嵌入式系统设计基础

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1、第1章嵌入式系统设计基础§1.1嵌入式系统简介§1.2嵌入式处理器§1.3嵌入式操作系统maihunmiyao.com整理发布1.1嵌入式系统简介嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。§1.1.1嵌入式系统的定义§1.1.2嵌入式系统的组成§1.1.3嵌入式系统的特点§1.1.4嵌入式系统的应用§1.1.5嵌入式

2、系统的发展2第1章嵌入式系统设计基础什么是嵌入式系统（EmbeddedSystem）？广义地讲，凡是不用于通用目的的可编程计算机设备，就可以算是嵌入式计算机系统。举例来说，个人计算机（PC）不是一种嵌入式系统，因为它是用于通用目的的系统。而一些电话系统就是采用个人计算机技术建立的嵌入式计算机系统，最典型的嵌入式系统如手机、可视电话等；另外还有一些嵌入式系统采用特殊的微处理器，如传真机、打印机等。狭义上而言，嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系

3、统。一般嵌入式系统的设计过程是：从产品定义开始，接着进行硬件设计，然后将软件或操作系统移植到硬件上，并且进行应用程序的开发，最后经过测试与调试后即开始销售或使用。根据英国电机工程师协会所做的定义“嵌入式系统是控制、监视或辅助某个设备、机器甚至工厂运行的设备”，嵌入式系统应该具备以下4个特性：执行特定的功能；以微处理器与外围设备构成核心；需要严格的时序与稳定性；全自动操作。3第1章嵌入式系统设计基础由上述可知，嵌入式系统是计算机软件与硬件的综合体，整个综合体的设计目的在于满足某种特殊功能，并应用于各类具体的应用系统中，例如，实验仪器、

4、办公设备、医疗设备甚至航天设备，等等。由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：“ComputerasComponents–PrinciplesofEmbeddedComputingSystemDesign”一书的作者WayneWolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”“EmbeddedMicrocontrollers”一书的作者ToddD.Morton认为：“嵌入式系统是

5、一种电子系统，它包含微处理器或者微控制器，但是我们不认为它是计算机——计算机隐藏或者嵌入在系统中。”“EmbeddedSoftwarePrimer”一书的作者DavieE.Simon认为：“人们使用嵌入式系统这个术语，指的是隐藏在任一产品中的计算机系统。”“AnIntroductiontotheDesignofSmallScaleEmbeddedSystemwithexamplefromPIC，80C51and68HC05/08Microcontrollers”一书的作者TimWilmshurst认为：“嵌入式系统是这样一个系统，它

6、的首要功能并不是计算，而是受嵌入其中的计算机控制的一个系统。‘嵌入’暗示了它存在于整个系统中，从外部观察不到，形成了更大整体的一个完整部分。”4第1章嵌入式系统设计基础可以看出，虽然各种书籍对嵌入式系统的定义稍有差异，但是基本的思想和理解是相同的。我们可以从以下几个方面来理解嵌入式系统的含义：嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，必须与具体应用相结合才会具有生命力。正因为与具体应用的紧密结合，嵌入式系统才具有很强的专用性。嵌入式系统将先进的半导体技术、计算机技术和电子技术，以及各个行业的具体应用相结合，是一个技术密集、资金

7、密集、学科交叉和不断创新的知识集成系统。由于嵌入式系统必须根据应用需要对硬件和软件进行裁剪，以满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的要求。因此，嵌入式系统的开发难度比较大，技术门槛较高。比较好的开发模式是：首先建立相对通用的硬件和软件基础，然后针对具体的应用做最少量的软硬件改动。由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。5第1章嵌入式系统设计基础嵌入式系统的组成复位及振荡电路处理器定时器ROMRAM串行口中断控制并口输入/输出设备接口及驱动电路系统

8、专用电路图1.1嵌入式系统的硬件组成嵌入式系统一般有3个主要的组成部分：硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心；存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成与系统外部的信