【精品】联嵌科技经典嵌入式描述

1、【精品】联嵌科技经典嵌入式描述本章介绍以下内容本章介绍以下内容v什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 v嵌入式系统的发展简史嵌入式系统的发展简史v嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点v嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类v嵌入式系统的基本组成嵌入式系统的基本组成v嵌入式系统发展趋势嵌入式系统发展趋势接下来介绍接下来介绍v什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 v嵌入式系统的发展简史嵌入式系统的发展简史v嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点v嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类v嵌入式系统的基本组成嵌入式系统的基本组成v嵌入式系统发展趋势嵌入式系统发展趋势什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统v通用计算机通用计算机什么是嵌入式

2、系统什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统v顾名思义：顾名思义： 包含（安装）在电子装置（应用对象）包含（安装）在电子装置（应用对象）内部的计算机系统称为嵌入式系统。内部的计算机系统称为嵌入式系统。v基本描述：基本描述： 专门用途的计算机系统专门用途的计算机系统 常常用于控制常常用于控制 广泛存在广泛存在 包含硬件和软件包含硬件和软件“嵌入嵌入”?vembedded 植入的植入的, 深入的深入的, 内含的内含的v计算机系统计算机系统vs应用应用计算机系统计算机系统应用应用应用应用计算机系统计算机系统通用计算机系统通用计算

3、机系统嵌入式系统嵌入式系统什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统v全称全称 嵌入式计算机嵌入式计算机 嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统v简称简称 嵌入式系统嵌入式系统v相关术语相关术语 嵌入式设备嵌入式设备 嵌入式技术嵌入式技术 有时还进一步简称为嵌入式有时还进一步简称为嵌入式嵌入式系统的定义（嵌入式系统的定义（1 1）v根据根据ieee（国际电气和电子工程师协会）（国际电气和电子工程师协会）的定义：的定义： 嵌入式系统是嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅用于控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置。助设备、机器和车间运行的装置。” 英文原文为：英文原文为：devices used to con

4、trol, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants.嵌入式系统的定义（嵌入式系统的定义（2 2）v本课程使用的定义，也是国内高校流行的定义：本课程使用的定义，也是国内高校流行的定义：n嵌入式系统是以应用为中心嵌入式系统是以应用为中心n以计算机技术为基础以计算机技术为基础n且软硬件可裁剪且软硬件可裁剪n适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统积、功耗有严格要求的专用计算机系统n它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、它一般由嵌入式微处理

5、器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成部分组成n用于实现对其他设备的控制、监视或管理等用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。功能。为什么要学习嵌入式技术为什么要学习嵌入式技术v市场需求市场需求 中国具有世界最大嵌入式技术市场，将成中国具有世界最大嵌入式技术市场，将成为世界第一，手持仪器设备、信息家电、为世界第一，手持仪器设备、信息家电、城市建设、工业控制、军事应用，城市建设、工业控制、军事应用，嵌入式技术无处不在嵌入式技术无处不在 。v企业人才需求企业人才需求 软硬件设计人才，应用开发人才，综合性软硬件设计人才，应用开发人才

6、，综合性人才，人才，v技术发展趋势要求技术发展趋势要求 8位、位、16位、位、32位，实时操作系统，位，实时操作系统，嵌入式技术正在形成一种产业嵌入式技术正在形成一种产业v嵌入式系统带来的工业年产值已超过了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（万亿美元，它正在成为信息技术（it）产）产业争夺的重点之一。业争夺的重点之一。v每年只有每年只有10%-20%的计算机芯片用于的计算机芯片用于台式机或笔记本电脑等，这就意味着每年台式机或笔记本电脑等，这就意味着每年有超过有超过100亿块亿块cpu是为嵌入式系统设计是为嵌入式系统设计制造的：每年有超过制造的：每年有超过1万个新的

7、嵌入式系万个新的嵌入式系统计划产生。统计划产生。v未来几年仅基于嵌入式计算机系统的全数未来几年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生一个每年字电视产品，就将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。亿美元的新市场。嵌入式技术正在形成一种产业嵌入式技术正在形成一种产业v在通信领域，数字技术正在全面取代模拟在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的拟电视向数字电视转变，欧洲的dvb（数（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。广。v在中国有在中国有80

8、00万有线电视网用户，万有线电视网用户，1亿以亿以上的有线电话网用户，为其发展提供了巨上的有线电话网用户，为其发展提供了巨大市场。大市场。v针对如此巨大的市场，嵌入式系统的研发针对如此巨大的市场，嵌入式系统的研发和生产也给我国信息产业实现跨越式发展和生产也给我国信息产业实现跨越式发展提供了良好的机遇。提供了良好的机遇。社会对嵌入式系统设计人才的迫切需求社会对嵌入式系统设计人才的迫切需求v通讯行业：华为、中兴、大唐、通讯行业：华为、中兴、大唐、v国内国内it业：联想、同方、方正、业：联想、同方、方正、v外资企业：微软、外资企业：微软、ibm、ge、v工业领域：工业领域：siemens、abb、研

9、、研华、华、v国内中小型高新技术企业国内中小型高新技术企业嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域嵌入式应用嵌入式应用信息家电信息家电智能玩具智能玩具军事电子军事电子通信设备通信设备移动存贮移动存贮工控设备工控设备智能仪表智能仪表汽车电子汽车电子网络设备网络设备消费电子消费电子军事国防军事国防电子商务电子商务网络网络工业控制工业控制信息家电信息家电消费电子消费电子san公司的信息家电产品公司的信息家电产品嵌入式技术在汽车电子中的应用嵌入式技术在汽车电子中的应用v（18个嵌入式控制模块）个嵌入式控制模块）vcan总线网络总线网络嵌入式技术在国防武器设备的应用嵌入式技术在国防武器设备的应用阿富汗参

10、加反恐作战的阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨斯赫耳墨斯”价值价值4 4万美万美元，可携带元，可携带2 2架摄像机，架摄像机，发挥了很好作用。发挥了很好作用。嵌入式系统嵌入式系统高性能武器平台的基础高性能武器平台的基础嵌入式嵌入式internetinternet应用应用基于基于win ce的移动机器人平台的移动机器人平台基于基于rtlinux的仿人机器人的仿人机器人高高 48 cm48 cm重重: 6 kg: 6 kg灵活性：灵活性：20 dof20 dof操作系统操作系统: rt-linux: rt-linux接口形式接口形式: usb 1.0 : usb 1.0 (12mbps)(12mbps)

11、响应周期响应周期: 1ms: 1ms能源：能源： dc24v x 6.2a dc24v x 6.2a (150w)(150w)制造：富士通制造：富士通 基于基于vxworks的火星探路者的火星探路者机器鱼的智能控制机器鱼的智能控制机器蛇的智能控制机器蛇的智能控制嵌入式系统在生物微电子应用嵌入式系统在生物微电子应用v在指纹识别、生物传感在指纹识别、生物传感器数据采集、环境监测器数据采集、环境监测等方面，嵌入式系统得等方面，嵌入式系统得到了充分应用。到了充分应用。嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v自动化控制领域自动化控制领域 （1）自动化制造设备；）自动化制造设备； （2）发电厂；）发电厂

12、； （3）化工过程自动化相关设备；）化工过程自动化相关设备； （4）电网系统；）电网系统； （5）工业用自动仪表与检测设备；）工业用自动仪表与检测设备； （6）供水及污水处理设备；）供水及污水处理设备； （7）装瓶设备；）装瓶设备； （8）模拟仪器；）模拟仪器； （9）cad系统等。系统等。嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v航空航天领域航空航天领域 （1）飞行控制器；）飞行控制器； （2）导弹控制器；）导弹控制器； （3）卫星控制器；）卫星控制器； （4）火箭控制器；）火箭控制器； （5）航天器姿态控制器；）航天器姿态控制器； （6）航天器定位控制器；）航天器定位控制器； （7）宇航服

13、飞行控制器；）宇航服飞行控制器； （8）月球车控制器；）月球车控制器； （9）火星车控制器等。）火星车控制器等。嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v交通运输领域交通运输领域 （1）民航；）民航； （2）火车；）火车； （3）汽车；）汽车； （4）轮船；）轮船； （5）地铁；）地铁； （6）雷达系统；）雷达系统； （7）燃料设施；）燃料设施； （8）信号系统；）信号系统；n（9）空中交通控制）空中交通控制系统；系统；n（10）交通信号；）交通信号；n（11）售票系统；）售票系统；n（12）停车场管理）停车场管理系统；系统；n（13）出租车里程）出租车里程计价器等。计价器等。 嵌入式系统的应

14、用领域嵌入式系统的应用领域v机器人领域机器人领域 （1）工业用生产线机械臂；）工业用生产线机械臂； （2）勘探类机器人；）勘探类机器人； （3）家用机器人；）家用机器人； （4）表面修整机器人；）表面修整机器人； （5）混凝土喷射机器人；）混凝土喷射机器人； （6）隧道工程机器人；）隧道工程机器人； （7）挖掘用机器人；）挖掘用机器人； （8）组装机器人；）组装机器人； （9）检测用机器人等。）检测用机器人等。嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v楼宇设施楼宇设施 （1）供电系统（供电、监测、控制、保护）供电系统（供电、监测、控制、保护） （2）备用照明及发电机；）备用照明及发电机； （3

15、）消防控制系统；）消防控制系统； （4）供热及通风系统；）供热及通风系统； （5）电梯、升降设备；）电梯、升降设备； （6）安全及监视系统；）安全及监视系统； （7）保险柜防盗系统；）保险柜防盗系统； （8）门禁系统；）门禁系统； （9）自动售货机等。）自动售货机等。 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v通信领域通信领域 （1）电话交换机；）电话交换机； （2）卫星全球定位系统（）卫星全球定位系统（gps）；）； （3）数据交换设备；）数据交换设备； （4）电话；）电话； （5）移动电话；）移动电话； （6）具有无线通讯功能的）具有无线通讯功能的hpc等等嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的

16、应用领域v办公设施办公设施 （1）复印机；）复印机； （2）传真机；）传真机； （3）时间记录系统；）时间记录系统； （4）移动电话；）移动电话； （5）摄像机；）摄像机； （6）录像机；）录像机； （7）数字照相机；）数字照相机； （8）空调机等。）空调机等。 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v银行、金融和商业领域银行、金融和商业领域 （1）自动柜员机（）自动柜员机（atm）；）； （2）信用卡系统；）信用卡系统； （3）刷卡机；）刷卡机； （4）pos系统；系统； （5）验钞机；）验钞机； （6）服务台监控系统等。）服务台监控系统等。 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v医疗

17、设备医疗设备 （1）心脏起搏器；）心脏起搏器； （2）病人信息及监控系统；）病人信息及监控系统； （3）电磁成像系统（）电磁成像系统（ct）；）； （4）步行监视器；）步行监视器； （5）药剂控制及配药系统；）药剂控制及配药系统； （6）心电图及脑电图设备；）心电图及脑电图设备； （7）x光设备光设备; （8）远程心脏监护仪）远程心脏监护仪; （9） 远程血压监护仪等。远程血压监护仪等。嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v测试、监视设备测试、监视设备 （1）能源测量器；）能源测量器； （2）雷达测速器；）雷达测速器； （3）环境监测设备；）环境监测设备； （4）各种监控系统等。）各种监控

18、系统等。 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v智能家电智能家电 （1）数字电视；）数字电视； （2）智能冰箱；）智能冰箱； （3）全自动洗衣机；）全自动洗衣机； （4）微波炉；）微波炉； （5）电饭煲；）电饭煲； （6）智能家电控制系统等。）智能家电控制系统等。 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v类类pc产品产品 （1）个人数字助理（）个人数字助理（pda）；）； （2）智能手机；）智能手机； （3）手持电脑（）手持电脑（hpc）；）； （4）学习机等）学习机等嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v网络应用网络应用 （1）网络化的工业自动化）网络化的工业自动化 网络化是提高生

19、产效率和产品质量、网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源的主要途径，如制药工业减少人力资源的主要途径，如制药工业过程控制、电力系统、电网安全、电网过程控制、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统等。设备监测、石油化工系统等。 （2）智能公路）智能公路 交通管理、车辆导航、流量控制、信交通管理、车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务；息监测与汽车服务； 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v网络应用网络应用 （3）vr库房库房 粮库、油库、食品库等；粮库、油库、食品库等； （4）植物工厂）植物工厂 特种植物工厂，如实现野生名贵特种植物工厂，如实现野生名贵药材的远程监控培养和种植

20、，无土栽培药材的远程监控培养和种植，无土栽培技术应用，技术应用， 智能种子工程等。智能种子工程等。 （5）internet接入终端设备接入终端设备 台式设备或掌上设备可以提供与台式设备或掌上设备可以提供与internet方便快捷的接驳。方便快捷的接驳。 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域v网络应用网络应用 （9）pos网络及电子商务网络及电子商务 公共交通无接触智能卡公共交通无接触智能卡(contactless smartcard, csc)发行系统，公共电发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机。话卡发行系统，自动售货机。 （10）环境工程与自然）环境工程与自然 水文资料实时监测，防洪

21、体系及水土质水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。象信息网，水源和空气污染监测。 嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势接下来介绍接下来介绍v什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 v嵌入式系统的发展简史嵌入式系统的发展简史v嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点v嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类v嵌入式系统的基本组成嵌入式系统的基本组成v嵌入式系统发展趋势嵌入式系统发展趋势嵌入式系统的发展简史嵌入式系统的发展简史v第一阶段第一阶段 4到到8位单片机为核心的可编程控制器系统位单片机为核心的可编程控制器系统v

22、第二阶段第二阶段 以以8到到16位嵌入式处理器（位嵌入式处理器（cpu）为基础）为基础v第三阶段第三阶段 32位位risc嵌入式中央处理器嵌入式中央处理器 嵌入式操作系统嵌入式操作系统v第四阶段第四阶段 基于基于internet接入为标志的嵌入式系统接入为标志的嵌入式系统从从4个方面考察嵌入式系统历史个方面考察嵌入式系统历史v可从可从4个方面考察嵌入式系统的历史个方面考察嵌入式系统的历史 硬件硬件 软件软件 代表产品代表产品 系统结构系统结构v近几年嵌入式系统成为计算机业界的热点近几年嵌入式系统成为计算机业界的热点技术，全球大型技术，全球大型it企业无一不在进军嵌入企业无一不在进军嵌入式技术。

23、式技术。嵌入式硬件历史大事嵌入式硬件历史大事v1971年年11月微处理器诞生，代表产品月微处理器诞生，代表产品intel 4004微处理器微处理器v1980年美国年美国intel公司推出公司推出mcs-51单单片机片机v1985年美国年美国xilinx公司推出公司推出fpga（现（现场可编程门阵列）场可编程门阵列）v1982年年 dsp微处理器问世，代表产品是微处理器问世，代表产品是美国德州公司美国德州公司tms320c10v1994年英国年英国arm公司推出公司推出arm610嵌入式软件历史回顾嵌入式软件历史回顾v早期的单片机执行由专用的监控程序控制，早期的单片机执行由专用的监控程序控制，不

24、含操作系统。不含操作系统。v1980年代，开始在单片机上使用基于操年代，开始在单片机上使用基于操作系统的控制程序。作系统的控制程序。v现在高端嵌入式系统软件都在操作系统的现在高端嵌入式系统软件都在操作系统的支持下运行支持下运行接下来介绍接下来介绍v什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 v嵌入式系统的发展简史嵌入式系统的发展简史v嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点v嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类v嵌入式系统的基本组成嵌入式系统的基本组成v嵌入式系统发展趋势嵌入式系统发展趋势嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点v专门用于特定任务专门用于特定任务 嵌入式系统一般是嵌入式系统一般是专用系统，而专用系统，而pc

25、是是通用计算平台。通用计算平台。v技术融合技术融合 集计算机、半导体、集计算机、半导体、电子技术、通信技电子技术、通信技术于一体。术于一体。v有实时约束有实时约束 一般采用实时操作一般采用实时操作系统系统v有功耗约束有功耗约束v软件没有系统和软件没有系统和应用的区别，软件应用的区别，软件固化。固化。v系统内核小系统内核小v软硬件可裁剪软硬件可裁剪v高可靠性高可靠性v资源比资源比pc少得多少得多v嵌入式系统需要嵌入式系统需要专用的开发工具专用的开发工具v非垄断市场非垄断市场接下来介绍接下来介绍v什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 v嵌入式系统的发展简史嵌入式系统的发展简史v嵌入式系统的特点嵌入式系

26、统的特点v嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类v嵌入式系统的基本组成嵌入式系统的基本组成v嵌入式系统发展趋势嵌入式系统发展趋势嵌入式系统的分类v按用途分类：军用按用途分类：军用/民用民用v按载体分类：宇航按载体分类：宇航/车载车载 v按通信性质分类：无线按通信性质分类：无线/有线有线v按网络性质分类：联网按网络性质分类：联网/单机单机v按环境分类：普通按环境分类：普通/恶劣恶劣v按功耗分类：低功耗按功耗分类：低功耗/普通功耗普通功耗v按有无操作系统分类：无操作系统按有无操作系统分类：无操作系统/小型操小型操作系统作系统/大型操作系统大型操作系统v按复杂程度分类：单个微处理器按复杂程度分类：单个微处

27、理器/嵌入式处嵌入式处理器可扩展的系统理器可扩展的系统/复杂的嵌入式系统复杂的嵌入式系统接下来介绍接下来介绍v什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 v嵌入式系统的发展简史嵌入式系统的发展简史v嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点v嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类v嵌入式系统的基本组成嵌入式系统的基本组成v嵌入式系统发展趋势嵌入式系统发展趋势软件硬件基本要素软件硬件基本要素v硬件硬件 嵌入式处理器嵌入式处理器 各种类型存储器各种类型存储器 模拟电路及电源模拟电路及电源 接口控制器及接接口控制器及接插件插件v软件软件 应用程序应用程序 实时操作系统实时操作系统 协议栈协议栈 设备驱动设备驱动 板级支持包板

28、级支持包接下来介绍接下来介绍v什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 v嵌入式系统的发展简史嵌入式系统的发展简史v嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点v嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类v嵌入式系统的基本组成嵌入式系统的基本组成v嵌入式系统发展趋势嵌入式系统发展趋势如何描述当前的如何描述当前的it时代？时代？v后后pc时代？时代？ post pc erav信息电器（信息家电）时代？信息电器（信息家电）时代？ information appliancev3c时代时代? consumer electronics、computer、communicationv普适计算时代？普适计算时代？ pervasive c

29、omputingv无所不在的计算时代？无所不在的计算时代？ ubiquitous computing后后pc时代时代ia时代时代v若干年前未来学家的语言正在变成现实，若干年前未来学家的语言正在变成现实，现在已经进入了后现在已经进入了后pc时代时代 。v美国著名未来学家尼葛洛庞帝美国著名未来学家尼葛洛庞帝(nicholas negroponte) 1999年初来华访问时说年初来华访问时说过：过： 嵌入式智能工具将是继嵌入式智能工具将是继pc和和internet之后最伟大的发明。之后最伟大的发明。后后pc时代时代ia时代时代vmit的的david clark于于1999年首次提出年首次提出“后后pc时代（时代（post-pc era）”的概念，的概念，他认为：他认为： 在后在后pc时代，具有联网功能的信息电器时代，具有联网功能的信息电器（ia）和手持设备（）和手持设备（handheld device）将逐步取代）将逐步取代pc。计算机产品发展路线图计算机产品发展路线图v摩尔定律仍然适用摩尔定律仍然适用大型机大型机: 60年代年代 小型机小型机: 70年代年