嵌入式系统原理课件--主编郭荣佐王霖 第一章

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1、第1章嵌入式系统概述教学目的了解嵌入式系统的发展历史；掌握嵌入式处理器分类及其测试指标；掌握嵌入式系统的组成；了解嵌入式系统的发展现状和趋势。主要内容【内容简介】本章介绍了嵌入式系统的基本知识和基本概念，包括嵌入式系统的概念、发展、特点、组成、分类和嵌入式微处理器，以及嵌入式系统的发展现状和趋势。1.1嵌入式系统的发展1.2嵌入式系统分类与应用1.3嵌入式处理器1.4嵌入式系统的组成1.5嵌入式系统的现状与发展趋势1.1嵌入式系统的发展1.1.1嵌入式系统回顾1.1.2嵌入式系统的概念1.1.3嵌入式系统的发展史1.1.4嵌入式系统的特点1.1.2嵌入式系统的概念随着嵌入式

2、系统在人们实际生活中的应用越来越广泛，这个基本问题的确切定义引发了许多争论。嵌入式系统本身是一个比较模糊的概念。人们很少会意识到他们往往随身携带了好几个嵌入式系统，如MP3、手机和智能卡等，而且他们在与汽车、电梯、厨房设备、电视、录像机以及娱乐系统的嵌入式系统交互时也往往对此毫无察觉。早期的嵌入式系统主要应用于军事和航空、航天等领域，以后逐步广泛地应用于工业控制、仪器仪表、汽车电子、通信和家用消费类等领域。借用电气工程师协会（IEE）的一个定义：嵌入式系统是用来控制或监视机器、装置或工厂等的大规模系统的设备。嵌入式系统具备下列特性：（1）通常只执行特定功能，这一点与一般桌上

3、型计算机系统有很大区别。（2）以微电脑与周边器件构成核心，其规模可在大范围内变化，如从单片机芯片到PC机芯片、从MCS8XX51到ARM芯片。（3）具有严格的时序和稳定性，这是因为在机器控制的大型系统中，程序运行稍有差错则可能使得整个系统失去控制，甚至酿成灾害。（4）全自动操作循环。嵌入式系统是计算机系统软件与硬件的综合体，以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件具有可裁剪性，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。嵌入式计算机在应用数量上远远超过通用计算机。一台通用计算机的外部设备中就包含了5～10个嵌入式微处理器，如键盘、鼠标、

4、软驱、硬盘、显示卡、显示器、Modem、网卡、声卡、打印机、扫描仪、数码相机和USB集线器等，都是由嵌入式处理器在进行控制。在制造工业、过程控制、通信、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面，嵌入式计算机都被广泛的使用着。1.1.4嵌入式系统的特点从嵌入式系统产生到现今，嵌入式系统具有自身的特点，才得以发展，而且其应用将更为广泛。嵌入式系统具有高度集成性、专用性、开发具有周期性、软件固化性和修改的特殊性等特点。（1）高度集成性;（2）专用性；（3）周期性；（4）软件固化性；（5）修改的特殊性；（6）开发人员的广泛性。1.2嵌入式系统的分类与应用1.2

5、.1嵌入式系统分类嵌入式系统的分类方法很多，这里依据嵌入式系统的复杂程度，将其分为单处理器系统、嵌入式处理器可扩展系统、复杂的嵌入式系统和工业控制机系统。1、单处理器2、嵌入式处理器可扩展的系统3、复杂的嵌入式系统4、工业控制机系统1.2.2嵌入式系统的应用1、智能产品2、智能仪表与集成智能传感器3、汽车电子、航空航天器电子系统4、测控系统5、办公自动化领域6、军事领域嵌入式处理器嵌入式片上系统（ESoC）嵌入式微处理器（EMPU）嵌入式DSP处理器（EDSP）嵌入式微控制器（EMCU）图1－1嵌入式处理器分类1.3嵌入式处理器1.3.1嵌入式微处理器嵌入式微处理器（Emb

6、eddedMicroprocessorUnit，EMPU）是在通用计算机的CPU基础之上发展起来的。在应用时，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度地减小系统体积和功耗。为满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上与标准微处理器基本一样，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。1.3.2嵌入式微控制器嵌入式微控制器（EmbeddedMicrocontrollerUnit，EMCU）是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集嵌入式微控制器（Embedde

7、dMicrocontrollerUnit，EMCU）是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片1.3.3嵌入式DSP处理器嵌入式DSP处理器（EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP）主要对系统结构和指令进行了特殊设计，使其更加适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP应用正从在通用系统中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。嵌入式DSP处