《嵌入式系统与技术》之一系统概论

《《嵌入式系统与技术》之一系统概论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《嵌入式系统与技术》之一系统概论（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、,嵌入式系统与技术 及其应用,(理工大学信息学院),一、嵌入式系统概论,嵌入式系统是指带有微处理器的专用软硬件系统。,（一）嵌入式系统的基本概念,1. 嵌入式系统的定义,(2)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的系统。,一、嵌入式系统概论,(3) 嵌入式系统是指以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体 积、功耗严格要求的专用计算机系统。,（一）嵌入式系统的基本概念,1. 嵌入式系统的定义,一、嵌入式系统概论,(4) 嵌入式系统是指那些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。,（一）嵌入式系

2、统的基本概念,1. 嵌入式系统的定义,一、嵌入式系统概论,(5) 嵌入式系统是计算机的一种应用形式，通常指嵌入在宿主设备中的微处理机系统。,（一）嵌入式系统的基本概念,1. 嵌入式系统的定义,一、嵌入式系统概论,(6) 嵌入式系统是指用于实时控制、监视、管理或辅助其他设备、设施运行的设备。,（一）嵌入式系统的基本概念,1. 嵌入式系统的定义,一、嵌入式系统概论,(7) 嵌入式系统是指由微处理器芯片实现的小型专门化计算机系统。,（一）嵌入式系统的基本概念,1. 嵌入式系统的定义,嵌入式系统是指由嵌入式处理器、相关支 撑器件和嵌入在存储器中的嵌入式软件系统组 成的可独立工作的电子系统、装置或设备。

3、,1. 嵌入式系统的定义,(4) 片上系统（System On ChipSOC）。,其中:嵌入式处理器主要包括,(1) 嵌入式微处理器 (Embedded Microprocessor Unit)；,(2) 嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit) ，即单片机 ；,(3) 嵌入式数字信号处理器(Embedded Digital Signal Processor)；,1. 嵌入式系统的定义,其中:相关支撑器件主要包括,定时器、序列发生器、控制器、各种传感器、显示设 备(LCD、LED等)、通讯设备(Modem，GPS，GSM， GPRS，CDMA，IrDA/F

4、ast IrDA, Bluetooth等)、 接口设备（R232，IEEEl394 ，USB， PC卡， Smart卡，EthernetFast Ethernet，Parallel等)。,嵌入式系统是指由嵌入式处理器、相关支 撑器件和嵌入在存储器中的嵌入式软件系统组 成的可独立工作的电子系统、装置或设备。,1. 嵌入式系统的定义,其中:存储器主要包括,(1) 只读存储器（Read Only MemoryROM）;,(2) 随机存储器（Read Random MemoryRAM） ;,(3) 闪速存储器（Flash MemoryFLASH） ;,(4) 电子硬盘（Electronic Hard

5、Disk EHD）.,嵌入式系统是指由嵌入式处理器、相关支 撑器件和嵌入在存储器中的嵌入式软件系统组 成的可独立工作的电子系统、装置或设备。,1. 嵌入式系统的定义,其中:嵌入式软件系统主要包括,(1) 与硬件相关的底层支持软件；,(2) 嵌入式操作系统；,(3) 图形用户界面（Graphics User InterfaceGUI）；,(4) 嵌入式数据库系统 ；,(5) 各种嵌入式控制与应用软件 。,嵌入式系统是指由嵌入式处理器、相关支 撑器件和嵌入在存储器中的嵌入式软件系统组 成的可独立工作或者辅助其他设备工作的电子 系统、装置或设备。,2. 嵌入式系统的作用,嵌入式系统的主要作用是实时控

6、制、监视、管理或辅助其它设备运转，完成各种自动化信息处理的任务。,3. 嵌入式系统的特征,(1)嵌入式系统由嵌入式处理器、存储器、相关支撑器件等电子元器件组成的电子装置或设备；,1)嵌入式系统的硬件特征,(2)嵌入式系统的电气性能指标均能够参数化；,(3)嵌入式系统需要通过硬件架构、电路原理图、电路板、产品模具的设计、生产、测试的系列工艺过程来实现。,3. 嵌入式系统的特征,(1) 软件要求固化存储；,2)嵌入式系统的软件特征,(2) 软件代码要求高度精练、高质量、高可靠性、高稳定性；,(3) 系统软件(OS)的高实时性是基本要求；,(4) 多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标准化道路的

7、基础。,3. 嵌入式系统的特征,(1)嵌入式系统必须面向用户、面向产品、面向应用；,3)嵌入式系统的产品特征,(2)嵌入式系统处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约，这些均是各半导体厂商之间竞争的热点；,(3)嵌入式系统的软硬件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。,后PC时代嵌入式系统应用领域的 产品类型,客户端平台,PC,瘦型终端,STB,PS DC,嵌入系统,OA,Cell phones,Palm HPC,InternetFile Server,通讯基础,路由器电信设施,服务器平台 互联网 文件服务

8、邮件服务,HDTV GPS GIS,3. 嵌入式系统的特征,4)嵌入式系统的性能特征,(1) 嵌入对象的广泛性；,(2) 嵌入形式的多样性；,(3) 嵌入作用的关键性；,(4) 嵌入功能的专一性;,(5) 嵌入接口的多样性；,3. 嵌入式系统的特征,4)嵌入式系统的性能特征,(8) 嵌入操作的可靠性；,(9) 嵌入环境的一致性；,(10) 嵌入产品开发周期短，生命周期长。,(6) 嵌入性能的实时性；,(7) 嵌入结构的匹配性；,4. 嵌入式系统的应用领域,嵌入式系统广泛应用于工业、农业、商业、金融、科研、国防、医疗、运输等一系列关系国民经济的各个领域。,1)自动化控制领域,（1）自动化制造设备

9、；（2）发电厂；（3）化工过程自动化相关设备；（4）电网系统；（5）工业用自动仪表与检测设备；（6）供水及污水处理设备； （7）装瓶设备；（8）模拟仪器；（9）CAD系统等。,（1）飞行控制器；（2）导弹控制器；（3）卫星控制器；（4）火箭控制器；（5）航天器姿态控制器；（6）航天器定位控制器；（7）宇航服飞行控制器；（8）月球车控制器；（9）火星车控制器等。,2)航空航天领域,（1）民航； （2）火车； （3）汽车； （4）轮船； （5）地铁； （6）雷达系统； （7）燃料设施； （8）信号系统； （9）空中交通控制系统； （10）交通信号； （11）售票系统； （12）停车场管理系统； （

10、13）出租车里程计价器等。,3)交通运输领域,（1）工业用生产线机械臂；（2）勘探类机器人； （3）家用机器人； （4）表面修整机器人； （5）混凝土喷射机器人； （6）隧道工程机器人； （7）挖掘用机器人； （8）组装机器人； （9）检测用机器人等。,4)机器人领域,（1）供电系统（供电、监测、控制、保护）； （2）备用照明及发电机； （3）消防控制系统； （4）供热及通风系统； （5）电梯、升降设备； （6）安全及监视系统； （7）保险柜防盗系统； （8）门禁系统； （9）自动售货机等。,5)楼宇设施,（1）电话交换机； （2）卫星全球定位系统（GPS）；（3）数据交换设备； （4）电话；

11、 （5）移动电话； （6）具有无线通讯功能的HPC等。,6)通信领域,（1）复印机； （2）传真机； （3）时间记录系统； （4）移动电话； （5）摄像机； （6）录像机； （7）数字照相机； （8）空调机等。,7)办公设施,（1）自动柜员机（ATM）； （2）信用卡系统； （3）刷卡机； （4）POS系统； （5）验钞机； （6）服务台监控系统等。,8)银行、金融和商业领域,（1）心脏起搏器； （2）病人信息及监控系统；（3）电磁成像系统（CT）；（4）步行监视器； （5）药剂控制及配药系统；（6）心电图及脑电图设备；（7）X光设备;(8) 远程心脏监护仪;(9) 远程血压监护仪等。,9)医

12、疗设备,（1）能源测量器； （2）雷达测速器； （3）环境监测设备； （4）各种监控系统等。,10)测试、监视设备,（1）数字电视； （2）智能冰箱； （3）全自动洗衣机； （4）微波炉； （5）电饭煲； （6）智能家电控制系统等。,11)智能家电,（1）个人数字助理（PDA）； （2）智能手机； （3）手持电脑（HPC）； （4）学习机等。,12)类PC产品,（1）网络化的工业自动化 目前已经有大量的8、16、32、64 位嵌入式微处理器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源的主要途径，如制药工业过程控制、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统等。,13)网络应用,（

13、2）智能公路 交通管理、车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务； （3）VR库房 粮库、油库、食品库等；,13)网络应用,（4）植物工厂 特种植物工场，如实现野生名贵药材的远程监控培养和种植，无土栽培技术应用， 智能种子工程等。 （5）INTERNET接入终端设备台式设备或掌上设备可以提供与INTERNET方便快捷的接驳。,13)网络应用,（5）上网信息家电 冰箱、空调等的网络化。 （6）工业制冷冷库、中央空调、超级市场冰柜的网络化。,13)网络应用,（7）VR精品店 客户可以在Internet上实时地看到存货状况。（8）VR家政系统水、电、煤气表的自动抄表，安全防火、防盗系统。,13)网络应

14、用,（9）POS网络及电子商务 公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机。 （10）环境工程与自然 水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。,13)网络应用,4.嵌入式系统的种类,嵌入式系统的种类繁多,主要分为：,1）深度嵌入式系统,2）类PC嵌入式系统,3）分布式嵌入式系统,1)深度嵌入式系统的特征,(1)它是一种微型的计算机系统，但没有一般计算机系统的外观，没有键盘、显示器等。,(2)软件程序是嵌入在存储器中，没有明显的标志和外观，较难发现。,(3)可能是

15、整个控制系统中的一部分或一个独立的设备。,(4)这类系统的软件不能备份，较难修改或不可修改。,(5)强调实时性，但不强调与用户有友好的交互性。,(1)它是一种超微型的计算机系统，有一般计算机系统的外观，并有键盘、虚拟键盘、LCD显示器等。,(2)软件程序是嵌入在存储器中，有明显的标志和外观。,(3)可能是整个控制系统中的一部分或一个独立的设备。,(4)这类系统的软件能备份，并能修改。,(5)强调与用户有友好的交互性，但不强调实时性。,2)类PC嵌入式系统的特征,3）分布式嵌入式系统,2.在充分考虑未来网络发展的基础上，着眼于综合网络上各个独立子嵌入式系统的处理能力，通过这些分散的、耦合的、独立

16、的子嵌入式系统之间的通讯与协作来完成复杂的、大量不同的信息处理任务。,1.兼顾深度嵌入式系统和类PC嵌入式系统的分布式嵌入式系统。,5.嵌入式系统的发展历史,嵌入式系统源于20世纪60年代，最早出现在武器控制中，后来用于军事指挥控制和通信系统，现在广泛用于军用与民用机电一体化产品中。,综观嵌入式系统与技术的发展，大致经历了以下4个阶段：,1) 第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。,5.嵌入式系统的发展历史,综观嵌入式系统与技术的发展，大致经历了以下4个阶段：,1) 第一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。,由于这种嵌入式系统使用简便、价格很低，以前在国内工业领域应用较为普遍，但是已经远远不能适应高效的、需要大容量存储介质的现代化工业控制和新兴的信息家电等领域的需求。,5.嵌入式系统的发展历史,综观嵌入式系统与技术的发展，大致经历了以下4个阶段：,2) 第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。,