第1章 嵌入式系统概述36670.ppt

嵌入式系统概述 陈文智 浙江大学计算机学院 2012年11月 提纲 嵌入式系统介绍 嵌入式系统设计 嵌入式微处理器ARM 嵌入式操作系统 嵌入式系统开发 1.嵌入式系统介绍 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁软硬件，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统 一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成 1.1嵌入式系统历史与现状 嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段： 无操作系统阶段 简单操作系统阶段 实时操作系统阶段 面向Internet阶段 1.2 嵌入式体系结构 嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点： 嵌入式系统通常是面向特定应用的 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余 嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行 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 嵌入式系统本身不具备自举开发能力 1.3 应用领域和发展方向 嵌入式系统的应用领域主要有： 信息电器 移动计算设备 网络设备 工控、仿真、医疗仪器等 2. 嵌入式系统设计 嵌入式系统的设计可以分成三个阶段：分析、设计和实现 硬件和软件的选择包括：处理器、硬件部件、操作系统、编程语言、软件开发工具、硬件调试工具、软件组件等 2.1 硬件平台的选择 处理器的选择要考虑的主要因素有： 处理性能 技术指标 功耗 软件支持工具 是否内置调试工具 供应商是否提供评估板 硬件选择的其它因素 生产规模 开发的市场目标 软件对硬件的依赖性 只要可能，尽量选择使用普通的硬件 2.2 软件平台的选择 嵌入式软件开发流程： 2.2 软件平台的选择——操作系统 选择一个适合开发项目的操作系统，可以从以下几点进行考虑： 操作系统提供的开发工具 操作系统向硬件接口移植的难度 操作系统的内存要求 开发人员是否熟悉此操作系统及其提供的API 操作系统是否提供硬件的驱动程序 操作系统的可剪裁性 操作系统的实时性能2.2 软件平台的选择——编程语言 编程语言的选择主要考虑以下因素： 通用性 可移植性程度 执行效率 可维护性 目前比较广泛应用的高级语言有Ada、C/C++和J2ME等 2.2 软件平台的选择——集成开发环境 集成开发环境选择时应考虑以下因素： 系统调试器的功能，包括远程调试环境 支持库函数 编译器开发商是否持续升级编译器 连接程序是否支持所有的文件格式和符号格式 3. 嵌入式微处理器ARM ARM微处理器及技术的应用已经深入到各个领域： 工业控制领域 无线通讯领域 网络应用 消费类电子产品 成像和安全产品 RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点： 体积小、低功耗、低成本、高性能 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件 大量使用寄存器，指令执行速度快 大多数数据操作都在寄存器中完成 寻址方式灵活简单，执行效率高 采用固定长度的指令格式 3.1 ARM通用微处理器系列 ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器 ARM9系列微处理器提供了更高的性能 ARM9E系列微处理器为综合处理器 ARM10E系列微处理器由于采用了新的体系结构，支持VFP10浮点处理协处理器，并且内嵌并行读/写操作部件 3.2 SecurCore微处理器系列 SecurCore系列微处理器专为安全需要而设计，在系统安全方面具有如下的特点： 带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的安全。 采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测。 可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。 3.3 StrongARM微处理器系列 Intel?StrongARM?SA-1100处理器采用在软件上兼容ARMv4体系结构 Intel?StrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择 3.4 XScale处理器 XScale?处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案，是一款全性能、高性价比、低功耗的处理器 支持16位的Thumb指令和DSP指令集，已使用在数字移动电话、个人数字助理和网络产品等场合 4. 嵌入式操作系统 嵌入式Linux 广泛的硬件支持 内核高效稳定 开放源码，软件丰富 优秀的开发工具 完善的网络通信和文件管理机制 Windows CE 主要应用领域有PDA市场、Pcket PC、Smartpho