ch1嵌入式系统概述

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1、嵌入式系统设计大学教程第一章嵌入式系统概述课件制作人声明本课件共9个Powerpoint文件（每章一个）。教师可根据教学要求自由修改此课件（增加或删减内容），但不能自行出版销售。对于课件中出现的缺点和错误，欢迎读者提出宝贵意见，以便及时修订。课件制作人许大琴2008年8月主要内容1.1什么是嵌入式系统1.2嵌入式系统的特点1.3嵌入式系统的体系结构1.4嵌入式系统的分类1.5嵌入式系统的应用1.1什么是嵌入式系统电气工程师协会（IEEE）的定义：嵌入式系统是用来控制、监视或辅助设备、机器或工厂操作的装置。我国微机学会的定义：嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计

2、算机系统。可分为系统级、板级、片级。1.1什么是嵌入式系统嵌入式系统一般定义：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。一个嵌入式系统就是一个硬件和软件的集合体，它包括硬件和软件两部分。1.1什么是嵌入式系统从技术角度说，嵌入式系统是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统。从系统角度说，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。从广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。主要内容1.1什么是嵌入式系统1.2嵌入式

3、系统的特点1.3嵌入式系统的体系结构1.4嵌入式系统的分类1.5嵌入式系统的应用1.2嵌入式系统的特点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，系统资源相对有限，所以内核较传统的操作系统要小得多。1.2嵌入式系统的特点2.专用性强嵌入式系统通常是面向特定任务的，相对于一般通用PC计算平台，嵌入式系统的个性化很强，其中软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行软件系统的移植。1.2嵌入式系统的特点3.运行环境差异大嵌入式系统使用范围极为广泛，其运行环境差异很大。1.2嵌入式系统的特点4.可靠性要求高嵌入式系统不能像通用PC机一样，“死机”时通

4、过手动重启计算机予以容忍。嵌入式系统往往要长期在无人值守的环境下运行，甚至是常年运行，因此对可靠性的要求特别高。1.2嵌入式系统的特点5.系统精简和高实时性操作系统一是许多嵌入式系统应用具有实时性要求，嵌入式任务往往是时间关键性约束的，必须在某个时间范围内完成。二是由于嵌入式系统比通用PC系统资源少得多，要求嵌入式操作系统核心部分的体积必须尽可能地小。三是为了适应各种应用需求的变化，嵌入式操作系统还应该具有可裁减性、可伸缩性和易移植性的特点。1.2嵌入式系统的特点6.具有固化在非易失性存储器中的代码为了系统的初始化，几乎所有系统都要在非易失性存储器中存放部分

5、代码（启动代码）。为了提高执行速度和系统可靠性，常常把所有代码（或其压缩代码）固化存放在存储器芯片或处理器的内部存储器件中。1.2嵌入式系统的特点7.嵌入式系统开发工作和环境由于嵌入式系统本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，因此必须有一套开发工具和环境才能进行开发。主要内容1.1什么是嵌入式系统1.2嵌入式系统的特点1.3嵌入式系统的体系结构1.4嵌入式系统的分类1.5嵌入式系统的应用1.3嵌入式系统的体系结构早期嵌入式系统包含三个部分：自底向上为：硬件平台嵌入式实时操作系统（RTOS）嵌入式实时应用程序1.3嵌

6、入式系统的体系结构早期嵌入式系统的体系结构1.3嵌入式系统的体系结构经过不断的发展，原先嵌入式系统的三层结构逐步演化成为一种四层结构：新增加的中间层次位于操作系统和硬件之间，通过特定的上层接口与操作系统进行交互，向操作系统提供底层的硬件信息；并根据操作系统的要求完成对硬件的直接操作。这个中间层次叫做硬件抽象层(HardwareAbstractionLayer，HAL)1.3嵌入式系统的体系结构嵌入式系统的体系结构1.3嵌入式系统的体系结构1.3.1硬件平台嵌入式系统的硬件平台以嵌入式处理器为核心，由存储器、I/O单元电路、通信模块、外部设备等必要的辅助接口组

7、成的。不同的应用通常有不同的硬件环境，硬件平台的多样性是嵌入式系统的一个主要特点。1.3嵌入式系统的体系结构嵌入式系统硬件基本组成1.3嵌入式系统的体系结构1.3.2硬件抽象层硬件抽象层（HardwareAbstractionLayer，HAL）是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，其目的是将硬件抽象化，即可以通过程序来控制所有硬件电路（如CPU、I/O设备、存储器等）的操作。硬件抽象层通过硬件抽象层接口向操作系统以及应用程序提供对硬件进行抽象后的服务。硬件抽象层一般应包含相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作、硬件设备的配置操作等功能。1.3嵌入式系统

8、的体系结构硬件抽象层接口的特点：硬件抽象层具有与硬件