嵌入式技术基础教学课件 作者 严雨 第一章嵌入式系统介绍.ppt

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1、第一章嵌入式系统介绍目录嵌入式系统开发过程嵌入式处理器嵌入式系统简介本章导读目录本章导读能力目标：●了解嵌入式系统的概念及系统组成●了解嵌入式系统的应用范畴●认识嵌入式系统的常用处理器●通过对嵌入式系统开发过程的学习，熟悉嵌入式系统的开发工具和开发流程学习导航：本章是对嵌入式系统的概念和相关基础知识的综述，为后续的学习进行了知识储备。在章节中简单介绍了嵌入式系统的概念，并对嵌入式系统的开发流程进行了详细的讲解，如图1-1所示。-1-知识框架：本章知识内容为嵌入式系统的概念、常用处理器介绍和嵌入式系统的开发流程。本章学习内容的知识框架如图1-2所示。-

2、2-嵌入式系统简介嵌入式系统的概念嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”（devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。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、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。-3-嵌入式系统的组成从整体的角度看，无论是结构简单的小型嵌入式系统，还是功能复杂的大型嵌入式系统，都是由系统软件和硬件共同组成的，如图所示。-4-嵌入式系统的硬件架构：（1）处理

3、器：嵌入式系统的核心部件，执行程序代码，控制I/O口和外围电路的具体执行情况。（2）存储器：嵌入式系统中的记忆部件，用于存储固定的程序和数据或作为数据缓存。（3）输入输出设备：实现系统工作中的人机交互功能。常见的输入输出设备有键盘、鼠标、摄像头、语音输入装置、显示和语音输出部件等。-5-（4）电源管理：电源是所有电子产品中的一个重要组成部分，电源的稳定性在很大程度上决定了系统的稳定性。电源管理也称作电源控制，在嵌入式系统中主要包含电源IC选择、电源电压监测和芯片电源模式管理。（5）接口技术：接口是嵌入式系统中处理器与外部存储器和设备进行信息和数据交换

4、的连接部件，常用接口有并行接口、串行接口、USB、Ethernet、I2C以及各种总线技术等。-6-嵌入式系统软件：嵌入式系统软件主要是指带操作系统的程序应用。目前嵌入式操作系统主要分为实时操作系统和分时操作系统两大类，其中实时操作系统又可分为硬实时系统和软实时系统。3.嵌入式系统的应用领域（1）工业控制领域。-7-（2）无线通信领域。（3）交通管制领域。（4）信息家电领域。（5）网络应用领域。（6）数字智能管理系统。（7）电子商务领域。（8）消费类电子产品。-8-（9）环境工程系统。（10）国防军事领域。4.嵌入式系统的发展趋势网络化信息化小尺寸低

5、功耗低成本-9-嵌入式处理器1.嵌入式处理器的分类（1）按处理信息的字长分类按处理信息的字长，嵌入式处理器可以分为：8位微处理器16位微处理器32位微处理器64位微处理器。-10-（2）按处理器体系结构分类嵌入式处理器的体系结构主要可分为：冯.诺依曼体系结构和哈佛体系结构。冯.诺依曼体系结构采用单一的存储空间对数据和指令进行存储，二者的访问不能同步进行。哈佛体系结构程序和数据的存储空间是分离的，允许同时对指令和数据进行存取。-11-（3）按指令系统分类CISC（ComplexInstructionSetComputer复杂指令集计算机）:每条指令的执

6、行周期各不相同，处理器结构复杂，但功能强大，多用于通用计算机；RISC（ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）：RISC是相对CISC而言的，其微处理器结构简单，指令规整，多用于专用计算机系统。-12-（4）按处理器的自身特点分类嵌入式微处理器（EmbeddedMicroprocessorUnit，EMPU）嵌入式微控制器（EmbeddedMicrocontrollerUnit，EMCU）嵌入式DSP处理器（EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP）嵌入式片上系统（SystemOn

7、Chip）。-13-2．嵌入式处理器的分类和现状在目前的嵌入式处理器市场中，各种类型的处理器芯片层出不穷。据不完全统计，全世界范围内的处理器品种已超过1000种，流行的体系结构有30多个系列，其中8051体系和ARM体系的CPU是当前市场的主流。ARM处理器ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，设计了大量性能高、成本低、耗能低的RISC处理器和相关技术及软件。-14-ARM处理器特点概括如下。（1）体积小、功耗低、成本低、性能高。（2）具有大量的寄存器。（3）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好地兼容8位/16

8、位器件。（4）支持Load/Store的体系结构，大多数数据操作都在寄存器中完成，指令执行速度更快。-15-