方彦军 第1章 嵌入式系统引言.ppt

机器鱼的智能控制 基于ARM的嵌入式控制器方案设计 模块化机器人的智能控制 机器蛇的智能控制 嵌入式系统在生物微电子应用 在指纹识别、生物传感器数据采集、环境监测等方面，嵌入式系统得到了充分应用。 1.2 嵌入式处理器 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器和嵌入式操作系统。 嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点： (1) 对实时多任务有很强的支持能力。 (2) 具有功能很强的存储区保护功能。 (3) 可扩展的处理器结构。 (4) 嵌入式微处理器必须功耗很低。 与其他类型的操作系统相比，嵌入式操作系统具有以下一些特点。 (1) 体积小。 (2) 实时性。 (3) 特殊的开发调试环境。 嵌入式处理器可分为： 低端的微控制器（Microcontroller Unit，MCU）； 中高端的嵌入式微处理器（Embedded Micro-Processor Unit ,EMPU）； 通信领域的DSP处理器(Digital Signal Processor ,DSP)； 高度集成的片上系统(System on Chip，SoC)。 嵌入式微处理器一般具有以下特点： 嵌入式微处理器在设计中考虑低功耗。 采用可扩展的处理器结构。 具有功能很强的存储区保护功能。 提供丰富的调试功能。 对实时多任务具有很强的支持能力。 典型嵌入式处理器 ARM/StrongARM MIPS PowerPC x86 68K／Coldfire 1.3 嵌入式操作系统 操作系统OS（Operation System）是一组计算机程序的集合，用来有效地控制和管理计算机的硬件和软件资源，即合理地对资源进行调度，并为用户提供方便的应用接口。它为应用支持软件提供运行环境，即对程序开发者提供功能强、使用方便的开发环境。 功能： 处理器管理 存储器管理 设备管理 文件管理 用户接口 类型： 顺序执行系统。 分时操作系统。 实时操作系统。 实时操作系统是能够根据实际应用环境的要求对内核进行裁减和重配置的操作系统。根据其面向实际应用领域的不同其组成也有所不同。但一般都包括以下几个重要组成部分： 实时内核。 网络组件。 文件系统。 图形用户界面。 软硬件平台的选择 选择处理器时要考虑的主要因素有以下几个方面。 处理性能 技术指标 功耗 软件支持工具 是否内置调试工具 供应商是否提供评估板 常见的嵌入式操作系统 VxWorks μC/OS和μC/OS—II WindowsCE 嵌入式Linux PalmOS QNX Delta OS Hopen OS pSOS 1.4 嵌入式系统设计与开发过程 嵌入式软件开发的特点 嵌入式系统与通用计算机在以下几个方面的差别比较明显： 人机交互界面。 有限的功能。 时间关键性和稳定性。 嵌入式软件的开发具有其自身的特点 需要交叉开发环境。 引入任务设计方法。系统以任务为基本的执行单元。 需要固化程序。 软件开发难度大。绝大多数的嵌入式应用有实时性的要求，特别在硬实时系统中，实时性至关重要。 软件平台的选择 嵌入式软件的开发流程，主要涉及代码编程、交叉编译、交叉连接、下载到目标板和调试等几个步骤，因此软件平台的选择也涉及操作系统、编程语言和集成开发环境3个方面。 操作系统可以从以下几点进行考虑： 操作系统提供的开发工具。 操作系统向硬件接口移植的难度。 操作系统的内存要求。 开发人员是否熟悉此操作系统及其提供的API。 操作系统是否提供硬件的驱动程序，如SD卡、LCD屏幕等。 操作系统的可剪裁性。 操作系统的实时性能。 嵌入式系统设计流程如图所示，主要有6个步骤： 1.5嵌入式系统的发展趋势 嵌入式系统技术被广泛应用于各个领域 硬件方面，底层系统和硬件平台已经相对比较成熟。 软件方面，嵌入式软件开发平台，特别是嵌入式操作系统都有大量成熟的产品。 嵌入式系统市场越来越广阔，嵌入式系统技术发展空间很大。 嵌入式系统技术发展趋势 宏观方面发展趋势: — 经济性（POS开发失败，几十万、几万、5千、5百） 计算机要很便宜，让更多的人能买得起； — 小型化（笔记本、PDA） 人们携带方便； — 可靠性（汽车VCD，挑动问题） 能够在一般环境条件下或者是苛刻的环境条件下运行 — 高速度（飞机刹车系统） 能够迅速地完成数据计算或数据传输； — 智能性（知识推理、模糊查询、识别、感知运动） 使人们用起来更习惯，对人们更有使价值。 未来嵌入式系统的发展趋势 1．嵌入式系统开发是一项系统工程，不仅需要提供系 统本身，还需要提供强大的软硬件开发工具支持。 2．网络化、信息化的要求孙着因特网技术的成熟、宽带的加大而日