嵌入式系统教案(1-嵌入式系统概述)

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1、—————————————————————————————教　　案课程题目DSP及ARM技术专题题目ARM技术第一讲　　　嵌入式系统概述授课教员王金洪授课单位研究六室　14第一讲　　嵌入式系统概述一、教学目的、要求使学员从总体上掌握嵌入式系统的概念和嵌入式处理器的分类；重点掌握嵌入式操作系统的基本概念、使用实时操作系统的必要性以及实时操作系统的优缺点；了解常见的嵌入式操作系统的特点，为学习后续课程打好基础。二、教学重点、难点重点：嵌入式系统的概念，嵌入式处理器的分类，嵌入式操作系统。难点：嵌入式操作系统。三、课堂

2、讲授设计采用PowerPoint课件讲授。四、讲授内容（本课程的预备课程是《微机原理及应用》、《计算机体系结构》。具备《操作系统》、《数据结构》知识就更好了。）（本课程是讲述“嵌入式计算机系统”的，在后面简称“嵌入式系统”。）（一）嵌入式系统经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度上改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性。如：MP3、数码相机与打印机就有很大的不同；汽车中更具有多个嵌入式系统，使汽车更轻快、更干净和更容易驾驶。这样，定义嵌入式系

3、统的概念却不容易了。备注141、嵌入式系统的概念目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种是全面。下面给出两种比较合理的定义：（1）嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积及功耗严格要求的专用计算机系统。（2）嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语“嵌入式”反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，成为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。（以汽车控制系统说明上面两个概念。）（说明：在民用和军用

4、的自动化、信息化、智能化系统中，嵌入式系统无处不在。）2、嵌入式系统的未来1990年之前，嵌入式系统通常是很简单，而且具有很长产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式工业经历了巨大的变革：（1）全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间。（2）互联，现在是一个需求而不是辅助性的，包括有线和无线的互通。（3）基于电子的产品更复杂化。（4）互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用。（5）微处理器的处理能力按莫尔定律预计的速度增加。该定律认为集成电路的晶体管个数每18个月翻番。（6）嵌入式软件继续增加新的应用，并产生更

5、加灵巧的产品种类。（既然是嵌入式计算机系统，大家已经对计算机非常熟悉了，一台计算机的核心是处理器，下面介绍嵌入式处理器。）（二）嵌入式处理器141、嵌入式处理器简介普通个人计算机（PC）中的处理器是通用目的的处理器，其设计非常丰富，因为这些处理器提供全部的特性和广泛的功能，故可以用于各种应用中。使用这些通用处理器的系统有大量的应用编程资源。例如，现代处理器具有内置的内存管理单元（MMU），提供内存保护和多任务能力的虚拟内存和通用目的的操作系统。这些通用的处理器具有先进的高速缓存逻辑，许多还具有执行快速浮点运算的内

6、置数字协处理器。它们提供接口，支持各种各样的外部设备，而且能源消耗大，产生的热量多，尺寸也大。其复杂性意味着这些处理器的制造成本昂贵。早期的嵌入式系统通常用通用目的的处理器建造。由于嵌入式系统的应用广泛，再加上大量先进的微处理器制造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理器建造，而不再用通用目的的处理器。主要从4个方面来考虑，即性能、尺寸、能耗、价格。（1）注重嵌入式处理器的尺寸、能耗和价格。应用于PDA-个人数字助理等不注重计算的设备。（2）更关注嵌入式处理器的性能。应用于路由器等计算密集型的设备。（3）注

7、重嵌入式处理器的尺寸、能耗、价格和性能4个需求。应用于蜂窝电话（如手机）等设备。（根据嵌入式处理器的应用，可以进行以下分类）2、嵌入式处理器的分类（1）嵌入式微处理器（EmbeddedMicroProcessorUnit，EMPU）由于嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU，在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，虽然嵌入式微处理器在功能上和标准微处理器基本是一样的，但一般在工作温度、抗电磁干扰及可靠性等方

8、面都做了各种增强。嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低及可靠性高的优点，但是在电路板上必须包含ROM、RAM、总线接口及各种外设等器件。14目前主要有：PowerPc、68000、MIPS和ARM系列等。（2）嵌入式微控制器（MicroControlUnit，MCU）嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微