒng)時鐘和定時器幾種最常見的RTOS軟實時RTOS 嵌入式Linux Win CE硬實時RTOS VxWorks OSE Nuclear著名的open RTOS uC/OS-II RTEMS自主知識產(chǎn)權(quán)的RTOS HOPEN Delta OS關(guān)于嵌入式操作系統(tǒng)的進(jìn)一步的學(xué)習(xí)包括理論的學(xué)習(xí)以及嵌入式操作系統(tǒng)的移植都將在后面的課程中給予詳細(xì)的講解。3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢高集成度 微處理器 微控制器 系統(tǒng)芯片 (SOC)軟硬件協(xié)同設(shè)計成熟的設(shè)計流程4 嵌入式軟件技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 4.1近十年