天大嵌入式系统课件-1-设计概述.ppt

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1、嵌入式系统设计天津大学计算机学院车明第一章:嵌入式计算机系统设计概述2021/8/311.1嵌入式计算机系统1.1.1嵌入式计算机系统的定义嵌入式系统（embeddedsystem）定义为：嵌入式系统是以应用为中心、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。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,orassis

2、ttheoperationofequipment,machineryorplants）。2021/8/32服务器、个人电脑≠嵌入式系统2021/8/33嵌入在电子设备内部的计算系统任何包含一个或多个专用的计算机、微处理器或微控制器的电子设备能执行特定功能的计算机硬件和软件的结合体嵌入式系统的例子：汽车：电子控制系统数控机床：动作控制手机：通话控制洗衣机：温度,水流控制数码照相机：读写数据卡打印机：打印强度，颜色飞机：参数控制……2021/8/34嵌入式系统的本质是:把一个计算机系统嵌入到另一个对象体系中去

3、嵌入式系统的市场在发达国家里平均每人拥有大约100个嵌入式微处理器。每台汽车就需要35个以上。全球有50亿个处理器在使用，嵌入式占94%，Intel,AMD,Motorola,IBM（PowerPC）,等总共只占6%。服务器：利润最大的市场桌面系统：最广阔的市场嵌入式：潜力最大的市场2021/8/35嵌入式系统的工作类型：常规计算控制系统信号处理通信与网络嵌入式系统的特点：稳定性高（看门狗电路）低功耗（省电、散热少）体积受限（受被嵌入的对象系统限制）成本控制严格（够用即可）2021/8/361.1.2嵌入

4、式计算机系统的构成1、硬件：嵌入式系统硬件架构2021/8/371）嵌入式微处理器嵌入式系统的核心----嵌入式微处理器第一颗微处理器的诞生：1971年，IntelTedHoff，40042021/8/38微处理器的两个发展分支通用微处理器：目标：高速海量的数字处理能力路线：总线速度的无限提升，存储量的无限扩大其他：功耗的增加；体积的增加嵌入式微处理器：目标：与对象系统密切相关的嵌入式性能、控制能力、控制的可靠性路线：单芯片实现，多样性其他：低功耗、小体积、接口丰富2021/8/39通用微处理器的发展道路

5、：以Intel为例，从1978年8086的诞生开始飞速发展，经历186，286，386，486，奔腾I，II，III，P4，Core，到最新的Core2Quad。特点：硬件上的高处理性能，大容量存储介质软件上庞大而日益完善的操作系统开发团队上的高度专业化通常都很贵，很热2021/8/310嵌入式微处理器的发展道路：嵌入式微处理器独立发展的标志为IntelMCS-51单片机的诞生，后经多家厂商的8、16、32位嵌入式微处理器不断出新，到最新的SoC技术，呈现百家争鸣的状态。特点：硬件上的多样性，单芯片解决方

6、案软件上精简、可靠、实时的系统开发领域的广泛化2021/8/311通用处理器与嵌入式处理器的差异速度、体积、功耗、外设接口电路2021/8/312按内核类型分类嵌入式微处理器嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,MPU)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)嵌入式数字信号处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,DSP)嵌入式片上系统(SystemOnChip,SOC)2021/8/313嵌入式微处理器的内核类型2021

7、/8/314嵌入式微处理器(MPU)通用计算机的CPU专门设计的电路板只保留和嵌入式应用有关的主板功能增强温度范围、抗电磁干扰、可靠性等方面功能与和工业控制计算机相似嵌入式微处理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM系列等2021/8/315嵌入式微控制器(MCU)又称单片机以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM或EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、Watchdog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash

8、RAM、EEPROM等各种必要功能和外设微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。代表性的通用系列包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、AT89C51/52、MC68HC05/11/12/16、68300等2021/8/316嵌入式DSP处理器(DSP)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高