第一讲嵌入式系统

研究生《嵌入式系统课程》

第一讲嵌入式系统概述AnIntroductiontoEmbeddedSystem提纲嵌入式系统概念嵌入式系统发展历程嵌入式系统构成要素嵌入式系统应用领域嵌入式系统的典型开发过程3IEEE（国际电气和电子工程师协会）

给出的定义：嵌入式系统是用于控制、监视或者辅助装置、机器或者设备运行的装置。

Devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants.通常执行特定功能以微电脑和外围构成核心严格的时序和稳定性要求全自动操作循环嵌入式系统的定义（1）4嵌入式系统的定义（2）从技术的角度定义：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。从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。特点功耗限制嵌入式系统中，尤其是在用电池供电的嵌入式系统中，这是一个主要考虑的因素。大耗电量直接影响到硬件费用，并影响电源寿命以及带来散热问题。低成本包含硬件成本和软件成本。硬件成本主要决定于所使用的微处理器、所需的内存及相应的外围芯片；软件成本通常难于预测，但一个好的设计方法有利于降低软件成本。多速率系统同时运行多个实时性任务，系统必须同时控制这些动作，但这些动作有些速度慢，有些速度快。环境相关性嵌入式系统不是独立的，而是与其被嵌入的设备紧密相关联。嵌入式系统简介嵌入式系统简介特点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实时OS，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多。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。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。嵌入式系统简介特点不可垄断性PC有WinTel垄断嵌入式系统工业的基础是以应用为中心的“芯片”设计和面向应用的软件产品开发。产品相对稳定性普通处理器18月嵌入式处理器8－10年8桌面通用型高端服务型小型专用型计算机应用领域的划分通用计算机与嵌入式系统对比特征通用计算机嵌入式系统形式和类型看得见的计算机。按其体系结构、运算速度和结构规模等因素分为大、中、小型机和微机。看不见的计算机。形式多样，应用领域广泛，按应用来分。组成通用处理器、标准总线和外设。软件和硬件相对独立。面向应用的嵌入式微处理器，总线和外部接口多集成在处理器内部。软件与硬件是紧密集成在一起的。开发方式开发平台和运行平台都是通用计算机采用交叉开发方式，开发平台一般是通用计算机，运行平台是嵌入式系统。二次开发性应用程序可重新编制一般不能再编程提纲嵌入式系统概念嵌入式系统发展历程嵌入式系统构成要素嵌入式系统应用领域嵌入式系统的典型开发过程11嵌入式系统出现于20世纪60年代，40多年来随着计算机技术、电子信息技术的发展，嵌入式系统的各项技术蓬勃发展，市场迅猛扩大，已深入生产和生活的各个角落。嵌入式系统发展的三个阶段嵌入式系统的出现和兴起（1960－1970）嵌入式系统走向繁荣，软件、硬件日臻完善（1971－1989）嵌入式系统应用走向纵深化发展（1990－至今）嵌入式系统的发展历程12第一代电子管计算机(1946～1957年)，无法满足嵌入式计算所要求的体积小、重量轻、耗电少、可靠性高、实时性强等一系列要求。60年代，第二代晶体管计算机系统开始应用：第一台机载专用数字计算机是美国海军舰载轰炸机“民团团员”号研制的多功能数字分析器(Verdan)。1962年美国乙烯厂实现了工业装置中的第一个直接数字控制。1965～1970年，第三代集成电路化计算机系统应用：第一次使用机载数字计算机控制：1965年发射的Gemini3号第一次通过容错来提高可靠性：1968年阿波罗4号、土星5号。嵌入式系统的出现和兴起嵌入式系统开始走向繁荣嵌入式系统大发展是在微处理器问世之后1973年至1977年间各厂家推出了许多8位的微处理器，包括Intel8080/8085，Motorola的6800/6802，Zilog的Z80和Rockwell的6502。微处理器不单用来组成微型计算机，而且用来制造仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等嵌入式系统。仅8085/Z80微处理器的销售就超过7亿片,其中大部分是用于嵌入式工业控制应用。嵌入式系统开始走向繁荣微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场，计算机厂家除了要继续以整机方式向用户提供工业控制计算机系统外，开始大量地以插件方式向用户提供OEM产品，再由用户根据自己的需要构成专用的工业控制微型计算机，嵌入到自己的系统设备中。为了灵活兼容，形成了标准化、模块化的单板机系列。流行的单板计算机有Intel公司的iSBC系列、Zilog公司的MCB等。由于兼容的要求，这就导致了工业控制微机系统总线的诞生。嵌入式系统开始走向繁荣1976年Intel推出Multibus，1983年扩展为带宽达40MB/S的MultibusⅡ。1978年Prolog设计简单的STD总线广泛用于小型嵌入式系统。1981年Motorola推出的VME_Bus则与MultibusⅡ瓜分高端市场。目前在工业控制领域，嵌入式PC、PC104、CPCI（CompactPCI）总线已广泛应用到工业控制领域。嵌入四式系永统开槐始走跃向繁挖荣单片渣机、DS接P出现随着坟微电挖子工勒艺水芽平的酒提高,集成富电路献设计刷制造皇商开裤始把俱嵌入齿式应守用所款需要瞒的微鸟处理豪器、I/暂O接口扎、A/己D、D/胳A转换香、串蹄行接炸口以蚊及RA岩M、RO士M通通舒集成铁到一显个VL笋SI中,制造纱出面向I/翅O设计贺的微感控制偿器，俊就是欣我们测俗称峰的单懂片机。专门展用于巡寿高速霞实时载信号舌处理衰的数肉字信押号处盲理器DS永P。嵌入育式系壁统开利始走肤向繁踢荣软件凶技术颗的进兴步使缎嵌入殖式系板统日啄臻完跳善在微携处理橡器出画现的搂初期声，为据了保摄障嵌嚼入式平软件挤的时凭间、练空间情效率旺，软推件只月能用浩汇编潜语言送编写菌。由于次微电灭子技瓶术的乓进步妖，对耽软件策的时拒空效蒜率的摘要求沃不再程那么山苛刻川了，赵嵌入升式计月算机歼的软便件开琴始使昨用PL甘/M、C等高探级语苦言。对于俩复杂煤的嵌逼入式后系统扰来说伸除了架需要咐高级脉语言亩开发岔工具巨外，桃还需寒要嵌驱入式劲实时冻操作涨系统音的支弄持。嵌入鞭式系汇统开卸始走伙向繁倾荣80年代梦初开健始出领现了抖一批旬软件抽公司压，推傅出商词品化抽的嵌哭入式逃实时担操作沈系统黄和各夫种开四发工姜具。Re作ad抢y愚Sy道st覆em(后来战的Mi榴cr者ot羞ec焦R派es蠢ea钢rc订h、后康来又箭被Me都nt测or矛G以ra劳ph盼ic收购)公司:V幕RT采X操作血系统酬及Xr唇ay多,撤Sp傅ec瓶tr增a工具In闭te如gr出at涛ed隐S芝ys技te声m步In砖co贡rp革or奏at究io翼n(I惭SI，后锁被Wi积nd陶Ri咬ve鞭r公司梨合并):时pS松OS操作棕系统国及pR践IS套M工具Wi白nd们Ri盛ve状r公司:V惯xW喘or炒ks操作烤系统把及To稳rn伸ad幼o工具QN旧X公司:Q歼NX操作秋系统教及工粥具商用馆嵌入醒式实筛时操叔作系跑统和抓开发扣工具养的出请现和忠推广疤应用茶，使嵌入渐式系势统的安开发岩从作伶坊式街向分炮工协借作规傻模化桥的方丘向发照展，促第使嵌赶入式功应用迷扩展归到更遭广阔水的领苹域。嵌入河式系程统应溪用走捷向纵谣深进入20世纪90年代,在分闹布控报制、素柔性励制造嗽、数乱字化众通信识和数蝇字化很家电风等巨荒大需逼求的寄牵引歪下，醒嵌入丈式系狼统的魂硬件暂、软课件技糠术进茧一步头加速妙发展贡、应鹿用领拐域进巡寿一步蜜扩大凤。手机鲁、数报码相局机、VC离D、数度字电格视、蜂路由虾器、动交换朋机等赌都是唯嵌入且式系祝统。大多携数豪争华轿舒车每育辆拥匠有约50个嵌部入式立微处好理器掩。最新唤的波身音77扛7宽体脏客机灶上约酸有10棕00个微淹处理窗器。在不激久的盗将来旁你会悲在你宏的家坡里发唐现几帽十到艰上百缝的嵌哈入系异统在版为你胖服务否。嵌入还式系修统应倾用走叫向纵要深嵌入挂式系秃统的锐硬件4位、8位、16位微糠处理庸器芯厦片已沟逐步蒜让位肿于32位嵌质入式侧微处决理器坑芯片唤。面向荐不同尘应用踏领域杰的（Ap屋pl眉ic痰at具io节n-反Sp咐ec宝if训ic）、葬功能傲强大黑、集救成度蹄高、痰种类桃繁多挤、价毒格低雪廉、诊低功吸耗的32位芯纠片已浑大量近应用妻于各贫种各亲样的闻军用访和民轰用设毯备。DS痕P向高淡速、购高精故度、叨低功症耗发陈展。DS嫂P与通祖用嵌耳入式雕微处烟理器葛集成跌（So拨C）已打成为轰现实颠，并豆已大店量应娃用于给嵌入舌式系踪蝶统，演如手举机、IP电话烘等。嵌入刷式系棉统应雷用走吵向纵贩深在工肚业控晌制领秃域，员嵌入作式PC大量剃应用谁于嵌赤入式脚系统否中。PC缴10亦4、CP矮CI（Co等mp摧ac辟t昨PC慌I）总轰线因牙其成艳本低偶、兼矛容性旷化也钓已被瓣广泛碑应用钳。嵌入扣式系篇统的讨软件随着躺微处宏理器烂性能献的提某高，模嵌入片式软碰件的钟规模女也随音着发樱生指且数型次增长仓。嵌入亩式系项统应信用走如向纵向深低价位的RISC/32-位微处理器日益复杂的应用产品推向市场的时间压力开发成本的提高嵌入桃式软件危机32位芯炊片将佳能够郊执行免由上李百万双行C代码陈构成慌的复头杂程访序，念使得丧嵌入扯式应娃用具厕备高齿度复款杂和怠智能拆化的念功能软件傲的实扔现从垒某种杀意义什上说桑决定住了产铁品的犯功能延，已堤成为瞎新产酒品成效功与迈否的趁关键铅因素户。软件克体现醒价值DV孩D播放危机功能灰：视艇频+音频糖（in展cl设.抛MP廉3）价格铸：20跪0碑–许60俯0元iP浴od凝M伪P3播放赔机功能讨：MP评3价格蛮：iPodnano1GB1400元iPodnano4GB2200元iPod30GB2800元iPod60GB3800元两者逃的硬熊件差钻异？两者泉的价锡格差淋异？核心溜价值赞在于较：好的伍软件猪带给遮消费桶者最屿好的愤使用据体验嵌入胳式系朋统应拉用走代向纵仍深为此盒，嵌义入式些系统歇已大隆量采收用嵌入执式操虫作系仿统。嵌入互式操执作系诉统功颈能不除断的露扩大希和丰办富，江由80年代浑只有近内核陆、发制展为艺包括托内核刺、网皮络、送文件甘、图样形接巩口、遣嵌入汁式JA众VA、嵌溉入式CO映RB炮A及分晴布式子处理俊等丰孙富功至能的换集合锦。此外形，嵌入丽式开献发工放具更加床丰富萌，其住集成胆度和晨易用逢性不壤断提宵高，宁目前酱不同铲厂商缓已开汇发出早不同泳类型价的嵌评入式挎开发盒工具捕，可株以覆充盖嵌狼入式事软件井开发级过程烂各个敞阶段兴，提化高嵌备入式职软件首开发促效率旁。ww披w.肠1p习pt傅.c亿om提染纲嵌入萌式系殊统概释念嵌入宁式系蚁统发原展历袍程嵌入碌式系穿统构刷成要障素嵌入喝式系曲统应偷用领复域嵌入涝式系盲统的寨典型伪开发春过程26嵌入弟式系统醒结构嵌入垂式系陪统一抹般由嵌入洲式处寻理器、外围芽硬件纳设备、嵌入可式操盗作系赴统（可中选）大，以竟及用您户的应用姨软件精系统等四蓝个部描分组渠成。典型痛嵌入痰式系架统组灿成27处理萄器MM樱UGP柔IOUS孝BLC润DCA驾NDM装A以太寒网LC右D/触摸赖屏/鼠标Fl变as哭hSD低RA明MSR待AM看门豪狗复位姐电路电源异管理驱动娃层OS应用设备庙驱动/B俩SP掉/H敬ALLi托nu肉x、u/饺CO润S、Wi切nc售e…应用枣软件/文件扰系统/G歪UI却/A唤PI软件输入输出硬件28嵌入纳式处理端器嵌入啄式处室理器党是嵌爱入式禁系统陡的核铸心。谷嵌入竿式处云理器铃一般热都具吧有较寸高的晨集成啊度。10尼00多种解硬件澡处理虑器，评分为MP星U、MC刃U、DS歉P、SO社CAR蜓M堵RI笛SC（AR个M）TM负S3泰20卷D半SP（TI）Tr设im翁ed镜ia（Ph怨il宾ip挑s）St尸ro狂ng丑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子、翻交通礼、航绒空航冠天等剂行业私技术绑升级区的重杏要基渔础阿富失汗参涉加反杜恐作粪战的“赫耳典墨斯”价值4万美张元，乡丰可携棉带2架摄搜像机俗，发凳挥了喜很好恩作用京。嵌入透式技芹术应崭用——军事肤侦察20狼02年11月28日，陪以色吐列一煮选举炎投票灰点，昨发生押枪击叶事件它，造假成至鉴少7人死尝亡，锤数十秧人受恢伤。汽以警巷方用厘机器握人在辫检查慌一具含巴勒来斯坦邪枪手狮的尸塞体。嵌入冈式技闭术应陆用——反恐未防暴基于Wi啦n斥CE的移姜动机耗器人塌平台基于RT工Li热nu砌x的仿星人机蒙器人高48额c味m重:路6询kg灵活呜性：20尘D栽OF操作级系统:贝RT铺-L宾in著ux接口雨形式:纤US召B池1.格0拾(1叉2M片bp把s)响应肯周期:煮1m杜s能源旧：DC坊24宝V探x狗6.绪2A连(棉15迅0W须)制造馒：富降士通基于VX哑wo熔rk洗s的火锹星探勤路者嵌入祸式技膝术的头应用扇－多斧媒体璃终端IP电话视频益会议可视租电话基于医视频览电话的小螺型视手频会议系滚统(MC匀U)语音劳识别商电话基于H.用32螺3协议雾族的网甘络视抓频电溪话60嵌入侍式技饼术的跌应用贪－通掉讯设叙备有计威算机清能力骡的各抹种通磁讯设葬备路由旺器/交换榴机/防火称墙等Bu汁ff败al园o路由希器/葱US侮B网卡蜻套装VPN产品千兆网关防火墙

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