ARM教学系统_嵌入式系统简介

1、1会计学ARM教学系统教学系统_嵌入式系统简介嵌入式系统简介2提纲何谓嵌入式系统未来嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的应用领域3 q各种使用嵌入式技术的电子产品，如：各种使用嵌入式技术的电子产品，如：MP3、PDA、手机、智能玩具，网络家电、智能家电、手机、智能玩具，网络家电、智能家电、车载电子设备等车载电子设备等q在工业和服务领域中，大量嵌入式技术也已经应在工业和服务领域中，大量嵌入式技术也已经应用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器人、服务机器人等各个行业，正在逐渐改变着传人、服务机器人等各个行业，正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式统的工业生

2、产和服务方式何谓嵌入式系统4 q嵌入式系统设计制造的嵌入式系统设计制造的CPUCPU每年大概有每年大概有10-2010-20亿片亿片。q每年又有每年又有1 1万个新的嵌入式系统计划产生，而且越万个新的嵌入式系统计划产生，而且越来越多的系统需要复杂的嵌入式操作系统。来越多的系统需要复杂的嵌入式操作系统。q如：手持设备市场。如：手持设备市场。20002000年的全球产销量为年的全球产销量为12901290万部，而到今年时预计将为万部，而到今年时预计将为63406340万部。万部。何谓嵌入式系统5q国内现有国内现有80008000万有线电视网用户、万有线电视网用户、3 3亿多台彩色电亿多台彩色电视机

3、和视机和70007000多万台多万台VCDVCDDVDDVD机。机。q业内分析，未来业内分析，未来1010年是国内机顶盒生产的黄金时年是国内机顶盒生产的黄金时期，期，1010年总量可望达到年总量可望达到1 11.51.5亿台，总产值在亿台，总产值在60060015001500亿元人民币之间。亿元人民币之间。q仅此一项，嵌入式软件开发商每年获得的授权收仅此一项，嵌入式软件开发商每年获得的授权收入即可达到入即可达到10101515亿元。亿元。何谓嵌入式系统6 q使计算机的分类从以前的巨型机、大型机、小型使计算机的分类从以前的巨型机、大型机、小型机、微机之分变为了通用计算机和嵌入式系统之机、微机之分

4、变为了通用计算机和嵌入式系统之分。分。q嵌入式的应用更是涉及金融、航天、电信、网络嵌入式的应用更是涉及金融、航天、电信、网络、信息家电、医疗、工业控制、军事等各个领域、信息家电、医疗、工业控制、军事等各个领域，以致一些学者断言嵌入式技术将成为后以致一些学者断言嵌入式技术将成为后PC时代时代的主宰。的主宰。何谓嵌入式系统7何谓嵌入式系统8q根据根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定国际电气和电子工程师协会）的定义：义：嵌入式系统是嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置作机器和设备的装置”（原文为（原文为devices used to control

5、, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。）。何谓嵌入式系统9嵌入性嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境要求：嵌入到对象体系中，有对象环境要求专用性专用性：软、硬件按对象要求裁减：软、硬件按对象要求裁减计算机计算机：实现对象的智能化功能：实现对象的智能化功能q就是嵌入到对象体中的专用计算机系统就是嵌入到对象体中的专用计算机系统q三要素：三要素：嵌入、专用、计算机嵌入、专用、计算机q嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点:由三要素引出由三要素引出何谓嵌入式系统10q一个嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途

6、的一个嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机软硬件集合体。计算机软硬件集合体。q即以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬即以应用为中心、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、体积、功耗严格要求的专用计算机系统 。q嵌入式系统发展的最高形式嵌入式系统发展的最高形式片上系统（片上系统（SOC） 何谓嵌入式系统11芯片级嵌入（含程序或算法的处理器）模块级嵌入（系统中的某个核心模块）系统级嵌入非实时系统（PDA）软实时系统（消费类产品）硬实时系统（工业和军工系统）何谓嵌入式系统q按表现

7、形式分（硬件范畴）按表现形式分（硬件范畴） ：q按实时性要求分（软件范畴）按实时性要求分（软件范畴） ：12q微控制器（微控制器（MCU）何谓嵌入式系统q数字信号处理器（数字信号处理器（DSP）q片上系统（片上系统（SOC）q可编程片上系统（可编程片上系统（SPOC）13何谓嵌入式系统q嵌入式微控制器的典型代表是单片机这种位的嵌入式微控制器的典型代表是单片机这种位的电子器件电子器件,目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。的应用。q单片机芯片内部集成单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线逻辑、定时总线逻辑、定时/计数器、看门狗、计数器、看门狗、I

8、/O、串行串行口、脉宽调制输出、口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设。等各种必要功能和外设。14何谓嵌入式系统qMCU微控制器，总线宽度一般为微控制器，总线宽度一般为4位、位、8位或位或16位，处理速度有限，一般在几个位，处理速度有限，一般在几个MIPS，进行一进行一些复杂的应用很困难，运行操作系统就更难。些复杂的应用很困难，运行操作系统就更难。15何谓嵌入式系统q嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（Micro Processor Unit)qMPU嵌入式微处理器是由通用计算机中的嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的，演变而来的，8038680

9、387q 与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。资源实现嵌入式应用的特殊要求。16何谓嵌入式系统qDSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，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，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、在数字滤波、FFT、频谱分析等各种仪器上频谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的

10、应用。获得了大规模的应用。qDSP是运算密集处理器，一般用在快速执行算法是运算密集处理器，一般用在快速执行算法，做控制比较困难。为了追求高执行效率，不适，做控制比较困难。为了追求高执行效率，不适合运行操作系统，核心代码使用汇编。合运行操作系统，核心代码使用汇编。17何谓嵌入式系统qSOC（片上系统）是片上系统）是IC设计的发展趋势。采用设计的发展趋势。采用SOC设计技术，可以大幅度地提高系统的可靠性设计技术，可以大幅度地提高系统的可靠性，减少系统的面积和功耗，降低系统成本，极大，减少系统的面积和功耗，降低系统成本，极大地提高系统的性能价格比。地提高系统的性能价格比。qSOC芯片已经成为提高移动

11、通信、网络、信息家芯片已经成为提高移动通信、网络、信息家电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能的核心器件。的核心器件。18何谓嵌入式系统q 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作称作SOPC。可编程片上系统（可编程片上系统（SOPC）是一种是一种特殊的嵌入式系统：特殊的嵌入式系统：q首先它是片上系统（首先它是片上系统（SOC），），即由单个芯片完成即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；整个系统的主要逻辑功能；q其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁

12、减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。可编程的功能。19嵌入式系统的应用领域20消费电子消费电子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工业工业军事国防军事国防电子商务电子商务网络网络嵌入式系统的应用领域21 嵌入式系统的应用领域q随着技术发展，目前许多设备除了进行实时控制，还须将设备状态，传感器的信息等在显示屏上实时显示。22嵌入式系统的应用领域23嵌入式系统的应用领域q只有按钮、开关的电器显然已经不能满足只有按钮

13、、开关的电器显然已经不能满足人们的日常需求。人们的日常需求。q具有用户界面，能远程控制，智能管理的具有用户界面，能远程控制，智能管理的电器是未来的发展趋势，如冰箱、空调等电器是未来的发展趋势，如冰箱、空调等的网络化、智能化等。的网络化、智能化等。24嵌入式系统的应用领域25嵌入式系统的应用领域26嵌入式系统的应用领域27嵌入式系统的应用领域q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，实时气象信息网，水源和空气污染监测。q加油站、停车场管理28嵌入式系统的应用领域29嵌入式系统的应用领域30嵌入式系统的应用领域31嵌入式系统的应用领域32嵌入式系统的应用领域33嵌入式系统的

14、应用领域34未来嵌入式系统的发展趋势35未来嵌入式系统的发展趋势36未来嵌入式系统的发展趋势37未来嵌入式系统的发展趋势38未来嵌入式系统的发展趋势39q国内现有国内现有80008000万有线电视网用户、万有线电视网用户、3 3亿多台彩色电亿多台彩色电视机和视机和70007000多万台多万台VCDVCDDVDDVD机。机。q业内分析，未来业内分析，未来1010年是国内机顶盒生产的黄金时年是国内机顶盒生产的黄金时期，期，1010年总量可望达到年总量可望达到1 11.51.5亿台，总产值在亿台，总产值在60060015001500亿元人民币之间。亿元人民币之间。q仅此一项，嵌入式软件开发商每年获得的授权收仅此一项，嵌入式软件开发商每年获得的授权收入即可达到入即可达到10101515亿元。亿元。何谓嵌入式系统40何谓嵌入式系统41q根据根据IEEE