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1、1TM嵌入式系统第一章 嵌入式系统概述华东理工大学计算机系 罗飞 2011.2.232TM2任课老师联系方式n罗飞nAddr：华东理工大学八教405nTel： 13501946251nEmail：3TM3课程学习方法从做中学n教师提供技术支持n提供基本的课程介绍以及工具和技术介绍n帮助学生建立开发环境和工具（代码管理，错误管理） n协调项目过程（编码、测试和交流）n学生n通过自学和做实验来学习知识n同学之间多交流4TM4课程考查形式n考试形式n闭卷n卷面分（70）+平时分（30）n平时分n回答问题n正确-加分（主动+3分，被动+2分）n错误不扣分n点名n一次不到扣2分5TM55课程教材p嵌入式
2、系统开发原理与实践，陈文智，清华大学出 版社，2005.8，ISBN : 7302116006TM66参考书目-1p嵌入式系统 p嵌入式系统技术，张晓林，高等教育出版社， 2008.10，ISBN：7040247206pARM嵌入式系统基础教程(第2版)，周立功，北 京航空航天大学出版社 (2008-09出版) p嵌入式系统设计的艺术(英文版.第2版)，Jack ganssle，人民邮电出版社 (2009-03出版) pARM嵌入式系统结构与编程，邱铁，清华大学 出版社 (2009-03出版)7TM77参考书目-2p操作系统p嵌入式Linux应用开发完全手册，韦东山，人民邮电出版社 (2008
3、-08出版) pARM嵌入式Linux系统开发技术详解，杨水清等，电子工业出版社 (2008-11出版) pWindows CE嵌入式系统 何宗键，北京航空航天大学出版社 (2006-09出版) p嵌入式系统设计与实例开发-基于ARM微处理器与uC/OS-II实时操作,王田苗，清 华大学 (2007-07出版) p嵌入式软件p嵌入式软件调试技术，陈云川，电子工业出版社 (2009-01出版)p嵌入式图形系统设计，怯肇乾，北京航空航天大学出版社 (2009-03出版) 8TM8实验平台EELIOD 270 9TM9课前思考题n 生活中所接触到哪些嵌入式产品？n是否知道嵌入式产品的开发流程？如手机
4、的开发流 程？n你所接触到的嵌入式产品有无CPU？若有CPU，你 知道是什么型号么？n常用的嵌入式产品有哪些接口？如你的手机有哪些 接口？10TM10课程大纲n课程概述n嵌入式系统定义 n嵌入式系统结构n嵌入式系统与通用PC的区别 n嵌入式系统的发展历程n应用领域和发展方向11TM11什么是嵌入式系统？nEmbedded systemn个人电脑嵌入式系统12TM12历史n嵌入系统的历史几乎和电脑自身的历史一样长n计算机控制系统n单片机掀起电子化浪潮n微处理器高速发展推动了嵌入式系统13TM13嵌入式系统的演变n8031/8051单片机系统，自行编写程序；n68360/386EX控制系统，自己编
5、写简单的操作系统 ；n32位嵌入式处理器pSoS嵌入式操作系统tcp/ip 协议栈；n各种SoC+嵌入式Linux/VxWorks+嵌入式Web 设 备server以及各种复杂网络协议栈GUI图形界面 无线模块现代可移动的网络智能设备14TM14后PC技术的时代n后PCn小到mp3，PDA等微型数字化产品，大到网络家电 ，智能家电，车载电子设备n嵌入式系统是这个后PC时代的擎天之柱n1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元， 2000年达到13000亿美元，到2005年，销售额达 18000亿美元，今后3C: Computer, Communication, Consumer15TM1
6、5嵌入式简单定义n嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机 硬件系统之中。n可以认为凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可 以称为嵌入式系统16TM16狭义定义n使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己的操 作系统并且具有某些特定功能的系统n微处理器专指32位以上的微处理器17TM17嵌入式系统定义n嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础 ，采用可剪裁软硬件，适用于对功能、可靠性、成 本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统n含义n通俗的说，嵌入系统就是将计算机的硬件或软件嵌入其 它机、电设备或应用系统中去，所构成了一种新的系统 ，即嵌入式系统。18TM18课程大纲n课程概述n嵌入式
7、系统定义 n嵌入式系统结构n嵌入式系统与通用PC的区别 n嵌入式系统的发展历程n应用领域和发展方向19TM19嵌入式系统结构嵌入式操作系统嵌入式应用软件嵌入式外围设备嵌入式处理器 嵌入式硬件平台嵌入式软件平台20TM20嵌入式系统典型应用-1软件结构应用程序操作系统硬件结构微处理器外围电路电源模块时钟复位FlashRAMROM外设 SD cardLCDUSBOther21TM2121嵌入式系统典型应用-222TM22课程大纲n课程概述n嵌入式系统定义 n嵌入式系统结构n嵌入式系统与通用PC的区别 n嵌入式系统的发展历程n应用领域和发展方向23TM23嵌入式系统VS通用计算机系统面向特定应用嵌入
8、式系统特征各种技术相结合量体裁衣, 去除冗余升级换代的同步固化软件系统不具备自主开发能力24TM2424嵌入式系统与桌面通用系统的区别(1/7)p嵌入式系统中运行的任务是专用且比较确定的n心脏监视器只需运行信号输入、信号处理、心电图显示任务n如要更改任务，需要对整个系统进行重新设计或在线维护升级p桌面通用系统需要支持大量的、需求多样的应用程序：n对系统中运行的程序不作假设n程序升级、更新等方便25TM2525嵌入式系统与桌面通用系统的区别(2/7)p嵌入式系统往往对实时性提出较高的要求。p实时系统：指系统能够在限定的响应时间内提供所需水 平的服务。（POSIX 1003.b ）p嵌入式实时系统
9、可分为：n强实时型：响应时间sms级；n一般实时：响应时间mss级；n弱实时型：响应时间s级以上。p桌面通用系统：n以性能、价格的最优为追求原则n面向多任务性能均衡26TM2626嵌入式系统与桌面通用系统的区别(3/7)p嵌入式系统中使用的操作系统一般是实时操作系统 p嵌入式实时操作系统数量众多，如：nVxWorks、Windows CE、pSOS、QNX、uc/OSn嵌入式Linux、RTLinux p国产嵌入式实时操作系统，如：nHOPENnDeltaOSnSmartOS(http:/ 容忍能力弱很多 p嵌入式系统需要忍受长时间、无人值守条件下的运行 p嵌入式系统运行的环境恶劣28TM28
10、28嵌入式系统与桌面通用系统的区别(5/7)p嵌入式系统大都有功耗约束n如：珍贵文物微气象环境监测n要求1分钟采样一次，每个采样节点采用电池供电，1年更新 一次。采用常规的方法，能量只能持续工作5天！n引入间歇工作方式，从而降低功耗，节省能量nWSN（无线传感网）节点一般能工作1-2年29TM2929嵌入式系统与桌面通用系统的区别(6/7)p嵌入式系统比桌面通用系统可用资源少得多n为降低系统成本，降低功耗，嵌入式系统的资源配置遵循够用 就行！n因此早年的嵌入式系统的主题是“裁剪”n随着集成化模块化趋势，目前某些领域的嵌入式系统，如刀片 式路由器，其可用资源接近甚至超过桌面通用系统p嵌入式系统的
11、开发需要专用工具和特殊方法：n开发：交叉编译、交叉链接n调试：仿真器、虚拟机n更新：在线升级等30TM3030嵌入式系统与桌面通用系统的区别(7/7)p 嵌入式系统开发是一项综合的计算机应用技术n系统结构：状态控制器、中断控制器处理n汇编语言：操纵外围设备、端口n操作系统：设置运行任务、通讯、互斥n编译原理：交叉编译、bootloader加载31TM31课程大纲n课程概述n嵌入式系统定义 n嵌入式系统结构n嵌入式系统与通用PC的区别 n嵌入式系统的发展历程n应用领域和发展方向32TM32嵌入式系统的存在形态嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）板级（单板、模块）芯片级（MCU, SoC）33T
12、M33嵌入式系统的发展历程无操作系统阶段简单操作系统阶段实时操作系统阶段面向Internet阶段20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代进入21世纪后34TM34无操作系统阶段n最初的嵌入式系统没有操作系统支持，通过汇编语 言对系统进行直接控制，运行结束之后清除内存。n初步具备了嵌入式的应用特点。35TM35简单操作系统阶段nIC制造商开始把嵌入式应用中所需要的各种部件集 成到一片电路中，制造出面向I/O设计的微控制器。n简单操作系统：uC/OSII36TM36实时操作系统阶段n实时操作系统阶段 （20世纪90年代）n实时性：在时限范围内的正确响应 n对时限要求实现的不同n 硬实时系统
13、n 软实时系统37TM37面向Internet阶段n嵌入式设备与Internet的结合38TM38课程大纲n课程概述n嵌入式系统定义 n嵌入式系统结构n嵌入式系统与通用PC的区别 n嵌入式系统的发展历程n应用领域和发展方向39TM39面临的机遇和挑战n通用计算机上使用的技术和观念n两类技术路线nARM为基础的嵌入式硬件技术，定制软件nX86为基础的计算机硬件技术，通用软件n两者之间共享性极差，成果难以共享n计算机技术逐步以通用化战胜专用化n通用处理器模块化降低了成本n开发简单n嵌入式技术逐步桌面化n数据库，移动代理，实时CORBA等n新的微处理器层出不穷n各类嵌入式操作系统迅速发展n网络化、信
14、息化要求40TM40应用领域和发展方向应用 领域交通运输领域工业控制领域商业金融领域环境监测领域医疗领域建筑领域通信领域家电领域数字化产品设计和增值的关键因素生活中所接触到 哪些嵌入式产品 ？41TM41嵌入式产品无处不在Communicating42TM42嵌入式系统：PDAn个人信息助理n掌上电脑PDA 手机 + GPS 导航 Dopod U1000，且支持SkyPEMap-Star的GPS定位设备华硕GPS导航器SONY GPS导航器Nokia 6110 四频 HSDPA / GPS 导航器43TM43嵌入式系统：手机n普通手机n智能手机n与PDA结合n网络手机ngphone韩国电信手机
15、/电视遥控器二合一产品Sony Ericsson超小型手机电脑手机放在底座上成为电脑Nokia手机户外音响内置 DVB-H 移动电视手机44TM44嵌入式系统：PMPiLuv可即时将视频录制到iPod/闪存卡上，与以前技术相反Sony家用影音综合设备XtremeMac开发的iPod音箱IPEVO支持Skype电话Nike的iPod 帽Ipod nanoArchos带 Wifi的704nPortable Media Player45TM45嵌入式系统：办公用品n录音笔nFLY数字笔n能“看懂”在专用纸上所写的内容n能“阅读”写作和纠正语法错误n完成简单的算术运算n将英文互相翻译成西班牙文等nGe
16、nius数字便笺n存储100页便笺 n2000LPI分辨率n32MB板载内存n可通过USB连接电脑n笔迹识别软件nPolymer Vision手机书n使用可卷电子纸的电子书阅读器46TM46嵌入式系统：手表nMartin Frey手表n日程表n和手机联动n获取网络连接和GPS定位信息n手表手机：M300n1英寸的显示屏nUSB接口n可播放音乐n支持蓝牙nNike的Speed+手表n结合 iPod 和运动计测n韩国防性罪犯的电子手镯n可追踪罪犯的定位和坐标n爱国者视频MP4手表47TM47嵌入式系统：运动玩具游戏nGTX公司定位的运动跑鞋n内置的GPS接收器和可充电电池n遥控蜻蜓n次世代三大主流n三款主机Xbox 360，WII，PS3GameCube XboX360PS3Wii, 手柄, 手套, 枪
