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嵌入式軟體聯盟Embedded Software Consortium .tw 嵌入式軟體聯盟Embedded Software Consortium 嵌入式系統程式設計 楊朝棟 Chapter 1 嵌入式系統概論 Chapter 2 嵌入式系統軟體概論 Chapter 3 嵌入式系統晶片架構 Chapter 1 嵌入式系統概論 大綱 什麼是嵌入式系統 嵌入式系統的特性 嵌入式系統的分類 嵌入式系統的發展 嵌入式系統微處理器 嵌入式作業系統 嵌入式系統開發平台 什麼是嵌入式系統 系統的定義 根據一個固定的計畫、一個程式、或一系列的規則，來處理執行一個或多個工作的方法。 也可以是根據計劃或程式來整合所有硬體單元的協同工作。  何謂嵌入式系統 在一些大型系統內由硬體和軟體所構成的一個元件，處理一些不需由人們來操作且特定的一些功能。 目前多是著重 computer-based system 的應用程式或產品。 內含軟體於 ROM 之中的單一微電腦機版，自啟動後，就一直持續執行特殊目的的應用程式，直到關機為止。 嵌入式系統的特性 配合特定應用的特殊設計 高效率 產品壽命較長 穩定的系統 不易被竊取和高安全性 容易操作 嵌入式系統的分類 嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 嵌入式晶片上系統(System On Chip) 嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 基礎就是通用電腦中的中央處理器 ( CPU ) 裝配在專門設計的電路板上，只保留和嵌入式應用相關的母板功能 在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種加強。 具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點 在電路板上必須包括 ROM、RAM、匯流排界面、和各種週邊設備，因而降低了系統的可靠性，技術必威体育官网网址性也較差 嵌入式微處理器及其記憶體、匯流排、週邊設備等安裝在一塊電路板上，亦稱之為單板電腦 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 又稱單晶片，就是將整個電腦系統匯集到一塊晶片中 是以某一種微處理器內核為核心，晶片內部整合 ROM/EPROM、RAM、匯流排、匯流排邏輯、定時/計數器、WatchDog、I/O、串列埠、脈寬調變輸出、類比轉數位(A/D)、數位轉類比(D/A)、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和週邊設備 為適應不同的應用需求，一個單晶片系列具有許多種衍生產品，每種衍生產品的處理器內核心都是一樣的，不同的是記憶體和週邊設備的配置與封裝。 最大特點是單晶片化，體積大幅減小，因而使功率消耗和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系統工業的主流。 微控制器晶片上週邊設備資源通常比較豐富，適合於控制用途，因此稱之為微控制器。 市佔率約70％的嵌入式市場。 嵌入式 DSP 處理器 (Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 系統結構和指令進行了特殊的設計，使其適合於執行DSP演算法，提高編譯效率和指令執行速度。 DSP應用正從以普通指令實現DSP功能的通用單晶片中，過渡到採用嵌入式DSP處理器。 有兩個發展方向， 經過單晶片化、電磁相容性 (EMC) 改造、增加晶片上週邊設備 增加DSP輔助運算器 是嵌入式系統的智慧化 REAL DSP處理器，特點是具備雙哈佛架構 ( Harvard architecture) 和雙乘/累加單元 嵌入式晶片上系統(System On Chip) 在一個矽晶片上實現一個更為複雜系統 各種通用處理器核心將成為 SoC 設計的標準庫，成為 VLSI 設計中一種標準的器件，可以用標準的 VHDL 等語言描述，並儲存在元件庫中 除個別無法集成的元件以外，整個嵌入式系統大部分均可集成到一塊或幾塊晶片中 應用系統電路板將變得很簡潔，對於減小體積和功率消耗、提高可靠性非常有利。 SOC可以分為通用和專用兩類 專用SOC通常用於某類系統中，而不為一般用戶所知。 嵌入式系統的發展 應用軟體的開發需要強大的開發工具和作業系統的支援 網路成為必然趨勢 支援小型電子設備實現小尺寸、低功率和低成本 提供精巧的多媒體人機界面 嵌入式系統微處理器 (一) ARM提供一系列方案： CPU內核小型、快速、低能耗、ARM 指令集 Thumb 指令集之整合式RISC內核，採用多層管線 ( Pipeline ) 架構，以增進處理效能。 體系擴展Thumb:以16位元系統的成本，提供32位元R