嵌入式系统第一章嵌入式系统概述课件.pptVIP

课 程 内 容 课 程 目 标 理解嵌入式系统的概念和特点； 掌握嵌入式系统基础理论，包括组成结构、硬件电路、操作系统等； 掌握嵌入式系统的开发流程，灵活应用嵌入式系统的设计开发方法，并能够运用所学知识根据实际需求进行创造性的设计与实践。 为什么要学习嵌入式技术 为什么要学习嵌入式技术 为什么要学习嵌入式技术 嵌入式系统带来的工业年产值已超过1万亿美元，它正在成为信息技术（IT）产业争夺的重点之一。 每年只有10%-20%的计算机芯片用于台式机或笔记本电脑等，这就意味着每年有100亿块CPU是为嵌入式系统设计制造的：每年有超过1万个新的嵌入式系统计划产生。 未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品就将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。 由此可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。 嵌入式系统设计是一门综合性的课程，涉及电子、通信、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性强，可包括微机原理、单片机设计、操作系统等课程内容。嵌入式系统是软件、硬件设计的完美结合。 理论与实践相结合：实践是嵌入式系统课程的重要手段。通过嵌入式系统课程学习，可提升嵌入式系统设计的专业知识和实际设计能力。 1.1 嵌入式系统的概念 嵌入式计算系统，简称为嵌入式系统。 究竟什么是嵌入式系统呢？ 《嵌入式计算系统设计原理》定义： “不严格地说：它是任意包含一个可编程计算机的设备，但是这个设备不是作为通用计算机而设计的。因此，一台个人电脑并不能称之为嵌入式计算系统，尽管个人电脑经常被用于搭建嵌入式计算系统。” IEEE（国际电气和电子工程师协会）定义： “Device used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants”。 微机学会定义： “嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统。”并分为系统级、板级、片级。 目前被大多数人接受的一般性定义是： “嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。” 嵌入式系统起源于微型计算机时代 。 ——PC时代 嵌入式计算机系统与通用计算机系统有着完全不同的技术要求和发展方向。 ——后PC时代 PC时代：20世纪70年代，以微处理器为核心的微型计 算机走出机房，深入千家万户 后PC时代：20世纪末，计算机进入了通用计算机系统 和嵌入式计算机系统两大分支并行发展的时期 两种不同的技术要求和发展方向：通用计算机系统要求高速、海量的数值运算，技术上追求总线速度不断提升、存储容量不断扩大；嵌入式系统要求是对象体系的智能化控制能力，追求针对特定对象系统的嵌入性、专用性和智能化 嵌入式系统的产生和发展 20世纪70年代 ～ 单片机 20世纪80年代 ～ 数字信号处理器件 20世纪80年代 ～ 嵌入式实时操作系统 20世纪90年代 ～ 全面发展 现在主要向集成开发环境和友好人机界面等方向发展 嵌入式系统已经有了近30年的发展历史，它是硬件和软件交替发展的双螺旋式发展。 最早的单片机是Intel公司的8048，它出现在1976年 Motorola同时推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，这些早期的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定?时?器。 之后在80年代初，Intel又进一步完善了8048，在它的基础上研制成功了8051。 1981年Ready System发展了世界上第1个商业嵌入式实时内核（VTRX32）包含了许多传统操作系统的特征，包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。 随后，出现了如Integrated System Incorporation (ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、QNX公司的QNX?等，Palm OS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，uCOS、Nucleux，以及国内的Hopen、Delta OS等嵌入式操作系统。 现在，嵌入式系统的应用随处可见。 1．硬件层 硬件层由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其它I/O 接口（A/D、D/A、通用I/O 等）以及电源等组成。 嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心。 2．中间层 硬件层与软件层之间为中间层，它把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。中间层一般包括： 3．软件层 软件层由实时操作系统（Real Time Operating System，RTOS）、文