教學(xué)課件 1-認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)

認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介嵌入式微控制器STM32嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)問(wèn)題1.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介主要內(nèi)容嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用1.1.1嵌入式系統(tǒng)定義

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，人們進(jìn)入了后PC時(shí)代，后PC時(shí)代是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，嵌入式技術(shù)將主宰后PC時(shí)代?！扒度胧较到y(tǒng)”實(shí)際上是“嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱。

一、嵌入式系統(tǒng)的定義 從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)是：

“以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。

嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)具有特定功能或用途的、隱藏在某種設(shè)備中的、計(jì)算機(jī)軟硬件集合體，沒(méi)有固定的特征形狀的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。二、單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)

單片機(jī)屬于嵌入式系統(tǒng)，但功能不夠強(qiáng)、性能不夠高，是一種不夠完善的嵌入式系統(tǒng)。

單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別，單片機(jī)系統(tǒng)只有嵌入式系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)和部分功能：?jiǎn)纹瑱C(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)；單片機(jī)不使用操作系統(tǒng)；單片機(jī)無(wú)網(wǎng)絡(luò)功能、無(wú)文件系統(tǒng)功能等。1.1.2嵌入式系統(tǒng)組成

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1.1.3嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)

1、專用性強(qiáng)

2、系統(tǒng)精簡(jiǎn)（功能單一）

3、操作系統(tǒng)可有可無(wú)，內(nèi)核小、實(shí)時(shí)性強(qiáng)

4、程序固化在存儲(chǔ)器中

5、可靠性高

6、需要專門(mén)工具開(kāi)發(fā)和環(huán)境

7、與被嵌入設(shè)備有機(jī)結(jié)合，生命周期長(zhǎng)1.1.4嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用及其廣泛，只要是用電的設(shè)備，都可以有嵌入式系統(tǒng)，對(duì)于日常生活用品，甚至于不用電的設(shè)備也可能有嵌入式系統(tǒng)。嵌入式技術(shù)無(wú)處不在辦公設(shè)備：復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)，PC機(jī)外圍設(shè)備，鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、U盤(pán)、顯示器、Modem、打印機(jī)、掃描儀等，含有數(shù)個(gè)甚至十?dāng)?shù)個(gè)嵌入式系統(tǒng)。消費(fèi)類產(chǎn)品：如MP3、照相機(jī)、攝像機(jī)、PDA、智能玩具，游戲機(jī)、學(xué)習(xí)機(jī)、網(wǎng)絡(luò)家電、智能家電、便攜視頻機(jī)、導(dǎo)航儀、車載視頻音響、競(jìng)賽設(shè)備、主持人設(shè)備等。1.1.4嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

消費(fèi)電子嵌入式系統(tǒng)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)軍事國(guó)防電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－手機(jī)CPU:蘋(píng)果A13內(nèi)存：4GB機(jī)身容量：64G/256G/512G屏幕：5.8寸操作系統(tǒng)：IOS13Nokia手機(jī)戶外音響蘋(píng)果手機(jī)iPhone11Pro普通手機(jī)智能手機(jī)智能家居智能家電Roto-Rooter公司馬桶組合筆記本/ipod/冰箱/Xbox360/健身高科技的捕鼠器遮斷紅外線光束掉下籠子DangerBomb鬧鐘不起床就爆炸啰配備電子食譜的鍋鏟coo.boo智能型垃圾桶i.Master浙江大學(xué)智能割草機(jī)浙江大學(xué)顯示營(yíng)養(yǎng)智能果汁機(jī)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－智能家居錄音筆FLY數(shù)字筆能“看懂”在專用紙上所寫(xiě)的內(nèi)容能“閱讀”寫(xiě)作和糾正語(yǔ)法錯(cuò)誤完成簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算將英文互相翻譯成西班牙文等Genius數(shù)字便箋存儲(chǔ)100頁(yè)便箋2000LPI分辨率32MB板載內(nèi)存可通過(guò)USB連接電腦筆跡識(shí)別軟件PolymerVision手機(jī)書(shū)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－辦公用品嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－手表MartinFrey手表日程表、和手機(jī)聯(lián)動(dòng)獲取網(wǎng)絡(luò)連接和GPS定位信息手表手機(jī)：M3001英寸的顯示屏、USB接口可播放音樂(lè)、支持藍(lán)牙Nike的Speed+手表結(jié)合iPod和運(yùn)動(dòng)計(jì)測(cè)韓國(guó)防性罪犯的電子手鐲可追蹤罪犯的定位和坐標(biāo)愛(ài)國(guó)者視頻MP4手表嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－運(yùn)動(dòng)玩具游戲GTX公司定位的運(yùn)動(dòng)跑鞋內(nèi)置的GPS接收器和可充電電池遙控蜻蜓次世代三大主流三款主機(jī)Xbox360，WII，PS3GameCubeXboX360PS3Wii,手柄,手套,槍嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－攝像器材數(shù)碼相機(jī)DV嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－多媒體終端IP電話視頻會(huì)議可視電話視頻電話語(yǔ)音識(shí)別電話網(wǎng)絡(luò)視頻電話IP電話嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－家庭音響引入計(jì)算機(jī)技術(shù)的音響配備B&O與Core2Duo的P.Guerra家庭影院SonosZP80無(wú)線音響LGHDDVD/藍(lán)光播放器Motorola支持M卡的HDDVR錄像機(jī)iPhone嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－電視高清電視數(shù)字電視立體顯示技術(shù)LG內(nèi)置數(shù)字錄像機(jī)的LCDTV能輸出1080p高畫(huà)質(zhì)影像的iPodDock數(shù)字電視機(jī)頂盒投影機(jī)，家庭影院、教學(xué)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－通訊設(shè)備有計(jì)算機(jī)能力的各種通訊設(shè)備路由器/交換機(jī)/防火墻等Buffalo路由器/USB網(wǎng)卡套裝VPN產(chǎn)品千兆網(wǎng)關(guān)防火墻

嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－儀器儀表DCG(動(dòng)態(tài)心電圖儀)便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀中醫(yī)指套傳感器脈象虛擬儀器推拿手法測(cè)試儀電動(dòng)機(jī)故障狀態(tài)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)控儀手持儀嵌入式技術(shù)的應(yīng)用－交通相關(guān)汽車電子處理器個(gè)數(shù)可達(dá)三位數(shù)車載：娛樂(lè)、定位、導(dǎo)航車控：ABS(防抱死系統(tǒng))、EBD(制動(dòng)力分配控制)等其他中國(guó)版月球車汽車立體聲音響HDRadio擴(kuò)展包改裝遮陽(yáng)板DVD/TV/MP3

汽車電子：18個(gè)嵌入式控制模塊、CAN總線網(wǎng)絡(luò)軍事國(guó)防領(lǐng)域作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)：夜視掃描、全球定位、指揮通信航天領(lǐng)域火星探路者--基于VXworks1.2嵌入式微控制器本節(jié)內(nèi)容嵌入式微控制器概述ARM系列微處理器ARM系列微控制器STM32微控制器1.2.1嵌入式微控制器概述嵌入式微控制器就是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要硬件集成到一塊芯片中，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、Watchdog、I/O、串行口、A/D等各種必要功能和外設(shè)。流行的嵌入式微控制器MCS-51系列：STC系列、PHILIPS系列等ARM各系列：ARM9系列、ARM11系列、Cortex系列等MIPS系列（32、64位）、PowerPC系列等1.2.2ARM公司簡(jiǎn)介 ARM是AdvanceRISCMachine

的縮寫(xiě)。

ARM的3種含義：

ARM公司 ARM技術(shù)

ARM內(nèi)核的微控制器

ARM公司于1991年11月在英國(guó)劍橋成立，前身為Acorn計(jì)算機(jī)公司。ARM公司是全球領(lǐng)先的16/32位嵌入式RISC微處理器解決方案供應(yīng)商。ARM公司是知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP

（IntellectualProperty）公司，本身不生產(chǎn)芯片，只轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可。目前，全世界有幾十家著名的半導(dǎo)體公司都使用ARM公司的授權(quán)，包括Intel、IBM、ATMEL等。中國(guó)也有不少公司得到授權(quán)，如中興、華為等，生產(chǎn)ARM微控制器。ARM公司已成為移動(dòng)通信、手持設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)嵌入式解決方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。

體系結(jié)構(gòu)ARM微處理器核ARMv3ARM6，ARM600，ARM610，ARM7DI，ARM710ARMv4TARM7TDMI,ARM710T,ARM720TARM740TARMv4StrongARM，ARM8，ARM810ARMv4TARM9TDMI，ARM920T，ARM940TARMv5TEARM9E-S，ARM10TDMI，ARM1020E(E:DSP)ARMv5TEJARM925EJ，ARM1022EJ(J:Java加速)ARMv6ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S，ARM11JZF-SARMv7A款式，高端、復(fù)雜運(yùn)算應(yīng)用，接近PC，手機(jī)、平板R款式（RealTimeController），高端實(shí)時(shí)控制M款式（MicroController），低端控制，類單片機(jī)ARMv8Cortex-A50系列，64位處理器ARM7系列：S3C44B0、LPC2400ARM9系列：S3C2410、LPC3000ARM10系列、ARM11系列Cortex系列

Cortex-A7、A7、A10、A105、A50等 Cortex-R Cortex-M0、M1、M3、M41.2.3ARM系列微控制器意法半導(dǎo)體公司簡(jiǎn)介意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics)是全球最大的半導(dǎo)體公司之一世界第一大專用模擬芯片和電源轉(zhuǎn)換芯片制造商世界第一大工業(yè)半導(dǎo)體和機(jī)頂盒芯片供應(yīng)商在分立器件、手機(jī)相機(jī)模塊和車用集成電路領(lǐng)域居世界前列。ST公司所開(kāi)發(fā)的Cortex-Mx系列微控制器非常成功。

1987年6月由意大利的Società

Generale

Semiconduttori

(SGS)

Microelettronica與法國(guó)湯姆遜(Thomson)公司的半導(dǎo)體分部Thomson

Semiconducteurs兩家半導(dǎo)體公司合并而成，該公司自1998年5月湯姆遜撤股后由SGS-THOMSON更名為意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)1.2.4STM32微控制器簡(jiǎn)介

從2007年6月開(kāi)始，陸續(xù)推出了CM0、CM3、CM4三個(gè)系列的微控制器。

STM32有完整的開(kāi)發(fā)支持環(huán)境：提高標(biāo)準(zhǔn)軟件庫(kù)、評(píng)估板、開(kāi)發(fā)套件，以及第三方的工具和軟件。

STM32F系列主要作為低端8/16位單片機(jī)的升級(jí)換代產(chǎn)品。

STM32F系列廣泛地應(yīng)用于：需要低功耗、高速度、簡(jiǎn)單圖形及語(yǔ)音處理、控制功能強(qiáng)大、小型操作系統(tǒng)等產(chǎn)品中。1.3嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法

1、理解STM32微處理器、片內(nèi)外設(shè)的結(jié)構(gòu)，理解工作原理，了解寄存器的功能。

2、會(huì)使用程序開(kāi)發(fā)工具Keil5，組織應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)、設(shè)置環(huán)境、編寫(xiě)程序。

3、掌握用庫(kù)函數(shù)編程的方法，能夠?qū)ΤＳ玫耐庠O(shè)編寫(xiě)應(yīng)用程序。

4、會(huì)使用實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行編程、下載、實(shí)驗(yàn)。

5、掌握LCD顯示西文、漢字的編程方法，掌握