嵌入式系统应用及其发展趋势.ppt

嵌入式系统原理及设计 304教研室 严迎建 电话：38651 办公楼：1606 3.嵌入式系统的设计方法 3.1 嵌入式系统总统结构 3.2 嵌入式系统的设计方法 3.3 嵌入式系统硬件设计 3.4 嵌入式系统软件设计 3.5 软硬件集成调试 3.4 目前主流的设计mo 3.5 软硬件协同设计 3.1 嵌入式系统的总统结构 典型的嵌入式系统 3.1 嵌入式系统的总统结构 嵌入式系统通常是由硬件和软件两个部分组成，其中硬件包括处理器、存储器、输入/输出设备。 3.1.1嵌入式系统的硬件平台 嵌入式处理器 各种类型存储器 模拟电路及电源 接口控制器及接插件 人机界面 3.1.1嵌入式系统的硬件平台 3.1.2嵌入式系统的软件系统 总体结构 板级支持包 Board Support Package 操作系统（后面专门举例介绍） 应用程序（后面专门举例介绍） 3.1.2嵌入式系统的软件系统 3.1.2嵌入式系统的软件系统 嵌入式系统的板级支持包 板级支持包（BSP）固件 又称硬件抽象层 Hardware Abstract Layer HAL 将系统软件与底层硬件隔离开，使得底层设备驱动程序和硬件无关，一般硬具备相关硬件的初始化、数据输入输出、硬件设备的配置。 硬件相关特性, 为操作系统提供操作和控制硬件的方法。 操作系统相关性，界于操作系统和底层硬件之间的软件层，包括系统中大部分于硬件相关的模块。 嵌入式系统的板级支持包 一个完整板级支持包要完成两部分工作： 系统初始化 自底向上、从硬件到软件 片级初始化 CPU的初始化，寄存器、工作模式等，将系统代码定位到CPU要跳转执行的内存入口处。(BIOS) 板级初始化 除CPU外的硬件初始化，某些软件数据结构和参数 系统初始化 加载操作系统，控制权由BSP转交到操作系统 嵌入式系统的板级支持包 设备驱动 将BSP提供的中断服务程序(ISR),挂载到中断向量表 提供访问硬件寄存器、端口的手段(函数） 初始化设备对象，设备描述即数据结构 设备驱动程序不直接由BSP使用，而是在系统初始化过程中由BSP把它们与操作系统中通用的设备驱动程序关联起来， 在随后的应用中由通用的设备驱动程序调用，实现对硬件设备的操作。 嵌入式系统的软件系统 嵌入式实时操作系统 RTOS核心、文件系统、GUI、网络系统 实质就是一段程序代码，系统复位后首先执行 将CPU的终端、I/O、定时器等都封装起来，提供给一个标准的API函数接口 应用程序 控制部分、应用算法、用户界面、通信程序 3.2 嵌入式系统的设计方法 设计流程 3.2 嵌入式系统的设计方法 需求设计 确定任务、和设计目标 功能性 输入输出信号、操作方式 非功能性 性能、成本、功耗、体积、重量等 体系结构设计 软硬件功能划分、软硬件选型 软硬件设计 详细的软硬件设计 系统集成、系统测试 3.2 嵌入式系统的设计方法 一般的设计方法 单片机系统的设计流程（图） 基于嵌入式操作系统的开流程（图） 软硬件协同设计方法（图） 软硬件协同设计方法 3.3 嵌入式硬件平台的设计 硬件平台设计的主要内容 硬件平台设计的基本流程 硬件设计与测试软硬件工具 硬件平台设计的主要内容 电路原理设计 处理器及其外围电路设计（核心板:时钟、电源等） 应用接口（A/D、D/A等）、人机接口、通信接口 电路板设计 原理图、PCB图、电磁兼容性设计 电路板制造、元件焊接、系统测试 硬件平台设计的基本流程 参考设计查询 参考资料、网络、供应商等 芯片选择及其资料消化 处理器、人机接口、通信等 芯片之间连接原理 电压匹配、数据缓冲、时序控制逻辑等 各芯片外围电路设计 时钟、电源、电容配置等 调试电路设计 仿真接口、电源、测试信号输入、测试点 硬件平台设计的基本流程 绘制原理图 分块和层次化设计、符号选择和创建、绘制原理图 PCB 设计 PCB的分层、布线、添加安装孔、覆铜、注释 PCB制造及元件焊接 PCB制造商、焊接（手动、机器） 系统检查及测试 PCB制造及焊接情况、加电测试、系统工作测试 加载软件 硬件平台设计的基本流程 硬件设计的常用工具 PCB设计及电路仿真工具 Protel、PADs 的Power PCB Tool Kit Mentor的Expedition Tool Kit OrCAD公司的orCAD 模拟电路系统仿真工具 PSPICE、EWB 可编程逻辑器件设计工具 Mentor FPGA Advantage ModelSim Xilinx Foundation ISE Tool Kit 各种综合和仿真第三方工具 硬件设计的常用工具 稳压电源、万用表、电烙铁、起拔器 编程器 EEROM FLASH 逻辑分析仪（数字电路） 示波器（模拟信号） 常