嵌入式系統(tǒng)第1章緒論

1、1第一章 緒論鄒昕光哈爾濱工業(yè)大學自動化測試與控制研究所2課程內容1.1 嵌入式系統(tǒng)概述1.2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程1.3 嵌入式軟件系統(tǒng)案例31.1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng) ( Embedded Systems ) 是指以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(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)。是將應用程序和操作系統(tǒng)與計算機硬件集成在一起的系統(tǒng)4嵌入式設備消費電子：手機、 PDA、機頂盒、微波爐大型設備：汽車、電梯、飛機、導彈通信設備：路由器、交換機、硬件防火墻其他設備：自動售貨機、機器人51.1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)和實時系統(tǒng)區(qū)別【

2、誤解1】嵌入式系統(tǒng)是實時性系統(tǒng)。 【誤解2】實時系統(tǒng)處理速度很快。6實時系統(tǒng)在實時系統(tǒng)中，系統(tǒng)的正確性不僅依賴于計算的結果還依賴于結果產(chǎn)生的時間?！緦嵗繉椃烙到y(tǒng)7嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)定義負責對計算機硬件直接控制和管理；對應用程序提供支持的系統(tǒng)軟件?，F(xiàn)代嵌入式操作系統(tǒng)主要功能任務管理任務間同步和通信內存管理中斷管理8嵌入式系統(tǒng)結構分層結構91.2 嵌入式軟件開發(fā)過程嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境10嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境11嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境交叉編譯編譯鏈接過程在宿主機上的開發(fā)環(huán)境上執(zhí)行可執(zhí)行程序的運行在目標系統(tǒng)上執(zhí)行工具鏈 ToolChain編譯/鏈接工具集形成一套工具鏈條編譯的輸出是鏈接的輸入

3、，形成鏈狀結構【問題】為什么需要交叉編譯？12嵌入式軟件開發(fā)模型連接式開發(fā)環(huán)境可抽換存儲裝置開發(fā)環(huán)境獨立式開發(fā)環(huán)境13連接式開發(fā)環(huán)境宿主機和目標系統(tǒng)通過網(wǎng)絡或串口連接14可抽換存儲裝置開發(fā)環(huán)境宿主機通過可移動存儲設備與目標系統(tǒng)連接目標系統(tǒng)包含基本引導加載程序，其他可執(zhí)行程序存放在移動存儲設備上15獨立式開發(fā)環(huán)境宿主機和目標系統(tǒng)為一個設備161.3 嵌入式軟件系統(tǒng)案例數(shù)碼電子交警系統(tǒng)項目功能要求交通監(jiān)視與機動車闖紅燈抓拍控制高分辨率數(shù)碼相機和地感線圈采集數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)或串行通信方式與指揮控制中心聯(lián)系性能要求系統(tǒng)工作安全可靠系統(tǒng)配置簡單17系統(tǒng)邏輯結構圖18系統(tǒng)設計前端路口車輛檢測及拍照與通信子系

4、統(tǒng) 控制管理中心子系統(tǒng)19現(xiàn)場子系統(tǒng)設計系統(tǒng)組成：嵌入式控制系統(tǒng)地感線圈檢測裝置高精度數(shù)碼相機相關通信附件20現(xiàn)場子系統(tǒng)設計工作原理紅燈亮時檢測地感線圈信號變化捕捉違章車輛；控制數(shù)碼相機抓拍違章車輛。綠燈亮時相片轉存到控制系統(tǒng)的存儲器內；并將照片傳輸?shù)竭h端控制中心。21現(xiàn)場子系統(tǒng)結構圖22現(xiàn)場子系統(tǒng)功能設計在設計中采用多任務并發(fā)執(zhí)行的模式，需要嵌入式操作系統(tǒng)的支持任務定義計時任務：按照間隔時間產(chǎn)生各種信號違章監(jiān)測任務照片上傳任務系統(tǒng)配置任務系統(tǒng)監(jiān)控任務任務關系23主任務系統(tǒng)加電或重啟時該任務執(zhí)行；該任務執(zhí)行必要的初始化和檢測，并產(chǎn)生其他任務；執(zhí)行完相應工作該任務退出。24計時任務系統(tǒng)計時，產(chǎn)生

5、違章監(jiān)測信號，照片上傳信號，系統(tǒng)監(jiān)控信號；每一秒鐘執(zhí)行一次；讀取配置文件，按照要求定時產(chǎn)生各種信號違章信號時間間隔照片上傳信號時間間隔系統(tǒng)監(jiān)控信號時間間隔優(yōu)先級最高 (1)25計時任務2627違章監(jiān)測任務【任務描述】控制相機對闖紅燈的車輛進行拍照28照片上傳任務【任務描述】將數(shù)碼相機中的照片下載到嵌入式控制系統(tǒng)的存儲器中，并將照片傳送給遠程系統(tǒng)。29系統(tǒng)監(jiān)控任務模塊描述 監(jiān)控自身以及通信對方是否工作正常。工作原理利用軟件或硬件看門狗來監(jiān)控自身是否正常工作，如果不正常，系統(tǒng)重啟。利用心跳機制監(jiān)控與遠程系統(tǒng)通信是否正常工作，如果不正常，系統(tǒng)報警。30系統(tǒng)監(jiān)控任務看門狗機制CPUwatchdogRestIOOUTIN31系統(tǒng)監(jiān)控任務心跳機制Task1Task2How are you?Never better!32系統(tǒng)配置任務通信參數(shù)自動配置現(xiàn)場子系統(tǒng)