第一部分 導(dǎo)論

sn@第一部分信息與軟件工程學(xué)院9導(dǎo)論核心內(nèi)容嵌入式系統(tǒng)的概念實(shí)時系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)實(shí)時系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)嵌入式硬件基礎(chǔ)嵌入式應(yīng)用開發(fā)過程信息與軟件工程學(xué)院10復(fù)習(xí)嵌入式系統(tǒng)概念信息與軟件工程學(xué)院11定義一：國內(nèi)通用信息與軟件工程學(xué)院12嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可配置，對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格約束的專用系統(tǒng)。定義二：IEEE定義信息與軟件工程學(xué)院13

Deviceusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)：核心原理框架信息與軟件工程學(xué)院14無所不在的嵌入式系統(tǒng)信息與軟件工程學(xué)院15示例：汽車電子信息與軟件工程學(xué)院16防抱死系統(tǒng)(Anti-lockBrakingSystem，ABS)Realtime&Safety示例：汽車電子（續(xù)）信息與軟件工程學(xué)院17車載自動化系統(tǒng)

一輛轎車可以擁有100個以上的嵌入式處理器（MCU）4位的微控制器檢查安全帶狀態(tài)MCU支持電子儀表盤16/32位MCU控制引擎車載巡航系統(tǒng)：自動駕駛車載輔助系統(tǒng)：DVD、衛(wèi)星導(dǎo)航、倒車?yán)走_(dá)、盲點(diǎn)監(jiān)測、....示例：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）信息與軟件工程學(xué)院18傳感器+MCU+無線收發(fā)——〉

網(wǎng)絡(luò)化

低功耗、安全UCBerkeley智能黑板擦工控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)MICA2Mote示例：智能感知微塵（Mote）信息與軟件工程學(xué)院19Mote智能微塵、無線感知網(wǎng)絡(luò)——

采集環(huán)境信息軍事應(yīng)用采集戰(zhàn)場信息。民用：建筑

混合到混凝土中，并用它們從內(nèi)部監(jiān)視建筑物和橋梁的狀況。e.g.MICA2Mote供電2節(jié)AA電池，供電一年示例：其他無線傳感網(wǎng)應(yīng)用信息與軟件工程學(xué)院20盤點(diǎn)環(huán)境災(zāi)難健康示例：無人機(jī)（UAV）信息與軟件工程學(xué)院21無人機(jī)已成為全全球最大熱點(diǎn)之一：

現(xiàn)象級廠家：大疆（DJI）、Parrot、3DRobotics、AirDog、...芯片/方案提供商：高通、Intel、ARM、XMOS、ADI、...種類：直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、飛艇、傘翼機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域：軍用（隱形、預(yù)警、格斗、攻擊、...）、警用、城市管理、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、搶險救災(zāi)、視頻拍攝、...示例：四軸飛行器——硬件結(jié)構(gòu)信息與軟件工程學(xué)院22四軸主機(jī)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品高級結(jié)構(gòu)：云臺、攝像頭、視頻傳輸系統(tǒng)以及視頻接收等更多模塊遙控器結(jié)構(gòu)示例：飛控的大腦——微控制器MCU信息與軟件工程學(xué)院23XMOS的xCORE多核微控制器系列帶有HardwareResponseI/O接口卓越的硬件實(shí)時I/O性能多核解決方案：不產(chǎn)生任何RTOS開銷高可靠性、高實(shí)時性、精確控制（可用戶定義）示例：解決方案——驍龍平臺（SnapdragonFlight）信息與軟件工程學(xué)院24高通的驍龍飛行平臺：消費(fèi)級Snapdragon801CPU：高通Adreno330GPU參考板大小僅58x40毫米提供無人機(jī)軟件和相關(guān)開發(fā)工具支持實(shí)時控制、4K拍攝、WiFi、藍(lán)牙、GPS、...普適計算概念信息與軟件工程學(xué)院25定義：IBM信息與軟件工程學(xué)院26

Pervasivecomputing(UbiquitousComputing),thetrendtowardsincreasinglyubiquitous,connectedcomputingdevicesintheenvironment,atrendbeingbroughtaboutbyaconvergenceofadvancedelectronic(particularlywireless)technologiesandtheInternet.

普適計算（也成為無所不在的計算），指無所不在的、隨時隨地可以進(jìn)行計算的一種方式：無論何時何地，只要需要，就可以通過某種設(shè)備訪問到所需的信息。示例：理解信息與軟件工程學(xué)院27實(shí)時系統(tǒng)概念信息與軟件工程學(xué)院28POSIX定義信息與軟件工程學(xué)院29

AnysystemwhereatimelyresponsebythecomputertoexternaleventisvitalisaReal-TimeSystem(RTS)

能夠在限定響應(yīng)時間內(nèi)提供所需水平服務(wù)的計算機(jī)系統(tǒng)。定義：理解信息與軟件工程學(xué)院30

一個實(shí)時系統(tǒng)是指計算的正確性不僅取決于程序的邏輯正確性，也取決于結(jié)果產(chǎn)生的時間：如果系統(tǒng)的時間約束條件得不到滿足，將會發(fā)生系統(tǒng)出錯。

實(shí)時并不等于快！它是一個相對的概念，確切定義應(yīng)該是“及時”，即在系統(tǒng)允許的時間范圍內(nèi)完成任務(wù)示例信息與軟件工程學(xué)院31學(xué)校上課搭乘火車、出租車醫(yī)院手術(shù)股票交易收看電視節(jié)目接聽電話......成功與否有時間約束應(yīng)用信息與軟件工程學(xué)院32航空電子：飛行控制、武器控制、導(dǎo)彈發(fā)射火星車：核反應(yīng)控制：機(jī)電一體化：機(jī)械、微電子、信息等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的最優(yōu)化大數(shù)據(jù)分析：實(shí)時獲取、快速發(fā)現(xiàn)機(jī)會、實(shí)時決策......嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)信息與軟件工程學(xué)院33匯總一信息與軟件工程學(xué)院34技術(shù)密集專用緊湊安全可靠多種多樣及時相應(yīng)成本敏感開發(fā)困難不可壟斷確定性......匯總二信息與軟件工程學(xué)院35實(shí)時性環(huán)境特定；快速啟動異步事件的并發(fā)處理多任務(wù)；隨機(jī)性應(yīng)用／操作系統(tǒng)一體化VxWorks；Linux應(yīng)用固化不可修改性實(shí)用性面向行業(yè)；定向開發(fā)適用性可裁減，適應(yīng)應(yīng)用魯棒性容錯夠用即可成本、資源可信性安全、防危、可靠等實(shí)時系統(tǒng)

特點(diǎn)、分類信息與軟件工程學(xué)院36匯總信息與軟件工程學(xué)院37時間約束任務(wù)具有一定的時間約束（截止時間）可預(yù)測性要求硬件延遲的可預(yù)測性、軟件系統(tǒng)的可預(yù)測性、以及應(yīng)用程序響應(yīng)時間的可預(yù)測性可靠性環(huán)境惡劣，有較高的可靠性——工業(yè)級交互作用

與外部環(huán)境的交互——必須在規(guī)定的時間內(nèi)對外部請求做出反應(yīng)多任務(wù)類型周期任務(wù)、突發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù)、非實(shí)時任務(wù)負(fù)載不均衡必須滿足一定的峰值負(fù)荷要求實(shí)時調(diào)度

實(shí)時系統(tǒng)分類信息與軟件工程學(xué)院38硬實(shí)時

HardReal-time；汽車的ABS和安全氣囊系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、核電控制系統(tǒng)軟實(shí)時

SoftReal-time；電視信號、證券交易嚴(yán)格實(shí)時

FirmReal-time；介于硬實(shí)時和軟實(shí)時之間的一種劃分，針對多媒體和高速網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時要求自適應(yīng)實(shí)時

Self-adaptiveReal-time；自動調(diào)整滿足環(huán)境需要，保證性能級別應(yīng)用與實(shí)時需求信息與軟件工程學(xué)院39100ns1μs10μs100μs1ms10ms100ms1sSpeechandAudiosystemsProcesssimulationandnetworkcontrolFlightsimulationRobotcontrollersTelemetrycontrol&scienceanalysisProcesscontrolsystemsandIndustrialAutomationMedicalDiagnosisandlabautomation

Firealarmsystems時間約束slowerfaster應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)與實(shí)時系統(tǒng)信息與軟件工程學(xué)院40ES：EmbeddedSystems，嵌入式系統(tǒng)RTS：Real-TimeSystems，實(shí)時系統(tǒng)ERTS：EmbeddedReal-TimeSystems，嵌入式實(shí)時系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)

設(shè)計要求信息與軟件工程學(xué)院41總體要求信息與軟件工程學(xué)院42

功能實(shí)用、便于升級并發(fā)處理、及時響應(yīng)造型自然、結(jié)構(gòu)緊湊接口方便、操作容易穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡便功耗管理、降低成本功能性要求信息與軟件工程學(xué)院43系統(tǒng)目標(biāo)功能模塊輸入輸出運(yùn)行環(huán)境與其他系統(tǒng)的交互......軟硬件兩方面非功能性要求信息與軟件工程學(xué)院44實(shí)時，如響應(yīng)時間安全性可靠性存儲能力能耗數(shù)據(jù)采集渠道成本......產(chǎn)品全方位應(yīng)用特定嵌入式系統(tǒng)

基本結(jié)構(gòu)信息與軟件工程學(xué)院45基本結(jié)構(gòu)模型信息與軟件工程學(xué)院46理想的硬件結(jié)構(gòu)示意信息與軟件工程學(xué)院47嵌入式軟件結(jié)構(gòu)示意信息與軟件工程學(xué)院48嵌入式系統(tǒng)

硬件基礎(chǔ)

（略）信息與軟件工程學(xué)院49嵌入式應(yīng)用

開發(fā)過程信息與軟件工程學(xué)院50基本開發(fā)模式信息與軟件工程學(xué)院51目標(biāo)機(jī)/宿主機(jī)：宿主機(jī)

運(yùn)行編輯、編譯、調(diào)試、測試等工具（IDE）目標(biāo)機(jī)運(yùn)行實(shí)際應(yīng)用軟件（被開發(fā)軟件）交叉基本開發(fā)過程信息與軟件工程學(xué)院52總體設(shè)計、軟硬件劃分、環(huán)境選擇概要、詳細(xì)、編碼、白盒測試、...軟件集成、硬件集成、集成測試、...開發(fā)關(guān)聯(lián)示意信息與軟件工程學(xué)院53設(shè)計生產(chǎn)編譯器鏈接器調(diào)試器IDE操作系統(tǒng)軟件開發(fā)與測試評估板仿真器邏輯分析儀邊界掃描測試儀示波器如何學(xué)好

本門課程信息與軟件工程學(xué)院54路線信息與軟件工程學(xué)院55理解

ES

=EOS+

組成原理+嵌入式處理器+……閱讀廣→深C.M.Krishna,KangG.Shin,REAL-TIMESYSTEMS,邵貝貝等譯.嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)uC/OS-II(第2版)WayneWolf,ComputersasComponents：PrinciplesofEmbeddedComputingSystemDesignIEEEReal-TimeSystemSymposium(RTSS)IEEEReal-TimeTechnologyandApplicationsSymposium(RTAS)PervasiveComputingJournalofReal-TimeSystems(0.605)IEEETransactionsonComputer(2.327)IEEETransactionsonParallelandDistributedSystems(0.853)路線（續(xù)）信息與軟件工程學(xué)院56C程序設(shè)計語言,許