嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用緒論1

嵌入式系統(tǒng)及開發(fā)應(yīng)用

——ARM與

C/OS-Ⅱ1.1嵌入式系統(tǒng)的基本概念從使用角度，計(jì)算機(jī)可分為兩類：一類是獨(dú)立使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站等；手持的MP3PC機(jī),通用計(jì)算機(jī)1、什么是嵌入式系統(tǒng)？另一類是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是作為其他系統(tǒng)的組成部分使用的第一章緒論（1）根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義：devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants(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”)

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。（2）一般定義(國內(nèi)定義)“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)?！?/p>

2、幾種定義3、嵌入式系統(tǒng)的組成一般有以下四個(gè)部分組成嵌入式微處理器外圍硬件設(shè)備硬件軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)其它設(shè)備的控制、監(jiān)視、管理等功能嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用程序嵌入式系統(tǒng)是嵌入到對(duì)象體系內(nèi)部的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4、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）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SOC（System

on

a

chip）

按實(shí)時(shí)性要求分：（軟件范疇）非實(shí)時(shí)系統(tǒng)（PDA，PersonalDigitalAssistant個(gè)人數(shù)字助理）軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)（消費(fèi)類產(chǎn)品）硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)（導(dǎo)引頭等工業(yè)和軍工系統(tǒng)）5、嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征（1）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。比如ENEA公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核則要大得多。（２）專用性強(qiáng)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，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(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)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。（４）高實(shí)時(shí)性O(shè)S

是嵌入式軟件的基本要求，軟件固態(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。

（5）嵌入式軟件開發(fā)走向標(biāo)準(zhǔn)化嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行。（３）系統(tǒng)精簡6、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)有了近30年的發(fā)展歷史，它是硬件和軟件交替發(fā)展的雙螺旋式發(fā)展。

嵌入式處理器1971年，單片機(jī)是Intel公司的4044，同時(shí)期，Motorola：68HC05，Zilog公司：Z80系列，均含有256字節(jié)的RAM、4K的ROM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、兩個(gè)16位定

時(shí)

器。80年代初，Intel8048，8051。90年代，ARM7TDMI處理器，32位2007年，ARMCortexM3處理器，32位幾種最常見的RTOS軟實(shí)時(shí)RTOS嵌入式LinuxWinCE硬實(shí)時(shí)RTOSVxWorksOSENuclear著名的openRTOSucOS/IIRTEMS自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RTOSHOPENDeltaOSARM公司簡介（英國）成立于1990年11月前身為Acorn計(jì)算機(jī)公司主要設(shè)計(jì)ARM系列RISC處理器內(nèi)核授權(quán)ARM內(nèi)核給生產(chǎn)和銷售半導(dǎo)體的合作伙伴ARM公司不生產(chǎn)芯片另外也提供基于ARM架構(gòu)的開發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)軟件工具,評(píng)估板,調(diào)試工具,應(yīng)用軟件,總線架構(gòu),外圍設(shè)備單元，等等ARM公司的英文全稱為AdvancedRISCMachines，直譯可以叫先進(jìn)RISC機(jī)器公司，ARM全球分布

這是ARM公司在全球的網(wǎng)點(diǎn)分布圖，從圖中可以看到目前ARM公司在全球3個(gè)洲設(shè)立了分支機(jī)構(gòu)，總?cè)藬?shù)是超過750人。如英國、德國法國、韓國、美國等等。ARM在上海的全資子公司是于2002年成立的ARM合作伙伴

正中間是和ARM公司合作最緊密的公司，它們都是一些大的半導(dǎo)體公司，也是ARM公司最直接的客戶，比如IBM、OKI、MOTOROLA、SHARP、PHILIPS等等旁邊這四個(gè)角分別是技術(shù)共享計(jì)劃合作伙伴、開發(fā)工具合作伙伴、軟件應(yīng)用合作伙伴、操作系統(tǒng)合作伙伴。這是比較早期的一個(gè)圖片，很多公司都沒有出現(xiàn)在這上面，實(shí)際上ARM公司的合作伙伴類型和數(shù)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。ARM的應(yīng)用ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10。其中ARM7是低功耗的32位核，最適合應(yīng)用于對(duì)價(jià)位和功耗敏感的產(chǎn)品，它又分為應(yīng)用于實(shí)時(shí)環(huán)境的ARM7TDMI、ARM7TDMI-S，以及適用于開放平臺(tái)的ARM720T和適用于DSP運(yùn)算及支持Java的ARM7EJ等。ARM7主要在PDA、手持儀器儀表，ARM9、ARM10主要在NC、TFT。2007年ARM公司推出了基于v7版本的ARMCortexM3核，性能優(yōu)于ARM7TDMI，價(jià)格低于1美元。ARM7國際象棋演示指紋鎖實(shí)物演示ARM嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式應(yīng)用信息家電智能玩具軍事電子通信設(shè)備移動(dòng)存貯工控設(shè)備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工業(yè)消費(fèi)電子軍事國防電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容講課學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)第一章緒論--嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)2

第二章ARMCortexM3微處理器及其硬件體系結(jié)構(gòu)

4第三章ARMCortexM3微處理器指令系統(tǒng)

63第四章STM32F103C微處理器介紹

8第五章基于STM32F103C嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)實(shí)例

106第六章嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)簡介

1637．復(fù)習(xí)2

8．考試

合計(jì)48121、課時(shí)安排本課程的安排與要求2、需要的預(yù)備知識(shí)（1）單片機(jī)原理或微機(jī)原理（2）C語言程序設(shè)計(jì)（3）操作系統(tǒng)3、教材和參考書1、自編講議，ARMCortexM3微處理器原理及應(yīng)用。2、任哲編著.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-II原理及應(yīng)用.北航大學(xué)出版社。3、JosephYiu

著,宋巖譯,Cortex-M3權(quán)威指南,北京航空航天大學(xué)出版社。4、王永虹等STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理與實(shí)踐，北京航空航天大學(xué)出版5、周立功等編著，ARM微控制器基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)，北京航空航天大學(xué)出版社。6、JeanJ.Labrosse

（美）,邵貝貝譯.μC/OS-Ⅱ——源碼公開的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng).中國電力出版社。簡介：是目前學(xué)習(xí)嵌入式操作系統(tǒng)最好的入門教材，書中對(duì)一個(gè)完整的嵌入式實(shí)時(shí)內(nèi)核——μC/OS-Ⅱ進(jìn)行了剖析，詳細(xì)講述了實(shí)時(shí)內(nèi)核的設(shè)計(jì)和創(chuàng)建方法，以及多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的原理和編程思想。MPU微處理器電源模塊時(shí)鐘復(fù)位FlashRAMROMUSBLCDKeyboard外圍電路Other外設(shè)典型嵌入式系統(tǒng)基本組成－硬件處理器存儲(chǔ)器輸入輸出操作系統(tǒng)應(yīng)用程序軟件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)典型嵌入式系統(tǒng)基本組成－軟件嵌入式處理器的發(fā)展——Intel4004MicroprocessorIntroducedin1970Firstmicroprocessor4bitarchitecture!2,250transistors12mm2Clock:108kHzIntel8085MicroprocessorIntroducedin19748-bitarchitectureStillusedinsomemicrocontrollerapplications!Intel8086MicroprocessorIntroducedin197929,000transistors33mm2Clock:5MHz16bitarchitectureIntel386MicroprocessorIntroducedin1985275,000transistors43mm2Clock:16MHz32bitarchitectureIntel486MicroprocessorIntroducedin19891,200,000transistors81mm2Clock:25MHz32bitarchitecture1stpipelinedimplementationofIA32IntelPentiumMicroprocessorIntroducedin19933,100,000transistors296mm2Clock:60MHz32bitarchitecture1stsuperscalarimplementationofIA32嵌入式處理器嵌入式處理器可以分為三類：嵌入式微控制器:又稱單片機(jī)，將CPU、存儲(chǔ)器（少量的RAM、ROM或兩者都有）和其它外設(shè)封裝在同一片集成電路里。常見的有8051。嵌入式DSP（DigitalSignalProcessor）:專門用來對(duì)離散時(shí)間信號(hào)進(jìn)行極快的處理計(jì)算，提高編譯效率和執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析、圖像處理的分析等領(lǐng)域，DSP正在大量進(jìn)入嵌入式市場(chǎng)。

嵌入式微處理器:和通用計(jì)算機(jī)的微處理器對(duì)應(yīng)的CPU。在應(yīng)用中，一般是將微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，在母板上只保留和嵌入式相關(guān)的功能即可，這樣可以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求。目前的嵌入式處理器主要包括：X86、PowerPC、Motorola68000、ARM系列等等。▼兩種類型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟實(shí)時(shí)系統(tǒng):不要求限定某一任務(wù)必須在一定的時(shí)間內(nèi)