嵌入式系统讲义PPT讲稿.ppt

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1、嵌入式系统讲义嵌入式系统讲义第1页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室21.1 引言引言n从幼苗茁壮成长到从幼苗茁壮成长到参天大树参天大树经过三十多年的发展，嵌入式系统从最开始的涓涓细流，经过三十多年的发展，嵌入式系统从最开始的涓涓细流，发展壮大成了目前发展壮大成了目前数量最多，使用范围最广的电子信数量最多，使用范围最广的电子信息系统息系统在人们的日常生活中，嵌入式设备在人们的日常生活中，嵌入式设备几乎随处可见几乎随处可见，已经，已经成为生活的重要组成部分成为生活的重要组成部分n虽然数量众多，但却虽然数量众多，但却不为人

2、所知不为人所知嵌入式系统一般嵌入式系统一般隐藏在产品中隐藏在产品中在使用过程中主要完成在使用过程中主要完成无形的信息处理无形的信息处理，用户不容易感，用户不容易感知到它的存在知到它的存在第2页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室31.2 嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义n计算机分类计算机分类从从通用性通用性角度来分类：通用计算机和嵌入式计算机角度来分类：通用计算机和嵌入式计算机n通用计算机系统通用计算机系统巨型机、大型机、小型机、微型机巨型机、大型机、小型机、微型机服务器、工作站、台式机、笔记本计算机服务器、工作站、台式

3、机、笔记本计算机n嵌入式系统嵌入式系统坦克、导弹、飞机、军舰、雷达坦克、导弹、飞机、军舰、雷达DVD机、电视机、微波炉、洗衣机、电冰箱、热水器机、电视机、微波炉、洗衣机、电冰箱、热水器手机、手机、MP3播放器、数码相机、数码摄像机、机顶盒播放器、数码相机、数码摄像机、机顶盒键盘、鼠标、闪存盘、键盘、鼠标、闪存盘、CD-ROM、交换机、路由器、交换机、路由器第3页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室41.2 嵌入式系统的定义（续）嵌入式系统的定义（续）n嵌入式系统嵌入式系统以以应用应用为中心，以为中心，以计算机技术计算机技

4、术为基础，软件硬件可裁剪，为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对适应应用系统对功能、可靠性、成本、功能、可靠性、成本、体积、重量、体积、重量、功耗功耗严格要求的严格要求的专用专用计算机系统计算机系统简而言之，是含有简而言之，是含有处理器处理器的的专用专用软硬件系统软硬件系统具有自主的具有自主的信息处理信息处理能力（信息装备）能力（信息装备）n英国电机工程师协会的定义英国电机工程师协会的定义Devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants（用于控制、监视或（用于控制、监

5、视或者辅助操作机器和设备的装置）者辅助操作机器和设备的装置）第4页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室51.2 嵌入式系统的定义（续）嵌入式系统的定义（续）n微机学会的定义微机学会的定义嵌入式系统是以嵌入式系统是以嵌入式应用嵌入式应用为目的的为目的的计算机系统计算机系统，可分，可分为系统级、模块级、芯片级为系统级、模块级、芯片级系统级：各种类型的工控机系统级：各种类型的工控机以以标准总线标准总线互联（背板结构）的工控机：互联（背板结构）的工控机：CPCI、PCI-ISA、VME、STD模块级：各种类型的带模块级：各种类型

6、的带CPU的模块的模块嵌入式嵌入式CPU模块模块：PC104模块、模块、Biscuit板板芯片级：各种以微控制器、芯片级：各种以微控制器、DSP、嵌入式微处理器为核、嵌入式微处理器为核心的产品心的产品个性化设计个性化设计第5页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室61.3 嵌入式系统的体系结构嵌入式系统的体系结构第6页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室71.3 嵌入式系统的体系结构（续）嵌入式系统的体系结构（续）第7页，共46页，编辑于2022年，

7、星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室81.3 嵌入式系统的体系结构（续）嵌入式系统的体系结构（续）n硬件层硬件层嵌入式处理器嵌入式处理器嵌入式微处理器、微控制器、数字信号处理器嵌入式微处理器、微控制器、数字信号处理器SoC(System on Chip)FPGA、ASIC存储器系统存储器系统ROM、FLASH、E2PROM、SRAM、SDRAM等等中断控制器、中断控制器、DMAC、定时器、定时器/计数器计数器UART、USB控制器、控制器、LCD控制器控制器其它其它I/O接口接口CAN、Zigbee、蓝牙、蓝牙、ECC、3DES等等等等第8页，共46

8、页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室91.3 嵌入式系统的体系结构（续）嵌入式系统的体系结构（续）n中间层（中间层（BSP）板级支持包（板级支持包（Board Support Package）系统软件与底层硬件系统软件与底层硬件隔离隔离相关硬件的初始化相关硬件的初始化数据的输入输出操作数据的输入输出操作硬件设备的配置功能硬件设备的配置功能特点特点硬件相关性硬件相关性操作系统相关性操作系统相关性第9页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室101.3 嵌入式系统

9、的体系结构（续）嵌入式系统的体系结构（续）n操作系统层操作系统层嵌入式操作系统（嵌入式操作系统（EOS）标准内核（标准内核（API）封装资源封装资源时钟、定时器、中断、时钟、定时器、中断、DMA、I/O简化软件设计、提高软件系统可靠性简化软件设计、提高软件系统可靠性文件子系统文件子系统图形子系统图形子系统网络子系统网络子系统其它通用模块其它通用模块CAN、蓝牙、蓝牙、Zigbee、Modbus、LIN协议栈协议栈第10页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室111.3 嵌入式系统的体系结构（续）嵌入式系统的体系结构（续）n

10、应用层应用层与应用密切相关与应用密切相关面向目标和用户面向目标和用户完成特定的功能完成特定的功能例如例如星载遥感图像处理系统星载遥感图像处理系统星载合成孔径雷达星载合成孔径雷达机载相控阵雷达机载相控阵雷达机载相控阵雷达机载相控阵雷达第11页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室12第12页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室131.4 嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点n嵌入专用嵌入专用嵌入式嵌入式处处理器理器与通用处理器的最大不同就是嵌入式与通用处理

11、器的最大不同就是嵌入式处处理理器器嵌入嵌入在针对在针对特定应用特定应用设计的系统中设计的系统中n综合性强综合性强嵌入式系统是将嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术计算机技术、半导体技术和电子技术与与各个各个行业的具体应用行业的具体应用相结合后的产物相结合后的产物是一个技术密集、资金密集、知识高度分散、不断创新是一个技术密集、资金密集、知识高度分散、不断创新的知识集成系统的知识集成系统n设计高效设计高效可裁剪可裁剪嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，计，量体裁衣、去除冗余量体裁衣、去除冗余第13页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/

12、4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室141.4 嵌入式系统的特点（续）嵌入式系统的特点（续）n程序固化程序固化软件一般都软件一般都固化在存储器芯片或处理器本身中固化在存储器芯片或处理器本身中，这样提，这样提高了系统的执行速度和可靠性高了系统的执行速度和可靠性n需要独立的开发系统需要独立的开发系统嵌入式系统本身嵌入式系统本身不具备自举开发能力不具备自举开发能力，必须有一套，必须有一套开发开发工具和环境工具和环境才能进行开发才能进行开发n生命周期长生命周期长嵌入式系统和具体应用结合在一起，其升级换代一般与嵌入式系统和具体应用结合在一起，其升级换代一般与具体产品同步进行，

13、因此具有具体产品同步进行，因此具有较长的生命周期较长的生命周期n可靠性高、成本低、资源受限、功耗低等等可靠性高、成本低、资源受限、功耗低等等第14页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室151.5 嵌入式系统的发展历史及趋势嵌入式系统的发展历史及趋势n20世纪世纪70年代年代单片机单片机出现出现1975年年TITI推出了第一片推出了第一片4位单片机位单片机TMS-10001976年年Intel：80488051（8位）位）n20世纪世纪90年代年代ARM（1991年，年，32位）位）ARM7系列、系列、ARM9系列系列AR

14、M10E系列、系列、ARM11系列系列SecurCore系列、系列、Cortex系列系列Power PC、MIPS第15页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室161.5 嵌入式系统的发展历史及趋势（续）嵌入式系统的发展历史及趋势（续）n20世纪世纪80年代年代实时实时操作系统出现操作系统出现1981年，年，Ready System:VRTX32WindRiver:VxWorks实时性强、可靠性高实时性强、可靠性高n20世纪世纪90年代年代实时多任务实时多任务操作系统操作系统WindRiver:VxWorksMicroso

15、ft:WinCE友好的图形界面友好的图形界面第16页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室171.5 嵌入式系统的发展历史及趋势（续）嵌入式系统的发展历史及趋势（续）n市场巨大、发展迅速、前景广阔市场巨大、发展迅速、前景广阔产品种类产品种类不断丰富不断丰富，应用范围，应用范围不断普及不断普及性能性能不断提高不断提高核心处理芯片位数更高核心处理芯片位数更高多种媒体处理能力的汇聚多种媒体处理能力的汇聚功耗功耗不断降低不断降低，体积，体积不断缩小不断缩小软件成为影响价格的主要因素软件成为影响价格的主要因素硬件模块化、标准化硬件模

16、块化、标准化软件越来越复杂软件越来越复杂Nvidia Ion平台（离子平台）平台（离子平台）Ion=ATOM+Geforce 9400M54GFLOPS、14W第17页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室181.5 嵌入式系统的发展历史及趋势（续）嵌入式系统的发展历史及趋势（续）n程序设计语言程序设计语言汇编语言汇编语言C语言语言C+语言语言n优秀的开发环境优秀的开发环境软件开发环境软件开发环境完善、友好的完善、友好的工具链工具链项目管理、编辑、编译、调试、下载项目管理、编辑、编译、调试、下载硬件开发环境硬件开发环境开发

17、板、仿真器开发板、仿真器、万用电表、示波器、逻辑分析仪、万用电表、示波器、逻辑分析仪n嵌入式系统设计工程嵌入式系统设计工程硬件、软件、开发环境硬件、软件、开发环境集成化、一体化集成化、一体化网络化、图形化、多媒体化网络化、图形化、多媒体化第18页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室19固件设计语言选用情况固件设计语言选用情况美国版美国版EETimes子网站子网站Embedded Systems Design十三年来针对十三年来针对嵌入式软件所应用之设计语言的调查统计表嵌入式软件所应用之设计语言的调查统计表 第19页，共4

18、6页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室201.6 嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用n军事应用军事应用n航空航天航空航天n工业控制工业控制n机器人机器人n仪器仪表仪器仪表n办公设备办公设备n家用电器家用电器n消费电子消费电子n机载合成孔径雷达机载合成孔径雷达第20页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室21坦克坦克自行加榴炮自行加榴炮步兵战车步兵战车第21页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院60

19、1室室22第22页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室23战斗机战斗机防空导弹防空导弹轰炸机轰炸机第23页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室24神神舟舟六六号号第24页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室25火星一无所有的荒漠火星一无所有的荒漠“索杰纳索杰纳”轮探测车轮探测车“火星探路者火星探路者”飞船飞船第25页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防

20、科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室26工业控制工业控制第26页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室27机机械械脚脚示示教教第27页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室28合成孔径雷达实时成像合成孔径雷达实时成像多处理器多处理器波束成形XOUT=w*XIN目标检测XOUT=|XIN|c滤波XOUT=FIR(XIN)映射映射第28页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601

21、室室29小结小结n目的与要求目的与要求掌握嵌入式系统的定义、体系结构掌握嵌入式系统的定义、体系结构熟悉嵌入式系统的特点熟悉嵌入式系统的特点了解嵌入式系统的发展历史、应用、发展趋势和实现了解嵌入式系统的发展历史、应用、发展趋势和实现n重点与难点重点与难点嵌入式系统的定义、体系结构和特点嵌入式系统的定义、体系结构和特点n阅读章节：第阅读章节：第1.11.6节节n作业：补充作业作业：补充作业第29页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室30补充作业补充作业n1 什么是嵌入式系统？嵌入式系统主要的特点是什么是嵌入式系统？嵌入式系统

22、主要的特点是什么？什么？n2 列举出一些你所知道的嵌入式系统，分析一下列举出一些你所知道的嵌入式系统，分析一下它们的特点。它们的特点。第30页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室31补充读物补充读物 工控机（工控机（IPC）n工业控制计算机工业控制计算机指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制用的计算机，简称控制用的计算机，简称工控机工控机。符合一定的。符合一定的技术、尺技术、尺寸规范，寸规范，由专业厂家生产由专业厂家生产基于基于背板（底板，背板（底板，Back

23、Plane）结构）结构n与商用及个人机比较与商用及个人机比较工控机的特点工控机的特点是强大的过程输入输出能力，高可靠性与是强大的过程输入输出能力，高可靠性与实时性实时性类似之处：普通微处理器、类似之处：普通微处理器、Embedded Win2000/XP、Embedded Linux、普通硬盘、普通硬盘第31页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室32PISA总线型总线型n背板结构背板结构PISA，包含，包含PCI、ISA总线的半长卡总线的半长卡n特点特点可用于对空间要求极高的应用中（半长卡）可用于对空间要求极高的应用中（

24、半长卡）在在PISA系统中可运行旧的系统中可运行旧的ISA卡（卡（升级升级）PCI总线导线的长度减少了一部分，总线导线的长度减少了一部分，减少了电磁容量发减少了电磁容量发散散/再发散再发散的问题的问题第32页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室33基于基于PISA总总线线无源背无源背板结构板结构工控机工控机 第33页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室34Compact PCIn背板结构背板结构Compact PCI总线总线 PCI总线的电气规范总

25、线的电气规范 标准针孔连接器（标准针孔连接器（IEC-1076-4-101）欧洲卡规范（欧洲卡规范（IEC297/IEEE 1011.1）n特点特点使用工业标准、牢固的欧卡规格使用工业标准、牢固的欧卡规格支持热插拔、热切换、多处理器能力支持热插拔、热切换、多处理器能力 Compact PCI最多可支持最多可支持八个板八个板 PCI总线母板只能扩充到三个或四个板总线母板只能扩充到三个或四个板第34页，共46页，编辑于2022年，星期日2023/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室35CPCI连接器连接器以太网卡以太网卡第35页，共46页，编辑于2022年，星期日202

26、3/4/20 国防科技大学计算机学院国防科技大学计算机学院601室室36基于基于Compact PCI总线的星载计算机总线的星载计算机Custom Commercial OpencPCI ChassisFlight-like COTS DP nodesFlight-like Mass Memory ModuleBackplane Ethernet Extender CardsSystem Controller(flight RHSBC)NMP ST8DependableMultiprocessor(DM)第36页，共46页，编辑于2022年，星期日嵌入式系统设计的主要步骤嵌入式系统设计的主要步

27、骤n以自顶向下的角度来看，系统设计从系以自顶向下的角度来看，系统设计从系统需求分析开始；第二步是规格说明，在统需求分析开始；第二步是规格说明，在这一步我们对需设计的系统功能进行更细这一步我们对需设计的系统功能进行更细致地描述，这些描述并不涉及系统的组成；致地描述，这些描述并不涉及系统的组成；第三步是系统结构设计，在这一阶段以大第三步是系统结构设计，在这一阶段以大的构件为单位设计系统内部详细构造，明的构件为单位设计系统内部详细构造，明确软、硬件功能的划分；第四步是构件设确软、硬件功能的划分；第四步是构件设计，它包括系统程序模块设计、专用硬件计，它包括系统程序模块设计、专用硬件芯片选择及硬件电路设

28、计；第五步是系统芯片选择及硬件电路设计；第五步是系统集成，在完成了所有构件设计的基础上进集成，在完成了所有构件设计的基础上进行系统集成，构造出所需的完整系统。行系统集成，构造出所需的完整系统。需求分析规格说明体系结构设计构件设计系统调试与集成第37页，共46页，编辑于2022年，星期日需求分析与规格说明需求分析与规格说明n在设计之前，我们必须清楚要设计什么。在设计的最初阶段，我们应从客户那里在设计之前，我们必须清楚要设计什么。在设计的最初阶段，我们应从客户那里收集系统功能的非形式描述，在此称其为需求；对需求进行提炼，以得到系统的规收集系统功能的非形式描述，在此称其为需求；对需求进行提炼，以得到

29、系统的规格说明，规格说明中应包含我们进行系统体系结构设计所需的足够信息。格说明，规格说明中应包含我们进行系统体系结构设计所需的足够信息。n在此把需求和规格说明区分开是必要的，因为嵌入式系统的用户不是专在此把需求和规格说明区分开是必要的，因为嵌入式系统的用户不是专业人员，他们对系统的描述是建立在他们想象的、系统应具备的功能基础业人员，他们对系统的描述是建立在他们想象的、系统应具备的功能基础上，对系统可能有些不切实际的期望，表达要求时使用自己的话而不是专上，对系统可能有些不切实际的期望，表达要求时使用自己的话而不是专业术语。因而，必须将用户的描述转化为系统设计者的描述，从用户的需业术语。因而，必须

30、将用户的描述转化为系统设计者的描述，从用户的需求中整理形成正式的规格说明。求中整理形成正式的规格说明。第38页，共46页，编辑于2022年，星期日用户需求的格式用户需求的格式n用户需求通常包括功用户需求通常包括功能部分和非功能部分。能部分和非功能部分。非功能部分需求主要指：非功能部分需求主要指：性能、价格、尺寸和重性能、价格、尺寸和重量、功耗等。右边表是量、功耗等。右边表是一个在系统设计的初始一个在系统设计的初始阶段使用的需求说明表阶段使用的需求说明表格样本，该表格用简练、格样本，该表格用简练、清晰的语句描述系统的清晰的语句描述系统的基本需求。基本需求。项目说明名称名称目的目的输输入入输输出出

31、功能功能性能性能生生产产成本成本功耗功耗尺寸和重量尺寸和重量第39页，共46页，编辑于2022年，星期日GPS移动地图系统:示例项目说明名称名称GPS移移动动地地图图目的目的为为司机等用司机等用户户提供提供图图形状的移形状的移动动地地图图输输入入一个一个电电源开关、两个操作按源开关、两个操作按钮钮、GPS信号信号输输入入输输出出LCD显显示器，分辨率示器，分辨率为为400600功能功能可接可接5种种GPS接收器；三种用接收器；三种用户户可可选选的地的地图图比例；比例；总总是是显显示当前示当前经纬经纬度度性能性能0.25秒内即可更新一次屏幕，常温下工作秒内即可更新一次屏幕，常温下工作生生产产成本

32、成本1500元（人民元（人民币币）功耗功耗四四节电节电池供池供电应连续电应连续工作工作8小小时时，功耗，功耗约约100mW尺寸和重量尺寸和重量尺寸不大于尺寸不大于20cm30cm，重量不大于，重量不大于0.25公斤公斤GPS移动地图是一种手持设备，该设备为用户（如汽车驾驶员）显示他当前所处位置周围的地图；显示的地图内容应随用户以及该设备所处位置的改变而改变。该设备从GPS上得到其位置信息，移动地图的显示看起来应类似纸张上的地图。针对用户的初步要求，我们编写出如右表所示的系统需求表。第40页，共46页，编辑于2022年，星期日描述规格说明的工具描述规格说明的工具n规格说明应更精确地反映用户的需求

33、，它是设计者在设规格说明应更精确地反映用户的需求，它是设计者在设计时必须明确遵循的要求。规格说明应小心编写，描述应计时必须明确遵循的要求。规格说明应小心编写，描述应足够清晰，不能有歧义，以便别人可以通过它来验证设计足够清晰，不能有歧义，以便别人可以通过它来验证设计是否达到要求。规格说明中通常只描述系统应做什么，而是否达到要求。规格说明中通常只描述系统应做什么，而不描述系统该怎么做。不描述系统该怎么做。n描述规格说明的工具可采用统一建模语言（描述规格说明的工具可采用统一建模语言（UMLUML）。）。UMLUML语言语言是一种面向对象的建模语言，它是软件工程课程中详细讲解是一种面向对象的建模语言，

34、它是软件工程课程中详细讲解的内容。的内容。第41页，共46页，编辑于2022年，星期日体系结构设计体系结构设计 n系统结构设计的目的是描系统结构设计的目的是描述系统如何实现系统的功能，述系统如何实现系统的功能，它是系统整体结构的一个计它是系统整体结构的一个计划。右图以框图的形式描述划。右图以框图的形式描述了了GPSGPS移动地图的体系结构，移动地图的体系结构，图中展示了移动地图的主要图中展示了移动地图的主要操作和其间的数据流。框图操作和其间的数据流。框图仍很抽象，还没有规定软件仍很抽象，还没有规定软件完成什么，专用硬件完成什完成什么，专用硬件完成什么，等等。但该图还是清楚么，等等。但该图还是清

35、楚地描述了许多功能，如需搜地描述了许多功能，如需搜索地形图数据库、需显示地索地形图数据库、需显示地图、需接收图、需接收GPSGPS信号等。信号等。GPS接收器信号搜索引擎显示控制显示器数据库用户接口第42页，共46页，编辑于2022年，星期日系统硬件体系结构系统硬件体系结构 显示器显示控制器(含显缓)存储器GPS信号接收器CPUI/O接口第43页，共46页，编辑于2022年，星期日系统软件体系结构系统软件体系结构GPS接口程序数据库查询输入/输出控制程序显示控制定时器第44页，共46页，编辑于2022年，星期日构件设计构件设计 n体系结构设计中告诉我们需要什么样的构件，而构件设计中就是设体系结

36、构设计中告诉我们需要什么样的构件，而构件设计中就是设计或选择符合体系结构和规格说明中所需求的构件。构件通常既包括计或选择符合体系结构和规格说明中所需求的构件。构件通常既包括硬件，如硬件，如FPGAFPGA、电路板等，也包括软件模块。、电路板等，也包括软件模块。n一些硬件构件是现成的。现成的硬件构件即有标准构件，也有专用构件，例如一些硬件构件是现成的。现成的硬件构件即有标准构件，也有专用构件，例如CPUCPU芯片，存储器芯片等就是标准构件，而在移动地图中芯片，存储器芯片等就是标准构件，而在移动地图中GPSGPS接收器就是专用构件。接收器就是专用构件。同样地，软件构件也可利用标准软件模块，如地图数

37、据库及数据库标准访问例程同样地，软件构件也可利用标准软件模块，如地图数据库及数据库标准访问例程及函数。及函数。n更多的情况下，我们需要自己设计一些构件，即使采用标准的集成电路，也必须更多的情况下，我们需要自己设计一些构件，即使采用标准的集成电路，也必须设计连接它们的印刷电路板，同时，需做大量的定制编程。当然，建立嵌入式软设计连接它们的印刷电路板，同时，需做大量的定制编程。当然，建立嵌入式软件模块时，必须确保系统实时性良好，并且在允许的范围内不占用更多的存储空件模块时，必须确保系统实时性良好，并且在允许的范围内不占用更多的存储空间。在移动地图这个例子中，电能消耗特别重要，设计时应尽量减少存储器读

38、间。在移动地图这个例子中，电能消耗特别重要，设计时应尽量减少存储器读/写，写，因为存储器访问是主要的功耗来源，存储器的访问必须精心安排，以避免多次读因为存储器访问是主要的功耗来源，存储器的访问必须精心安排，以避免多次读取相同的数据。取相同的数据。第45页，共46页，编辑于2022年，星期日系统调试与集成系统调试与集成 n只只有有建建立立构构件件后后，才才能能将将它它们们合合并并得得到到一一个个可可以以运运行行的的系系统统。当当然然在在系系统统集集成成阶阶段段并并不不是是仅仅仅仅把把所所有有的的构构件件连连接接在在一一起起就就行行，通通常常都都会会发发现现以以前前设设计计上上的的错错误误。在在系系统统集集成成时时按按阶阶段段构构架架系系统统，并并每每次次只只对对一一部部分分模模块块排排错错，能能够够更更容容易易地地发发现现并并定定位位错错误误。我我们们必必须须确确保保在在体体系系结结构构和和各各构构件件设设计计阶阶段段尽尽可可能能按按阶阶段段集集成成系系统统，并并相相对对独独立立地地测测试试系系统统功功能能。系系统统集集成成时时要要准准确确定定位位出出现现的的错错误误是是非非常常困困难难的的，在在这这一一阶阶段段，设计者的专业知识和经验将起很大的作用。设计者的专业知识和经验将起很大的作用。第46页，共46页，编辑于2022年，星期日