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时间:2020-07-28
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1、第一章嵌入式控制系统简介主要内容:1.1单片机和嵌入式控制系统的定义和分类1.2ARM处理器简介1.1单片机和嵌入式控制系统的定义和分类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、对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统:一个具有特定功能或用途的计算机软硬件结合体。(另一种说法)实际上,嵌入式控制系统是和单片机的产生和发展分不开的,本节结合单片机的介绍对嵌入式给出了定义。并对嵌入式控制系统的设计方法进行了介绍。1.1.1单片机和嵌入式控制系统的定义单片机:在一片半导体硅片上集成了中央处理单元(CPU)、存储器(RAM/ROM)和各种I
2、/O接口的微型计算机。这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的功能,简称单片机。单片机主要应用在测试和控制领域,由于单片机在使用时,通常处于测试和控制领域的核心地位并嵌入其中,也常把单片机称为嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontrollerUnit),把嵌入某种微处理器或单片机的测试和控制系统称为嵌入式控制系统(EmbeddedControlSystem)。思考单片机、嵌入式系统、通用计算机系统三者之间的关系如何?1.1.2嵌入式控制系统的设计方法做为嵌入式控制器的单片机,不管是8位单片机还是16位单片机或32位单片机,由于受其本身资源限制,其应用程序都不能在其本身
3、上开发。开发其应用程序,还需要一台通用计算机,如常用的IBM-PC机或兼容机,WinXP操作系统,256M以上内存,1G以上硬盘内存空间。通用计算机:“宿主机”。作为嵌入式控制器的单片机:“目标机”。应用程序在“宿主机”上开发,在“目标机”上运行。1.1.2嵌入式控制系统的设计方法。“目标机”和“宿主机”之间利用计算机并口通过一台叫“仿真器”的设备相连,程序可以从“宿主机”传到“目标机”,叫程序下载。也可以从“目标机”传到“宿主机”,叫程序上传。应用程序通过“仿真器”的下载和上传,在“宿主机”上反复修改,这个过程叫“调试”。调试好的应用程序,在“宿主机”上编译成“目标机”可以直接
4、执行的机器码文件,通过一台叫“固化器”的设备下载并固化到“目标机”的程序存储器中,整个下载过程,叫烧片,也叫程序固化。程序固化是单片机开发的最后一步,以后“宿主机”和“目标机”就可以分离,“宿主机”任务完成。“目标机”就可以独立执行嵌入式控制器的任务。嵌入式开发环境开发环境并不是嵌入式系统产品的一部分,但是它在嵌入式系统的产品的开发过程中起着至关重要的作用。不同嵌入式系统的开发环境差异是很大的。嵌入式系统程序的交叉开发1.1.3嵌入式控制系统各种设计方法的特点1.目标机上安装某种嵌入式操作系统人们在目标机上嵌入某种功能较强且占用内存较少的操作系统,用户程序在该操作系统支持下运行。
5、我们也把这种操作系统叫嵌入式操作系统。嵌入式操作系统有多种,如比较著名的WindowsCE,Linux,uC/OS-Ⅱ等。特别是Linux操作系统,由于代码简练、功能强大、内核公开等优点,获得广泛应用。1.目标机上安装某种嵌入式操作系统2.目标机上不安装操作系统把ARM9只当成是32位单片机。使用CodeWarrorIDE对其进行开发,整个开发过程和开发MCS-51单片机一样,非常简单。ADS(ARMDeveloperSuite)是ARM公司推出的新一代ARM开发工具,目前最新版本是ADS1.2。ADS使用CodeWarrorIDE集成开发环境替代了老的开发工具,使用AXD做为调
6、试工具。ADS使用并口通过JTAG仿真器与“目标机”相连,实现在线调试和仿真。3.两种设计方法的特点一、带操作系统的嵌入式控制系统:(1)在编制较复杂和高端应用程序时,例如上面提到的与Internet的结合、多线程、复杂的数据处理、高分辨率图形图像显示等,用户程序就会比较简单。(2)整个工程研制的时间开销较大,因为我们要把很多时间放在对Linux操作系统的安装和熟悉上,虽说Linux操作系统是免费的,其内核可以根据用户需要进行剪裁,但要达到随意剪裁的水平,需要我们花费很多时间去熟悉和研究。(3)要学会驱动程序和Makefile文件的编写,特别是驱动程序,难度大,浪费时间多。就是说
7、,我们在开发嵌入式控制系统时,还要完成一部分操作系统内核工作。二、目标机上不安装嵌入式操作系统:(1)把ARM9只当成是32位单片机来开发,那么,整个开发过程和开发MCS-51单片机一样,特别简单。(2)可以把主要时间放在对ARM9单片机软件和硬件的熟悉上,充分发挥32位单片机本身资源优势;把主要精力放在控制系统的稳定性和可靠性上,在较短时间开发出高品质嵌入式产品。(3)ADS:使用并口通过JTAG仿真器与目标机项链,实现在线调试与仿真。嵌入式控制系统大多具有小、巧、轻、灵、薄的
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