嵌入式系統(tǒng)(第1-3-嵌入式系統(tǒng))

嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)青島理工大學(xué)課程意義課程設(shè)置的必要性：應(yīng)用需求越來越復(fù)雜微處理器技術(shù)快速發(fā)展嵌入式技術(shù)成為核心課程內(nèi)容與目標(biāo)：理解嵌入式系統(tǒng)的概念和基本要素掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的基本方法實(shí)踐嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)流程為深入開展嵌入式系統(tǒng)相關(guān)科研項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。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(shì)，重點(diǎn)講述了基于ARM微處理器的嵌入式硬件平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)(Linux）和嵌入式軟硬件系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。采用理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐并重的教學(xué)方法，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，通過熟悉開發(fā)環(huán)境與開發(fā)流程、編程實(shí)踐等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。需要的基礎(chǔ)知識(shí)先導(dǎo)課程計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)微機(jī)原理C語(yǔ)言需要了解的基礎(chǔ)知識(shí)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語(yǔ)言。教材及參考資料馬忠梅等，ARM&Linux嵌入式系統(tǒng)教程（第2版）,北京航空航天大學(xué)出版社2008,賈智平，張瑞華，嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社，韋東山主編,嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè),人民郵電出版社，2008年版杜春雷著：ARM體系結(jié)構(gòu)與編程，清華大學(xué)出版社，2003年，第1版。[美]DavidE.Simon著：AnEmbeddedSoftwarePrimer，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年，第1版馬洪連著：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程，電子工業(yè)出版社，2006年，第1版。楊水清編著，ARM嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)詳解，電子工業(yè)出版社，2008年，第一版2005田澤,嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用,北京航空航天大學(xué)出版社,2005周立功,ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程,北京航空航天大學(xué)出版社,2005ARMLimited,ARMArchitectureReferenceManual，/ds_395.htm，2006.8.1探矽工作室,嵌入式系統(tǒng)開發(fā)圣經(jīng),中國(guó)青年出版社,2002網(wǎng)絡(luò)資源嵌入式資訊網(wǎng)，/嵌入式365網(wǎng)，/嵌入式聯(lián)盟，/main.asp嵌入式開發(fā)論壇，/bbs/21IC中國(guó)電子網(wǎng)，/深圳市英蓓特信息技術(shù)有限公司嵌入式開發(fā)網(wǎng)，/嵌入式世界網(wǎng)，/嵌入式控制技術(shù)研究室，/Index.html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(jì)方法獲得嵌入式開發(fā)設(shè)計(jì)的基本經(jīng)驗(yàn)獲得學(xué)分為未來職場(chǎng)的發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)大家能夠期望的收獲您的期望合理嗎？通過本門課程的學(xué)習(xí)，你將獲得以下知識(shí)：提高C語(yǔ)言編程能力（期望值：★★★）學(xué)會(huì)使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，了解多任務(wù)（期望值：★★）了解嵌入式軟件開發(fā)流程（期望值：★）掌握基本嵌入式硬件知識(shí)（期望值：★★）獨(dú)立或合作開發(fā)出嵌入式應(yīng)用軟件（期望值：★★★）掌握嵌入式軟件編程（期望值：★★★）掌握硬件設(shè)計(jì)知識(shí)（期望值：★★★★）學(xué)會(huì)操作系統(tǒng)移植（期望值：★★★★）成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)高手（期望值：★★★★★）ARM人員都在做什么

1硬件設(shè)計(jì)

2系統(tǒng)移植

3驅(qū)動(dòng)開發(fā)

4應(yīng)用開發(fā)

其中推薦把注意力放在后兩個(gè)上，3有難度，4比較靈活，最重要的是都是找工作的砝碼。

考核方式平時(shí)作業(yè)及和表現(xiàn)（占40%）+筆試（60%）考核方式和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)第1章嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展、定義、特點(diǎn)、組成、分類

嵌入式系統(tǒng)硬件核心、軟件核心嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)評(píng)估嵌入式系統(tǒng)處理器的主要指標(biāo)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)嵌入式系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三大領(lǐng)域服務(wù)器市場(chǎng)功能強(qiáng)利潤(rùn)最大的市場(chǎng)可用性強(qiáng)可擴(kuò)展性桌面市場(chǎng)最廣闊的市場(chǎng)嵌入式市場(chǎng)潛力最大的市場(chǎng)嵌入式系統(tǒng)概述以往計(jì)算機(jī)分類：大型計(jì)算機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微計(jì)算機(jī)目前計(jì)算機(jī)分類：超級(jí)計(jì)算機(jī)，大型計(jì)算機(jī)、工作站、微計(jì)算機(jī)、亞微計(jì)算機(jī)亞微計(jì)算機(jī)(嵌入式計(jì)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)中嵌入式系統(tǒng)概述“嵌入式系統(tǒng)”（EmbeddedSystem）一般指非PC系統(tǒng)，有計(jì)算機(jī)功能但又不稱之為計(jì)算機(jī)的設(shè)備或器材。IT業(yè)面臨的3大任務(wù)：用PC技術(shù)處理人所不能處理的事務(wù)；使每一傳統(tǒng)設(shè)備都能連上計(jì)算機(jī)；數(shù)字化產(chǎn)品得到廣泛普及。隨著各行業(yè)對(duì)信息自動(dòng)化需求的不斷提高，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景非常廣闊。嵌入式系統(tǒng)概述

在后PC時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)商業(yè)、人們的日常生活等方方面面。70年代出現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的概念，此時(shí)的嵌入式系統(tǒng)一般不采用操作系統(tǒng)，它們只是實(shí)現(xiàn)某個(gè)控制功能，使用循環(huán)程序處理外界的請(qǐng)求。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜的時(shí)候，每增加一項(xiàng)新功能，都可能需要從頭開始設(shè)計(jì)。所以沒有操作系統(tǒng)就成為了一個(gè)比較大的缺點(diǎn)。C語(yǔ)言使操作系統(tǒng)的開發(fā)變得更加簡(jiǎn)單。從80年代開始，出現(xiàn)了各種各樣的商用嵌入式操作系統(tǒng)，比較著名的有VxWorks、pSOS和WindowsCE等等，近些年，嵌入式Linux也得到了越來越多的應(yīng)用。

嵌入式系統(tǒng)概述

90年代后，以計(jì)算機(jī)和軟件為核心的數(shù)字化技術(shù)取得了迅猛發(fā)展，掀起了一場(chǎng)數(shù)字化技術(shù)革命。多媒體技術(shù)與Internet的應(yīng)用迅速普及，消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通信（3C）一體化趨勢(shì)日趨明顯，嵌入式技術(shù)再度成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。綜觀嵌入式技術(shù)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了4個(gè)階段。

第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器系統(tǒng)。這種系統(tǒng)大部分應(yīng)用于一些專業(yè)性極強(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(yǔ)言程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行直接控制，運(yùn)行結(jié)束后清除內(nèi)存。主要特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)單一，處理效率較低，存儲(chǔ)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(jiǎn)便、價(jià)格低廉，當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍，但是已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)控制和新興的信息家電等領(lǐng)域的需求。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展--第一階段嵌入式系統(tǒng)發(fā)展--第二階段第二階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：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)具有一定的兼容性和擴(kuò)展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)，用戶界面不夠友好；系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運(yùn)行。第三階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：嵌入式操作系統(tǒng)能運(yùn)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)核精小、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、設(shè)備支持、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)用程序簡(jiǎn)單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展--第三階段嵌入式系統(tǒng)發(fā)展--第四階段第四階段是以嵌入式Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個(gè)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)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。嵌入式微處理器在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計(jì)算機(jī)，一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了5～10個(gè)嵌入式微處理器，鍵盤、鼠標(biāo)、軟驅(qū)、硬盤、顯示卡、顯示器、網(wǎng)卡、Modem、聲卡、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)字相機(jī)、USB集線器等均是由嵌入式處理器控制。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器儀表、汽車、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)與一般的PC機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不同，不同的嵌入式系統(tǒng)彼此之間差別也很大。嵌入式系統(tǒng)一般功能單一，簡(jiǎn)單，在兼容性方面要求不高，但是在大小、成本方面限制較多。目前，嵌入式系統(tǒng)還沒有比較權(quán)威、比較統(tǒng)一的定義，人們從不同的角度來理解嵌入式系統(tǒng)，描述嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)－－描述一嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應(yīng)用為中心、以計(jì)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(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是指嵌入式計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)，是指嵌入各種設(shè)備及應(yīng)用產(chǎn)品內(nèi)部的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它主要完成信號(hào)控制的功能，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，可作為一個(gè)部件埋藏于所控制的裝置中，它提供用戶接口、管理有關(guān)信息的輸入輸出、監(jiān)控設(shè)備工作，使設(shè)備及應(yīng)用系統(tǒng)有較高智能和性價(jià)比。

嵌入式系統(tǒng)－－描述二嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，半導(dǎo)體技術(shù)，微電子技術(shù)，語(yǔ)音圖象數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，甚至傳感器等先進(jìn)技術(shù)和具體應(yīng)用對(duì)象相結(jié)合后的更新?lián)Q代產(chǎn)品，是技術(shù)密集，投資強(qiáng)度大，高度分散，不斷創(chuàng)新的知識(shí)密集型系統(tǒng)。反映當(dāng)代最新技術(shù)的先進(jìn)水平。嵌入式系統(tǒng)－－描述三嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)分散的工業(yè),充滿了競(jìng)爭(zhēng)、機(jī)遇與創(chuàng)新,沒有哪一個(gè)系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場(chǎng)。從某種意義上來說，通用計(jì)算機(jī)行業(yè)的技術(shù)是壟斷的。占整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)90%的PC產(chǎn)業(yè)，其中80%采用Intel的80x86體系結(jié)構(gòu)，芯片基本上出自Intel，AMD等幾家公司。在操作系統(tǒng)和文字處理器方面，Microsoft的Windows及Word占80～90%，憑借操作系統(tǒng)還可以搭配其它應(yīng)用程序。因此當(dāng)代的通用計(jì)算機(jī)工業(yè)的基礎(chǔ)被認(rèn)為是由Wintel（Microsoft和Intel90年代初建立的聯(lián)盟）壟斷的工業(yè)。嵌入式系統(tǒng)－－描述四嵌入式系統(tǒng)面向用戶，面向產(chǎn)品，面向應(yīng)用。如果獨(dú)立于應(yīng)用，自行發(fā)展，則會(huì)失去市場(chǎng)。嵌入式處理器的功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等方面均受到應(yīng)用要求的制約,這也是各個(gè)半導(dǎo)體廠商之間競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)－－描述五嵌入式系統(tǒng)定義：是現(xiàn)代科學(xué)多學(xué)科互相融合的以應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品為核心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以通信技術(shù)為載體，以消費(fèi)類產(chǎn)品為對(duì)象，引入各類傳感器，進(jìn)入Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的連接，從而適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境的產(chǎn)品。嵌入式系統(tǒng)無(wú)多余軟件，軟件以固化態(tài)出現(xiàn)，硬件亦無(wú)多余存儲(chǔ)器，可靠性高，成本低，體積小，功耗少，包含于各種不同類型的設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)－－綜合描述嵌入式系統(tǒng)定義

一般定義以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪,應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。是將應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（系統(tǒng)角度）術(shù)語(yǔ)嵌入式反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)（被稱之為嵌入的系統(tǒng)）的一個(gè)完整子系統(tǒng)。嵌入式的系統(tǒng)可以包含多個(gè)嵌入式系統(tǒng)。廣義定義任何一個(gè)非計(jì)算機(jī)的計(jì)算系統(tǒng)IEEE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(shí)序和穩(wěn)定性要求全自動(dòng)操作循環(huán)嵌入式系統(tǒng)定義InstituteofElectricalandElectronicsEngineers(IEEE)美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)微機(jī)學(xué)會(huì)定義嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式應(yīng)用為目的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？煞譃橄到y(tǒng)級(jí)、板級(jí)、片級(jí)系統(tǒng)級(jí)：各種類型的工控機(jī)、PC104模塊板級(jí)：各種類型的帶CPU的主板及OEM產(chǎn)品片級(jí)：各種以單片機(jī)、DSP、微處理器為核心的產(chǎn)品嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義廣義上講，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可稱為嵌入式系統(tǒng)。如各類單片機(jī)和DSP系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在完成較為單一的專業(yè)功能時(shí)具有簡(jiǎn)潔高效的特點(diǎn)。但由于他們沒有操作系統(tǒng)，管理系統(tǒng)硬件核軟件的能力有限，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多任務(wù)功能時(shí)，往往困難重重，甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。從狹義上講，我們更加強(qiáng)調(diào)那些使用嵌入式微處理器構(gòu)成獨(dú)立系統(tǒng)，具有自己操作系統(tǒng)，具有特定功能，用于特定場(chǎng)合的嵌入式系統(tǒng)。本課程中的嵌入式系統(tǒng)是指狹義上的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介發(fā)展歷史

嵌入式系統(tǒng)本身是一個(gè)相對(duì)模糊的定義。一個(gè)手持的MP3和一個(gè)PC104的微型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)都可以認(rèn)為是嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)有了近30年的發(fā)展歷史，它是硬件和軟件交替發(fā)展的雙螺旋式發(fā)展。最早的單片機(jī)是Intel公司的8048，它出現(xiàn)在1976年Motorola同時(shí)推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，這些早期的單片機(jī)均含有256字節(jié)的RAM、4K的ROM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、兩個(gè)16位定時(shí)器。之后在80年代初，Intel又進(jìn)一步完善了8048，在它的基礎(chǔ)上研制成功了8051。

1981年ReadySystem開發(fā)了世界上第1個(gè)商業(yè)嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核（VTRX32），包含了許多傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的特征，包括任務(wù)管理、任務(wù)間通訊、同步與相互排斥、中斷支持、內(nèi)存管理等功能。隨后，出現(xiàn)了如IntegratedSystemIncorporation(ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、QNX公司的QNX

等，PalmOS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，uCOS、Nucleux，以及國(guó)內(nèi)的Hopen、DeltaOS等嵌入式操作系統(tǒng)也相繼出現(xiàn)。嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件與嵌入式軟件組成。嵌入式硬件以芯片、模板、組件、控制器形式埋藏于設(shè)備內(nèi)部。嵌入式軟件是實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和各種專用軟件，一般固化在ROM或閃存中。嵌入式系統(tǒng)軟硬兼施，融為一體，成為產(chǎn)品，但在開發(fā)過程中需要一些開發(fā)工具進(jìn)行輔助開發(fā)。

嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)的典型組成嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

1．系統(tǒng)需求分析確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，提練設(shè)計(jì)規(guī)格說明書，作為設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)需求一般包括功能性需求和非功能性需求兩方面。功能性需求是系統(tǒng)的基本功能，如輸入輸出信號(hào)、操作方式等；非功能性需求包括系統(tǒng)性能、成本、功耗、體積、重量等因素。2．體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能性和非功能性需求，包括對(duì)硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分以及系統(tǒng)的軟件、硬件選型等。一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程3．硬件/軟件設(shè)計(jì)（硬件、軟件、執(zhí)行裝置并行設(shè)計(jì)）基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大部分工作集中在軟件設(shè)計(jì)上，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、軟件組件技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代軟件工程經(jīng)常采用的方法。4．系統(tǒng)集成

把系統(tǒng)的軟件、硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程5．系統(tǒng)測(cè)試對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，檢查是否滿足規(guī)格說明書中給定的功能要求。針對(duì)系統(tǒng)的不同復(fù)雜程度，有不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，比如瀑布設(shè)計(jì)方法、自頂向下的設(shè)計(jì)方法、自下向上的設(shè)計(jì)方法、螺旋設(shè)計(jì)方法、逐步細(xì)化設(shè)計(jì)方法、并行設(shè)計(jì)方法等?？筛鶕?jù)實(shí)際情況和熟悉程度靈活選用。

嵌入式系統(tǒng)硬件核心是嵌入式處理器。嵌入式處理器可以分為四類：嵌入式微處理器EMPU

（EmbeddedMicroprocessorUnit）

嵌入式微控制器EMCU

（EmbeddedMicrocontrollerUnit）

嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器EDSP

（EmbeddedDigitalSignalProcessor）

嵌入式片上系統(tǒng)ESoC

（EmbeddedSystemonChip）

嵌入式系統(tǒng)硬件核心嵌入式微處理器EMPU嵌入式微處理器就是和通用計(jì)算機(jī)的微處理器對(duì)應(yīng)的CPU。在應(yīng)用中，一般是將微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，在母板上只保留和嵌入式相關(guān)的功能即可，這樣可以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求。嵌入式微處理器制造商：摩托羅拉、英特爾、IBM、日立、NEC、東芝、AMD、國(guó)家半導(dǎo)體、Zilog、IDT、富士通、Atmel、太陽(yáng)、微系統(tǒng)、夏普、Oki、飛利浦等。主要的嵌入式微處理器包括：MotorolaPowerPC、IntelPentium、Motorola68000、strongARM、MIPS、AMDX86系列等等。嵌入式微控制器又稱為單片機(jī)，它將CPU、存儲(chǔ)器（少量的RAM、ROM或兩者都有）和其它外設(shè)接口封裝在同一片集成電路里。嵌入式微控制器制造商：摩托羅拉、英特爾、英飛凌科技、Atmel、日立、NEC、三菱、東芝、松下、Microchip、富士、飛利浦、德州儀器、三星、三洋、索尼、Oki、凌陽(yáng)科技等。主要的嵌入式微控制器包括：MCS-51、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K、Z8、C540、PIC、AVR等系列。嵌入式微控制器EMCU嵌入式DSP專門用來對(duì)離散時(shí)間信號(hào)進(jìn)行極快的處理計(jì)算，提高編譯效率和執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析、圖像處理等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。DSP正在大量進(jìn)入嵌入式市場(chǎng)，目前廣泛應(yīng)用的是TI產(chǎn)品TMS320C2000

/C5000/6000系列，另外Intel和Siemens也有相應(yīng)的產(chǎn)品。嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器EDSPESoC：在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)。各種通用處理器內(nèi)核將作為SoC設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，成為VLSI設(shè)計(jì)中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，用標(biāo)準(zhǔn)的VHDL等語(yǔ)言描述。用戶只需定義出整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后，就可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除個(gè)別無(wú)法集成的器件以外，整個(gè)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(jiǎn)潔，對(duì)于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。SoC的特征：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)功能的VLSI；采用超深亞微米工藝技術(shù)；使用一個(gè)以上嵌入式CPU/數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）；外部可以對(duì)芯片進(jìn)行編程；

嵌入式片上系統(tǒng)ESoCSOC芯片技術(shù)在手機(jī)領(lǐng)域舉例SoC技術(shù)的一大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是它可以降低系統(tǒng)板上因信號(hào)在多個(gè)芯片之間進(jìn)出帶來的延遲而導(dǎo)致的性能局限，它也提高了系統(tǒng)的可靠性和降低了總的系統(tǒng)成本。此外，在PCB板空間特別緊張和將低功耗視為第一設(shè)計(jì)目標(biāo)的應(yīng)用中，如手機(jī)，SoC常常是唯一的高性價(jià)比解決方案?；赯228芯片，杰得提供接口豐富的系統(tǒng)板和開發(fā)包。以此為基礎(chǔ)，研發(fā)人員能夠快速地開發(fā)出功能各異的產(chǎn)品。列如智能手機(jī)。基于Z228芯片，只需使用較少的器件，研發(fā)人員就能較快地開發(fā)出功能強(qiáng)大的多媒體智能手機(jī)。Z228可以通過UART或68K接口與基帶芯片通信。Z228支持主流的嵌入式操作系統(tǒng)，支持高質(zhì)量的音視頻通訊，具有數(shù)碼相機(jī)/視頻攝像功能和PDA功能，并具有軟件擴(kuò)展能力。Z228實(shí)現(xiàn)了高效的電源管理，提供多種工作模式，能有效延長(zhǎng)智能手機(jī)的電池壽命。嵌入式系統(tǒng)硬件目前，國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)已由8位轉(zhuǎn)向32位嵌入式產(chǎn)品。冰箱用上了DSP，汽車電子全面走向32位，通信相關(guān)產(chǎn)品更是32位處理器的天下。MCS-51系列是單片機(jī)普及系列，在各個(gè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，嵌入式設(shè)計(jì)人員幾乎都掌握該系列。ARM系列32位處理器在低功耗移動(dòng)通信設(shè)備方面占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。Motorola的M683××系列、PowerPC系列主要用在工控與汽車電子方面。知識(shí)產(chǎn)權(quán)IntellectualPropertyIP核（IntellectualPropertycore）是一段具有特定電路功能的硬件描述語(yǔ)言程序，該程序與集成電路工藝無(wú)關(guān)，可以移植到不同的半導(dǎo)體工藝中去生產(chǎn)集成電路芯片。嵌入式系統(tǒng)軟件核心包括：

系統(tǒng)軟件：嵌入式操作系統(tǒng)

支撐軟件：嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)及工具

應(yīng)用軟件：嵌入式應(yīng)用軟件

嵌入式系統(tǒng)軟件核心1．軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)

為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯在磁盤中。2．軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性盡管半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使處理器速度不斷提高、片上存儲(chǔ)器容量不斷增加，但在大多數(shù)應(yīng)用中，存儲(chǔ)空間仍然是寶貴的，還存在實(shí)時(shí)性的要求。為此要求程序編寫和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進(jìn)制代碼長(zhǎng)度、提高執(zhí)行速度。嵌入式系統(tǒng)軟件的特征13．操作系統(tǒng)軟件具有高實(shí)時(shí)性在多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)中，對(duì)各項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧、合理調(diào)度是保證系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，單純提高處理器的速度是無(wú)法完成這些要求的，也是沒有效率的，這種任務(wù)調(diào)度只能由優(yōu)化編寫的系統(tǒng)軟件來完成，因此操作系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性是基本要求。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用語(yǔ)言：據(jù)統(tǒng)計(jì)，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最受歡迎的前3種編程語(yǔ)言分別是C(74.6%)、匯編(69.6%)和C++(50.1%)。嵌入式系統(tǒng)軟件的特征2通用計(jì)算機(jī)具有完善的操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序的開發(fā)以及完成后的軟件都在OS平臺(tái)上面運(yùn)行，但一般不是實(shí)時(shí)的。嵌入式系統(tǒng)則不同，應(yīng)用程序用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言來開發(fā)，可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源，用戶必須自行選配RTOS開發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)1．微內(nèi)核結(jié)構(gòu)一般來說，操作系統(tǒng)內(nèi)核只提供基本的功能，如建立和管理進(jìn)程、管理設(shè)備等。但是，一些桌面操作系統(tǒng)，如Windows等，將許多功能引入內(nèi)核，操作系統(tǒng)的內(nèi)核變得越來越大。內(nèi)核變大使得占用的資源增多，剪裁起來很麻煩。嵌入式操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，內(nèi)核只提供基本的功能，比如：任務(wù)的調(diào)度、任務(wù)之間的通信與同步、內(nèi)存管理、時(shí)鐘管理等。其它的應(yīng)用組件，比如網(wǎng)絡(luò)功能、文件系統(tǒng)等均工作在用戶態(tài)，以系統(tǒng)進(jìn)程或函數(shù)調(diào)用的方式工作。因而系統(tǒng)都是可裁減的，用戶可以根據(jù)自己的需要選用相應(yīng)的組件。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)2．任務(wù)調(diào)度任務(wù)的調(diào)度有三種方式：可搶占式調(diào)度、不可搶占式調(diào)度和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。不可搶占式調(diào)度：一個(gè)任務(wù)一旦獲得CPU就獨(dú)占CPU運(yùn)行，除非由于某種原因，它決定放棄CPU的使用權(quán)；可搶占式調(diào)度：基于任務(wù)優(yōu)先級(jí)，當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)可以隨時(shí)讓位給優(yōu)先級(jí)更高的處于就緒態(tài)的其它任務(wù)；時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)有同樣的優(yōu)先級(jí)，不同任務(wù)輪轉(zhuǎn)地使用CPU，直到系統(tǒng)分配的CPU時(shí)間片用完。目前，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)采用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度法，對(duì)相同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)則采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)多數(shù)嵌入式系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的要求較高，稱之為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。有兩種類型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)：硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)并不要求限定某一任務(wù)必須在一定的時(shí)間內(nèi)完成，只要求各任務(wù)運(yùn)行得越快越好；硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求，一旦系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，就可能會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤，一般在工業(yè)控制中應(yīng)用較多。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

3．硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)一些桌面操作系統(tǒng)使用了虛擬存儲(chǔ)器的概念。采用段式管理、頁(yè)式管理、或段頁(yè)式管理。但是，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)不使用虛存技術(shù)，對(duì)內(nèi)存的訪問是直接的，使用物理地址；而且，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間沒有保護(hù)，各個(gè)進(jìn)程共享同一個(gè)運(yùn)行空間。一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行前，系統(tǒng)必須為它分配足夠的連續(xù)地址空間，然后全部載入主存儲(chǔ)器。由此可見，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員必須參與系統(tǒng)的內(nèi)存管理，對(duì)軟件中的一些內(nèi)存操作必須格外小心。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

4．內(nèi)存管理嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核可以在Flash上直接運(yùn)行，也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。Flash的運(yùn)行方式，是把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫到Flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從Flash的某個(gè)地址開始執(zhí)行。這種方法實(shí)際上是很多嵌入式系統(tǒng)所采用的方法。內(nèi)核加載方式是把內(nèi)核的壓縮文件存放在Flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)讀取壓縮文件在內(nèi)存里解壓，然后開始執(zhí)行。這種方式相對(duì)復(fù)雜一些，但是運(yùn)行速度可能更快，因?yàn)镽AM的存取速率要比Flash高。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)

5．內(nèi)核加載方式

嵌入式系統(tǒng)與PC之間的區(qū)別嵌入式系統(tǒng)一般是專用系統(tǒng)，而PC是通用計(jì)算平臺(tái)嵌入式系統(tǒng)的資源比PC少得多嵌入式系統(tǒng)軟件故障帶來的后果比PC機(jī)大得多嵌入式系統(tǒng)一般采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)大都有成本、功耗的要求嵌入式系統(tǒng)得到多種微處理體系的支持嵌入式系統(tǒng)需要專用的開發(fā)工具常見的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)RTOS：女媧Hopen桑夏2000DeltaOS中軟Linux2.0LinuxHardHatLinux(MontaVista)RedFlagLinux（紅旗Linux）HBOS（“天堂之鳥”）SuseRedHatEmbedix

LynxOS(LynuxWorks)

常見的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

國(guó)外RTOS：VXWorks(風(fēng)河系統(tǒng))WindowsCE(微軟)pSOSystem(風(fēng)河系統(tǒng))VRTX(明導(dǎo)資訊)PalmPowerTVAMX(KADAK)CExecutivePSX(JMI)VelOSity(GreenHills)OS-9(MicrowareSystems)OSE(EneaOSESystems)QNX(QNXSoftwareSys)RTXC(Lineo/EmbeddedPowerCorp)SuperTask!(USSoftware)ThreadX(ExpressLogic)TNT/RTX(VenturCom)WindowsNTEmbedded/XP(微軟)

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具

編譯器：GNU編譯器調(diào)試工具：GNU調(diào)試工具集成開發(fā)環(huán)境（IDE）繪圖入門工具算法開發(fā)工具：UML/SDL工具庫(kù)網(wǎng)絡(luò)/通信協(xié)議配置管理工具需求管理工具DSP開發(fā)工具器件驅(qū)動(dòng)器開發(fā)工具軟硬件協(xié)同驗(yàn)證工具Java工具存儲(chǔ)器分析工具軟件仿真/建模工具WinCE工具測(cè)試軟件事件跟蹤工具內(nèi)電路仿真器（ICE）ROM仿真器JTAG仿真器邏輯分析器示波器硬件/軟件開發(fā)工具主要商家

1．實(shí)時(shí)在線仿真系統(tǒng)ICE(In-CircuitEmulator)()2．高級(jí)語(yǔ)言編譯器（CompilerTools）()。提供高檔嵌入式微處理器編譯器的公司有：Microsoft(x86)、Borland(x86)、Microtec(68k、PowerPC、x86、i960)、Intel(i960)、Diab(PowerPC、68K)、GreenHill(68k、PowerPC、MIPS、X86)等。嵌入式Java將會(huì)在未來兩年在高檔嵌入式微處理器中得到應(yīng)用。3．源程序模擬器（Simulator）(；)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具市場(chǎng)：國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)90％以上，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)很小，但正在興起，很快進(jìn)入市場(chǎng)。

硬件開發(fā)環(huán)境嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用情況1．國(guó)外情況美國(guó)：水平較高日本：較普及歐洲共同體：較好新加坡：一般2．國(guó)內(nèi)情況內(nèi)地：一般臺(tái)灣：較好香港：較高澳門：一般嵌入式系統(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(dòng)存貯工控設(shè)備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備消費(fèi)電子軍事國(guó)防電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域1國(guó)防工業(yè)、軍事工業(yè)、兵器工業(yè)：各種武器控制（火炮控制、導(dǎo)彈控制、智能炸彈制導(dǎo)引爆裝置）、坦克、艦艇、轟炸機(jī)等陸?？崭鞣N軍用電子裝備，雷達(dá)、電子對(duì)抗軍事通信裝備，野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)用各種專用設(shè)備等。我國(guó)嵌入式計(jì)算機(jī)最早用于導(dǎo)彈控制。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域2信息家電、民用設(shè)備：各種信息家電產(chǎn)品，如數(shù)字電視機(jī)、機(jī)頂盒，數(shù)碼相機(jī)，VCD、DVD音響設(shè)備，可視電話，家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，洗衣機(jī)，網(wǎng)絡(luò)冰箱，網(wǎng)絡(luò)空調(diào)，智能玩具，其他消費(fèi)類電子產(chǎn)品等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域3工業(yè)：各種智能測(cè)量?jī)x表、智能卡、數(shù)控裝置、可編程控制器、控制機(jī)、分布式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線儀表及控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人、智能傳感器、機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備、車載導(dǎo)航器、汽車電子設(shè)備、車輛與交通工程等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域4商業(yè)：各類收款機(jī)、電子秤、條形碼閱讀機(jī)、商用終端、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、IC卡輸入設(shè)備、取款機(jī)、自動(dòng)柜員機(jī)、自動(dòng)服務(wù)終端、防盜系統(tǒng)、各種銀行專業(yè)外圍設(shè)備、智能金融器具、遠(yuǎn)程教育。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域5辦公自動(dòng)化：復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、其他計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、掌上電腦、激光照排系統(tǒng)、安全監(jiān)控設(shè)備、媒體手機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、變頻空調(diào)設(shè)備、通信終端、程控交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機(jī)、Webserver、網(wǎng)絡(luò)接入盒等）、網(wǎng)絡(luò)工程、錄音錄象及電視會(huì)議設(shè)備、數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域6醫(yī)療保健設(shè)備：各種醫(yī)療電子儀器，X光機(jī)、超聲診斷儀、計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)、心臟起博器、監(jiān)護(hù)儀、輔助診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、專家系統(tǒng)等。其他領(lǐng)域：農(nóng)業(yè)技術(shù)、光學(xué)系統(tǒng)、氣象預(yù)報(bào)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)字通信、移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)音處理。社會(huì)發(fā)展方面：嵌入式Internet應(yīng)用基于VXworks的火星探路者2004年“勇氣號(hào)”再次登陸火星汽車總成嵌入式系統(tǒng)概要汽車總成嵌入式系統(tǒng)概要MATLAB分析設(shè)計(jì)從概念設(shè)計(jì)到測(cè)試建模/仿真自動(dòng)代碼生成原型ECU硬件在回路仿真旁路技術(shù)虛擬車輛模型振動(dòng)鉆削控制系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)ECUECU又稱行車電腦，是汽車專用微機(jī)控制器，由大規(guī)模集成電路組成。電控單元的功用是根據(jù)其內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)對(duì)空氣流量計(jì)及各種傳感器輸入的信息進(jìn)行運(yùn)算、處理、判斷，然后輸出指令，向噴油器提供一定寬度的電脈沖信號(hào)以控制噴油量。電控單元由微型計(jì)算機(jī)、輸入、輸出及控制電路等組成。ECUECU就是汽車的電腦（相當(dāng)于電腦的CPU）負(fù)責(zé)收集各個(gè)傳感器的信號(hào)然后給出相應(yīng)的指令使發(fā)動(dòng)機(jī)出在最佳的工作狀態(tài)一旦有傳感器失靈不工作ECU也會(huì)自我檢測(cè)然后顯示在儀表臺(tái)上（黃色的那個(gè)故障燈）

維修人員通過解碼器讀出故障碼從而快速的排除故障發(fā)動(dòng)機(jī)ECU硬件原理發(fā)動(dòng)機(jī)ECUCAN控制器信號(hào)調(diào)理電路CAN控制器CAN控制器HSI80C196噴油量計(jì)算噴油正時(shí)計(jì)算故障檢測(cè)通訊程序EGR控制計(jì)算4DE2柴油機(jī)冷卻液溫度燃油溫度機(jī)油溫度大氣壓力進(jìn)氣管壓力進(jìn)氣溫度機(jī)油壓力腳踏板傳感器起動(dòng)開關(guān)巡航開關(guān)功率/經(jīng)濟(jì)故障運(yùn)行診斷儀接口儀表板標(biāo)定系統(tǒng)其他ECU脈沖信號(hào)車速傳感器噴油泵ECU故障報(bào)警電控EGR巡航指示啟動(dòng)預(yù)熱機(jī)油報(bào)警數(shù)字信號(hào)CAN控制器CAN控制器油耗顯示數(shù)字信號(hào)CAN控制器AMT控制自動(dòng)變速器（AMT）能根據(jù)車速、油門、駕駛員命令等參數(shù)，確定最佳擋位，控制原來由駕駛員人工完成的離合器分離與接合、換擋手柄的摘擋與掛擋以及發(fā)動(dòng)機(jī)的油門開度的同步調(diào)節(jié)等操作過程，最終實(shí)現(xiàn)換擋過程的操縱自動(dòng)化。AMT保持了原有機(jī)械變速器的基本結(jié)構(gòu)，比較常用的進(jìn)口AT（液力變矩器自動(dòng)變速器），具有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、易于制造、工作可靠及操縱方便等優(yōu)點(diǎn)，尤其是其省油的特點(diǎn)適合于我國(guó)大、中巴與載重車應(yīng)用。AMT控制其工作原理是在機(jī)械變速箱（手動(dòng)檔）原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，主要改變手動(dòng)換檔操縱部分。即在總體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不變的情況下通過加裝微機(jī)控制的自動(dòng)操縱系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)換檔的自動(dòng)化。因此AMT實(shí)際上是由一個(gè)電腦來控制一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)來完成操作離合器和選檔的兩個(gè)動(dòng)作。AMT的核心技術(shù)是微機(jī)控制，電子技術(shù)及質(zhì)量將直接決定AMT的性能與運(yùn)行質(zhì)量。AMT控制原理機(jī)械動(dòng)作電信號(hào)聲音感覺感覺駕駛員車速車輛換擋手柄和加速踏板環(huán)境換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)變速器離合器供油控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)ECU發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)AMT系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)太空艙智能椅現(xiàn)代化家庭機(jī)器人嵌入式技術(shù)刺激新的需求2002年完成地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試；2002年底頒布國(guó)家數(shù)字電視有線傳輸標(biāo)準(zhǔn)；2003年底前頒布國(guó)家數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)配套標(biāo)準(zhǔn)，確定數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)體系；2005年在有條件的城市推廣數(shù)字電視播出；2008年的北京奧運(yùn)會(huì)上向全世界傳輸數(shù)字高清晰度電視節(jié)目，主要的大城市開始數(shù)字電視商業(yè)廣播；2015年數(shù)字電視成為我國(guó)電視播出的主要方式。中國(guó)數(shù)字電視發(fā)展規(guī)劃1．專用性強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)面向特定應(yīng)用，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)的小型化。2．技術(shù)融合嵌入式系統(tǒng)將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合，是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。3．軟硬一體，軟件為主軟件是嵌入式系統(tǒng)的主體，有IP核。嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都可以高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣，去除冗余，可以在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能。嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)4．速度快、存儲(chǔ)量大、可靠性高為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤中。5．需專門開發(fā)工具和環(huán)境

嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后，用戶通常也不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。6．體積小、價(jià)格低、工藝先進(jìn)、性能價(jià)格比高、系統(tǒng)配置要求低、實(shí)時(shí)性強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中相關(guān)技術(shù)及配套技術(shù)

1．芯片技術(shù)2．通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3．總線技術(shù)4．電源技術(shù)5．材料科學(xué)6．測(cè)量技術(shù)7．納米技術(shù)

從發(fā)展來看，嵌入式Internet將成為重要的研究方向，因此設(shè)計(jì)和制造嵌入式瘦服務(wù)器、嵌入式網(wǎng)關(guān)、嵌入式因特網(wǎng)路由器將成為嵌入式Internet時(shí)代的關(guān)鍵和核心技術(shù)。

嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)11．嵌入式支撐軟件嵌入式瀏覽器嵌入式多媒體套件嵌入式GUI嵌入式中文系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用套件嵌入式Java嵌入式無(wú)線通訊軟件2．嵌入式語(yǔ)音芯片嵌入式語(yǔ)音芯片基于嵌入式操作系統(tǒng)，采用語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音合成、語(yǔ)音學(xué)和文本處理等技術(shù)。

應(yīng)用場(chǎng)合：手持設(shè)備、智能家電玩具（聲控玩具、仿真寵物）車載通信設(shè)備移動(dòng)通信設(shè)備嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)23．嵌入式人機(jī)界面技術(shù)

嵌入式設(shè)備之所以為千家萬(wàn)戶所接受，重要因素之一是它們與使用者之間的親和力，自然的人機(jī)交互界面，如司機(jī)操縱高度自動(dòng)化的汽車主要還是通過習(xí)慣的方向盤、腳踏板和操縱桿。人們與信息終端交互是通過GUI屏幕。該項(xiàng)研究?jī)?nèi)容還包括：手寫文字輸入、語(yǔ)音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件、彩色圖形圖像處理。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)34．汽車電子技術(shù)汽車電子應(yīng)用包括四部份：

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制：限速控制，燃料噴注控制

汽車舒適裝置：遙控防盜系統(tǒng)，自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，影音播放系統(tǒng)，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

汽車操控和制動(dòng)：剎車防抱死系統(tǒng)(ABS)，防滑系統(tǒng)(ASR)，電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)

汽車總成控制：完成整車的優(yōu)化控制汽車的控制單元較多，采用的嵌入式微控制器各不相同，但都要求符合工業(yè)規(guī)格，能適應(yīng)汽車工作的惡劣環(huán)境，包括高溫、電源干擾、可靠度等。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)4嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)55．與Internet相結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的未來將向多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。將進(jìn)一步緊密結(jié)合Internet和采用藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。在智能化方面，基于知識(shí)的嵌入式系統(tǒng)也將是一個(gè)發(fā)展方向。單片機(jī)：中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通信接口等集成在一塊芯片上，構(gòu)成了一個(gè)單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱為單片機(jī)SCMC(Singlechipmicrocomputer)。除了工業(yè)控制領(lǐng)域，單片微機(jī)在家用電器、電子玩具、通信、高級(jí)音響、圖形處理、語(yǔ)言設(shè)備、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域迅速發(fā)展。單片機(jī)的概念

MCS是INTEL公司的注冊(cè)商標(biāo)。8051單片機(jī)是INTEL公司1980年推出的MCS-51系列單片機(jī)的第一個(gè)成員。以后，凡是INTEL公司生產(chǎn)的以8051為核心單元的其它派生單片機(jī)都稱為MCS-51系列，簡(jiǎn)稱為51系列。其它公司生產(chǎn)的以8051為核心單元的其它派生單片機(jī)不能稱為MCS-51系列，只能稱為8051系列。8051系列泛指所有公司（也包括INTEL公司）生產(chǎn)的以8051為核心單元的所有單片機(jī)。比如：PHILIPS(飛利浦公司)：83C552及51LPC系列SIEMENS(西門子公司)：SAB80512AMD(先進(jìn)微器件公司)：8053OKI(日本沖電氣公司)：MSM80C154ATMEL：Flash單片機(jī)89C51DALLAS：DS5000/DS5001華邦：W78C51及W77C51MCS-51系列單片機(jī)Intel公司：MCS-48、MCS-51、MCS-96系列Motorola公司：6801、6802、6803、6805、68HCII系列Zilog公司：Z8、Super8系列Rockwell(美國(guó)洛克威爾)公司：6500、6501系列Fairchild(仙童)公司：F8系列其他系列單片機(jī)MCS-48系列MCS-51系列Philips公司80C51系列部分單片機(jī)ATMEL公司89C51系列部分單片機(jī)華邦公司W(wǎng)78C51和W77C51系列部分單片機(jī)MCS-96系列嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的特點(diǎn)為什么要學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的適用學(xué)科嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的適用對(duì)象開設(shè)嵌入式系統(tǒng)課程為什么要學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)需求－中國(guó)具有世界最大嵌入式技術(shù)市場(chǎng)，將成為世界第一，手持儀器設(shè)備、信息家電、城市建設(shè)、工業(yè)控制、軍事應(yīng)用，……，嵌入式技術(shù)無(wú)處不在。企業(yè)人才需求－軟硬件設(shè)計(jì)人才，應(yīng)用開發(fā)人才，綜合性人才，……技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)要求－8位、16位、32位，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，……為什么要學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)？從計(jì)算發(fā)展的趨勢(shì)看為什么要學(xué)習(xí)嵌入式技術(shù)？個(gè)人職業(yè)發(fā)展的需要人才市場(chǎng)需求大中國(guó)具有世界最大嵌入式技術(shù)市場(chǎng)，手持儀器設(shè)備、信息家電、城市建設(shè)、工業(yè)控制、軍事應(yīng)用等等，嵌入式技術(shù)無(wú)處不在。軟件開發(fā)人員門檻底，競(jìng)爭(zhēng)激烈工作比較辛苦薪水不高（軟件藍(lán)領(lǐng)）5～6k（碩士畢業(yè)）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員門檻高，競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)溫和工作相對(duì)輕松薪水較高7～8k（碩士畢業(yè)）目前嵌入式人才培養(yǎng)模式企業(yè)需要大量的嵌入式系統(tǒng)工程師高校培養(yǎng)個(gè)人學(xué)習(xí)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)企業(yè)內(nèi)訓(xùn)高校人才嵌入式培養(yǎng)情況整體形勢(shì)：擴(kuò)招、就業(yè)問題……；人才培養(yǎng)：專業(yè)、課程設(shè)置、師資落后；嵌入式系統(tǒng)：沒有專門的嵌入式系統(tǒng)專業(yè)或課程體系計(jì)算機(jī)專業(yè)：偏軟電子專業(yè)：偏硬嵌入式系統(tǒng)課程體系EDA技術(shù)微處理器與接口設(shè)計(jì)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)編程嵌入式軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)踐微處理器體系結(jié)構(gòu)數(shù)字電路與模擬電路SOPC體系結(jié)構(gòu)SOPC開發(fā)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)平臺(tái)：ARM/DSP/FPGA/SOPC嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)微電子設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)：嵌入式軟硬件設(shè)計(jì)、IC設(shè)計(jì)等嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的特點(diǎn)綜合性：涉及電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等諸多專業(yè)知識(shí)，綜合性強(qiáng)，可包括微機(jī)原理、單片機(jī)設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)等課程內(nèi)容。嵌入式系統(tǒng)是軟件、硬件設(shè)計(jì)的完美結(jié)合?；A(chǔ)性：可作為計(jì)算機(jī)、電工電子、自動(dòng)控制等專業(yè)的基礎(chǔ)平臺(tái)課實(shí)踐性：實(shí)驗(yàn)是嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)選擇合適的嵌入式微處理器作為目標(biāo)教學(xué)硬件平臺(tái)嵌入式微處理器（EMPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式DSP處理器（EDSP）、嵌入式片上系統(tǒng)（SOC）ARM、MIPS、68K、DSP、……ARM7、ARM9、ARM11、XSCALE、……接口：串口、調(diào)試口、USB、網(wǎng)絡(luò)接口、LCD、TOUCH、鍵盤、……開發(fā)工具與開發(fā)環(huán)境一個(gè)合適的選擇——ARM2002嵌入式內(nèi)核總量:6.265億498M87M19M17.6M*包括用于32位、64位RISC結(jié)構(gòu)的片上系統(tǒng)預(yù)計(jì)2010年ARM出貨量超50億片

選擇合適的操作系統(tǒng)作為目標(biāo)教學(xué)軟件平臺(tái)近200種操作系統(tǒng)，WinCE、Linux、Vxworks、QNX、Nucleus、……適于學(xué)習(xí)的源代碼開放的操作系統(tǒng)：Linux、C/OSLinux:層次結(jié)構(gòu)且內(nèi)核完全開放、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大、完整開發(fā)工具、廣泛的硬件支持、遵循通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，便于程序的移植C/OS：源代碼公開、實(shí)時(shí)內(nèi)核、易懂、易學(xué)、易用提煉出共性的設(shè)計(jì)開發(fā)方法國(guó)際的發(fā)展趨勢(shì)2004年，IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)和ACM對(duì)計(jì)算機(jī)的典型課程進(jìn)行了設(shè)置，其中嵌入式系統(tǒng)是其中的核心課程“Embeddedsystemseducation:Howtoteachtherequiredskills,sponsoredbyIEEE,ACM,andIFIP.“EmbeddedSystemEducation”已成為國(guó)際IT教育研究的熱點(diǎn)IEEE和ACM對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程的要求嵌入式系統(tǒng)課程應(yīng)包括如下內(nèi)容：發(fā)展歷史和概述嵌入式微處理器嵌入式編程實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)低功耗計(jì)算系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法學(xué)工具支持（選修）嵌入式多處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)（選修）網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)（選修）接口和混合信號(hào)系統(tǒng)（選修）國(guó)際的發(fā)展趨勢(shì)Bytheyear2010,90%oftheoverallprogramcodedevelopedwillbeforembeddedcomputingsystems.嵌入式系統(tǒng)教育對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教育帶來了巨大的沖擊和挑戰(zhàn),也帶來了歷史的發(fā)展機(jī)遇ComputerScience(CS)、ComputerEngineering（CE）、SoftwareEngineering（SE）、InformationSystems（IS）andInformationTechnology（IT）[JointTaskForceforComputingCurricula2004].ESE（EmbeddedSystemEngineering)會(huì)成為新的學(xué)科嗎？ACM

Transactions

in

Embedded

Computing

Systems-

Special

Issue

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Education(2005.8)加拿大Waterloo大學(xué)提出的ESE課程體系ESE專業(yè)課程體系(fouryear)Berkely大學(xué)的嵌入式系統(tǒng)教育與研究CarnegieMellonUniversity

CMU的嵌入式系統(tǒng)教育歐洲的嵌入式系統(tǒng)研究計(jì)劃——Artist2以色列的ESE專業(yè)課程體系（fouryear)發(fā)展趨勢(shì)：計(jì)算機(jī)教育的兩條發(fā)展道路Software=embeddedsoftware(90%)嵌入式系統(tǒng)工程師的技能要求SystemanalysisandrequirementdefinitionSystemdesignDevelopmentplanSoftwaredesignSoftwaredevelopmentprogramtestHardwareandsoftwarelinkingtestSystemevaluationProjectevaluationSoftwaremaintenance嵌入式系統(tǒng)工程師的技能要求嵌入式程序員的知識(shí)基礎(chǔ)軟件工程師≠嵌入式軟件工程師嵌入式軟件工程師的基本功：理解Volatile、Register……;理解定點(diǎn)運(yùn)算和浮點(diǎn)運(yùn)算的區(qū)別；了解函數(shù)調(diào)用過程參數(shù)的傳遞和堆棧的使用；掌握程序的優(yōu)化方法；掌握低級(jí)匯編語(yǔ)言，能夠計(jì)算程序執(zhí)行時(shí)間；深入掌握計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和組成原理；嵌入式系統(tǒng)Vs計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：技能要求一、嵌入式系統(tǒng)工程師與計(jì)算機(jī)工程師的區(qū)別？計(jì)算機(jī)工程師能夠做嵌入式系統(tǒng)開發(fā)嗎；（部分能，限于軟件）嵌入式系統(tǒng)工程師能夠做計(jì)算機(jī)軟硬件開發(fā)嗎？（大都能）二、嵌入式系統(tǒng)教育與計(jì)算機(jī)教育的區(qū)別？知識(shí)體系結(jié)構(gòu)：區(qū)別不大；嵌入式系統(tǒng)：硬件20%、軟硬件結(jié)合30%、軟件50%；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：硬件5-20%、軟件件結(jié)合0-5%、軟件80%；嵌入式系統(tǒng)Vs計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：體系結(jié)構(gòu)底層操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件硬件中間層操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件PC系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)嵌入式產(chǎn)業(yè)是中國(guó)企業(yè)難得的發(fā)展機(jī)遇中國(guó)制造，低端利潤(rùn)，缺乏核心技術(shù)，受制于人，DVD、通訊、……中國(guó)具有最大的嵌入式技術(shù)市場(chǎng)，智能手機(jī)、數(shù)字電視、智能家居、……華為、愛國(guó)者的成功經(jīng)驗(yàn)……中國(guó)制造向中國(guó)智造（設(shè)計(jì)+制造）的轉(zhuǎn)變發(fā)展嵌入式教育是中國(guó)企業(yè)成功的根本人才是決定企業(yè)成功的根本因素；中國(guó)企業(yè)落實(shí)的根本原因在于IT教育的落后；全球嵌入式人才競(jìng)爭(zhēng)的舞臺(tái)上，中國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家處于同一起跑線；抓住嵌入式教育的歷史發(fā)展機(jī)遇，中國(guó)工程師的質(zhì)量和數(shù)量將超過美國(guó)、印度，成為全球第一；我們有機(jī)會(huì)創(chuàng)造歷史！軟件工程師Vs嵌入式軟件工程師嵌入式教育的根本是研究制定嵌入式教育體系嵌入式系統(tǒng)教育硬件軟件控制理論FPGAARM/X86機(jī)器人實(shí)踐項(xiàng)目嵌入式項(xiàng)目實(shí)踐嵌入式人才培養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)（參考）嵌入