ARM嵌入式技術(shù)原理與應(yīng)用課件

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)