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嵌入式系统设计与实例开发.ppt

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嵌入式系统设计与实例开发.ppt

上传人:我是药神 2022/7/20 文件大小:1.49 MB

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美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言,4~5年后嵌入式智能(电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。
嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元,它正在成为信息技术(IT)产业争夺的重点之一。
每 the operation of equipment, machinery or plants)。
可以看出此定义是从应用上考虑的,嵌入式系统是软件和硬件的综合体,还可以涵盖机电等附属装置。
一般定义
“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”
嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统。可分为系统级、板级、片级
系统级:各种类型的工控器、PC104模块
板级:各种类型的带CPU的主板及OEM产品
片级:各种以单片机、DSP、微处理器为核心的产品
微机学会的定义
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。
嵌入式系统的架构
处理器
存储器
输入
输出
操作系统
应用程序
软件结构
硬件结构
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 1999
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