第一讲 嵌入式系统概述

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1、嵌入式系统概论东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心刘昊2007nicky_lh@seu.edu.cn2007No.1课程介绍¾嵌入式系统•嵌入式系统设计是现代电子电气、信息、自动控制，仪器仪表等产品开发基础,ò科学技术发展，模糊了学科差别ò基础知识交叉，应用点不同：路由器和数控机床•是相关知识综合体现为产品价值的设计技术，综合多门学科的应用设计技术ò知识——能力先修课程相关知识¾电路，电子线路¾编译原理¾计算机体系结构¾高级C语言编程（微机原理）¾操作系统¾C语言¾计算机网络¾微处理器设计原理¾通信原理¾可编程逻辑器件2007No.2课程

2、计划课程流程：选课理论课专题实验项目实验测试和答辩10次讲座4次实验自由选题30学时（10周）12学时（4周）18学时（4周）嵌入式系统概论：理论课30学时2学分嵌入式系统设计：60学时3学分2007No.3课程目标¾了解嵌入式系统的组成和基本原理¾掌握一种处理器内核及其指令体系、汇编语言：ARM7TDMI¾掌握嵌入式系统的一般开发过程基于ARM处理器内核的交叉编译方法以及其开发工具：ADS1.2¾掌握一种嵌入式操作系统：学习UCOSII，应用Nucleus¾培养学生的团队合作、综合创新能力；¾实现简单的嵌入式应用系统2007No.4理论课计划¾

3、嵌入式系统概念和基本组成¾嵌入式微处理器原理和ARM体系结构¾ARM编程原理和异常处理¾ARM指令集和汇编语言编程（作业一次）¾嵌入式系统开发过程和调试原理¾嵌入式系统硬件设计原理¾基于SEP3203嵌入式微处理器应用设计（作业一次）¾嵌入式操作系统原理¾Nucleus嵌入式操作应用¾安排2次上机实验课（集成电路学院嵌入式系统实验室）•汇编实验•C代码实验¾复习考试（开卷笔试）2007No.5本节课的内容¾1.1嵌入式系统定义¾1.2嵌入式系统的组成原理•硬件架构•软件架构•开发过程¾1.3嵌入式系统设计的发展趋势•SOC系统芯片应用2007No

4、.6嵌入式系统的概念¾“嵌入式智能工具将是PC机和因特网之后最伟大的发明”。──美国著名未来学家尼葛洛庞帝¾IEEE（国际电子电气工程师协会）定义：嵌入式系统是“控制、监视或者辅助其它设备、机器或车间运行的装置”Devicesusedtocontrol，monitor、orassisttheoperationofequipment、machineryorplants.¾国内普遍认同的定义：以特定应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、功耗、成本、体积等严格约束的专用计算机系统。¾软件巨头微软在2002年将嵌入式系

5、统定义为：完成某一特定功能、或是使用某一特定嵌入式应用软件的计算机或计算装置。嵌入式系统，是区别与第一类常见的计算机的第二类计算设备它是嵌入式到其他系统中的。2007No.7嵌入式系统示例(一)2007No.8嵌入式系统示例(二)2007No.9嵌入式系统示例（三）2007No.10计算机工业的分类¾以往计算机分类：•大型计算机、中型机、小型机和微计算机¾目前计算机分类：•超级计算机，大型计算机、工作站、微计算机、亚微计算机（嵌入式）亚微计算机(嵌入式计算机)是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中2007No.11嵌入式系统的特征¾和应

6、用相结合，一定是在执行特定的功能。嵌入式系统和通用计算机的关键区别就在于应用不同。嵌入式系统的核心思想：面向应用,隐蔽在应用表象后面的“控制者”！¾以嵌入式微处理器为核心：•和通用计算机具有类似的体系结构•其软件可大可小，简单如无操作系统的冰箱控制，复杂到飞行控制系统150个嵌入式处理器并行处理¾软件以固件（Firmware）的形式存在，系统全自动循环操作，严格的时序和稳定性要求2007No.12嵌入式系统工业的特点¾嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业•PC由WINTEL垄断•嵌入式系统工业的基础是以应用为中心的“芯片”设计和面向应用的软件

7、产品开发。ò面向用户、面向产品、面向应用¾升级换代也是和具体产品同步,具有较长的生命周期•软件和硬件结合紧密•嵌入式处理器的发展也体现出稳定性ò普通处理器18月ò嵌入式处理器8~10年2007No.13嵌入式系统开发的特点¾开发环境•通用计算机具有完善的人机接口界面•嵌入式系统本身不具备自举开发能力，采用交叉编译的方式•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。¾开发特性•通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口(API)，但一般不是实时的。•嵌入式系统则不同，应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行

8、。•但为了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。需要选配RTOS开发平台2007No.14嵌入式系统的分类¾按表现