1_嵌入式系统设计-概述.ppt

第一部分 嵌入式系统概述 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的特点1.3 嵌入式系统的组成与结构1.4 嵌入式系统的回顾与发展1.5 嵌入式系统的应用 “以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。” 三个基本要素：嵌入性、专用性、计算机系统 IEEE的定义： 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机 器和设备的装置”。 （原文：devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统 是软件和硬件的综合体。 在本课程中，以国内一般定义为基础，面向由RISC处理器与嵌入式操作系统组成的嵌入式系统。 这里，RISC处理器选用ARM（S3C2410A），操作系统选用嵌入式Linux。 一般专用于特定的任务，而PC是一个通用计算机。 使用多种类型的处理器和处理器体系结构。 一般非常关注成本 大部分有实时性约束，部分使用实时多任务操作系统 大部分软件故障造成的后果比PC系统更严重 大多有功耗约束 经常在极端的环境下运行 系统资源比PC少的多 通常所有的目标代码存放在ROM中 需要专用工具和方法进行开发设计 1.3 嵌入式系统组成 一般由以下几部分组成：?? 嵌入式微处理器 外围硬件设备 嵌入式操作系统 特定的应用程序 1、嵌入式处理器 嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。 ４位、８位单片机，16位、32位、64位嵌入式CPU。 2、外围设备：存储器、接口、人机交互 3、嵌入式操作系统 实时操作系统是嵌入式系统目前最主要的组成部分。实时性需要调度一切可利用的资源完成实时控制任务，着眼于提高计算机系统的使用效率，满足对时间的限制和要求。 4、应用软件 1.4 嵌入式系统的发展 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、Nucleus，以及国内的Hopen、Delta OS等嵌入式操作系统。 今天RTOS已经在全球形成了产业，根据美国EMF（电子市场分析）报告，1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美元，而相关的整个嵌入式开发工具（包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器）则高达9亿美元。 1.5 嵌入式系统的应用 军用 家用 工业用 商用 办公用 医用电子设备 现代化家庭 嵌入式系统与机器人技术 现代信息社会的高效性、协同性客观上要求软件的编写便于多人分工合作、编写的软件具有可重用性;软件日趋复杂。所有这些迫切需要有一个屏蔽底层硬件的、功能强大的操作系统来支持。 嵌入式操作系统定义 嵌入式操作系统：支持嵌入式系统的工作的操作系统。嵌入式系统一般具有实时特点，但并非所有的实时操作系统都是嵌入式操作系统。 实时操作系统的概念 实时系统：系统的正确运行要同时满足特定的逻辑和时间关系。 实时操作系统RTOS（real time operation system)：是指能支持实时控制系统工作的操作系统。 特点：对时间要求严格。 硬实时(hard)与软实时(soft)的概念 硬实时：通过系统特定的时序得不到满足，将会引起灾难性的后果。 软实时：通过系统特定的时序得不到满足，系统的性能会严重下降。 嵌入式操作系统的分类 从嵌入式系统的应用来分类，可以分为面向低端设备的嵌入式操作系统和面向高端设备的嵌入式操作系统。 低端：各种工业控制系统，计算机外设，民用消费品的微波炉，洗衣机，冰箱等,uC/OS 高端：信息化家电，掌上电脑，机顶盒、WAP手机，路由器 ，VxWorks、QNX、Win CE, Linux。 从嵌入式系统的商业模式来分类，可以分为商用型和免费型。 商用型：功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，价格昂贵，VxWorks，Win CE 免费型：价格优势， Linux. uC/OS。 从实时性的角度来分： 具有强实时特点的嵌入式操作系统：其系统响应 时间在毫秒或微秒级（航空/航天/控制/装配），如 VxWorks 具有弱实时特点的嵌入式操作系统：其系统响应 时间在毫秒－几秒的数量级上，其实时性的要