嵌入式系统(第1章 嵌入式系统概述).ppt

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1、计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学主讲人：主讲人：刘萍萍刘萍萍 学时学时4040吉林大学计算机科学与技术学院吉林大学计算机科学与技术学院嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHN

2、OLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学课程意义课程设置的必要性：IT应用范围越来越广 应用需求越来越复杂 网络技术和微处理器技术快速发展 与Internet结合的嵌入式技术成为后PC时代的发展核心课程内容与目标：理解嵌入式系统的概念和基本要素 掌握嵌入式系统软硬件设计的基本方法 实践嵌入式系统项目的开发流程 为深入开展嵌入式系统相关科研项目奠定基础。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE

3、AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学参考资料贾智平,张瑞华,嵌入式系统原理与接口技术（第二版）,清华大学出版社,2009 田泽,嵌入式系统开发与应用,北京航空航天大学出版社,2005 周立功,ARM嵌入式系统基础教程,北京航空航天大学出版社,2005王田苗,嵌入式系统设计与实例开发-基于ARM微处理器与COS-II实时操作系统,清华大学出版社,2003,第2版杜春雷,ARM体系结构与编程,清华大学出版社,2003 ARM Limited,ARM Architect

4、ure Reference Manual，http:/ 邵贝贝,C/OS-II源代码公开的实时嵌入式操作系统,中国电力出版社,2001 计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学网络资源嵌入式资讯网，http:/ 嵌入式开发网，http:/ SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHN

5、OLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学第第1章章嵌入式系统概述嵌入式系统概述嵌入式系统的发展、嵌入式系统的发展、定义、定义、特点、组成特点、组成嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类嵌入式处理器以及评估嵌嵌入式处理器以及评估嵌入式处理器的主要指标入式处理器的主要指标嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用嵌入式系统发展趋势嵌入式系统发展趋势计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLO

6、GYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统实例嵌入式系统实例计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学计算机发展的三大阶段计算机发展的三大阶段第一阶段：始于五十年代的由第一阶段：始于五十年代的由IBM,Burroughs,Ho

7、neywell等公司率先研制等公司率先研制的大型机。的大型机。第二阶段第二阶段：始于七十年代的个人计算始于七十年代的个人计算机。机。第三阶段第三阶段：计算机正迈入下一个充满计算机正迈入下一个充满机遇的阶段机遇的阶段“后后PC时代时代”或或“无处无处不在的计算机不在的计算机”阶段。阶段。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学无处不在的

8、计算机无处不在的计算机 施乐公司施乐公司Palo AltoPalo Alto研究中心主任研究中心主任Mark Mark WeiserWeiser认为：认为：“从长远来看，从长远来看，PCPC机和计算机工作站将机和计算机工作站将衰落，因为计算机变得无处不在：例如衰落，因为计算机变得无处不在：例如在墙里、在手腕上、在手写电脑中在墙里、在手腕上、在手写电脑中(象手象手写纸一样写纸一样)等等，随用随取、伸手可及等等，随用随取、伸手可及”。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYC

9、OMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学无处不在的计算机无处不在的计算机 全世界的计算机科学家正在形成一种共全世界的计算机科学家正在形成一种共识识:计算机不会成为科幻电影中的那种贪婪计算机不会成为科幻电影中的那种贪婪的怪物的怪物,而是将变得小巧玲珑而是将变得小巧玲珑,无处不无处不在在.他们藏身在任何地方他们藏身在任何地方,又消失在所又消失在所有地方有地方,功能强大功能强大,却有无影无踪却有无影无踪.人人们将这种思想命名为们将这种思想命名为:“无所不在的计无所不在的计算机算机”。计算机科学与技术学院

10、计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式设备无处不在，嵌入式设备无处不在，但桌面系统还依然有用但桌面系统还依然有用l无处不在的计算机是计无处不在的计算机是计算机与使用者的比率达算机与使用者的比率达到和超过到和超过100:1100:1的阶段的阶段 l无处不在的计算机包括无处不在的计算机包括通用计算机通用计算机和和嵌入式计嵌入式计算机系统算机系统l在在

11、100:1100:1比例中比例中95%95%以上以上都是嵌入式计算机系统，都是嵌入式计算机系统，并非通用计算机并非通用计算机计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学通用计算机看得见的计算机通用计算机看得见的计算机如：如：PCPC机、服务器、大型计算机等。机、服务器、大型计算机等。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER

12、 SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学通用计算机看得见的计算机通用计算机看得见的计算机计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学

13、嵌入式计算机嵌入式计算机嵌入式计算机嵌入式计算机：作为嵌入式系统的：作为嵌入式系统的核心部件隐藏在各种装置、设备、核心部件隐藏在各种装置、设备、产品和系统中。产品和系统中。看不见的计算机，一般不能被用户看不见的计算机，一般不能被用户编程编程,它有一些专用的它有一些专用的I/OI/O设备设备,对对用户的接口是应用专用的。用户的接口是应用专用的。通常将嵌入式计算机系统简称为嵌通常将嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统。入式系统。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUT

14、ER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式微处理器在应用数量上远远超过了各种通用计算机，一台通用计算机的外部设备中就包含了510个嵌入式微处理器，键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、网卡、Modem、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由嵌入式处理器控制。嵌入式系统与一般的PC机应用系统不同，不同的嵌入式系统彼此之间差别也很大。嵌入式系统一般功能单一，简单，在兼容性方面要求不高，但是在大小、成本方面限制较多。目前，嵌入式系统还没有比较权威、比较统一的定义，人们从不同的角度来理解嵌入式系

15、统，描述嵌入式系统。嵌入式系统定义计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学通用计算机与嵌入式系统对比通用计算机与嵌入式系统对比特征通用计算机嵌入式系统形式和类型形式和类型看得见的计算机。按其体系结构、运算速度和结构规模等因素分为大、中、小型机和微机。看不见的计算机。形式多样，应用领域广泛，按应用来分。组成组成通用处理器、标准总线和外设

16、。软件和硬件相对独立。面向应用的嵌入式微处理器，总线和外部接口多集成在处理器内部。软件与硬件是紧密集成在一起的。开发方式开发方式开发平台和运行平台都是通用计算机采用交叉开发方式，开发平台一般是通用计算机，运行 平台是嵌入式系统。二次开发性二次开发性应用程序可重新编制一般不能再编程计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统定义嵌

17、入式系统被定义为：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。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统是指嵌入式计算机及其应用系统，是指嵌入各种设备及应用产品内部的计算机系统，它主要完成信号控制的功能，体积小，结构紧凑，可作为一个部件埋藏于所控制的装

18、置中，它提供用户接口、管理有关信息的输入输出、监控设备工作，使设备及应用系统有较高智能和性价比。嵌入式系统描述一计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统是计算机技术，通信技术，半导体技术，微电子技术，语音图象数据传输技术，甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品，是技术密集，投资强度大，高度分散，不断创新的知

19、识密集型系统。反映当代最新技术的先进水平。嵌入式系统描述二计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统定义：是现代科学多学科互相融合的以应用技术产品为核心，以计算机技术为基础，以通信技术为载体，以消费类产品为对象，引入各类传感器，进入Internet网络技术的连接，从而适应应用环境的产品。嵌入式系统无多余软件，软件以固化态出现，

20、硬件亦无多余存储器，可靠性高，成本低，体积小，功耗少，包含于各种不同类型的设备。嵌入式系统综合描述计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统概述嵌入式系统概述综观综观嵌入式技嵌入式技术术的的发发展，大致展，大致经历经历了了4 4个个阶阶段。段。第一阶段：单芯片第一阶段：单芯片出现出现第二阶段：嵌入式第二阶段：嵌入式CPUCPU

21、兴起兴起第三阶段：嵌入式操作系统第三阶段：嵌入式操作系统繁荣繁荣第四阶段：第四阶段：InternetInternet技术技术走向纵深走向纵深计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器系统。这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言程序对系统进行直接控制，

22、运行结束后清除内存。主要特点：系统结构和功能相对单一，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、价格低廉，当时在工业领域应用较为普遍，但是已经远远不能适应现代化工业控制和新兴的信息家电等领域的需求。嵌入式系统发展-第一阶段（嵌入式系统的出现）计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学第一阶段（嵌入式系统的

23、出现）出现出现：20世纪世纪60年代以晶体管、磁年代以晶体管、磁芯存储为基础的计算机开始用于航芯存储为基础的计算机开始用于航空等军用领域。空等军用领域。第一台机载专用数字计算机是奥托内蒂克斯公司为美国海军舰载轰炸机“民团团员”号研制的多功能数字分析器(Verdan)。同时嵌入式计算机开始应用于工业控制。1962年一个美国乙烯厂实现了工业装置中的第一个直接数字控制(DDC)。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOG

24、YCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统发展-第二阶段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。主要特点：CPU种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业，用户界面不够友好；系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENC

25、E AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学第二阶段兴起兴起：在：在19651970年，当时计算机已开年，当时计算机已开始采用集成电路，即第三代计算机。在军始采用集成电路，即第三代计算机。在军事、航空航天领域、工业控制的需求推动事、航空航天领域、工业控制的需求推动下。下。第第一一次次使使用用机机载载数数字字计计算算机机控控制制的的是是1965年年发发射射的的Gemini3号号，第第一一次次通通过过容容错错来来提提高高可可靠性是靠性是1968年的阿波罗年的阿波罗4号、土星号、土星5号。号。1963年年DEC公公司司推推出出PDP8并并发发展展成成PDP11系系列，成为工业生产集中控制的主力军

26、。列，成为工业生产集中控制的主力军。在在军军用用领领域域中中，为为了了可可靠靠和和满满足足体体积积、重重量量的的严严格格要要求求，还还需需为为各各个个武武器器系系统统设设计计五五花花八门的专用的嵌入式计算机系统。八门的专用的嵌入式计算机系统。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学第二阶段第二阶段嵌入式系统大发展是在微处理器问嵌入式系

27、统大发展是在微处理器问世之后世之后1973年年至至1977年年间间各各厂厂家家推推出出了了许许多多8位位的的微微处处理理器器，包包括括Intel8080/8085，Motorola 的的6800/6802，Zilog的的Z80和和Rockwell的的6502。微微处处理理器器不不单单用用来来组组成成微微型型计计算算机机，而而且且用用来来制制造造仪仪器器仪仪表表、医医疗疗设设备备、机机器器人、家用电器等嵌入式系统。人、家用电器等嵌入式系统。仅仅8085/Z80微微处处理理器器的的销销售售就就超超过过7亿亿片片,其其中中大大部部分分是是用用于于嵌嵌入入式式工工业业控控制制应用。应用。计算机科学与技

28、术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学第二阶段第二阶段微微处处理理器器的的广广泛泛应应用用形形成成了了一一个个广广阔阔的的嵌嵌入入式式应应用用市市场场，计计算算机机厂厂家家除除了了要要继继续续以以整整机机方方式式向向用用户户提提供供工工业业控控制制计计算算机机系系统统外外，开开始始大大量量地地以以插插件件方方式式向向用用户户提提供供OEM产产品品

29、，再再由由用用户户根根据据自自己己的的需需要要构构成成专专用用的的工工业业控控制制微微型型计计算算机机，嵌入到自己的系统设备中。嵌入到自己的系统设备中。为为了了灵灵活活兼兼容容，形形成成了了标标准准化化、模模块块化化的的单单板板机机系系列列。流流行行的的单单板板计计算算机机有有Intel公公司司的的iSBC系系列列、Zilog公公司司的的MCB等。等。由由于于兼兼容容的的要要求求，这这就就导导致致了了工工业业控控制制微机系统总线的诞生。微机系统总线的诞生。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AN

30、D TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。主要特点：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口（API），开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。嵌入式系统发展-第三阶段计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNO

31、LOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学第三阶段第三阶段80年年代代初初开开始始出出现现了了一一批批软软件件公公司司，推推出出商商品品化化的的嵌嵌入式实时操作系统和各种开发工具。入式实时操作系统和各种开发工具。Ready System(后后来来的的MicrotecResearch、后后来来又又被被MentorGraphic收收购购)公公司司:VRTX操操作作系系统统及及Xray,Spectra工具工具Integrated Sy

32、stem Incorporation(ISI，后后 被被WindRiver公司合并公司合并):pSOS操作系统及操作系统及pRISM工具工具WindRiver公司公司:VxWorks操作系统及操作系统及Tornado工具工具QNX公司公司:QNX操作系统及工具操作系统及工具商商用用嵌嵌入入式式实实时时操操作作系系统统和和开开发发工工具具的的出出现现和和推推广广应应用用，使使嵌入式系统的开发从作坊式向分工协作规模化的方向发展，促使嵌入式应用扩展到更广阔的领域。，促使嵌入式应用扩展到更广阔的领域。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY

33、COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统发展-第四阶段第四阶段是以嵌入式Internet为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TE

34、CHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学1 1专用性强专用性强 嵌入式系统面向特定应用，能够把通用嵌入式系统面向特定应用，能够把通用CPUCPU中许多由板卡完成中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统的小型化。的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统的小型化。2 2功耗低、体功耗低、体积积小、集成度高、成本低小、集成度高、成本低 由于空间和各种资源相对不足，因此在设计嵌入式系统时应由于空间和各种资源

35、相对不足，因此在设计嵌入式系统时应尽可能降低功耗。整个嵌入式系统设计有严格的功耗预算，其尽可能降低功耗。整个嵌入式系统设计有严格的功耗预算，其硬件和软件也必须围绕这种特性高效率地设计，量体裁衣、去硬件和软件也必须围绕这种特性高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，最大限度地降低应用成本，力争在同样的硅片面积上除冗余，最大限度地降低应用成本，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。实现更高的性能。3 3具有具有较较强强的生命周期的生命周期 嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体的产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，和具体的

36、产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，便具有较长的生命周期。便具有较长的生命周期。4.4.具有固化的代具有固化的代码码 为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘中。都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘中。嵌入式系统特点计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER S

37、CIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统特点5.5.需需专门专门开开发发工具和工具和环环境境 嵌入式系嵌入式系统统本身不具本身不具备备自主开自主开发发能力，即使能力，即使设计设计完成以后，完成以后，用用户户通常也不能通常也不能对对其中的程序功能其中的程序功能进进行修改，必行修改，必须须有一套有一套开开发发工具和工具和环环境才能境才能进进行开行开发发。6.6.嵌入式系嵌入式系统软统软件需要件需要RTOSRTOS开开发发平台平台 嵌入式系嵌入式系统统一般一般实实用用实时实时操作系操作系统统RTOSRTOS，使系，使系统统具有具有实时实时约约束。用束。用户户必必须须自自选

38、选RTOSRTOS开开发发平台，平台，这样这样才能保才能保证证程序程序执执行的行的实时实时性、可靠性，并减少开性、可靠性，并减少开发时间发时间，保，保证软证软件件质质量。量。7.7.嵌入式系嵌入式系统统开开发发人人员员以以应应用用专专家家为为主主 嵌入式系嵌入式系统产统产品与品与应应用用紧紧密密结结合，要求更多的合，要求更多的计计算机之外算机之外的的专业专业知知识识，其开，其开发发人人员员往往是各个往往是各个领领域的域的专专家，因此家，因此对对开开发发工具有更多的要求。工具有更多的要求。8.8.嵌入式系嵌入式系统统是知是知识识集成系集成系统统 嵌入式系统将先进的计算机技术、通信技术、半导体技术

39、嵌入式系统将先进的计算机技术、通信技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合，是一个技术密和电子技术与各个行业的具体应用相结合，是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统是一个分散的工业,充满了竞争、机遇与创新

40、,没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全部市场。从某种意义上来说，通用计算机行业的技术是垄断的。占整个计算机行业90%的PC产业，其中80%采用Intel的80 x86体系结构，芯片基本上出自Intel，AMD等几家公司。在操作系统和文字处理器方面，Microsoft的Windows及Word占8090%，凭借操作系统还可以搭配其它应用程序。因此当代的通用计算机工业的基础被认为是由Wintel（Microsoft和Intel 90年代初建立的联盟）垄断的工业。嵌入式系统特点计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER

41、 SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统面向用户，面向产品，面向应用。如果独立于应用，自行发展，则会失去市场。嵌入式处理器的功耗、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,这也是各个半导体厂商之间竞争的热点。嵌入式系统计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENC

42、E AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类按嵌入式处理器的位数来分类按嵌入式处理器的位数来分类按应用来分类按应用来分类按速度分类按速度分类按确定性来分类按确定性来分类按嵌入式系统软件复杂程度来分类按嵌入式系统软件复杂程度来分类计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TEC

43、HNOLOGY吉林大学吉林大学按嵌入式处理器的位数来分类按嵌入式处理器的位数来分类4位嵌入式系统8位嵌入式系统16位嵌入式系统32位嵌入式系统64位嵌入式系统正成为主流发展趋势正成为主流发展趋势高度复杂的、高速的嵌入式系统已开始采用高度复杂的、高速的嵌入式系统已开始采用目前已大量应用目前已大量应用计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大

44、学按应用来分类按应用来分类信息家电类信息家电类移动终端类移动终端类通信类通信类汽车电子类汽车电子类工业控制类工业控制类计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学按速度分类按速度分类强实时系统,其其系系统统响响应应时时间间在在毫毫秒秒或或微秒级。微秒级。一般实时系统,其其系系统统响响应应时时间间在在几几秒秒的的数数量量级级上上,其其实实时

45、时性性的的要要求求比比强强实实时时系统要差一些。系统要差一些。弱实时系统,其其系系统统响响应应时时间间约约为为数数十十秒秒或或更更长长。这这种种系系统统的的响响应应时时间间可可能能随随系统负载的轻重而变化。系统负载的轻重而变化。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学按确定性来分类按确定性来分类根根据据确确定定性性的的强强弱弱，可可将

46、将嵌嵌入入式式系系统统分分为硬实时、软实时系统：为硬实时、软实时系统：硬实时：系系统统对对系系统统响响应应时时间间有有严严格格的的要要求求，如如果果系系统统响响应应时时间间不不能能满满足足，就就要引起系统崩溃或致命的错误。要引起系统崩溃或致命的错误。软实时：系系统统对对系系统统响响应应时时间间有有要要求求，但但是是如如果果系系统统响响应应时时间间不不能能满满足足，不不会会导致系统出现致命的错误或崩溃。导致系统出现致命的错误或崩溃。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYC

47、OMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统的分类单个微处理器：由单片嵌入式处理器组成，嵌入式处理器上集成了存储器I/O设备、接口设备（如A/D 转换器）等，再加上简单的元件如电源、时钟元件等就可以工作。通常用于小型设备中，由供应商根据设备的用途设计。嵌入式处理器可扩展的系统：这类嵌入式系统使用的处理器根据需要可以扩展存储器，也可以使用片上存储器，处理器一般容量在64KB左右，字长为8位或16位。在处理器上扩充少量的存储器和外部接口，便构成嵌入式系统，通常用于过程控制、信号放大器、位置传感器

48、以及阀门传动器等。复杂嵌入式系统：处理器一般是16位、32位等，用于大规模的应用。软件量大，因此需要扩展存储器。扩展存储器一般在1MB以上，外部接口一般仍然集成在处理器上。是一个大系统的局部组件，由传感器负责收集数据并传递给该系统。在制造或过程控制中使用的计算机系统 计算机与仪器、机械以及设备相连来控制装置的工作。计算机用于总体控制和监视，不是对单个设备直接控制。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMP

49、UTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式系统硬件核心是嵌入式处理器。嵌入式处理器计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学嵌入式微处理器EMPU嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中，一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上，并在母板上设计了和嵌入式系统相关的功能模块即可，这样

50、可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。嵌入式微处理器制造商：摩托罗拉、英特尔、IBM、日立、NEC、东芝、AMD、国家半导体、Zilog、IDT、富士通、Atmel、SUN、微系统、夏普、Oki、飞利浦等。主要的嵌入式微处理器包括：IBM PowerPC、Intel Pentium、Motorola 68000、strong ARM、MIPS、AMD X86系列等等。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYC