嵌入式系统设计ppt培训课件

《嵌入式系统设计ppt培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式系统设计ppt培训课件（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、嵌入式系统设计,信息工程学院计算机科学技术系xxx 副教授,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式系统硬件知识 2.1.1 嵌入式微处理器简介 2.1.2 嵌入式微处理器体系结构 1.冯.诺依曼体系与哈佛体系冯.诺依曼体系： 程序存储器和数据存储器占据同一个空间。哈佛体系： 程序存储器和数据存储器占据不同的空间。,CPU,地址,数据,存储器,CPU,地址,数据,指令存储器,数据存储器,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式系统硬件知识 2.1.1 嵌入式微处理器简介 2.1.2 嵌入式微处理器体系结构 2.CISC与RISC,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式系统硬件知识 2.

2、1.1 嵌入式微处理器简介 2.1.2 嵌入式微处理器体系结构 3.信息存储的字节顺序 C语言中数据类型与字节数之间的关系,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式系统硬件知识 2.1.1 嵌入式微处理器简介 2.1.2 嵌入式微处理器体系结构 3.信息存储的字节顺序比如：存储0x01 23 45 67,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式系统硬件知识 2.1.3 嵌入式微处理器分类 1.ARM 是Advanced RISC Machines公司的缩写。 ARM公司提出一种新的微处理器（微控制器）技术。实际是一 种新型的体系结构。并授权世界许多半导体公司使用该技术。 如： Intel

3、、 IBM 、 NEC 、 SONY 、 PHILIPS等公司 凡是采用ARM公司提出的体系结构的微处理器都简称为ARM微 处理器或ARM单片机。,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式系统硬件知识 2.1.3 嵌入式微处理器分类 1.ARM ARM微处理器特点： 1体积小、功耗低、低成本高性能216/32位指令集3全世界众多的合作伙伴,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式微处理器硬件知识 2.1.3 嵌入式微处理器分类 1.ARM 性能特性： 1指令流水线：2存储器访问：8/16/32位3存储器接口：支持快速突发模式4嵌入式ICE-RT逻辑：JTAG接口,第二章 嵌入式系统的基本知

4、识,21 嵌入式微处理器硬件知识 2.1.3 嵌入式微处理器分类 2.MIPS MIPS （Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) 特点： 1DSP 2RISC结构 3MMU 4Cache 5增强型JTAG,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式微处理器硬件知识 2.1.3 嵌入式微处理器分类 2.MIPS MIPS 适用场合： 1SoC 2便携式计算系统 3便携式通信设备 4数字消费类产品 5办公自动化产品 6工业控制、自动化系统,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式微处理器硬件知识 2.1.3 嵌入式微处理器分类 3

5、.PowerPC 1IBM PowrPC （Power PC405GP）是一个专用于网络设备的高性能嵌入式处理器与其他 Power PC处理器兼容 2Motorola Power PC（MPC823e）高度综合的SOC系统，适用于便携式设备和通信设备,第二章 嵌入式系统的基本知识,21 嵌入式微处理器硬件知识 2.1.3 嵌入式微处理器分类 4.x86 特点：与x86微处理器指令兼容5.68K ColdFire系列：基于RISC结构,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.1嵌入式软件概述 1规模较小 2开发难度较大硬件资源有限涉及底层软件开发环境与运行环境不同 3实

6、时性和靠可靠性要求高 4要求固化存储,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.2嵌入式软件体系结构 1.无操作系统情况 1循环轮转方式 2前后台方式后台：系统硬件、软件资源分配、管理、任务调度任务级程序前台：处理异步事件事件处理级程序,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.2嵌入式软件体系结构 2.有操作系统情况 开发软件时是在操作系统的基础上编写 1提高了系统的可靠性 2提高了系统的开发效率，缩短了开发周期 3有利于系统的移植和扩展 嵌入式操作系统构成： 内核 + 任务管理存储管理I/O管理文件管理,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2

7、嵌入式系统软件知识 2.2.3嵌入式操作系统的分类 1.按系统的类型分类 1商用系统特点：功能强大、性能稳定、应用范围广泛 2专用系统特点：专门为某公司产品定制的系统 3开源系统特点：开放源代码。成本低、资源丰富、技术支持强,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.3嵌入式操作系统的分类 2.按相应的时间分类 1硬实时系统 特点：对相应时间有严格的要求，不满足会引起系统崩溃致命后果 2软实时系统 特点：对相应时间有要求，如不满足会付出额外代价，但无危险。 3非实时系统 特点：对相应时间一般无严格要求，侧重于微处理器资源共享。,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入

8、式系统软件知识 2.2.3嵌入式操作系统的分类 3.按软件结构分类 1单体结构 特点：中间件、驱动程序集成在系统内核之中。整个操作系统由一组功能模块构成。,应用软件,硬件,操作系统 （单体结构）,文件I/O,I/O驱动,存储管理,存储驱动,进程管理,中断驱动,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.3嵌入式操作系统的分类 3.按软件结构分类 2分层结构 特点：一个操作系统被分为若干层次。各层次之间调用关系为单向。各层次之间接口一般通过API接口函数完成,硬件,ROM BIOS 设备驱动,MS-DOS 设备驱动,驻留系统程序,应用程序,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.

9、2 嵌入式系统软件知识 2.2.3嵌入式操作系统的分类 3.按软件结构分类 3微内核结构 特点：内核工作任务简单，一般只保留进程管理、存储管理，其余功能需要扩充。可裁减性好。,硬件,I/O驱动,存储驱动,中断驱动,存储管理,进程管理,中间件/应用软件,设备驱动程序,微内核,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.4嵌入式操作系统的几个重要概念 1.占先式内核 2.调度策略分析 3.任务优先级分配 4.时间的可确定性 5.任务切换时间 6.中断相应时间（可屏蔽中断） 7.优先级反转 8.任务执行时间的抖动 9.任务的划分,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统

10、软件知识 2.2.5 常用实时嵌入式操作系统介绍 1.商用型实时嵌入式操作系统 1VxWorks 美国WindRiver公司开发的嵌入式实时操作系统。 特点： 可靠性好实时性强：可裁减性好：最小内核8KB 适用于：军事、宇航 、工业控制等领域。 例如： 美国军方选用。如： F-16/F-18/B2美国宇航局选用。如：火星探测器。,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.5 常用实时嵌入式操作系统介绍 1.商用型实时嵌入式操作系统 2WindowsCE Microsoft公司开发的开放式32位嵌入式操作系统。 相当于精简的Windows95。但是基于Win32 API

11、特点：界面、编程工具软件与Win95/98兼容。在Win95/98运行的软件只需要简单的移植修改就可以在WindowsCE上运行。 适用： 消费类电子、掌上电脑、PDA,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.5 常用实时嵌入式操作系统介绍 1.商用型实时嵌入式操作系统 3pSOS： ISI公司，被WindRiver公司兼并 4PalmOS： PDA市场应用 5OS-9： 实时性强、灵活、可升级性好 6LynxOS： 分布式、嵌入式、可扩展 7QNX： 基于x86结构,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.5 常用实时嵌入式操作系统介绍 2

12、.免费型实时操作系统 1uClinux 特点：（1）源代码开放。无黑箱忧虑。（2）运行稳定、功能强大、系统健壮、效率高。（3）易于裁减。（4）支持多种CPU芯片。（5）众多的开发工具。（6）基于主流Linux。有标准丰富的API（7）优秀的网络功能,第二章 嵌入式系统的基本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.5 常用实时嵌入式操作系统介绍 2.免费型实时操作系统 2uC/OS-II 由世界著名的嵌入式专家Jean.Labrosse提出。通过美国联邦航 空管理局认证 特点： （1）源代码公开（2）可移植性好（3）可固化（4）可裁减（通过条件编译实现）（5）抢先式调度,第二章 嵌入式系统的基

13、本知识,2.2 嵌入式系统软件知识 2.2.5 常用实时嵌入式操作系统介绍 2.免费型实时操作系统 2uC/OS-II 特点（续）：（6）多任务：最多管理64个任务，给用户保留56个。（7）可确定性（8）任务栈：每个任务都有独立的任务栈。 （9）多种系统服务：邮箱、消息队列、信号量（10）中断管理（11）稳定与可靠（12）使用C语言编写，便于交流。,第二章 嵌入式系统的基本知识,23 嵌入式系统的选型原则和设计工具 2.3.1 嵌入式系统的选型原则 1.硬件平台的选择 常用嵌入式微处理器：,第二章 嵌入式系统的基本知识,23 嵌入式系统的选型原则和设计工具 2.3.1 嵌入式系统的选型原则 1

14、.硬件平台的选择 功能：1总线需求 2UART 3USB 4以太网接口5IIC、SPI接口6音频IIS接口7外设接口8A/D、D/A转换器9I/O控制接口,第二章 嵌入式系统的基本知识,23 嵌入式系统的选型原则和设计工具 2.3.1 嵌入式系统的选型原则 1.硬件平台的选择 功能其他考虑因素： 1寻址空间 2成本 3CPU速度,第二章 嵌入式系统的基本知识,23 嵌入式系统的选型原则和设计工具 2.3.1 嵌入式系统的选型原则 2.嵌入式操作系统的选择 1操作系统的硬件支持： 是否支持所选择的硬件平台可移植性 2开发工具的支持程度： 在线仿真器编译器/汇编器连接器调试器/模拟器,第二章 嵌入

15、式系统的基本知识,23 嵌入式系统的选型原则和设计工具 2.3.1 嵌入式系统的选型原则 2.嵌入式操作系统的选择 3满足应用需要： 中文内核标准兼容性技术支持源代码/目标代码许可 4自建操作系统,第二章 嵌入式系统的基本知识,23 嵌入式系统的选型原则和设计工具 2.3.2 嵌入式系统的设计工具 1.嵌入式系统的设计方法,系统需求分析规格说明书,体系结构设计,装置设计,硬件设计,软件设计,系统集成,系统测试,产品,第二章 嵌入式系统的基本知识,23 嵌入式系统的选型原则和设计工具 2.3.2 嵌入式系统的设计工具 1.嵌入式系统的设计方法 系统需求分析阶段目的： 1确定设计任务和设计目标2提出设计规格说明书分类： 1功能性需求2非功能性需求,第二章 嵌入式系统的基本知识,23 嵌入式系统的选型原则和设计工具 2.3.2 嵌入式系统的设计工具 1.嵌入式系统的设计方法 体系结构设计阶段描述如何实现所述功能和非功能需求包括：1硬件、软件的功能划分2硬件、软件的选型（包括嵌入式操作系统）,