嵌入式系統(tǒng)1課件

嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)原理、實(shí)踐課程概述目的：了解嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成了解嵌入式系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的接口硬件和軟件原理學(xué)習(xí)嵌入式軟件的開發(fā)方式存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)人機(jī)交互界面了解嵌入式操作系統(tǒng)的基本知識(shí)課程概述基礎(chǔ)：計(jì)算機(jī)組成原理微型計(jì)算機(jī)原理和接口技術(shù)數(shù)字電路操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程概述參考資料：Part1嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論什么是嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷程、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)硬件軟件1-1概述無所不在的計(jì)算后PC時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)嵌入式互聯(lián)（物聯(lián)網(wǎng)）嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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)合后的產(chǎn)物。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)的比較特征通用計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)形式和類型看得見的計(jì)算機(jī)。按其體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度和結(jié)構(gòu)規(guī)模等因素分為大、中、小型機(jī)和微機(jī)?？床灰姷挠?jì)算機(jī)。形式多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，按應(yīng)用來分。組成通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外設(shè)。軟件和硬件相對(duì)獨(dú)立。面向應(yīng)用的嵌入式微處理器，總線和外部接口多集成在處理器內(nèi)部。軟件與硬件是緊密集成在一起的。開發(fā)方式開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)都是通用計(jì)算機(jī)采用交叉開發(fā)方式，開發(fā)平臺(tái)一般是通用計(jì)算機(jī)，運(yùn)行平臺(tái)是嵌入式系統(tǒng)。二次開發(fā)性應(yīng)用程序可重新編制一般不能再編程嵌入式系統(tǒng)的組成微處理器外圍接口設(shè)備操作系統(tǒng)多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)用特定的軟件系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展2。微處理器的產(chǎn)生促進(jìn)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展8位微處理器的產(chǎn)生i8080/Z80處理器的產(chǎn)生推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展1980-1990年，在總共生產(chǎn)的數(shù)10億片的8位處理器中，多數(shù)應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)主要用于：工業(yè)控制儀器儀表軍事武器嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展微處理器構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)（以家電為例）4位、8位、16位、32位處理器簡(jiǎn)單的冰箱、洗衣機(jī)、微波爐、電視機(jī)（CRT電視）80-90年代的發(fā)達(dá)國(guó)家的高端家電=2010年的家電下鄉(xiāng)產(chǎn)品4位處理器固化的專用嵌入式芯片除了媒體播放器和LCD電視機(jī)以外的量產(chǎn)的智能家電8位處理器、需要寫程序進(jìn)去的產(chǎn)品嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展單片機(jī)又稱微控制器(Microcontroller)(MCU)將嵌入式應(yīng)用所需要的微處理器、I/O接口、A/D、D/A轉(zhuǎn)換、串行接口以及RAM、ROM通通集成到一個(gè)VLSI中,制造出面向I/O設(shè)計(jì)的微控制器，就是我們俗稱的單片機(jī)。DSP嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展低功耗32位微處理器的產(chǎn)生推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的更廣泛應(yīng)用結(jié)合媒體處理功能結(jié)合網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)合MEMS結(jié)合低功耗無線網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展ARM32位RISC嵌入式處理器ARM公司負(fù)責(zé)研發(fā)處理器內(nèi)核的IP眾多的公司購(gòu)買IP的知識(shí)產(chǎn)權(quán)后制造出形式多樣的MCU，如：不同檔次手機(jī)的處理器上網(wǎng)本、PSP、平板電腦嵌入式工業(yè)終端和銀行ATM機(jī)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)形式多樣、面向特定應(yīng)用硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，避免冗余低功耗的需求低成本高可靠軟件的一體化(OS&APP)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)功耗因素特定應(yīng)用場(chǎng)合的功耗決定著嵌入式系統(tǒng)的價(jià)值需求：移動(dòng)設(shè)備：手機(jī)、PDA、TabeletPC、PSPWSN節(jié)點(diǎn)芯片技術(shù)高主頻低功耗智能升降頻管理軟件技術(shù)電源管理嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)成本因素嵌入式系統(tǒng)的批量制造單件成本=均攤研發(fā)成本+制造成本普及應(yīng)用的成本因素嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)操作系統(tǒng)可剪裁、輕量型、實(shí)時(shí)可靠、可固化嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門工具和特殊方法ExternalMemoryCPUAddressDataCacheBusInterfaceWriteBufferMMU/MPURRWWWW(R/W)

外設(shè)如USB、LCD

控制器等擴(kuò)展芯片內(nèi)核（core）處理器存儲(chǔ)器子系統(tǒng)SoC的片內(nèi)外設(shè)系統(tǒng)的片外設(shè)備處理器（Processor）芯片（SoC）系統(tǒng)（System）發(fā)展和趨勢(shì)更低功耗微處理器的功耗指標(biāo)：uA/Mhz等待功耗傳感器應(yīng)用發(fā)展和趨勢(shì)普遍的網(wǎng)絡(luò)支持：網(wǎng)絡(luò)接口以太網(wǎng)WiFiWSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧TCP/IPHTTPTFTPZigbee發(fā)展