第1章 嵌入式系统概念教案

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1、1．嵌入式技术是无处不在。在我们身边就有各种使用嵌入式技术的电子产品，比如，MP3，PDA，手机，家里所使用的网络家电（交换机），智能家电(全自动洗衣机，电磁炉)，汽车电子产品。在工业和服务领域，比如工业控制，数控机床，机器人工业等，都大量使用潜入式技术。嵌入式技术的应用领域，是非常广阔的，比如在通信设备，汽车电子，数字消费类，工业控制，仪器仪表，数字医疗设备，信息家电，嵌入式系统都有广泛的应用。在高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。发动机控制系统，前门控制系统，后门控制系统，尾灯控制系统，这些系统都是潜入式系统。从芯片和产品市场来看，每

2、年只有2%左右的计算机芯片是用在台式机和笔记本上。用于嵌入式系统设计与制造的CPU，每年大约有10——20亿片。每年有1万个新的潜入式系统投入生产。以前的计算机分为巨型机、大型机、小型机、微型机。现在就分为两种，通用计算机和嵌入式系统。2．嵌入式系统的概念。1》IEEE的定义：潜入式系统是“用于控制，监视或者辅助操作机器和设备的装置。”从定义可以看出，嵌入式系统是从应用上考虑的，包括软件和硬件的综合体，2》国内普遍被认同的定义：潜入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础。软、硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格

3、要求的专用计算机系统。从国内的定义：潜入式系统是和具体的应用相结合的，是面向用户，面向产品，面向应用的。潜入式系统必须能够根据要求对软件、硬件进行裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有较高的要求的。简单地讲：潜入式系统有三要素：嵌入，专用，计算机嵌入：嵌入到对象体系中，有对象环境的要求。专用性：软、硬件按对象要求裁减。计算机：实现对象的智能化功能。3．嵌入式系统的分类从硬件上，嵌入式系统可以分为四类：嵌入式微处理器，嵌入式微控制器，嵌入式DSP处理器，嵌入式片上系统SOC。1》嵌入式微处理器：嵌入式微处理的基础是通用计算机中的CPU，在

4、具体应用时，在一块电路板上，嵌入式处理器、存储器、总线、外设等共同组成一个嵌入式系统。通常称为单板计算机。Intel:x86（Am186/88、386EX）Motolora:PowerPCMotolora68K/ColdFire/DragballMIPS:MIPSARM:ARMIntel:XSCALE2》嵌入式微控制器：嵌入式微控制器一般是以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成各种必要的功能模块和外设。比如：ROM、RAM、定时器，看门狗，串口等。和微处理相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降，可靠性提高。

5、Intel:8051/96Motolora:MC68HC08/12,MC9S08/12Microchip:PICAtmel:AVRTI:MSP4301》DSP处理器，对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行数字信号处理算法，指令的执行速度较高。现在很多数字信号处理算法、FFT运算、谱分析算法都可以在嵌入式DSP中直接运行。TI:TMS320C2000/C5000/C6000/OMAP/DaVinciMotorola:DSP56FADI：Blackfin，TigerSHARC，SHARC，ADSP-21xx4》嵌入式片上系统（SOC）

6、，随着半导体工艺的发展，现在半导体产业已经进入纳米加工时代。现在可以单一的芯片上实现一个复杂的电子系统。SoC定义，将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上,面向特定用途的标准产品，比如说，手机芯片，DVD芯片。4．嵌入式操作系统。计算机是由软件和硬件组成，在发展的初期是没有操作系统，随着计算机技术的发展，计算机系统的软件资源和硬件资源越来越丰富，监控程序已不能适用计算机应用的要求。于是在60年代，监控软件就发展形成操作系统。现在广泛使用的操作系统有：多道批处理操作系统，分时操作系统，以及实时操作系

7、统。多道批处理操作系统一般用于计算中心等较大的计算机系统分时操作系统：多个用户共享系统的资源。实时操作系统：嵌入式设备等有实时性要求的系统中。批处理操作系统，用户将作业提交给系统操作员，操作员将多个用户的作业组成一批作业，输入到计算机，计算机依次处理完之后，再由操作员将作业结果交给用户。分时操作系统，一台主机上连接了若干个终端，每个终端上有一个用户在使用。操作系统将CPU的时间分成若干个片段，每个用户轮流使用一个时间片，但是并不感到有其他的用户存在。实时操作系统，计算机能够及时响应外部事件的请求，并在规定的严格时间内完成对该事件的处理。同

8、时控制实时设备和实时任务协调一致工作的操作系统。硬实时操作系统：系统对系统响应时间有严格的要求如果系统响应时间不能满足就会引起系统崩溃或致命的错误。软实时操作系统：统对系统响应时间有要求，但是