嵌入式系统及应用绪论1

嵌入式系统及开发应用

——ARM与

C/OS-Ⅱ1.1嵌入式系统的基本概念从使用角度，计算机可分为两类：一类是独立使用的计算机系统，如个人计算机、工作站等；手持的MP3PC机,通用计算机1、什么是嵌入式系统？另一类是嵌入式计算机系统，它是作为其他系统的组成部分使用的第一章绪论（1）根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants(嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”)

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。（2）一般定义(国内定义)“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。”

2、几种定义3、嵌入式系统的组成一般有以下四个部分组成嵌入式微处理器外围硬件设备硬件软件实现对其它设备的控制、监视、管理等功能嵌入式操作系统应用程序嵌入式系统是嵌入到对象体系内部的专用计算机系统4、嵌入式系统的分类按表现形式分：（硬件范畴）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SOC（System

on

a

chip）

按实时性要求分：（软件范畴）非实时系统（PDA，PersonalDigitalAssistant個人數字助理）软实时系统（消费类产品）硬实时系统（导引头等工业和军工系统）5、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。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

是嵌入式软件的基本要求，软件固态存储，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。（３）系统精简6、嵌入式系统的发展嵌入式系统已经有了近30年的发展历史，它是硬件和软件交替发展的双螺旋式发展。

嵌入式处理器1971年，单片机是Intel公司的4044，同时期，Motorola：68HC05，Zilog公司：Z80系列，均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定

时

器。80年代初，Intel8048，8051。90年代，ARM7TDMI处理器，32位2007年，ARMCortexM3处理器，32位几种最常见的RTOS软实时RTOS嵌入式LinuxWinCE硬实时RTOSVxWorksOSENuclear著名的openRTOSucOS/IIRTEMS自主知识产权的RTOSHOPENDeltaOSARM公司简介（英国）成立于1990年11月前身为Acorn计算机公司主要设计ARM系列RISC处理器内核授权ARM内核给生产和销售半导体的合作伙伴ARM公司不生产芯片另外也提供基于ARM架构的开发设计技术软件工具,评估板,调试工具,应用软件,总线架构,外围设备单元，等等ARM公司的英文全称为AdvancedRISCMachines，直译可以叫先进RISC机器公司，ARM全球分布

这是ARM公司在全球的网点分布图，从图中可以看到目前ARM公司在全球3个洲设立了分支机构，总人数是超过750人。如英国、德国法国、韩国、美国等等。ARM在上海的全资子公司是于2002年成立的ARM合作伙伴

正中间是和ARM公司合作最紧密的公司，它们都是一些大的半导体公司，也是ARM公司最直接的客户，比如IBM、OKI、MOTOROLA、SHARP、PHILIPS等等旁边这四个角分别是技术共享计划合作伙伴、开发工具合作伙伴、软件应用合作伙伴、操作系统合作伙伴。这是比较早期的一个图片，很多公司都没有出现在这上面，实际上ARM公司的合作伙伴类型和数量都远远不止这些。ARM的应用ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10。其中ARM7是低功耗的32位核，最适合应用于对价位和功耗敏感的产品，它又分为应用于实时环境的ARM7TDMI、ARM7TDMI-S，以及适用于开放平台的ARM720T和适用于DSP运算及支持Java的ARM7EJ等。ARM7主要在PDA、手持仪器仪表，ARM9、ARM10主要在NC、TFT。2007年ARM公司推出了基于v7版本的ARMCortexM3核，性能优于ARM7TDMI，价格低于1美元。ARM7国际象棋演示指纹锁实物演示ARM嵌入式系统应用领域嵌入式应用信息家电智能玩具军事电子通信设备移动存贮工控设备智能仪表汽车电子网络设备工业消费电子军事国防电子商务网络内容讲课学时实验学时第一章绪论--嵌入式系统开发基础2

第二章ARMCortexM3微处理器及其硬件体系结构

4第三章ARMCortexM3微处理器指令系统

63第四章STM32F103C微处理器介绍

8第五章基于STM32F103C嵌入式系统应用开发实例

106第六章嵌入式操作系统开发简介

1637．复习2

8．考试

合计48121、课时安排本课程的安排与要求2、需要的预备知识（1）单片机原理或微机原理（2）C语言程序设计（3）操作系统3、教材和参考书1、自编讲议，ARMCortexM3微处理器原理及应用。2、任哲编著.嵌入式实时操作系统uC/OS-II原理及应用.北航大学出版社。3、JosephYiu

著,宋岩译,Cortex-M3权威指南,北京航空航天大学出版社。4、王永虹等STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理与实践，北京航空航天大学出版5、周立功等编著，ARM微控制器基础与实战，北京航空航天大学出版社。6、JeanJ.Labrosse

（美）,邵贝贝译.μC/OS-Ⅱ——源码公开的实时嵌入式操作系统.中国电力出版社。简介：是目前学习嵌入式操作系统最好的入门教材，书中对一个完整的嵌入式实时内核——μC/OS-Ⅱ进行了剖析，详细讲述了实时内核的设计和创建方法，以及多任务实时系统的原理和编程思想。MPU微处理器电源模块时钟复位FlashRAMROMUSBLCDKeyboard外围电路Other外设典型嵌入式系统基本组成－硬件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典型嵌入式系统基本组成－软件嵌入式处理器的发展——Intel4004MicroprocessorIntroducedin1970Firstmicroprocessor4bitarchitecture!2,250transistors12mm2Clock:108kHzIntel8085MicroprocessorIntroducedin19748-bitarchitectureStillusedinsomemicrocontrollerapplications!Intel8086MicroprocessorIntroducedin197929,000transistors33mm2Clock:5MHz16bitarchitectureIntel386MicroprocessorIntroducedin1985275,000transistors43mm2Clock:16MHz32bitarchitectureIntel486MicroprocessorIntroducedin19891,200,000transistors81mm2Clock:25MHz32bitarchitecture1stpipelinedimplementationofIA32IntelPentiumMicroprocessorIntroducedin19933,100,000transistors296mm2Clock:60MHz32bitarchitecture1stsuperscalarimplementationofIA32嵌入式处理器嵌入式处理器可以分为三类：嵌入式微控制器:又称单片机，将CPU、存储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其它外设封装在同一片集成电路里。常见的有8051。嵌入式DSP（DigitalSignalProcessor）:专门用来对离散时间信号进行极快的处理计算，提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析、图像处理的分析等领域，DSP正在大量进入嵌入式市场。

嵌入式微处理器:和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中，一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上，在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括：X86、PowerPC、Motorola68000、ARM系列等等。▼两种类型的实时系统软实时系统:不要求限定某一任务必须在一定的时间内