嵌入式系统概述.ppt

1、嵌入式系统概述：嵌入式系统的特点是什么(重点介绍了)嵌入式微处理器在嵌入式系统中的应用，什么是嵌入式系统，嵌入式系统个人计算机嵌入式系统，简单地说，嵌入式系统是指将操作系统和功能软件集成到计算机硬件系统中。广义地说，可以认为任何带有微处理器的特殊软硬件系统都可以称为嵌入式系统。嵌入式系统的定义是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，可以定制以满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的特殊计算机系统。嵌入式系统的特点是什么？嵌入式系统的组成。嵌入式系统的应用，嵌入式系统的特点，与一般的计算机系统相比，嵌入式系统具有以下特点：1。它用于特定的任务；2.它非常注重成本；4.大多数都有功

2、耗要求；6.该软件需要固态存储；8.软硬件的可靠性较高；8.相关产品生命周期长，这是嵌入式系统的一个重要特征；(1)系统内核小。由于嵌入式系统一般用于小型电子设备，系统资源相对有限，内核比传统操作系统小得多。例如，ENEA的OSE分布式系统只有5K内核，而视窗系统的内核要大得多。嵌入式系统是高度个性化的，其中软件系统和硬件的结合非常紧密，因此一般需要将系统移植到硬件上。同时，对于不同的任务，往往需要对系统进行很大的改动，程序的编译和下载要与系统结合，这与一般软件的“升级”是完全不同的概念。流线型嵌入式系统一般不区分系统软件和应用软件，也不要求它们的功能设计和实现过于复杂，这有利于控制系统成本，

3、同时实现系统安全。()高实时操作系统这是嵌入式软件的基本要求，软件需要固态存储来提高速度。软件代码要求高质量、高可靠性和实时性。(5)嵌入式软件的发展正走向标准化。嵌入式系统的应用可以直接在芯片上运行，无需操作系统。为了合理调度多任务，利用系统资源、系统功能和与专家库功能的接口，用户必须自行选择RTOS实时操作系统开发平台，以保证程序执行的实时性和可靠性，减少开发时间，保证软件质量。(6)嵌入式系统开发需要开发工具和环境因为它不具备独立开发的能力，即使设计完成后，用户通常也不能修改程序功能，开发需要一套开发工具和环境。-这些工具和环境通常基于通用计算机上的硬件和软件设备，以及各种逻辑分析仪和混

4、合信号示波器。本部分概述：嵌入式系统的特点是什么嵌入式系统组成嵌入式系统应用嵌入式系统，嵌入式系统的基本组成，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关的支持硬件、嵌入式操作系统和应用软件系统等组成。它是一个集硬件和软件于一体的“设备”，可以独立工作，并且是嵌入式系统的组成部分(4)。嵌入式处理器及其硬件平台嵌入式软件系统嵌入式操作系统(可选)-RTOS I/O接口系统，典型嵌入式系统的硬件和软件，重点是：嵌入式微处理器的基础知识，微处理器的特点，嵌入式系统软件的分类，嵌入式操作系统的基础知识，微处理器的相关知识，冯诺依曼体系结构和哈佛体系结构CISC和RISC指令流水线存储系统，冯诺依曼体系结构模型

5、，哈佛体系结构，CISC和RISC，CISC:复杂指令集计算机有大量的指令和寻址方法。大多数程序只需几条指令就可以运行RISC:精简指令集计算机8/原理：80%的程序只使用20%的指令，并且只包含通道中最有用的指令，以保证数据通道可以快速执行每条指令，从而使中央处理器的硬件结构设计更加简单，1)指令提取):指令解码):指令执行：指令执行：存储：每条指令的第一个执行周期：指令流水线技术内部信息流需要流畅的流动，内存系统，内存：随机存取存储器静态随机存取存储器动态随机存取存储器动态随机存取存储器静态随机存取存储器静态随机存取存储器动态随机存取存储器静态随机存取存储器比动态随机存取存储器速度快静态随

6、机存取存储器比动态随机存取存储器消耗更多的能量动态随机存取存储器比静态随机存取存储器具有更高的存储密度动态随机存取存储器动态随机存取存储器需要定期刷新只读存储器闪存：闪存，关键介绍：嵌入式微处理器的基本知识嵌入式系统软件的特点和分类嵌入式操作系统和嵌入式微处理器的基本知识嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般有以下四个特点：它对实时多任务处理有很强的支持能力，能够完成多任务处理，中断响应时间短，从而将内部代码和实时内核的执行时间减少到最小。它具有强大的存储区域保护功能。这是因为嵌入式系统的软件结构已经模块化，为了避免软件模块之间的错误交叉动作，有必要设计一个强大的内存保护功能，这

7、也有利于软件诊断。可扩展的处理器架构，以开发具有最高性能的嵌入式微处理器来满足应用。嵌入式微处理器必须具有低功耗，特别是对于便携式无线和移动计算及通信设备中的电池供电的嵌入式系统。如有必要，功耗仅为毫瓦甚至瓦级。嵌入式微处理器的特点，嵌入式微处理器的分类，也称单片机，具有一定的微处理器核心，集成了只读存储器/可编程只读存储器、随机存取存储器、总线、总线逻辑、定时器/计数器、看门狗、输入输出、串口、脉宽调制输出、模数、数模、闪存、可编程只读存储器等必要功能和最大限度的外围微控制器。微控制器一般都有丰富的片上外围资源，适合控制，所以它们被称为微控制器。微控制器是目前嵌入式系统行业的主流。嵌入式微控

8、制器(MCU)，代表性通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。此外，还有许多半通用系列，如单片机8XC930/931、C540和C541支持通用串行总线接口；它支持I2C，CAN总线，液晶显示器和许多特殊的单片机和兼容系列。目前，单片机约占嵌入式系统市场份额的70%。数字信号处理器是专门用于信号处理的处理器。其系统结构和指令经过特殊设计，适合执行高编译效率和高指令执行速度的数字信号处理器算法。数字滤波、快速傅立叶变换、谱线分析等。目前，数字信号处理器算法正大量进入嵌入式领域，数字信号处理

9、器的应用正从在通用单片机中用普通指令实现数字信号处理器功能向采用嵌入式数字信号处理器转变。目前，数字信号处理器的运算速度进一步提高，应用领域从上述范围扩展到通信和计算机。目前，应用最广泛的嵌入式数字信号处理器是德州仪器的TMS320C2000/C5000系列。此外，英特尔的MCS-296和西门子的TriCore也有各自的应用范围。嵌入式数字信号处理器，嵌入式微处理器，典型的代表是ARM处理器，它是从通用计算机的中央处理器发展而来的。与计算机处理器不同，在实际嵌入式应用中，只保留与嵌入式应用密切相关的功能硬件，并去除其他冗余功能部件，从而以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。嵌入式微处理器

10、与工业控制计算机相比，具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点。目前，嵌入式处理器的主要类型有Am186/88、386EX、SC-400、功率PC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等。其中，基于ARM技术的32位微处理器的市场份额已经达到80%。在所有的ARM处理器系列中，ARM7处理器系列应用最为广泛，大多数公司都是以ARM7处理器为核心来生产芯片。片上系统，即片上系统，在硅片上实现一个复杂的系统。整个嵌入式系统的大部分可以集成到一个或几个芯片中。系统电路板将变得非常简洁。片上嵌入式系统可分为通用和专用两种类型：通用系列包括英飞凌(西门子)的TriCore、摩托罗拉的M

11、-Core、部分ARM系列器件、梯队和摩托罗拉联合开发的神经元芯片等。专用片上系统通常专用于特定系统或特定类型的系统。代表性产品是飞利浦的Smart XA，重点介绍：嵌入式微处理器的基本知识，嵌入式系统软件和操作系统分类的基本概念，嵌入式实时操作系统和操作系统分类的基本概念。操作系统是嵌入目标代码的软件，用户的其他应用都是基于操作系统的。操作系统将中央处理器时间、中断、输入输出、定时器等资源打包，给用户留下一个标准的应用编程接口，并根据每个任务的优先级在不同的任务之间合理分配中央处理器时间。操作系统的分类：(1)顺序执行系统：系统只包含一个程序，它垄断了中央处理器的运行时间，并按照语句的顺序执

12、行这个程序，直到执行完毕，其他程序才能开始运行。例如操作系统。(2)分时操作系统：系统中可以同时运行多个程序，CPU时间按顺序分成几个片，每个片中执行不同的程序。例如，UNIX (3)实时操作系统：系统中运行着许多程序，每个程序都有不同的优先级，只有优先级最高的任务才能占据中央处理器的控制权。嵌入式操作系统，由于其实时性要求，又被称为RTOS(实时操作系统)，为什么要使用RTOS？支持多任务处理简化了应用软件的开发难度。实时操作系统(RTOS)，RTOS的基本特征：高效的任务管理，快速灵活的任务间通信，高扩展性，动态链接和组件增量加载，快速有效的中断和异常处理，优化的浮点支持，动态内存管理系统时钟和定时器，几个最常见的RTOS，软实时RTOS嵌入式Linux Win CE硬实时RTOS VxWorks OSE核著名开放RTOS UC/OS-II RTOS R