第0章嵌入式系统概述

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1、ARM应用系统设计－嵌入式系统概述佘黎煌东北大学信息科学与工程学院电子信息工程研究所嵌入式系统概述嵌入式系统的概念嵌入式系统的特点，分类及应用领域嵌入式操作系统嵌入式系统的设计方法嵌入式系统的概念嵌入式技术无处不在各种使用嵌入式技术的电子产品，如：MP3、PDA、手机、智能玩具，网络家电、智能家电、车载电子设备等。在工业和服务领域中，大量嵌入式技术也已经应用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器人、服务机器人等各个行业，正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式。嵌入式系统的应用领域通信设备汽车电子数字消费类

2、工业控制仪器仪表数字医疗设备信息家电“嵌入”无处不在嵌入式视频服务器现代化家庭嵌入式系统示例——汽车控制系统马达控制器车灯嵌入式系统示例——汽车控制系统尾灯控制系统后车门控制系统前车门控制系统座椅控制系统发动器控制系统所有的控制系统都是一个完整的嵌入式系统嵌入式系统的概念二、从芯片和产品市场来看嵌入式系统的应用据统计，每年只有2%左右的计算机芯片是用在台式PC或膝上电脑上的。用于嵌入式系统设计与制造的CPU，每年大概有10---20亿片。每年大约有1万个新的嵌入式系统投入产生，而且越来越多的系统需要复杂的嵌入

3、式操作系统。使计算机的分类从以前的巨型机、大型机、小型机、微机之分变为了通用计算机和嵌入式系统之分。如：手持设备市场。2000年的全球产销量为1290万部，到今年约为上亿部。到底什么是嵌入式系统呢？MP3工业控制计算机比较两者有什么共同之处？共同之处：都嵌入了微处理器。嵌入式系统的概念根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipm

4、ent,machineryorplants）。可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。嵌入式系统的概念国内普遍被认同的定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的隐藏在某种设备中的计算机软硬件集合体，没有固定的特征形状简单的讲:就是嵌入到对象体中的专用计算机系统。三要素：嵌入、专用、计算机嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境要求

5、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嵌入式系统概述嵌入式系统的概念嵌入式系统的特点，分类嵌入式操作系统嵌入式系统的设计方法嵌入式系统的特点嵌入式系统本质上就是一个计算机系统，但与通用计算机系统相比，它具有以下一些特点（1）嵌入式系统与应用密切相关。嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的。嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约。（2）嵌入式系统存储资源有限。尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高，芯片上存储器容量不断增加，但在大多

6、数应用中，存储空间仍然是宝贵的，另外还有实时性的要求。为此要求程序的编写质量和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度，提高执行速度。嵌入式系统的特点（3）嵌入式系统具有实时约束。嵌入式系统很多是实时系统。在多任务嵌入式系统中，对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键，单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成，因此系统软件的高实时性是基本要求。（4）需要交叉开发环境和调试工具。嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后

7、，用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发，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。嵌入式系统的分类1.2嵌入式系统的特点及分类---------嵌入式系统的硬件嵌入式微控制（MCU）嵌入式DSP处理器(DSP)嵌入式微处理器MPU嵌入式片上系统（SOC）嵌入式处理器嵌入式处理器——嵌入式微处理器CPUROMRAM外设1外设2单板计算机嵌入式系统的分类嵌入式微处理器(MicroprocessorUnit,MPU)Intel:x8

8、6（Am186/88、386EX）Motolora:PowerPCMotolora68K/ColdFire/DragballMIPS:MIPSARM:ARMIntel:XSCALE嵌入式处理器嵌入式微控制器又称单片机，它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，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行