嵌入式原理1嵌入式系统概述课件.ppt

第1章 嵌入式系统概述 1.1 嵌入式系统的定义与特点 1.2 嵌入式系统的应用 1.3 嵌入式系统的组成 1.4 嵌入式系统分类 1.5 嵌入式系统的发展历史 1.6 小结 主要内容 （1）嵌入式系统的定义与特点 （2）嵌入式系统的应用领域 （3）嵌入式系统的组成与分类 （4）嵌入式系统的发展历史 NOTE：嵌入式系统实际上是嵌入式计算机系统，不过它是嵌入到更大的、专用的应用系统中的计算机系统，是实际应用系统的一个部件。因此，也有人把嵌入式系统定义为：嵌入到对象体系中的专用计算机系统。对象系统是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 1.1 嵌入式系统的定义与特点 计算机的分类 以计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域的分类 大型计算机 中型计算机 小型计算机 微型计算机 以应用为中心的分类 通用计算机（非嵌入式应用） 嵌入式计算机 1.1 嵌入式系统的定义与特点 计算机分类及其性能 DHWG（Digital Home Working Group） 嵌入式系统的应用领域 嵌入式系统的应用领域 1.1 嵌入式系统的定义与特点 1.1.1 嵌入式系统的定义 1.1.2 嵌入式系统的特点 1.1.3 嵌入式系统与通用计算机系统 嵌入式系统的定义 IEEE的定义 控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置 Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants. NOTE：嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。 国内一个普遍被认同的定义 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。 嵌入式系统的定义 嵌入式系统的基本组成 核心芯片（嵌入式微处理器EMPU、微控制器EMCU、数字信号处理器EDSP、片上系统ESoC） 外围硬件设备 嵌入式操作系统 用户的应用程序 嵌入式系统的功能（用途） 用于实现对其他设备的控制、监视或管理。 嵌入式系统的特点 极其关注成本 对实时性有较强要求 一般采用嵌入式操作系统或实时操作系统 具备软件故障的保障机制 低功耗系统 极端恶劣的应用环境 系统资源少 通常在ROM中存放所有程序的目标代码 多种类型的处理器和处理器体系结构 专用开发工具和方法 软件的固件化 软件开发标准化 成本 实际上，一般的系统都是系统成本（器件成本→主要是核心芯片成本、生产管理成本、装配成本、产品调试成本、产品维护成本）与可靠性等因素的折衷。 实时性 实时系统是指能在确定的时间内执行其功能，并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。其操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度，而且与这些操作进行的时间（响应时间）有关。 嵌入式系统一般对程序执行时间的要求都较高，故称之为实时系统。实时性一般分为两类：软实时系统和硬实时系统。 （1）硬实时系统要求相关任务（时间关键性的任务）必须在某个时间间隔内完成，一旦响应时间不能满足，就可能会引起系统崩溃或致命的错误。 （2）软实时系统的任务为时间敏感性任务，响应时间不能满足一般不会引起非常严重的后果。 实时系统分类 嵌入式操作系统或实时操作系统 为什么使用嵌入式操作系统或实时操作系统？ 管理系统的硬件资源和时间资源 ①保证程序逻辑正确性 ②满足系统对响应时间的要求 ③减少嵌入式系统产品的开发周期 NOTE：许多嵌入式（软件）开发还是在单片机上直接进行，没有EOS或RTOS，但仍要有一个主程序负责调度各个任务。 阅读资料：EOS、RTOS简介 实时（多任务）操作系统是嵌入式应用软件的开发平台。 RTOS是一段嵌入在目标代码中的程序，系统复位后首先执行，相当于用户的主程序，用户的其它应用程序都建立在RTOS之上。 RTOS的最为关键的部分是实时多任务内核，将CPU时间、中断、I/O、定时器等资源都包装起来，留给用户一个标准的API，并根据各个任务的优先级，合理地在不同任务之间分配CPU时间。 RTOS的基本功能包括任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理、队列管理、旗语管理等。这些管理功能是通过内核服务函数形式交给用户调用的，也就是RTOS的API。 阅读资料：几种最常见的实时操作系统 REVIEW：操作系统的基本知识 操作系统的定义 操作系统是管理硬件资源、控制程序执行，改善人机界面，合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。 操作系统可被看作是用户和计算机硬件之间的一种接口。 REVIEW：操作系统的基本知识 应用程序要求操作系统提供的共性服务 执行程序 数据输入输出 信息存取 错误