[工学]第1章 嵌入式系统基础知识70.ppt

ARM9嵌入式系统设计基础教程 江苏大学计算机科学与通信工程学院 通 信 工 程 系 陈祖爵 E-mail: chenzujue@126.com TEL:课程理论教学内容安排 第1章 嵌入式系统基础知识 第2章 ARM体系结构 第3章 32 Bit RISC微处理器S3C2410A 第4章 嵌入式系统的存储器系统 第5章 嵌入式系统输入/输出设备接口 第6章 嵌入式系统总线接口 第7章 嵌入式系统网络接口 第8章 嵌入式系统软件及操作系统基础 第9章 ARM汇编语言程序设计基础 第10章 Bootloader设计基础 第11章 Linux操作系统基础 第12章 嵌入式Linux软件设计 第13章 图形用户接口（GUI） 第1章 嵌入式系统基础知识 1.1 嵌入式系统的定义和组成 1.2 嵌入式微处理器体系结构 1.3 嵌入式微处理器的结构和类型 1.1 嵌入式系统的定义和组成 1.1.1 嵌入式系统的定义 1.1.2 嵌入式系统发展趋势 1.1.3 嵌入式系统的组成 1.1.4 实时系统（RTOS） 1.1.1 嵌入式系统的定义 IEEE的嵌入式系统定义: 根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”（原文为devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants）。 国内的嵌入式系统定义: 目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 1.1.2 嵌入式系统发展趋势 1．嵌入式系统的发展历史 从单片机的出现到各种嵌入式微处理器、微控制器的广泛应用，嵌入式系统的应用可以追溯到20世纪60年代中期，嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下4个阶段。 （1）无操作系统阶段 单片机是最早应用的嵌入式系统，单片机作为各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中的微控制器，用来执行一些单线程的程序，完成监测、伺服和设备指示等多种功能，一般没有操作系统的支持，程序设计采用汇编语言。 嵌入式系统发展历史 （2）简单操作系统阶段 20世纪80年代，出现了大量具有高可靠性、低功耗的嵌入式CPU（如Power PC等），芯片上集成有微处理器、I/O接口、串行接口及RAM、ROM等部件，面向I/O设计的微控制器在嵌入式系统设计应用。一些简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展，程序设计人员也开始基于一些简单的“操作系统”开发嵌入式应用软件。此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单，但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，大大缩短了开发周期，提高了开发效率。 嵌入式系统发展历史 （3）实时操作系统阶段 20世纪90年代，面对分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大市场的需求，嵌入式系统飞速发展。随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，实时多任务操作系统逐渐形成，系统能够运行在各种不同类型的微处理器上，具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面(GUI)等功能，并提供了大量的应用程序接口(API)，从而使应用软件的开发变得更加简单。 （4）面向Internet阶段 进入21世纪，Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式系统的飞速发展。 2.嵌入式系统发展趋势 面对嵌入式技术与Internet技术的结合，嵌入式系统的研究和应用在飞速发展。 （1）新的微处理器层出不穷，精简系统内核，优化关键算法，降低功耗和软硬件成本。更加友好的多媒体人机交互界面。 （2）Linux、Windows CE等嵌入式操作系统迅速发展。嵌入式操作系统自身结构的设计更加便于移植，具有源代码开放、系统内核小、执行效率高、网络结构完整等特点，能在短时间内支持更多的微处理器。计算机的新技术、新观念逐步移植到嵌入式系统中，嵌入式软件平台得到进一步完善。 （3）嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发商不仅提供嵌入式软硬件系统本身，同时还提供强大的硬件开发工具和软件支持包。 3.IP核(Intellectual Property Core知识产权核) SOC（System On Chip，片上系统）是90年代中期出现的一个概念，并成为现代集成电路设计的发展方向。SOC是指在单芯片上集成数字信号处理器、微控制器、存储器、数据转换器、接口电路等电路模块，可以直接实现信号采集、转换、存储、