§1 嵌入式系统概述

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1、嵌入式系统原理、设计与应用主讲：曾炼成1课程介绍课时分配：理论：20学时实验：20学时理论：学习了解嵌入式系统的基本概念、方法和知识实验：ARM嵌入式系统开发设计实践实验室地址：第六教学楼2楼东头学习的基础：C语言、微机原理或单片机实验+期末70%，平时30%2课程内容内容学时第一章嵌入式系统概述2第二章嵌入式系统开发过程1第三章嵌入式处理器2第四章嵌入式系统的存储器1第五章嵌入式系统的I/O模块4第六章嵌入式软件系统4第七章嵌入式操作系统2第八章嵌入式软件组件43IEEE定义根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视

2、或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。1.1嵌入式系统概念4一般定义“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”把基于处理器（通用处理器和嵌入式处理器）的设备称为计算机，把计算机分成两大部分：通用计算机和嵌入式计算机。嵌入式系统也称为嵌入式计

3、算机，因此嵌入式系统被定义为非通用计算机系统。这个定义是从计算机的分类方面进行的。1.1嵌入式系统概念5嵌入式系统定义要素专用计算机系统(非PC智能电子设备)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、功耗严格要求知识集成应用系统（CSEA）技术密集资金密集高度分散不可垄断面向应用不断创新1.1嵌入式系统概念6嵌入式系统的发展计算机技术的发展微处理器的问世之后普通的微处理器构成嵌入式系统Motorola,intel,zilog80年代：处理器内核集成了外设接口A/D，定时器，I/O，存储器等1.2嵌入式系统的发展

4、7嵌入式系统的发展（续）第一代，4位1971年，intel4004嵌入式处理器70年代末，8位，intel8048,motorola6800内核第二代，8位CMOS工艺80年代，intel51系列，motorola68HC05系列第三代，产品线丰富集成度提高，丰富的外设集成纯单片式，可扩展式两种产品并行发展第四代低功耗技术(3.3v,2.7v,1.8v)，flash技术，高性能(32位）应用：信用卡、玩具、航天、机器人、家用电器等，无处不在1.2嵌入式系统的发展8嵌入式系统的几个重要特征（1）系统内核小由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源

5、相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。1.3嵌入式系统的特点9（２）专用性强嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。1.3嵌入式系统的特点10（３）系统精简嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。（４）高实

6、时性OS这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。1.3嵌入式系统的特点11（5）嵌入式软件开发走向标准化嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（Real－TimeOperatingSystem）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。1.3嵌入式系统的特点12（6）嵌入式系统开发需要开发工具和环境由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也

7、是不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。1.3嵌入式系统的特点13嵌入式系统的共性嵌入式处理器具有的共性嵌入式处理器由通用处理器内核加上外部设备、存储器组成嵌入式软件开发人员需要关心硬件的细节软件开发在内核层编程/外层编程嵌入式系统的开发人员，特别是系统/产品的设计师，必须掌握硬件和软件的综合知识，进行硬件系统的软件系统的综合设计。嵌入式系

8、统的软件开发人员需要掌握多种嵌入式操作系统的用法操作系统、编程语言和开发工具的多样性根据应用选