嵌入式原理电子教案

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1、嵌入式原理电子教案嵌入式原理电子教案1、掌握一种学、掌握一种学习习方法方法2、学、学习习了解嵌入式技了解嵌入式技术术研研发发的基本概念、方法和知的基本概念、方法和知识识3、 、获获得嵌入式开得嵌入式开发设计实发设计实践践经验经验 课程目的课程目的本本课课程程围绕围绕基于基于ARM的微的微处处理器和理器和实时实时操作系操作系统统 C/OS，介，介绍绍了嵌入式系了嵌入式系统统前沿前沿发发展展趋势趋势，理解，理解 其其设计设计方法，学会嵌入式方法，学会嵌入式编编程技程技术术。 。课课程采用程采用讲课讲课与与实验实验相相结结合的方式。合的方式。着重培养学生的着重培养学生的实际动实际动手能力，通手能力，

2、通过过熟悉开熟悉开发环发环境与开境与开发发流程、流程、编编程程实实践等基践等基础实验础实验，使学生能，使学生能够够 掌握嵌入式系掌握嵌入式系统设计统设计的基本方法。此外的基本方法。此外还还增加了网增加了网络络接口接口设计设计、嵌入式游、嵌入式游戏戏开开发发等开放式等开放式实验实验，供，供 基基础较础较好的学生深入学好的学生深入学习习 。 。学生基学生基础础：学：学过过C语语言、微机原理或言、微机原理或单单片机等片机等 课程大纲（课程大纲（36学时）学时） 您预期的收获您预期的收获 通通过过本本门课门课程的学程的学习习，你将，你将获获得以下知得以下知识识： ：提高提高C语语言言编编程能力（期望程

3、能力（期望值值： ：） ）学会使用学会使用实时实时操作系操作系统统，了解多任，了解多任务务（期望（期望值值： ：） ）了解嵌入式了解嵌入式软软件开件开发发流程（期望流程（期望值值： ：） ）掌握基本嵌入式硬件知掌握基本嵌入式硬件知识识（期望（期望值值： ：） ）独立或合作开独立或合作开发发出嵌入式游出嵌入式游戏戏（期望（期望值值： ：） ）掌握嵌入式掌握嵌入式软软件件编编程（期望程（期望值值： ：） ）掌握硬件掌握硬件设计设计知知识识（期望（期望值值： ：） ）学会操作系学会操作系统统移植（期望移植（期望值值： ：） ）成成为为嵌入式系嵌入式系统设计统设计高手（期望高手（期望值值： ：） ）一

4、、为什么要学习嵌入式技术一、为什么要学习嵌入式技术美国著名未来学家尼葛洛美国著名未来学家尼葛洛庞庞帝帝99年年1月月访华时预访华时预言，言，45年后嵌入式智能（年后嵌入式智能（电脑电脑) 工具将是工具将是PC和因特网之后最和因特网之后最伟伟大的大的发发明。明。嵌入式系嵌入式系统带统带来的工来的工业业年年产值产值已超已超过过了了1万万亿亿美元，它正在成美元，它正在成为为信息技信息技术术（ （IT） ）产产 业业争争夺夺的重点之一。的重点之一。每年只有每年只有10%-20%的的计计算机芯片用于台式机或笔算机芯片用于台式机或笔记记本本电脑电脑等，等，这这就意味着每年就意味着每年有有10-0亿块亿块C

5、PU是是为为嵌入式系嵌入式系统设计统设计制造的：每年有超制造的：每年有超过过1万个新的嵌入式系万个新的嵌入式系统统 计计划划产产生。生。未来未来5年年仅仅基于嵌入式基于嵌入式计计算机系算机系统统的全数字的全数字电视产电视产品，就将在美国品，就将在美国产产生一个每年生一个每年 1500亿亿美元的新市美元的新市场场。 。据据说说， ，“福特出售的福特出售的计计算能力算能力已超已超过过了了IBM”，由此可以想，由此可以想见见嵌入式嵌入式计计算机工算机工业业 的的规规模和广度。模和广度。 它它们们被广泛地被广泛地应应用到工用到工业业控制系控制系统统、仿真系、仿真系统统、医、医疗仪疗仪器、信息家器、信息

6、家电电、通信、通信设备设备 等众多等众多领领域中。域中。PDA在在显显示屏幕上已示屏幕上已实现汉实现汉字写入、短消息字写入、短消息语语音音发发布，作布，作为为企企业专业专用解决方案，用解决方案， 如物流管理、条如物流管理、条码扫码扫描、移描、移动动信息采集等信息采集等自自动动控制控制领领域，不域，不仅仅可以用于可以用于ATM机，自机，自动动售售货货机，工机，工业业控制等控制等专专用用设备设备，和移，和移 动动通通讯设备结讯设备结合、合、GPS、 、娱乐娱乐相相结结合，硬件方面，不合，硬件方面，不仅仅有各大公司的微有各大公司的微处处理器芯理器芯 片，片，还还有用于学有用于学习习和研和研发发的各种

7、配套开的各种配套开发发包。包。尤其是在最近几年，嵌入式尤其是在最近几年，嵌入式设备设备不断地不断地进进入到新的入到新的应应用用领领域，比如域，比如PDA、手持、手持设设 备备、 、AutoPC、智能、智能电话电话和机和机项项盒（盒（STB）等。）等。在通信在通信领领域，数字技域，数字技术术正在全面取代模正在全面取代模拟拟技技术术。在广播。在广播电视领电视领域，美国已开域，美国已开 始由模始由模拟电视拟电视向数字向数字电视转变电视转变，欧洲的，欧洲的DVB（数字（数字电视电视广播）技广播）技术术已在全球已在全球 大多数国家推广。大多数国家推广。北京数字北京数字电视电视， ，凤凤凰数字凰数字卫视卫

8、视，高清晰、互，高清晰、互动动点播、机点播、机顶顶盒。盒。在中国有在中国有8000万有万有线电视线电视网用网用户户， ，1亿亿以上的有以上的有线电话线电话网用网用户户， ，为为其其发发展提展提 供了巨大市供了巨大市场场。 。针对针对如此巨大的市如此巨大的市场场，嵌入式系，嵌入式系统统的研的研发发和生和生产产也也给给我国信息我国信息产业实现产业实现跨跨 越式越式发发展提供了良好的机遇。展提供了良好的机遇。高高级级酒店，酒店，电话电话、 、TV、 、INTERNET、 、PLAY、 、EMAIL、 、KEY、无、无线线集成；集成； 美国正在启美国正在启动动一一项计项计划，网划，网络络无无线线介入平

9、台介入平台飞飞机的机的电电子子设备设备，巴黎、，巴黎、东东京、京、汉汉城等城市地城等城市地铁买铁买票系票系统统电电子菜子菜单单、日本数、日本数码码相机等；相机等；未来超市未来超市购买东购买东西不排西不排队队， ， 施施乐乐Xerox公司于公司于70年代初开始年代初开始实实施其无施其无纸办纸办公室的公室的计计划，首先开划，首先开 发发了自了自动动付款机系付款机系统统。它。它设设想要求超市中的每件商品都有一个存想要求超市中的每件商品都有一个存贮贮商品价商品价钱钱的芯片。当商品小的芯片。当商品小 推推车经过记帐车经过记帐。当信用卡。当信用卡“扫过扫过”时时，就，就给给出清出清单单， ，这样记账时这样

10、记账时就不用排就不用排队队了。了。医医疗电疗电子病子病历历、手持医、手持医疗仪疗仪器、德国血器、德国血压仪压仪、 、通通讯讯行行业业： ：华为华为、中、中兴兴、大唐、大唐、国内国内IT业业： ：联联想、同方、方正、想、同方、方正、外外资资企企业业：微：微软软、 、IBM、 、GE、 、工工业领业领域：域：Siemens、 、ABB、研、研华华、 、国内中小型高新技国内中小型高新技术术企企业业嵌入式系嵌入式系嵌入式系嵌入式系统设计统设计统设计统设计是一是一是一是一门综门综门综门综合性的合性的合性的合性的课课课课程，涉及涉及程，涉及涉及程，涉及涉及程，涉及涉及电电电电子、子、子、子、计计计计算机、

11、自算机、自算机、自算机、自动动动动控制控制控制控制等等诸诸多多 专业专业知知识识， ，综综合性合性强强，可包括，可包括微机原理、微机原理、微机原理、微机原理、单单单单片机片机片机片机设计设计设计设计、操作系、操作系、操作系、操作系统统统统等等等等课课程内容。嵌入程内容。嵌入 式系式系统统是是软软软软件、硬件件、硬件件、硬件件、硬件设计设计设计设计的完美的完美的完美的完美结结结结合合合合。 。理理论论与与实实践相践相结结合：合：实实践是嵌入式系践是嵌入式系统课统课程的重要程的重要环节环节，缺乏，缺乏实实践的嵌入式系践的嵌入式系统统 课课程是程是纸纸上上谈谈兵。兵。通通过过嵌入式系嵌入式系统课统课

12、程学程学习习，可提升嵌入式系，可提升嵌入式系统设计统设计的的专业专业知知识识和和实际设计实际设计能力。能力。知知识识的的积积累是与精力和累是与精力和时间时间的付出成正比的，要成的付出成正比的，要成为为高手和高手和专专家，就需要不断的家，就需要不断的 努力。努力。学无止境。学无止境。二、嵌入式系统的定义、特点与体系结构二、嵌入式系统的定义、特点与体系结构 IEEEIEEE定义定义根据根据IEEE的定的定义义： ：嵌入式系嵌入式系统统是是“用于控制、用于控制、用于控制、用于控制、监视监视监视监视或者或者或者或者辅辅辅辅助操作机器和助操作机器和助操作机器和助操作机器和设备设备设备设备的装置的装置的装

13、置的装置”（原文（原文为为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。）。可以看出此定可以看出此定义义是从是从应应用上考用上考虑虑的，嵌入式系的，嵌入式系统统是是软软件和硬件的件和硬件的综综合体，合体，还还可可 以涵盖机以涵盖机电电等附属装置。等附属装置。 一般定义一般定义“以以应应用用为为中心、以中心、以计计计计算机技算机技算机技算机技术术术术为为基基础础、 、软软件硬件可裁剪件硬件可裁剪、功能、功能、 可靠性、成本、体可靠性、成本、体积积、功耗、功耗

14、严严格要求的格要求的专专用用计计算机系算机系统统。 。” 微机学会的定义微机学会的定义嵌入式系嵌入式系统统是以是以嵌入式嵌入式应应用用为为目的的目的的计计算机系算机系统统。可分。可分为为系系统级统级、板、板级级、片、片级级系系统级统级：各种：各种类类型的工控器、型的工控器、PC104模模块块板板级级：各种：各种类类型的型的带带CPU的主板及的主板及OEM产产品品片片级级：各种以：各种以单单片机、片机、DSP、微、微处处理器理器为为核心的核心的产产品品嵌入式系统的几个重要特征嵌入式系统的几个重要特征 （ （1）系）系统统内核小内核小由于嵌入式系由于嵌入式系统统一般是一般是应应用于小型用于小型电电

15、子装置的，系子装置的，系统资统资源相源相对对有限，所以内核有限，所以内核较较 之之传统传统的操作系的操作系统统要小得多。要小得多。比如比如ENEA公司的公司的OSE分布式系分布式系统统，内核只有，内核只有5K，而，而Windows的内核的内核则则要大得多。要大得多。（）（）专专用性用性强强嵌入式系嵌入式系统统的个性化很的个性化很强强，其中的，其中的软软件系件系统统和硬件的和硬件的结结合非常合非常紧紧密，一般要密，一般要针对针对 硬件硬件进进行系行系统统的移植。的移植。即使在同一品牌、同一系列的即使在同一品牌、同一系列的产产品中也需要根据系品中也需要根据系统统硬件的硬件的变变化和增减不断化和增减

16、不断进进 行修改。行修改。同同时针对时针对不同的任不同的任务务，往往需要，往往需要对对系系统进统进行行较较大更改，程序的大更改，程序的编译编译下下载载要和系要和系统统 相相结结合，合，这这种修改和通用种修改和通用软软件的件的“升升级级”是完全不同的概念。是完全不同的概念。 （）系（）系统统精精简简嵌入式系嵌入式系统统一般没有系一般没有系统软统软件和件和应应用用软软件的明件的明显显区分，不要求其功能区分，不要求其功能设计设计及及实实 现现上上过过于复于复杂杂， ，这样这样一方面利于控制系一方面利于控制系统统成本，同成本，同时时也利于也利于实现实现系系统统安全。安全。（）高（）高实时实时性性OS这这是嵌入式是嵌入式软软件的基本要求，而且件的基本要求，而且软软件要求固件要求固态态存存储储，以提高速度。，以提高速度。软软件代件代码码要要 求高求高质质量