第1章嵌入式系统基础(张思民).pptVIP

第1章嵌入式系统基础 1.1嵌入式系统简介 嵌入式系统定义 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件是可裁剪的，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。 图1.1　嵌入式系统设备 图1.2　嵌入式系统开发板 1.1.2 嵌入式系统的体系结构 1、硬件设备 硬件设备包括嵌入式处理器和外围设备。 嵌入式处理器（CPU）是嵌入式系统的核心部分。 外围设备是嵌入式系统中用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件。嵌入式外围设备按功能可以分为存储设备、通信设备和显示设备三类。 存储设备主要用于各类数据的存储，常用的有静态易失型存储器（RAM、SRAM）、动态存储器（DRAM）和非易失型存储器（ROM、EPROM、EEPROM、FLASH）三种。 其中FLASH凭借其可擦写次数多、存储速度快、存储容量大、价格便宜等优点，在嵌入式领域内得到了广泛应用。  应用于嵌入式系统中的通信设备包括RS-232接口（串行通信接口）、SPI（串行外围设备接口）、IrDA（红外线接口）、I2C（现场总线）、USB（通用串行总线接口）、Ethernet（以太网接口）等。 应用于嵌入式系统中的外围显示设备通常是阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）和触摸板（Touch Panel）等。 2、嵌入式操作系统 嵌入式操作系统具有通用操作系统的一般功能，如向上提供对用户的接口（如图形界面、库函数API等），向下提供与硬件设备交互的接口（如硬件驱动程序等），管理复杂的系统资源，同时，它还在系统实时性、硬件依赖性、软件固化性以及应用专用性等方面，具有更加鲜明的特点。 3、应用软件 应用软件是针对特定应用领域，基于某一固定的硬件平台，用来达到完成预期目标的计算机软件。由于嵌入式系统自身的特点，决定了嵌入式系统的应用软件不仅要求达到准确、安全和稳定的标准，而且还要进行代码精简，以减少对系统资源的消耗，降低硬件成本。 1.2.1 嵌入式系统的发展历史 1、始于微型机时代的嵌入式应用 2、现代计算机技术的两大分支 3、两大分支发展的里程碑事件 嵌入式计算机系统 1946年诞生了大型昂贵电子数字计算机。 20世纪70年代，微处理器的出现，产生了小型、价廉的微型机。 把嵌入到对象体系中，实现智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。 将计算机嵌入到一个对象体系中，这是理解嵌入式系统的基本出发点。 现代计算机技术的两大分支 通用计算机系统与嵌入式计算机系统 通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。 1.2.2 嵌入式系统的发展前景及趋势 　1.3 嵌入式操作系统 1.3.1 嵌入式操作系统的发展 第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段，以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。 第二阶段：以嵌人式CPU为基础、简单操作系统为核心的嵌入式系统。 第三阶段：通用的嵌人式实时操作系统阶段，以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统。 第四阶段：以基于Internet为标志的嵌入式系统。 1.3.2 几种有代表性的嵌入式操作系统 1、VxWorks 2、Windows CE 3、嵌入式Linux 4、μC/OS一Ⅱ 5、Android 　1.4　嵌入式系统的开发过程 图l.5　嵌入式系统的开发流程 各模块的说明 1、系统需求分析 2、体系结构设计 3、硬件/软件协同设计 4、系统集成 5、完成测试并形成产品 　1.5嵌入式系统应用方案 1.5.1 基于嵌入式的 视频网络监控系统 1、系统总体结构 2、 系统实现 （1） 硬件平台设计 本系统以嵌入式Linux为基础，根据设计的嵌入式目标板编写相应的BootLoader程序，然后裁剪出合适的内核和文件系统。目标板的CPU采用嵌入式处理器S3C2410。它只需很少的外围芯片就可以实现RS-232串行口和100/10M的以太网接口。能够与常用的外围设备(如SDRAM、ISDN收发器)实现无缝连接，从而简化了外围电路的设计，降低了产品成本、体积和功耗。 （2）软件设计与实现 视频监控系统软件结构采用的是浏览器／服务器(B／S)网络模型，即由客户端通过Web向服务器提出请求，服务器对请求做出确认响应并执行相应的任务(如向客户端发送组播地址、图像格式、压缩格式等)，建立连接后就可以在客户端监控被控点，从而实现远程网络监控。服务器(Web Server)端即现场监控点的软件结构包括采集模块、压缩编码模块、网络通信模块、控制模块等，如图1.7所