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文檔簡介
ARM嵌入式技術(shù)原理與應(yīng)用
要求深刻以下的基本概念:
◆嵌入式系統(tǒng)
◆嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)
◆嵌入式系統(tǒng)的分類要求了解:
◆嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域
◆嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
◆目前常用的幾種嵌入式操作系統(tǒng)2023/7/241.1嵌入式系統(tǒng)
嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展不僅使之成為當(dāng)前微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)重要分支,同時(shí)也使計(jì)算機(jī)的分類從以前的巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微機(jī)之分變?yōu)榱送ㄓ糜?jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng)之分。嵌入式的應(yīng)用更是涉及金融、航天、電信、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、醫(yī)療、工業(yè)控制、軍事等各個(gè)領(lǐng)域,以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后PC時(shí)代的主宰。2023/7/24
根據(jù)IEEE(國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì))的定義:
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)。
可以看出此定義是從應(yīng)用上考慮的,嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體,還可以涵蓋機(jī)電等附屬裝置。1.1.1嵌入式系統(tǒng)概念2023/7/24簡單地講:·嵌入性:嵌入到對(duì)象體系中,有對(duì)象環(huán)境要求嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn):由三要素引出三要素:嵌入、專用、計(jì)算機(jī)·專用性:軟、硬件按對(duì)象要求裁減·計(jì)算機(jī):實(shí)現(xiàn)對(duì)象的智能化功能就是嵌入到對(duì)象體中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2023/7/24廣義地說:嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式——片上系統(tǒng)(SOC)
即以應(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)。一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)具有特定功能或用途的計(jì)算機(jī)軟硬件集合體。2023/7/24嵌入式系統(tǒng)的特性:
1)只執(zhí)行特定功能;
2)以微控制器、外圍器件為中心,系統(tǒng)構(gòu)成可大可??;
3)有嚴(yán)格的時(shí)序性和穩(wěn)定性要求;
4)自動(dòng)操作循環(huán),等待中斷控制;
5)程序被燒寫在存儲(chǔ)芯片中。2023/7/24嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展:第一階段
以單芯片為核心的可編程控制器系統(tǒng),同時(shí)具有檢測(cè)、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。主要用于專業(yè)性極強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中,一般沒有操作系統(tǒng)支持,通過匯編語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制。2023/7/24系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:◆結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)單一◆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)使用簡單、價(jià)格便宜,所以,過去在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用較為普遍;但是,它們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)高效的、需要大容量存儲(chǔ)介質(zhì)的現(xiàn)代化工業(yè)控制和后PC時(shí)代新興的信息家電等領(lǐng)域的應(yīng)用要求。2023/7/24
第二階段
以嵌入式中央處理器為基礎(chǔ),以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。
系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:
◆CPU種類繁多
◆通用性較弱
◆系統(tǒng)開銷小
◆操作系統(tǒng)只具有低度的兼容性和擴(kuò)展性、應(yīng)用軟件較為專業(yè)、用戶界面不夠友好。主要任務(wù)是用來控制系統(tǒng)負(fù)載,以及監(jiān)控應(yīng)用程序的運(yùn)行。2023/7/24
第三階段
以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。
系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:◆嵌入式操作系統(tǒng)能夠運(yùn)行于各種不同類型的處理器之上◆操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高、模塊化程度高、具有文件和目錄管理、支持多任務(wù)處理、支持網(wǎng)絡(luò)操作、具有圖形窗口和用戶界面等功能、具有大量的應(yīng)用程序接口、開發(fā)程序簡單、并且嵌入式應(yīng)用軟件豐富。
在通用性、兼容性和擴(kuò)展性方面仍不理想。2023/7/24第四階段
以基于網(wǎng)絡(luò)操作為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng),這是一個(gè)正在迅速發(fā)展的階段。
隨著網(wǎng)絡(luò)在人們生活中的地位日益重要,越來越多的應(yīng)用需要采用支持網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式系統(tǒng),所以在嵌入式系統(tǒng)中使用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)將成為今后的發(fā)展趨勢(shì)。2023/7/24
隨著現(xiàn)代社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,嵌入式技術(shù)在當(dāng)今應(yīng)用也越來越廣泛,其主要原因是由現(xiàn)代社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境決定的:
第一是Intelnet網(wǎng)的普及
第二是GPS廣泛應(yīng)用
第三是電信網(wǎng)的普及
第四是無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,如Zigbee技術(shù)等
這些都為嵌入式設(shè)備在智能化、數(shù)字化、信息網(wǎng)絡(luò)化上提供了強(qiáng)力保證。2023/7/241.1.2嵌入式系統(tǒng)的分類按表現(xiàn)形式分(硬件范疇):◆
芯片級(jí)嵌入(含程序或算法的處理器)按實(shí)時(shí)性要求分(軟件范疇):◆
非實(shí)時(shí)系統(tǒng)(PDA)◆
模塊級(jí)嵌入(系統(tǒng)中的某個(gè)核心模塊)◆
系統(tǒng)級(jí)嵌入◆
硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)(工業(yè)和軍工系統(tǒng))◆
軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)(消費(fèi)類產(chǎn)品)2023/7/24
嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全世界大約有1000多種嵌入式處理器,流行的體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列。如MCS-51、PIC、AVR、ARM、DSP等,其中MCS-51占了多半,生產(chǎn)廠家20多個(gè),350多種衍生產(chǎn)品,僅Philips就有近百種。處理速度從0.1MIPS到2000MIPS,尋址空間從64KB到4GB。1.1.3嵌入式處理器介紹2023/7/24嵌入式微處理器發(fā)展趨勢(shì)▉微型化(封裝、功耗)▉智能化(功能、速度)▉經(jīng)濟(jì)性(成本)嵌入式微處理器主要分類如下:2023/7/24◆
微控制器(MCU)(MicroControllerUnit)
◆
微處理器(MPU)(EmbeddedMicroProcessorUnit)
◆
數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)(DigitalSignalProcessor)
◆
混合處理器和片上系統(tǒng)(SOC)(SystemOnChip)
◆
可編程片上系統(tǒng)(SOPC)(SystemOnProgrammableChip) 2023/7/241)微控制器(MCU):◆
嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)這種8位的處理器,目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。◆單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、I/O、串行口、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。2023/7/24特點(diǎn):一個(gè)系列的微控制器具有多種衍生產(chǎn)品單片化、體積大大減小、功耗和成本降低、可靠性提高目前嵌入式工業(yè)的主流、約占嵌入式系統(tǒng)70%的份額多是8位和16位處理器流行的嵌入式微控制器:通用系列:MCS-51,MCS-96/196/296半通用系列:支持I2C,CANBUS及眾多專用MCU和兼容系列2023/7/24◆
MCU處理能力非常有限MCU微控制器,總線寬度一般為4位、8位或16位,處理速度有限,一般在幾個(gè)MIPS,進(jìn)行一些復(fù)雜的應(yīng)用很困難,運(yùn)行操作系統(tǒng)就更難。2023/7/24
單片機(jī)屬于嵌入式系統(tǒng),故嵌入式系統(tǒng)的歷史已經(jīng)有幾十年。
單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)有區(qū)別,只有嵌入式系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)和部分功能:1)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理能力有限、處理速度有限,不能夠用于所有的嵌入式系統(tǒng)2)單片機(jī)不使用操作系統(tǒng)3)單片機(jī)無網(wǎng)絡(luò)功能2023/7/242)微處理器(MPU)
◆
嵌入式微處理器(MicroProcessorUnit)是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來的,80386-80387◆與計(jì)算機(jī)處理器不同的是,在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中,只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件,去除其他的冗余功能部分,這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。2023/7/24特點(diǎn): 功能和微處理器基本一樣,是具有32位以上的處理器,具有較高的性能。 具有體積小、功耗小、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn),有的可提供工業(yè)級(jí)應(yīng)用。流行的嵌入式微處理器:ARM/Strong(ARM公司)PowerPC、68000(MOTOROLA公司)MIPS(MIPS公司)2023/7/243)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)
◆DSP處理器是專門用于信號(hào)處理方面的處理器,其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì),在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。2023/7/24◆
DSP是運(yùn)算密集處理器,一般用在快速執(zhí)行算法,做控制比較困難。為了追求高執(zhí)行效率,不適合運(yùn)行操作系統(tǒng),核心代碼使用匯編。應(yīng)用領(lǐng)域:數(shù)字濾波頻譜分析 FFT流行的嵌入式DSP:TMS320C2000系列(TI)MCS-296(Intel)2023/7/244)混合處理器和片上系統(tǒng)(SOC)◆SOC芯片已經(jīng)成為提高移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、高速計(jì)算、多媒體應(yīng)用及軍用電子系統(tǒng)性能的核心器件。
◆SOC(片上系統(tǒng))是IC設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。采用SOC設(shè)計(jì)技術(shù),可以大幅度地提高系統(tǒng)的可靠性,減少系統(tǒng)的面積和功耗,降低系統(tǒng)成本,極大地提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。2023/7/24特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡潔體積小、功耗低可靠性高設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率高流行的SOC:SmartXA(Philips)2023/7/245)可編程片上系統(tǒng)(SOPC)
用可編程邏輯技術(shù)把整個(gè)系統(tǒng)放到一塊硅片上,稱作SOPC??删幊唐舷到y(tǒng)(SOPC)是一種特殊的嵌入式系統(tǒng):
首先它是片上系統(tǒng)(SOC),即由單個(gè)芯片完成整個(gè)系統(tǒng)的主要邏輯功能;
其次,它是可編程系統(tǒng),具有靈活的設(shè)計(jì)方式,可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí),并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。2023/7/24特點(diǎn):采用超深亞微米工藝技術(shù)使用一個(gè)以上的嵌入式處理器/DSP設(shè)計(jì)方式靈活可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí)軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。2023/7/24
粗略劃分:嵌入式處理器外圍設(shè)備嵌入式操作系統(tǒng)(可選)嵌入式應(yīng)用軟件
稍細(xì)劃分:嵌入式處理器外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用接口嵌入式應(yīng)用軟件1.1.4嵌入式系統(tǒng)組成2023/7/242023/7/24應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)輸入輸出接口處理器/ARM核MMU/CacheSOC/SOPCUSBGPIOIISLCDUART和IrDAADC/DACFPGA/CPLDDSP/浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器DMA電源管理人機(jī)交互接口LCD/觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、HAL、BSP文件系統(tǒng)/圖形用戶應(yīng)用程序接口驅(qū)動(dòng)層OS層應(yīng)用層軟件以太網(wǎng)看門狗及復(fù)位電路Timer/RTCCANFlashEEPROMSDRAMSRAM內(nèi)存硬件2023/7/241.1.5嵌入式系統(tǒng)開發(fā)1.嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)不同于桌面系統(tǒng),它不僅受制于功能而且還受制于具體的應(yīng)用環(huán)境,所以嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一些特殊的要求:1)接口方便、操作容易2)穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡便3)功耗管理、降低成本4)功能實(shí)用、便于升級(jí)5)并發(fā)處理、及時(shí)響應(yīng)2023/7/24
主要有五個(gè)方面的特點(diǎn):1)嵌入式系統(tǒng)是面向具體應(yīng)用的產(chǎn)品
嵌入式系統(tǒng)可以是面向某一個(gè)領(lǐng)域、某一行業(yè)、某一個(gè)用戶的具體產(chǎn)品,不具有通用性,不能獨(dú)立發(fā)展。
對(duì)功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力等有嚴(yán)格要求。
嵌入式系統(tǒng)軟件、硬件(處理器、系統(tǒng)等)生命周期都比較長,有繼承性。2)嵌入式軟件特征
具有實(shí)時(shí)性,高質(zhì)量、高可靠,程序固化。
2.嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)2023/7/243)需要軟硬件開發(fā)工具和系統(tǒng)軟件
硬件工具:計(jì)算機(jī)、開發(fā)板、信號(hào)發(fā)生器、示波器等
軟件工具:編輯、編譯、調(diào)試軟件等
系統(tǒng)軟件:OS、數(shù)據(jù)庫等4)需要應(yīng)用專家參與開發(fā)
嵌入式系統(tǒng)一般不是一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用產(chǎn)品,是某種產(chǎn)品的一部分,所以需要相應(yīng)方面的應(yīng)用專家參與。5)嵌入式系統(tǒng)分散而不可壟斷
通用計(jì)算機(jī)行業(yè)被微軟和因特爾壟斷(軟件和硬件)
嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的芯片、操作系統(tǒng)、軟件,充滿了競爭、發(fā)展和機(jī)遇,呈現(xiàn)一種百花齊放的景象。2023/7/243.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)特點(diǎn)
需要軟硬件綜合開發(fā),二者密切相關(guān)。任何一個(gè)嵌入式產(chǎn)品都是軟件和硬件的結(jié)合體一旦嵌入式產(chǎn)品研發(fā)完成,軟件就固化在硬件環(huán)境中,嵌入式軟件是針對(duì)相應(yīng)的嵌入式硬件開發(fā)的,是專用的。
嵌入式系統(tǒng)的這一特點(diǎn),決定了嵌入式應(yīng)用開發(fā)方法不同于傳統(tǒng)的軟件工程方法。2023/7/244.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程如下: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),并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)格說明書,作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。
◆系統(tǒng)的需求一般分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。2023/7/242)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能需求,包括:
◆對(duì)硬件,軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分
◆系統(tǒng)的軟件,硬件選型
一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。2023/7/243)硬件/軟件設(shè)計(jì)
基于體系結(jié)構(gòu),對(duì)系統(tǒng)的軟件和硬件進(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。
一般嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作大部分都集中在軟件設(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。2023/7/244)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。2023/7/245)系統(tǒng)測(cè)試
對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,看其是否滿足規(guī)格說明書中給定的功能要求。
針對(duì)系統(tǒng)的不同的復(fù)雜程度,目前有一些常用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,如:◆瀑布設(shè)計(jì)方法◆自頂向下設(shè)計(jì)的方法◆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)方法和并行設(shè)計(jì)方法
根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象復(fù)雜程度的不同,可以靈活的選擇不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。2023/7/245.嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)模式
需要使用交叉編譯器,進(jìn)行交叉開發(fā)。交叉編譯器(Cross-compiler):是一種運(yùn)行在通用計(jì)算機(jī)上的、但是能夠生成在另一種處理器上運(yùn)行的目標(biāo)代碼的編譯器。交叉開發(fā):在一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行軟件的編輯、編譯,然后下載到嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行調(diào)試。宿主機(jī)目標(biāo)機(jī)2023/7/241.2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域
嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)熱門領(lǐng)域,涵蓋了微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
到目前為止,中國嵌入式系統(tǒng)的主要客戶分布在電信、醫(yī)療、汽車、安全、工業(yè)控制和消費(fèi)類等行業(yè)。嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下圖所示。2023/7/242023/7/241)工控設(shè)備
工業(yè)設(shè)備是機(jī)電產(chǎn)品中最大一類。過去在工業(yè)過程控制、數(shù)控機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)、石油化工系統(tǒng)等方面,大部分低端型設(shè)備主要采用是8位單片機(jī)。
隨著技術(shù)發(fā)展,目前許多設(shè)備除了進(jìn)行實(shí)時(shí)控制外,還須將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),傳感器的信息等在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。2023/7/242)信息家電,安防
信息家電將成為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域。
具有用戶界面,能遠(yuǎn)程控制,智能管理的電器是未來的發(fā)展趨勢(shì),如冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化等。
近年來,安防界影響最大的就是嵌入式系統(tǒng),安防產(chǎn)品進(jìn)入嵌入化發(fā)展階段。2023/7/243)消費(fèi)類電子
嵌入式系統(tǒng)需求最殷切的是消費(fèi)電子行業(yè)。電信行業(yè)傳統(tǒng)上就是嵌入式人才的需求大戶。由于3G持續(xù)升溫,這方面的人才也保持了供不應(yīng)求的勢(shì)頭。2023/7/244)交通管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)
交通管理:
車輛導(dǎo)航流量控制信息監(jiān)測(cè)汽車服務(wù)等方面目前GPS(全球定位系統(tǒng))設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入到了普通百姓的家庭。
2023/7/24
環(huán)境監(jiān)測(cè):
◆水文資料的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
◆防洪體系及水土質(zhì)量的監(jiān)測(cè)
◆堤壩安全
◆地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)
◆實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng)
◆水源和空氣污染監(jiān)測(cè)等方面嵌入式技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。2023/7/245)智能儀器
網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器和醫(yī)療儀器等智能儀器設(shè)備中也大量用到嵌入式技術(shù)。
如:醫(yī)療電子應(yīng)用技術(shù)及設(shè)備
醫(yī)療影像設(shè)備
醫(yī)療微波治療與診斷設(shè)備
醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備
便攜式電子醫(yī)療設(shè)備等2023/7/246)汽車電子
專家預(yù)測(cè),汽車電子產(chǎn)品占汽車成本的比例將達(dá)到50%,全球市場(chǎng)銷售額在近一、二年將超過1000億美元。
汽車電子的關(guān)鍵技術(shù)包括:
軟件技術(shù)
高性能強(qiáng)實(shí)時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)
汽車電控
汽車網(wǎng)絡(luò)
汽車電器的嵌入式軟件平臺(tái)及關(guān)鍵技術(shù)。2023/7/247)軍事國防武器
導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)、雷達(dá)識(shí)別和電子對(duì)抗設(shè)備等軍事國防武器的儀器中也大量用到嵌入式技術(shù)。2023/7/248)社會(huì)發(fā)展方面
在社會(huì)發(fā)展方面,嵌入式技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。嵌入式Internet應(yīng)用如圖。2023/7/24
1.3嵌入式操作系統(tǒng)簡介
1.3.1嵌入式操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)是軟硬件資源的控制中心,它以盡量合理有效的方法組織多個(gè)用戶共享計(jì)算機(jī)的各種資源。目的是提供一臺(tái)功能強(qiáng)大的虛擬機(jī),給用戶一個(gè)方便、有效、安全的工作環(huán)境。
2023/7/241)順序執(zhí)行系統(tǒng)
系統(tǒng)內(nèi)只含有一個(gè)程序,獨(dú)占CPU的運(yùn)行時(shí)間,按語句順序執(zhí)行該程序,直至執(zhí)行完畢,另一程序才能啟動(dòng)運(yùn)行。如DOS操作系統(tǒng)。2023/7/242)分時(shí)操作系統(tǒng)
系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)可以有多個(gè)程序運(yùn)行,把CPU的時(shí)間按順序分成若干片,每個(gè)時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行不同的程序。如UNIX等。2023/7/243)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)程序運(yùn)行,每個(gè)程序有不同的優(yōu)先級(jí),只有最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能占有CPU的控制權(quán)。2023/7/241.3.2嵌入式操作系統(tǒng)簡介
嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺(tái)。嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn),解決了嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。1.嵌入式系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)的最基本的功能:進(jìn)程調(diào)度(沒有虛擬內(nèi)存的管理)內(nèi)存管理、設(shè)備管理、文件管理中斷管理系統(tǒng)功能接口(API調(diào)用,如網(wǎng)絡(luò)功能)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)2023/7/24
2.嵌入式操作系統(tǒng)具有的特點(diǎn):系統(tǒng)可裁減、可配置系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠2023/7/24
3.嵌入式操作系統(tǒng)的分類:(1)從嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用來分類
嵌入式操作系統(tǒng)分為低端設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)和高端設(shè)備的嵌入式操作系統(tǒng)。
前者主要用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外設(shè)、民用消費(fèi)品的微波爐、洗衣機(jī)、冰箱等;比如uC/OS等。
后者主要用于信息化家電、掌上電腦、機(jī)頂盒、WAP手機(jī)、路由器等設(shè)備上;如wince,linux等。2023/7/24
(2)從實(shí)時(shí)性來分類
嵌入式操作系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。下面主要講實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的概念。嵌入式操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)2023/7/24實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的定義:能夠?qū)ν獠渴录龀黾皶r(shí)響應(yīng)的系統(tǒng)。響應(yīng)時(shí)間要有保證。對(duì)外部事件的響應(yīng)包括:事件發(fā)生時(shí)要識(shí)別出來在給定時(shí)間約束內(nèi)必須輸出結(jié)果實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)必須有以下特征:多任務(wù)有線程優(yōu)先級(jí)
多種中斷級(jí)別
2023/7/24實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)又分為:硬實(shí)時(shí)系統(tǒng):
對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求,如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足,就會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng):
對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有要求,但是如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足,它并不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)致命的錯(cuò)誤或崩潰,只是降低系統(tǒng)的吞吐量。2023/7/244.幾種主流的嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II:教學(xué)的免費(fèi)、面向中小型嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。Vxworks:美國WindRiver公司于1983年開發(fā),具有可靠、實(shí)時(shí)、可裁減特性。WinCE:它是微軟針對(duì)個(gè)人電腦以外的電腦產(chǎn)品所研發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng),而CE則為Customer
Embedded的縮寫。2023/7/24
Linux/μCLinux:免費(fèi)、源碼開放的操作系統(tǒng),μclinux面向沒有MMU的硬件平臺(tái)。PalmOS:Com公司產(chǎn)品,在PDA市場(chǎng)占據(jù)很大份額,具有開放的操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口(API),可讓用戶靈活方便地定制操作系統(tǒng)。2023/7/241.4嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)
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