文档介绍：嵌入式是什么
嵌入式系统应用
嵌入式应用类型
A. 控制器
监视调节被控制对象的行为
如：风扇控制、步进电机、机器人手臂
低/中计算复杂度，反应快，安全可靠，精确传感，低成本
B. 专用接口
连接到高性能计算机
填补硬件空缺
嵌入式是什么
嵌入式系统应用
嵌入式系统应用
嵌入式应用类型
A. 控制器
监视调节被控制对象的行为
如：风扇控制、步进电机、机器人手臂
低/中计算复杂度，反应快，安全可靠，精确传感，低成本
B. 专用接口
连接到高性能计算机
填补硬件空缺
减轻计算机在接口方面的工作：数据转换、编解码、加解密等
低成本、小体积，低/中计算复杂度，高吞吐率、低能量消耗
数据采集卡，网卡，鼠标等
嵌入式应用类型
C. 应用相关的协处理器
特性化的高密度数据处理: DSP, multimedia, graphic processors, image processing, video processing
将CPU从高密度计算工作中解放出来
高速、低功耗、低成本、小体积
D. 网络系统
汽车应用: 网络化的处理器、传感器、执行器
无线网、传感器网
低功耗、低成本、小体积、小内存、各式各样的传感器和执行器
通信协议、路由、数据融合、自组织结构、自治系统
传感器与执行设备
嵌入式系统的数据流
I/O 接口
输入信号
电压、电流、电荷、频率、相位
温度、压力、速度、加速度
信号加工处理电路：多路复用器、 ADC, DAC, 比较器、滤波器、采样电路、幅度检波器等.
模拟信号
正弦, 三角,
功能类型
控制为主的系统
数据处理为主的系统
多任务系统
多状态系统
功能类型
连续时间系统
离散时间系统
事件驱动系统
A. 大量使用了传感器与执行器:
测量温度需要温度传感器
风扇电机使用调节电流占空比的方式控制
风扇转速测量电路测量当前转速
三者与处理器一起构成嵌入式闭环控制
嵌入式系统与其他系统（桌面）比较
嵌入式系统与其他系统（桌面）比较
B. 需求不同
Cost
Weight, size
throughput, response time,
power consumption
Safety
C. 更全面的设计
System design (beyond CPU)
Analog and mixed-signal circuit design
Customized digital circuit design
Software development: algorithms, drivers, ISR, API
设计流程
1. 系统描述
包含：接口、功能、约束（如时间）
采用可仿真的符号表示：SystemC, MATLAB/SIMULINK, UML, VHDL, VHDL-AMS
不同层次（高、低）的抽象描述
2. 功能划分:
将系统描述分割为不同功能的模块
不同模块区别对待
设计流程
3. 系统级折中分析:
将系统级需求转化为模块设计需求
折中分析
cost -speed, speed - power consumptions, etc.
某模块用软件实现还是用硬件实现（如脉冲的计数）
内存的需求
memory size, speed, etc.
IO管脚的数量，信号连接到哪个脚，通信协议等
确定操作系统或底层库函数
模块逐个设计
设计流程
4. 模块设计
Hardware circuits
Software routines
Drivers, interrupt service routines (ISR), control and data access routines
Complex modules go through top-down design
设计流程
5. 模拟电路设计:
运算放大器, 比较器, 多路复用, 集成电路
原理图、PCB图
6. 数字电路设计:
接口电路、数字滤波器、编解码器
Complex digital sub-systems go through top-down design
Simple circuits: logic design, mapping to basic circuits, transistor sizing, and layout design
设计流程
7. Software development:
Data processing, control, and graphical user interfaces (GUIs)
Real-time OS, middleware, and networking.
8. 性能评价:
嵌入式系统举例
风扇控制:
根据