第1章 嵌入式系统及应用开发概述-谭会生

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1、第1章嵌入式系统及应用开发概述1.1嵌入式系统的定义及特点1.2嵌入式系统的发展及应用1.3嵌入式系统的总体组成1.4常用的嵌入式处理器1.5常用的嵌入式操作系统1.6嵌入式系统的设计方法1.7嵌入式系统的应用开发1.8嵌入式系统的学习探讨习题1第1章嵌入式系统及应用开发概述本章概括地阐述了嵌入式系统及应用开发的基本概念、基础知识、基本方法等，包括嵌入式系统的定义、发展应用、总体组成、常用的嵌入式处理器、常用的嵌入式操作系统、嵌入式系统的设计方法、嵌入式系统的设计开发和嵌入式系统的学习探讨等内容。21．1嵌入式系统的定义及特点1．1．1嵌入式系统的定义IEEE的定义：嵌

2、入式系统是用来控制、监控或者辅助操作机器、装置、工厂等大规模系统的设备。我国通常定义：嵌入式系统（EmbeddedSystem）就是嵌入到目标体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。具体地讲，嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁减，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。31．1．2嵌入式系统的特点1．嵌入式系统是专用的计算机系统2．嵌入式系统须满足系统应用环境的要求3．嵌入式系统需满足对象系统的控制要求4．嵌入式系统是一个知识集成应用系统5．嵌入式系统具有较长的应用生命周

3、期6．嵌入式系统软件固化在非易失性存储器中7．多数嵌入式系统具有实时性要求8．嵌入式系统设计需专用的开发环境和工具41．2嵌入式系统的发展应用1．嵌入式系统发展的4个阶段1）以单片机为核心的低级嵌入式系统主要特点是系统结构和功能单一，处理效率不高，存储容量较小，用户接口简单或没有用户接口，但它使用简单，成本低廉。2）以嵌入式微处理器为基础的初级嵌入式系统主要特点是处理器种类多，通用性较弱；系统效率高，成本低；操作系统具有兼容性、扩展性，但用户界面简单。3）以嵌入式操作系统为标志的中级嵌入式系统主要特点是嵌入式系统能运行于各种不同嵌入式处理器上，兼容性好；操作系统内核小、

4、效率高，并且可任意裁剪；具有文件和目录管理、多任务功能，支持网络、具有图形窗口以及良好的用户界面；具有大量的应用程序接口，嵌入式应用软件丰富。1．2．1嵌入式系统的发展54）以Internet为标志的高级嵌入式系统目前嵌入式系统大多孤立于Intemet，随着网络应用的不断深入，随着信息家电的发展，嵌入式系统的应用必将与Internet有机结合在一起，成为嵌入式系统发展的未来。基于32位/64位微处理器的嵌入式系统的优点：①芯片内外资源丰富，硬件系统简单；②可运行各种操作系统，降低了复杂系统应用程序开发的难度；可运行多种操作系统，应用程序开发难度降低，系统人机界面友好；③

5、系统数据处理能力强，控制精度高；④有成熟的开发工具，丰富的开发资源和资料；⑤32位/64位的嵌入式系统的开发人群不断增多，有助于降低企业项目开发成本、保持开发的连续性。62．嵌入式系统的发展趋势1）嵌入式系统结构将更加复杂，硬件向集成化发展，软件将逐渐PC化2）嵌入式系统的小型化、智能化、网络化、可视化、微功耗和低成本3）不断改善人机交互的手段，提供精巧的多媒体人机界面4）云计算、可重构、虚拟化等技术被进一步应用到嵌入式系统5）嵌入式软件开发平台化、标准化、系统可升级，代码可复用将更受重视其中：云计算（Cloud）是将计算分布在大量的分布式计算机上，这样我们只需要一个终

6、端，就可以通过网络服务来实现所需要的计算任务，甚至是超级计算任务。可重构性是指在一个系统中，其硬件模块或（和）软件模块均能根据变化的数据流或控制流对系统结构或算法进行重新配置（或重新设置）。虚拟化是指计算机软件在一个虚拟的平台上而不是一个真实的硬件上运行。7嵌入式系统具有非常广阔的应用领域，是现代计算机技术改造传统产业、提升多领域技术水平的有力主具，可以说嵌入式系统无处不在。其主要应用领域包括智能产品（智能仪表、智能和信息家电）、工业自动化（测控装置、数控机床、数据采集与处理）、办公自动化（通用计算机中的智能接口）、电网安全、电网设备检测、石油化工、商业应用（电子秤，P

7、OS机，条码识别机）、安全防范（防火、防盗、防泄漏等报警系统）、网络通信（路由器、网关、手机、PDA、无线传感器网络）、汽车电子与航空航天（汽车防盗报警器、汽车和飞行器黑匣子）以及军事等各个领域，如图1．1所示。1．2．2嵌入式系统的应用8图1．1嵌入式系统的应用领域91．3嵌入式系统的总体组成图1．2基于控制领域的典型嵌入式系统101．3．1嵌入式系统的硬件图1．3典型的嵌入式系统硬件组成111．中间层程序中间层程序主要为上层软件提供了设备的操作接口，它包括硬件抽象层（HardwareAbstractionLayer，HAL）、板级支持