河北工业大学单片机课第七章嵌入式系统基础.ppt

嵌入式系统无处不在 嵌入式系统(Embedded System)定义 看不见的计算机，一般不能被用户编程, 它有一些专用的I/O设备, 对用户的接口是应用专用的。 An embedded system is a computer system contained within some larger device or product with the intent purpose of providing monitoring and control services to that device. “Any sort of device which includes a programmable computer but itself is not intended to be a general-purpose computer.” 通常将嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统。 IEEE: “Device used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants”. 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。 目前对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种比较合理定义： 嵌入式系统的几个重要特征 (1) 系统内核小 由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。 比如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多。 (2) 专用性强 嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。 即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。 同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。 (3)系统精简 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。 (5) 嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。 为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（Real－Time Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。 (6) 开发需要专门工具和特殊方法 由于嵌入式系统资源有限，一般不具备自主开发能力，产品发布后用户通常也不能对其中的软件进行修改，必须有一套专门的开发环境。 该开发环境包括专门的开发工具（包括设计、编译、调试、测试等工具），采用交叉开发的方式进行，交叉开发环境如图所示。 嵌入式系统的组成 嵌入式系统一般由嵌入式硬件和软件组成 硬件以微处理器为核心集成存储器和系统专用的输入/输出设备 软件包括：初始化代码及驱动、嵌入式操作系统和应用程序等，这些软件有机地结合在一起，形成系统特定的一体化软件。 嵌入式系统硬件基本结构 嵌入式系统软件体系结构 嵌入式系统的硬件是以嵌入式微处理器为核心，主要由嵌入式微处理器、总线、存储器、输入/输出接口和设备组成。 嵌入式微处理器 总线 存储器 输入/输出接口和设备 嵌入式处理器 每个嵌入式系统至少包含一个嵌入式微处理器 嵌入式微处理器体系结构可采用冯?诺依曼（Von Neumann）结构或哈佛（Harvard）结构 嵌入式处理器 传统的微处理器采用的冯·诺依曼结构将指令和数据存放在同一存储空间中，统一编址，指令和数据通过同一总线访问。 哈佛结构则是不同于冯·诺依曼结构的一种并行体系结构，其主要特点是程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编制、独立访问。与之相对应的是系统中设置的两条总线（程序总线和数据总线），从而使数据的吞吐率提高了一倍。 嵌入式处理器 嵌入式微处理器的指令系统可采用精简指令集系统RISC（Reduced Instruction Set Computer）或复杂指令集系统CISC（Complex Instruction Set Computer） 嵌入式处理器 嵌入式微处理器有许多不同的体系，即使在同一体系中也可能具有不同的时钟速度和总线数据宽度、集成不同的外部接口和设备。 据不完全统计，目前全世界嵌入式微处理器的品种总量已经超过千种，有几十种嵌入式微处理器体系，主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、SH、 X86等。 嵌入式处理器 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌