文档介绍：嵌入式系统1、嵌入式系统概述
课程目的
本课程围绕基于ARM的微处理器，介绍了嵌入式系统前沿发展趋势，理解其设计方法，学会嵌入式编程技术。
课程采用讲课与实验相结合的方式。
着重培养学生的实际动手能力，通过熟悉开发环境与开发流程、编立系统，具有操作系统，具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。这里所谓的嵌入式系统是指狭义上的嵌入式系统。
嵌入式系统的几个重要特征
（1）系统内核小
由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。
比如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多。
（２）专用性强
嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。
即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。
同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。
（３）系统精简
嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。
（４）高实时性OS
这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。
（5）嵌入式软件开发走向标准化
嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。
为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（Real－Time Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。
（6）嵌入式系统需要开发工具和环境
由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。
开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。
嵌入式系统简介
处理器
存储器
输入接口
操作系统
(驱动程序)
应用程序
软件子系统
硬件子系统
嵌入式系统组成
输出接口
外围设备
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就
具备以下4个特点:
对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。
具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。
可扩展的处理器结构，以能最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。
嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。
嵌入式处理器
嵌入式微处理器
全世界只有4%的计算机处理芯片用于计算机中
——Source: Embedded Systems Programming, May 2019
Average car has about 15 microprocessors.
Mercedes S-class: 63 microprocessors !!
32-bit
嵌入式微处理器
16-bit
8-bit
4-bit
250 million
1 billion
1 billion
1 billion
125 million PCs
Intel, AMD
Motorola,
ARM,
MIPS,
i960,
x86,
…
其中只有4%的
微处理器
嵌入式微处理器分类
（1）嵌入式微控制器
嵌入式微控制器的典型代表是单片机，这种８位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。
单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash 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。
微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。
（2）嵌入式DSP处理器
DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。
DSP的理论算法在70年代就已经出