《嵌入式应用系统》PPT课件

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1、第14章嵌入式应用系统14.1概述嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域。掌握目前流行的基于ARM架构的嵌入式微处理器的原理、设计方法及实例编程开发。具体的包括如何在嵌入式内核基础上扩展一个实用的嵌入式系统的硬、软件设计。如微处理器、存储系统、外设驱动及其应用程序接口的设计。从而达到能够独立完成一个嵌入式系统设计的要求。14.1.1嵌入式系统的定义嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、

2、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。14.1.2嵌入式系统的结构嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统，它主要包含三个部分，其基本结构如图所示。1.硬件平台它是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台，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。2.嵌入式操作系统完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核比较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对不变性。3.嵌入式应用运行于操作系统之上，利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要

3、设计不同的嵌入式应用程序。硬件抽象层硬件抽象层通过特定的上层接口与操作系统进行交互，向操作系统提供对硬件的直接操作。硬件抽象层的引入大大推动了嵌入式操作系统的通用化。14.1.3嵌入式系统的特点1．嵌入式系统特点和要求2．嵌入式系统具有的产品特征3．嵌入式软件特征软件要求固态化存储软件代码要求高质量、高可靠性系统软件的高实时性是基本要求多任务操作系统4．嵌入式系统的发展趋势可靠性及应用水平越来越高和互联网连接已是一种明显的走向所集成的部件越来越多功耗越来越低，和模拟电路结合越来越多14.2嵌入式应用系统的开发

4、14.2.1确定嵌入式系统的需求嵌入式系统的典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的，市场应用是嵌入式系统开发的导向和前提。一个嵌入式系统的设计取决于系统的需求。在设计一个系统之前，必须清楚在设计什么。在设计的最初阶段，获取这些信息，以此来设计系统的体系结构和构件。这一阶段的任务通常包括两个过程：1)从客户那里收集系统的非形式描述（即用户需求）。2)对需求进行提炼，得到系统的规格说明，规格说明里包含了进行系统体系结构设计所需要的足够信息。14.2.2设计系统的体系结构嵌入式系统包含硬件和软件两部分：硬件架构上

5、以嵌入式处理器为中心，配置存储器、I/O设备、通信模块等必要的外设；软件部分以软件开发平台为核心，向上提供应用编程接口（API），向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包BSP。嵌入式系统中，软件和硬件紧密配合，协调工作，共同完成系统预定的功能。1．选择处理器性能工具支持技术指标2．选择嵌入式操作系统14.2.3相关外部设备的选择在确定处理器和操作系统之后，根据整个系统应用需求就可以确定相关的外部设备，如FLASH，RAM，串口等等。经过以上需求分析和选型，可以构建完整的系统硬件架构和软件架构14.3构建嵌入式系统开

6、发环境14.4嵌入式应用系统硬件设计在嵌入式系统设计过程中，首先要进行硬件系统与软件系统的功能划分，以决定哪些功能用硬件实现，哪些功能用软件实现。在具体的硬件设计中，应注意在设计硬件子系统时一般采用自顶向下方法，即将被设计系统的硬件先分成若干模块，再设计系统全部的框图。例如，CPU子系统、存储器子系统等。然后定义系统需要配备哪些硬件接口，例如I/O端口、硬件寄存器、共享内存、硬件中断、存储器空间分配、处理器的运行速度等。14.4.1嵌入式系统的最小硬件系统设计最小硬件系统是保证微处理器能够可靠工作所必须的基本

7、电路。嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。因此设计基于某种嵌入式处理器的最小硬件系统可以先熟悉处理器的构成和工作方式。嵌入式微处理器一般由一个MCU核和多个外围电路集成。1．S3C2410-S微处理器介绍S3C2410-S是ARM公司的16/32位RISC结构处理器，数据总线和地址总线分离的哈佛体系结构，是为手持设备设计的低功耗、高度集成的微处理器，采用272引脚FBGA封装，内含一个ARM920T内核和如下片内外围电路：1个LCD控制器（支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示器）；SDRAM控制器

8、；3个通道的UART；4个通道的DMA；4个具有PWM功能的计时器和1个内部时钟；8通道的10位ADC；触摸屏接口；I2C总线接口；1个USB主机接口、1个USB设备接口；2个SPI接口；SD接口和MMC卡接口；117个通用I/O口和24位外部中断源；8通道10位AD控制器，在时钟方面S3C2410-S也有突出特点，该芯片集成了一个具有日历功能的RTC和具有PLL(MPLL和UPLL)的芯片时钟发生