第1章单片机与嵌入式系统概述(2课时)

1、王浩 副教授中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院单片机原理与技术2老师的联系办法老师的联系办法王浩中南大学信息科学与工程学院通信系统副教授地址：铁道校区综合实验楼403手机子邮件：3授课对象授课对象本科生大学二、三年级学员特点：基础相对较弱，授课时间紧张，缺乏实验条件和时间，与此同时又对新兴科技非常渴望，有较强的学习欲望4教学目标教学目标定位：专业选修课程教学目标：普及和掌握基本概念、了解行业动态、开阔学习眼界，使学员对嵌入式系统设计技术有全面的了解，并具备一定的设计实践能力，为深入开展相关研究奠定良好的基础。5课程主要知识点课程主要知识点单片机及嵌入

2、式系统基本概念。单片机软硬件技术基础。单片机软硬件设计方法。单片机最新设计理念。单片机工作原理。单片机硬件设计基本要点。单片机软件编程方法和调试手段。6学生预期的收获学生预期的收获通过本门课程的学习，你将获得以下知识：1.掌握嵌入式系统和单片机的基本概念（期望值：）2.了解单片软件开发流程（期望值：）3.掌握单片机的集成开发环境（期望值：）4.掌握基本单片硬件知识（期望值：）5.学会单片微处理器的选型（期望值：）6.掌握单片机软件编程（期望值：）7课程安排课程安排第一章 单片机与嵌入式系统概述第二章 单片机与嵌入式系统基本知识第三章 单片机结构与原理（重点）第四章 51单片机与C语言编程（重点

3、）第五章 单片机最小系统综合应用第六章 ARM基本知识第七章 FPGA基本知识第八章 DSP基本知识课程实验章节学时章节学时第一章2第五章2第二章6第七-九章6第三章8其他补充2第四章6课程实验168考核考核考核方式：考试组织方式：笔试，闭卷成绩评定：百分制记分标准：课程考试占70，平时成绩占30%。平时成绩记分标准：一次点名未到扣5分，抽查实验报告未交扣10分。9实验实验1.自动报时数字钟设计2.计算器设计3.串行通信4.TCP/IP网络通信10单片机原理与技术关永峰主编电子工业出版社在网盘上有下载115.Com账户名码：123321123411教材与参考书教材与参

4、考书参考书：1.单片机原理及接口技术，李朝青，北京航空航天大学出版社，1998年；2.单片机技术原理，吕善伟，北京航空航天大学出版社，1999年.12嵌入式开发学习网站嵌入式开发学习网站华恒科技，基于linux北京博创http:/www.up-嵌入开发网http:/Action Confidential第一章 概述单片机原理与技术王浩 副教授中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院14现代计算机系统分类现代计算机系统分类通用计算机系统最广阔的市场注重运算速度的提升和存储容量的扩大嵌入式计算机潜力最大的市场注重与对象系统密切相关的的嵌入式性能和控制

5、15本节提要为什么要学习单片机和嵌入式系统单片机等嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、PC的区别单片机等嵌入式系统的应用领域嵌入式系统定义16为什么要学习单片机和嵌入式技术为什么要学习单片机和嵌入式技术第一：国家信息化建设需求 1、社会信息化程度越来越高。 2、未来社会严重依赖嵌入式产品，人类没有嵌入式产品几乎无法生活； 3、军事方面，未来战争的高科技含量越来越高。电子科技产品已经开始改变战争形态。17为什么要学习单片机和嵌入式技术为什么要学习单片机和嵌入式技术第二：市场需求 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、城市建设、工业控制、军事应用，嵌入式技术无

6、处不在 。 中国拥有世界第一的移动电话用户数、世界第一的手机短信使用量、世界第一的个人电脑市场、世界第一的互联网用户数量、世界第三的汽车用户数量。你看看中国的用户有多大？18美国著名未来学家尼葛洛庞帝1999年预言，45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。现在果然被应验。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。每年只有10%-20%的计算机芯片用于台式机或笔记本电脑等，这就意味着每年有100亿块CPU是为嵌入式系统设计制造的。未来5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1500亿美元的新市场

7、。“福特出售的计算能力已超过了IBM”，由此可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。 单片机与嵌入式技术正在形成一种产业单片机与嵌入式技术正在形成一种产业 19为什么要学习单片机与嵌入式技术为什么要学习单片机与嵌入式技术第三：企业人才需求 1、目前国内外嵌入式人才非常稀缺 2、单片机与嵌入式技术人员就业前景非常好 20通讯行业：华为、中兴、上广电国内IT业：联想、同方、方正、外资企业：微软、IBM、GE、上海贝尔工业领域：Siemens、ABB、研华、产业主要集中在广东、北京、上海、江苏、浙江等地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21单片机开发人员以应用专家为主

8、单片机开发人员以应用专家为主 通用计算机的开发人员一般是计算机科学或计算机工程方面的专业人士。嵌入式系统则是要和各个不同行业的应用相结合的，其开发人员往往需要各个应用领域的专家的参与。 单片机开发技术人员工作强度要低一些，但是成才门槛较高。 因此开发工具的易学、易用、可靠、高 效是基本要求。 22单片机设计是一门综合性的课程，涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性强，可包括微机原理、程序设计、操作系统等课程内容。单片机和嵌入式系统是软件、硬件设计的结合。理论与实践相结合：实践是单片机课程的重要环节，缺乏实践的单片机课程是纸上谈兵。通过单片机课程学习，可提升嵌入式系统设计的专业知识和实

9、际设计能力。知识的积累是与精力、金钱和时间的付出成正比的，要成为高手和专家，就需要不断的努力，不断烧钱（烧器件），和不断熬夜。如何学好单片机如何学好单片机23单片机系统开发需要的知识基础单片机系统开发需要的知识基础微处理器结构与应用计算机操作系统计算机组成原理汇编语言、C/C+语言数据结构和算法脉冲与数字电路信号与系统、数字信号处理专业背景24单片机系统开发需要会用的仪器单片机系统开发需要会用的仪器计算机（从386到双核机，都必须熟练）实验电源万用表示波器各种仿真器电烙铁（除非你生下来就是BOSS）逻辑分析仪25本节提要为什么要学习单片机和嵌入式系统单片机等嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片

10、机、PC的区别单片机等嵌入式系统的应用领域嵌入式系统定义26嵌入式应用信息家电家用电脑军事电子移动通信移动存贮工控设备智能仪表汽车电子智能机器人家电业军事国防智能玩具机器人工业控制单片机应用27单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的应用第一大类：非军事领域28单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的非军事用途 1、工业控制 2、交通管理 3、信息家电 4、家庭智能管理系统 5、POS网络及电子商务 6、环境工程与自然 7、机器人 29单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的非军事用途 1、工业控制 2、交通管理 3、信息家电 4、家

11、庭智能管理系统 5、POS网络及电子商务 6、环境工程与自然 7、机器人 30单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的应用非军事用途，主要集中在三大领域第一、工业控制 31单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的应用非军事用途，主要集中在三大领域第二、家电业32单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的应用非军事用途，主要集中在三大领域第三、机器人和智能设备33单片机与嵌入式系统的应用单片机与嵌入式系统的应用第二大类：军事领域34高度普及、标准规范、投入巨大美军军事嵌入式美军军事嵌入式NavigationForce deploymentCommunication network ti

12、mingWeapon guidanceTargetingSatellite positioningImageryCoordinatemensurationForce locationBattlefield ApplicationsBattlefield Applications35美军军事嵌入式系统美军军事嵌入式系统典型嵌入式系统装备数字化单兵通信数据链夜视装备363738美军军事嵌入式系统美军军事嵌入式系统典型嵌入式系统装备数字化单兵通信数据链夜视装备39Rugged computer & communication SystemTewkesburyLink1640Mesa, AZL

13、aser Shooting training SystemLaser Shooting training SystemLink1141TewkesburyRugged computer & communication SystemLink1642美军军事嵌入式系统美军军事嵌入式系统典型嵌入式系统装备数字化单兵通信数据链夜视装备43Thermal vision + Target designator44MATIS Night Vision Binocular4546本节提要为什么要学习单片机和嵌入式系统单片机等嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、PC的区别单片机等嵌入式系统的应用领域

14、嵌入式系统定义47技术发展趋势技术发展趋势趋势一： 嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。48技术发展趋势技术发展趋势趋势二： 网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂。49技术发展趋势技术发展趋势趋势三： 网络互联成为必然趋势。趋势四： 精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本。50技术发展趋势技术发展趋势趋势五： 提供友好的多媒体人机界面。51本节提要为什么要学习单片机和嵌入式系统单片机等嵌入式系统的发展趋

15、势嵌入式系统与单片机、PC的区别单片机等嵌入式系统的应用领域嵌入式系统定义52嵌入式系统与单片机系统的区别嵌入式系统与单片机系统的区别嵌入式系统 单片机系统l单片机是最简单的嵌入式系统l单片机系统是嵌入式系统发展的初级阶段，但是由于嵌入式系统本身的面向应用特性，单片机系统也没有过时53嵌入式系统与单片机系统的区别嵌入式系统与单片机系统的区别嵌入式系统 单片机系统l单片机系统多为4位、8位、16位机，不适合运行操作系统，难以进行复杂的运算及处理功能；目前嵌入式系统的主流是以32位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和基于实时操作系统（RTOS）的软件设计l嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计，

16、单片机大多采用软硬件流水设计l嵌入式系统设计的核心是软件设计（占70%左右的工作量），单片机系统软硬件设计所占比例基本相同54嵌入式系统与单片机系统的区别嵌入式系统与单片机系统的区别单片机学习一般从硬件入手，从硬件体系结构、汇编语言到硬件设计、软件设计嵌入式系统学习可以从软件入手，从应用层编程到操作系统移植、硬件平台设计较好，按单片机设计的学习流程较难掌握嵌入式系统 单片机系统55嵌入式系统嵌入式系统 和和PC机的区别机的区别1.嵌入式系统一般是专用计算机，而PC是通用计算机2.嵌入式系统的资源比PC少得多（内存、CPU等）3.嵌入式系统软件故障带来的后果比PC机大得多4.嵌入式系统一般采用实

17、时操作系统，而PC却非实时5.嵌入式系统关注成本、功耗，而PC却关注速度和图形能力6.嵌入式系统需要专用的开发工具和特殊的开发方式，而PC应用却可以在PC上开发完成嵌入式系统 PC机系统56本节提要为什么要学习单片机和嵌入式系统单片机等嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、PC的区别单片机等嵌入式系统的应用领域嵌入式系统定义57IEEEIEEE定义定义 根据IEEE的定义：嵌入式系统是“”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。可以看出此定

18、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。 58嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义以应用为中心、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、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 理解定义必须掌握 三大要素： 嵌入性、专用性、计算机系统 59嵌入式系统的特点：嵌入式系统的特点：三大要素三大要素以应用为中心、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、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。“嵌入性” 物理环境（体积） 电气环境（可靠性、功耗） 成本（价廉）60嵌入式系统的特点：嵌入式系统的特点：三大要素三大要素以应用为中心、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、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。“专用性” 非通用* 应用为中心 适应应用系统要求 软硬件裁剪 61嵌入式系统的特点：嵌入式系统的