嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)-嵌入式系統(tǒng)概述-課件

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1ppt課件課程：嵌入式系統(tǒng)與應(yīng)用入門嚴(yán)格來(lái)講，我們這門課，不能叫作嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因?yàn)閷?shí)踐證明，我們的學(xué)生學(xué)完此門課后達(dá)不到嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的，能達(dá)到嵌入式系統(tǒng)的了解并入門，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)就很不錯(cuò)了。如果想深入的同學(xué)，需要課外花更多時(shí)間進(jìn)行相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步達(dá)到嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)、底層開(kāi)發(fā)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2ppt課件授課計(jì)劃（共計(jì)32學(xué)時(shí)）嵌入式系統(tǒng)概述及平臺(tái)搭建:4學(xué)時(shí)（作業(yè)1）ARM體系結(jié)構(gòu)：6學(xué)時(shí)（作業(yè)2）ARM9指令系統(tǒng):4學(xué)時(shí)（作業(yè)3）嵌入式操作系統(tǒng):4學(xué)時(shí)（作業(yè)4、5）嵌入式Linux下開(kāi)發(fā):8學(xué)時(shí)

（作業(yè)6、7、8）基于Linux的實(shí)例開(kāi)發(fā)：4學(xué)時(shí)復(fù)習(xí)課：2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn):0學(xué)時(shí)（把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排成為作業(yè)，作為補(bǔ)充）3ppt課件參考教材程克非,陳昌志等，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社,2010Linux嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)(含CD光盤1張)作者：朱小遠(yuǎn)，謝龍漢編著，出版社：電子工業(yè)出版社，出版時(shí)間：2012-1-14ppt課件參考文獻(xiàn)程克非,陳昌志等，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社,2010孫瓊.嵌入式linux應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)詳解。北京：人民郵電出版社,2006Karim

Yaghmour.O’Reilly臺(tái)灣公司譯.構(gòu)建嵌入式linux系統(tǒng).中國(guó)電力出版社，2004王田苗，魏洪興．嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)——基于ARM微處理器與μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)（第三版）．北京：清華大學(xué)出版社，2008周立功，王祖麟，陳明計(jì)，嚴(yán)寒亮，張斌．ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程(第二版)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008杜春雷.ARM體系結(jié)構(gòu)與編程.北京：清華大學(xué)出版社，2003.宋寶華.C語(yǔ)言嵌入式系統(tǒng)編程修煉.博創(chuàng)公司.UP-OMAP5910實(shí)驗(yàn)指導(dǎo).薛大龍，陳世帝，王韻.WindowsCE嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐.北京：電子工業(yè)出版社，2008姜波.windowsEmbeddedce6.0程序設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009LabrosseJeanJ.邵貝貝等譯.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II(第2版).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003任哲學(xué).嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II原理及應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005張曉學(xué)，史美林，張高.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程（第3版）.北京：清華大學(xué)出版社，2006LabrosseJeanJ.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II(第2版).邵貝貝等譯。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003李巖.基于S3C44B0X嵌入式μClinux系統(tǒng)原理及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，20055ppt課件開(kāi)設(shè)此門課的意義1、嵌入式系統(tǒng)在哪里？想象身邊哪些屬于嵌入式范疇2、學(xué)完此門課，能入門就算達(dá)到目的了3、學(xué)此門課有什么用？入門后可以深入下去，搞嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)和底層開(kāi)發(fā)，它在哪里你就可以去哪里搞技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)支持等。6ppt課件我們專業(yè)開(kāi)此課有一個(gè)遺憾1、一共32學(xué)時(shí)，可是沒(méi)有實(shí)驗(yàn)課2、而該門課是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程（要求實(shí)踐課很多）3、還好開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室周末開(kāi)放，想去實(shí)驗(yàn)的同學(xué)可以自己去做，我建議你們?nèi)プ?ppt課件第一章嵌入式系統(tǒng)概述1.1嵌入式系統(tǒng)的概念1.2嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展1.3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.4嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用8ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念定義重要特征9ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念定義IEEE定義（從應(yīng)用的角度去看）：

嵌入式系統(tǒng)是用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置（原文為Devicesusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants）。一般定義（從系統(tǒng)技術(shù)角度，這個(gè)我認(rèn)為要好些）：

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、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)。（中基裁，功可成體功，專計(jì)）10ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)（一般定義）包含5個(gè)要素：以應(yīng)用為中心以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)（另有微處理技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)等）軟件和硬件可裁剪對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗要求嚴(yán)格專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)11ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念重要特征：1、專用性強(qiáng)---（應(yīng)用為中心，應(yīng)用各行各業(yè)）2、嵌入式系統(tǒng)是知識(shí)集成系統(tǒng)(交叉綜合學(xué)科）---以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)（另有微處理技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)等）3、系統(tǒng)內(nèi)核小---（軟件可裁剪）4、系統(tǒng)精簡(jiǎn)(系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件不明顯區(qū)分和分開(kāi)）---（軟硬件可裁剪）5、高實(shí)時(shí)性O(shè)S---（對(duì)功能、可靠性要求嚴(yán)格）6、體積和功耗上占優(yōu)勢(shì)---（成本、體積、功耗要求嚴(yán)格）7、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)走向標(biāo)準(zhǔn)化8、嵌入式系統(tǒng)需要開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境（交叉環(huán)境）---（專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）12ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念（重要特征）1、專用性強(qiáng)由于應(yīng)用很廣泛，導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密。硬件方面：一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改，降低成本和功耗。

軟件方面：針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全兩個(gè)概念。13ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念（重要特征）2、嵌入式系統(tǒng)是知識(shí)集成系統(tǒng)(交叉綜合學(xué)科）

嵌入式系統(tǒng)實(shí)際上是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、微處理技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)等以及各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(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)。比如硬件方面你需要懂電路知識(shí)，最好是能設(shè)計(jì)電路、繪制電路及調(diào)試電路通信接口等方面知識(shí)；

軟件方面你需要懂得各種操作系統(tǒng)下的調(diào)試環(huán)境，匯編語(yǔ)言、C、C++、java等，具體行業(yè)你可能需要懂通信、醫(yī)學(xué)、交通、汽車、服務(wù)行業(yè)等

所以，介入嵌入式系統(tǒng)行業(yè)必須有一個(gè)正確地定位，不要貪圖一口吃個(gè)胖娃娃，先入門就好了，另一方面這個(gè)行業(yè)真的不錯(cuò)，就業(yè)形勢(shì)廣泛。14ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念（重要特征）3、系統(tǒng)內(nèi)核小

由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。舉例說(shuō)明：ENEA公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K。我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是博創(chuàng)公司產(chǎn)的基于arm9的s3c2410嵌入式平臺(tái)，linux內(nèi)核只有844K，文件系統(tǒng)只有2.31M，SDRAM只有64M（相當(dāng)于內(nèi)存），F(xiàn)LASH64M（相當(dāng)于硬盤），這樣的環(huán)境也不允許你把系統(tǒng)有好大。15ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念（重要特征）4、系統(tǒng)精簡(jiǎn)

硬件上，嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)具體情況進(jìn)行裁剪，盡可能消除冗余設(shè)計(jì)；軟件上，一般沒(méi)有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過(guò)于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于系統(tǒng)安全。5、高實(shí)時(shí)性O(shè)S這是嵌入式軟件的基本要求，而且軟件要求固態(tài)存儲(chǔ)，以提高速度，軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性、實(shí)時(shí)性，這是嵌入式系統(tǒng)對(duì)功能和可靠性要求嚴(yán)格的必然結(jié)果。16ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念（重要特征）6、體積和功耗上占優(yōu)勢(shì)---（成本、體積、功耗要求嚴(yán)格）嵌入式系統(tǒng)一般體積都比較小、功耗都比較低。由于實(shí)際情況的需求，容不得它有大體積、高功耗。比如手機(jī)你希望它很大嗎？希望它待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)嗎？17ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念（重要特征）7、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)走向標(biāo)準(zhǔn)化越來(lái)越泛的東西，必將導(dǎo)致最終的標(biāo)準(zhǔn)化。比如螺絲、螺母、你穿的鞋子、衣服的碼號(hào)、各種技術(shù)國(guó)標(biāo)等。18ppt課件1.1嵌入式系統(tǒng)的概念（重要特征）8、嵌入式系統(tǒng)需要開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境（交叉環(huán)境）

由于本身不具備自主開(kāi)發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后，用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改，必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開(kāi)發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的概念，主機(jī)用于程序的開(kāi)發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開(kāi)發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。19ppt課件1嵌入式系統(tǒng)概述1.1嵌入式系統(tǒng)的概念1.2嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展1.3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.4嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用20ppt課件1.2嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式技術(shù)無(wú)處不在

各種使用嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品，如：MP3、PDA、手機(jī)、智能玩具，網(wǎng)絡(luò)家電、智能家電、車載電子設(shè)備等。

在工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，大量嵌入式技術(shù)也已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)控制、數(shù)控機(jī)床、智能工具、工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等各個(gè)行業(yè)，正在逐漸改變著傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)方式。

......21ppt課件1.2嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的三個(gè)階段：第一階段：以單芯片為核心的系統(tǒng)(51、AVR、盛群等）。第二階段：以嵌入式CPU為基礎(chǔ)，嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。第三階段：以基于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。（物聯(lián)網(wǎng)）22ppt課件1嵌入式系統(tǒng)概述1.1嵌入式系統(tǒng)的概念1.2嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展1.3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.4嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用23ppt課件1.3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)24ppt課件1.3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成：硬件是整個(gè)系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，提供軟件運(yùn)行平臺(tái)和通信（包括人機(jī)交互）接口；軟件控制系統(tǒng)的運(yùn)行，賦予平臺(tái)生命力。25ppt課件1.3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（硬件結(jié)構(gòu)）26ppt課件1.3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（軟件架構(gòu)）

嵌入式系統(tǒng)的軟件包括硬件初始化（片級(jí)、板級(jí)、系統(tǒng)級(jí)）、設(shè)備驅(qū)動(dòng)層、嵌入式操作系統(tǒng)（文件系統(tǒng)、GUI、任務(wù)管理）、應(yīng)用程序接口API層以及實(shí)際應(yīng)用程序?qū)?。?duì)于簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)，可以沒(méi)有嵌入式操作系統(tǒng)，僅存在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。27ppt課件1.3嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（軟件架構(gòu)）1、中間層程序

硬件抽象層（HardwareAbstractionLayer,HAL）或者叫板級(jí)支持包（BoardSupportPackage，BSP）

包括：硬件初始化（片級(jí)、板級(jí)、系統(tǒng)級(jí)），硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序2、系統(tǒng)軟件層主要包括嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)、任務(wù)管理、GUI等。

嵌入式操作系統(tǒng)在復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用，

有了嵌入式操作系統(tǒng)，進(jìn)程管理、進(jìn)程間的通信、內(nèi)存管理、文件管理、驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等方可實(shí)現(xiàn)。

常用的嵌入式操作系統(tǒng)有Vxworks、、μC/OS-II、μClinux、linux、WindowsCE、PalmOS、android、ios（m