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嵌入式控制系统 学习《嵌入式控制系统》的意义 激烈竞争的需要 技术发展的需要 本课程控制类的专业课，涉及到当今工业自动化、通信电子等许多领域的核心技术； 综合型人才培养的需要 是一门软件与硬件技术相融合、理论与实践相结合的综合课程； 参考教材 《嵌入式控制系统》 清华大学出版社 本课程重点学习内容 嵌入式技术的基本理论和基本概念 控制算法、嵌入式系统硬件、操作系统、应用程序设计及组态软件作为统一的技术平台 嵌入式技术在控制系统中应用的特点 通过应用实例分析解析嵌入式控制系统中各部分要解决问题。 第一章 嵌入式系统概述 一、嵌入式系统简介 1、嵌入式系统的历史 划分为以下4个阶段: 第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、驱动、指示设备相配合的功能。 第二阶段是以嵌入式中央处理器（Embedded Central Processing Unit，ECPU）为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。 第四阶段是以基于Internet 为标志的嵌入式系统 一、嵌入式系统简介 2、嵌入式系统的定义 根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“用于控制、监测仪器、机器、设备的辅助运行装置”。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。 国内普遍被认同的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，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。 一、嵌入式系统简介 3、嵌入式系统相关概念 嵌入式微处理器 实时操作系统 分时系统 多任务操作系统 二、嵌入式系统的构成 嵌入式系统由硬件和软件两部分组成。 硬件包括微处理器、存储器、外部设备和I/O端口、图形控制器等。 软件部分包括操作系统（一般要求实时多任务操作系统）和应用程序。有时，设计人员把硬、软件组合在一起，作为一个软件系统来安装。 二、嵌入式系统的构成-硬件 硬件系统 以嵌入式微处理器为核心 主要由嵌入式微处理器 总线 存储器 输入/输出接口 二、嵌入式系统的构成-硬件系统 嵌入式微处理器 每个嵌入式系统至少包含一个嵌入式微处理器。 嵌入式微处理器体系结构可采用冯·诺依曼结构或哈佛结构； 指令系统可采用精简指令集或复杂指令集。 二、嵌入式系统的构成-硬件系统 2. 总线 微处理器需要与一定数量的组件和外围设备连接，为了简化硬件电路和系统结构，常用总线将CPU与各组件和外围设备进行连接。 二、嵌入式系统的构成-硬件系统 3. 存储器 嵌入式系统的存储器分为三级 高速缓存Cache 主存 外存 二、嵌入式系统的构成-硬件系统 4. 输入输出接口和设备 嵌入式系统是面向应用的，不同的应用所需的接口和外设不同。 在嵌入式系统中，通常把大多数接口和部分外设集成到嵌入式处理器上，如Timer、RTC、UART、GPIO、USB、A/D、D/A、LCD Controller、DMA控制器和中断控制器等。 二、嵌入式系统的构成--软件系统 嵌入式软件包括嵌入式系统软件、支撑软件和应用软件。 嵌入式系统软件，是指控制、调度嵌入式系统资源的软件，主要包括嵌入式操作系统等。 嵌入式支撑软件，是指辅助应用软件开发的工具软件，包括系统分析设计工具、仿真开发工具、交叉开发工具、测试工具、配置管理工具和系统维护工具等。 嵌入式应用软件，是指嵌入式系统中面向特定应用的软件。 三、嵌入式系统的特点 系统内核小。 专用性强。 系统精简。 硬实时性。 多任务处理功能。 四、嵌入式系统的分类 其分类可以从硬件和软件进行划分。 从硬件方面来讲，各式各样的嵌入式处理器是嵌入式系统硬件中的最核心的部分。 根据其现状，嵌入式处理器可以分成下面几类： 1. 嵌入式微控制器（Microcontroller Unit, MCU） 2.数字信号处理器DSP （Digital Signal Processor, DSP） 3.微处理器（Micro Processing Unit，MPU） 4.嵌入式片上系统（System on Chip） 五、嵌入式系统的应用领域 嵌入式系统小型化、专用性、高可靠性的优点，广泛应用于消费电子、通信、汽车、国防、航空航天、工业控制、仪表和办公自动化等领域。 六、嵌入式系统的现状与发展趋势 随着网络化、信息化、智能化的发展，嵌入式系统也将获得广阔的发展空间。 嵌入式技术已全面展开，目前已成为工业控制、通信和消费类产品的共同发展方向。 未来嵌入式系统的发展趋势 嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本