面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)-01-單片機(jī)與嵌入式技術(shù)概述課件

CC2530和STM32嵌入式接口技術(shù)開發(fā)1.1單片機(jī)與嵌入式技術(shù)概述CC2530和STM32嵌入式接口技術(shù)開發(fā)1.1單片機(jī)與嵌嵌入式系統(tǒng)概述單片機(jī)與嵌入式嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)的定義以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可剪裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。工業(yè)控制專用安全穩(wěn)定可靠低成本小體積低功耗長續(xù)航工控板汽車電子GPS模塊運動手環(huán)嵌入式系統(tǒng)的定義以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。其中，硬件系統(tǒng)包括嵌入式微處理器、存儲器、外設(shè)接口和必要的外圍電路；軟件系統(tǒng)包括嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組嵌入式處理器的分類MCU包括8位內(nèi)核的MCS-51系列、AVR系列、PIC系列、16位的MCS-96/196/296系列、MSP430系列以及32位的STM32系列等，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。嵌入式MPU一般是32位或64位處理器，與微控制器相比，具有較大的尋址空間和較高的處理速度，能支持嵌入式操作系統(tǒng)的運行。因此，嵌入式微處理器更適合中大型的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。嵌入式DSP有兩個發(fā)展來源：一是DSP系統(tǒng)經(jīng)過單片化、電磁兼容改造以及增加片上外設(shè)，成為嵌入式DSP；二是在通用單片機(jī)或SOC中增加DSP協(xié)處理器。SOC在單芯片上集成了數(shù)字信號處理器、微控制器、存儲器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口電路等電路模塊，可以直接實現(xiàn)信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲、處理等功能。嵌入式處理器的分類MCU包括8位內(nèi)核的MCS-51系列、AV嵌入式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡稱OS）是管理和控制計算機(jī)硬件與軟件資源的計算機(jī)程序，是直接運行在“裸機(jī)”上的最基本的系統(tǒng)軟件，任何其他軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。嵌入式操作系統(tǒng)也是操作系統(tǒng)的一類，具有其基本功能，也具有特殊性。嵌入式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡嵌入式操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)桌面OSWindowsLinuxUNIX實時操作系統(tǒng)軟實時OS嵌入式LinuxWindowsCEPalmOS硬實時OSRT-LinuxU/COS-IIVxWorks單任務(wù)操作系統(tǒng)DOS系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)桌面OSWindow嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式技術(shù)的發(fā)展主要有三方面原因電子技術(shù)的發(fā)展嵌入式接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一應(yīng)用場景的不斷擴(kuò)大嵌入式系統(tǒng)發(fā)展三個要素電子技術(shù)集成電路技術(shù)的發(fā)展讓芯片越來越小型化接口技術(shù)接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一讓嵌入式系統(tǒng)的使用更加普及應(yīng)用場景應(yīng)用場景的不斷擴(kuò)大推動了嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式技術(shù)的發(fā)展主要有三方面原因嵌入式系統(tǒng)發(fā)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用自從20世紀(jì)70年代微處理器誕生后，將計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)等多技術(shù)融合的“專用的計算機(jī)系統(tǒng)”。即嵌入式系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于家用電器、航空航天、工業(yè)、醫(yī)療、汽車、通信、信息技術(shù)等各個領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用自從20世紀(jì)70年代微處理器誕生后，將計算機(jī)單片機(jī)定義單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片又稱為單板機(jī)、嵌入式計算機(jī)或嵌入式微處理器。單片機(jī)采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)定義單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集單片機(jī)及其軟件的特點體積小、功耗低、具有專用性。單片機(jī)系統(tǒng)的專用性。高可靠性和實時性。高效率地設(shè)計。單片機(jī)的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件沒有明顯的區(qū)分。需要開發(fā)環(huán)境和調(diào)試工具。單片機(jī)及其軟件的特點體積小、功耗低、具有專用性。單片機(jī)系統(tǒng)的通用單片機(jī)與專用單片機(jī)通用單片機(jī)通用單片機(jī)是一種基本芯片，它的內(nèi)部資源比較豐富，性能全面且適用性較強(qiáng)，能夠覆蓋多種應(yīng)用需求。專用單片機(jī)專用控制單片機(jī)是專門針對于某個特定產(chǎn)品的單片機(jī)，如電度表和IC讀寫器上的單片機(jī)。通用單片機(jī)與專用單片機(jī)通用單片機(jī)通用單片機(jī)是一種基本芯片，它單片機(jī)的發(fā)展歷史1976-1978單片機(jī)的探索階段以Intel公司的MCS–48為代表。MCS–48的推出是在工控領(lǐng)域的探索，參與這一探索的公司還有MotorolaZilo等，都取得了滿意的效果。1978-1982單片機(jī)的完善階段Intel公司在MCS–48基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS–51。1982-1990單片機(jī)向微控制器發(fā)展階段8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段。Intel公司推出的MCS–96系列單片機(jī)。1990至今微控制器的全面發(fā)展階段隨著單片機(jī)在各個領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價的專用型單片機(jī)。單片機(jī)的發(fā)展歷史1976-1978單片機(jī)的探索階段以Inte物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品，以及物品之間進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是微處理器的三個應(yīng)用時代單芯片應(yīng)用形態(tài)單芯片應(yīng)用形態(tài)表明，微處理器的嵌入式應(yīng)用必須走單芯片控制器的發(fā)展道路。嵌入式應(yīng)用環(huán)境單片微處理器誕生，從根本上解決了嵌入式應(yīng)用中體積、價位、可靠性、控制能力、與對象系統(tǒng)緊耦合的一系列技術(shù)難題。微處理器的物聯(lián)應(yīng)用微處理器為物聯(lián)而生，物聯(lián)是微處理器與生俱來的本質(zhì)特性。早在微處理器誕生時期，通用處理器與嵌入式處理器兩大分支的歷史性分工中，就賦予了嵌入式處理器的物聯(lián)使命。單片機(jī)時代、嵌入式系統(tǒng)時代與物聯(lián)網(wǎng)時代，是微處理器的三個不同的變革時代。三個時代中不變的是微處理器的三個基本特點，變革的是不同學(xué)科介入后產(chǎn)生的巨大飛躍。微處理器的三個應(yīng)用時代單芯片應(yīng)用形態(tài)單芯片應(yīng)用形態(tài)表明，微處思考嵌入式處理器有哪些種類，各有什么特點？常見的嵌入式操作系統(tǒng)有哪些？嵌入式系統(tǒng)的組成？思考嵌入式處理器有哪些種類，各有什么特點？CC2530和STM32嵌入式接口技術(shù)開發(fā)1.1單片機(jī)與嵌入式技術(shù)概述CC2530和STM32嵌入式接口技術(shù)開發(fā)1.1單片機(jī)與嵌嵌入式系統(tǒng)概述單片機(jī)與嵌入式嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)的定義以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可剪裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。工業(yè)控制專用安全穩(wěn)定可靠低成本小體積低功耗長續(xù)航工控板汽車電子GPS模塊運動手環(huán)嵌入式系統(tǒng)的定義以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。其中，硬件系統(tǒng)包括嵌入式微處理器、存儲器、外設(shè)接口和必要的外圍電路；軟件系統(tǒng)包括嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)一般由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組嵌入式處理器的分類MCU包括8位內(nèi)核的MCS-51系列、AVR系列、PIC系列、16位的MCS-96/196/296系列、MSP430系列以及32位的STM32系列等，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。嵌入式MPU一般是32位或64位處理器，與微控制器相比，具有較大的尋址空間和較高的處理速度，能支持嵌入式操作系統(tǒng)的運行。因此，嵌入式微處理器更適合中大型的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。嵌入式DSP有兩個發(fā)展來源：一是DSP系統(tǒng)經(jīng)過單片化、電磁兼容改造以及增加片上外設(shè)，成為嵌入式DSP；二是在通用單片機(jī)或SOC中增加DSP協(xié)處理器。SOC在單芯片上集成了數(shù)字信號處理器、微控制器、存儲器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口電路等電路模塊，可以直接實現(xiàn)信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲、處理等功能。嵌入式處理器的分類MCU包括8位內(nèi)核的MCS-51系列、AV嵌入式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡稱OS）是管理和控制計算機(jī)硬件與軟件資源的計算機(jī)程序，是直接運行在“裸機(jī)”上的最基本的系統(tǒng)軟件，任何其他軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。嵌入式操作系統(tǒng)也是操作系統(tǒng)的一類，具有其基本功能，也具有特殊性。嵌入式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡嵌入式操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)桌面OSWindowsLinuxUNIX實時操作系統(tǒng)軟實時OS嵌入式LinuxWindowsCEPalmOS硬實時OSRT-LinuxU/COS-IIVxWorks單任務(wù)操作系統(tǒng)DOS系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)桌面OSWindow嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式技術(shù)的發(fā)展主要有三方面原因電子技術(shù)的發(fā)展嵌入式接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一應(yīng)用場景的不斷擴(kuò)大嵌入式系統(tǒng)發(fā)展三個要素電子技術(shù)集成電路技術(shù)的發(fā)展讓芯片越來越小型化接口技術(shù)接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一讓嵌入式系統(tǒng)的使用更加普及應(yīng)用場景應(yīng)用場景的不斷擴(kuò)大推動了嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式技術(shù)的發(fā)展主要有三方面原因嵌入式系統(tǒng)發(fā)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用自從20世紀(jì)70年代微處理器誕生后，將計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)等多技術(shù)融合的“專用的計算機(jī)系統(tǒng)”。即嵌入式系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于家用電器、航空航天、工業(yè)、醫(yī)療、汽車、通信、信息技術(shù)等各個領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用自從20世紀(jì)70年代微處理器誕生后，將計算機(jī)單片機(jī)定義單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片又稱為單板機(jī)、嵌入式計算機(jī)或嵌入式微處理器。單片機(jī)采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)定義單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集單片機(jī)及其軟件的特點體積小、功耗低、具有專用性。單片機(jī)系統(tǒng)的專用性。高可靠性和實時性。高效率地設(shè)計。單片機(jī)的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件沒有明顯的區(qū)分。需要開發(fā)環(huán)境和調(diào)試工具。單片機(jī)及其軟件的特點體積小、功耗低、具有專用性。單片機(jī)系統(tǒng)的通用單片機(jī)與專用單片機(jī)通用單片機(jī)通用單片機(jī)是一種基本芯片，它的內(nèi)部資源比較豐富，性能全面且適用性較強(qiáng)，能夠覆蓋多種應(yīng)用需求。專用單片機(jī)專用控制單片機(jī)是專門針對于某個特定產(chǎn)品的單片機(jī)，如電度表和IC讀寫器上的單片機(jī)。通用單片機(jī)與專用單片機(jī)通用單片機(jī)通用單片機(jī)是一種基本芯片，它單片機(jī)的發(fā)展歷史1976-1978單片機(jī)的探索階段以Intel公司的MCS–48為代表。MCS–48的推出是在工控領(lǐng)域的探索，參與這一探索的公司還有MotorolaZilo等，都取得了滿意的效果。1978-1982單片機(jī)的完善階段Intel公司在MCS–48基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS–51。1982-1990單片機(jī)向微控制器發(fā)展階段8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段。Intel公司推出的MCS–96系列單片機(jī)。1990至今微控制器的全面發(fā)展階段隨著單片機(jī)在各個領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價的專用型單片機(jī)。單片機(jī)的發(fā)展歷史1976-1978單片機(jī)的探索階段以Inte物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品，以及物品之間進(jìn)行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是微處理器的三個應(yīng)用時代單芯片應(yīng)用形態(tài)單芯片應(yīng)用形態(tài)表明，微處理器的嵌入式應(yīng)用必須走單芯片控制器的發(fā)展道路。嵌入式應(yīng)用環(huán)境單片微處理器誕生，從根本上解決了嵌入式應(yīng)用中體積、價位、可靠性、控制能力、與對象系統(tǒng)緊耦合