嵌入式系统导论.ppt

消费类电子—智能玩具、手持通讯的核心交通管理在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭01水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。02加油站、停车场管理03交通管理、环境监测智能玩具与机器人汽车电子军事国防领域航天领域1嵌入式系统概述嵌入式系统的组成结构嵌入式系统的开发流程010203第一章嵌入式系统导论第二节嵌入式系统的组成结构嵌入式系统是“专用计算机应用系统”，它具有一般计算机组成的共性，也是由硬件和软件组成。嵌入式操作系统和嵌入式应用软件则是整个系统的控制核心，控制整个系统运行、提供人机交互的信息等。嵌入式系统的硬件是嵌入式系统软件环境运行的基础，它提供了嵌入式系统软件运行的物理平台和通信接口；嵌入式系统的组成结构01嵌入式系统硬件组成02嵌入式操作系统03第二节嵌入式系统的组成结构嵌入式系统硬件基本结构嵌入式系统软件的层次结构启动程序BootLoader一、嵌入式系统的组成结构嵌入式系统硬件基本结构嵌入式系统的硬件架构，是以嵌入式处理器为中心，配置存储器、I/O设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。以微处理器为核心的集成多种功能的SoC系统芯片(Systemonchip)已成为嵌入式系统的核心，在嵌入式系统设计中，要尽可能的选择能满足系统功能接口的SoC芯片，这些SoC集成了大量的外围USB、UART、以太网、AD/DA、IIS等功能模块。010302可编程片上系统SOPC(SystemOnProgrammableChip)结合了SoC和PLD、FPGA各自的技术优点，使得系统具有可编程的功能。现代嵌入式设计是以处理器/SoC/SOPC为核心，完成系统设计的，其外围接口包括存储设备、通信接口设备、扩展设备接口和辅助的机电设备（电源、连接器、传感器等）构成硬件系统。嵌入式系统软件的层次结构当设计一个简单的应用程序时，可以不使用操作系统，仅有应用程序和设备驱动程序。当设计较复杂的程序时，可能就需要一个操作系统（OS）来管理、控制内存、多任务、周边资源等等。依据系统所提供的程序界面来编写应用程序，可以大大的减少应用程序员的负担。对于使用操作系统的嵌入式系统来说，软件结构一般包含四个层面：设备驱动层、实时操作系统(RTOS)、应用程序接口(API)层、实际应用程序层。启动程序BootLoader对于嵌入式系统来说，出于经济性、价格方面考虑一般不配置BIOS，因此我们必须自行编写完成这些工作的程序。这就是所需要的开机程序，在嵌入式中称为BootLoader程序。系统加电复位后，几乎所有的CPU都从由复位地址上取指令。比如，基于ARM7TDMI核的CPU在复位时通常都从地址0它的第一条指令。BootLoader是系统加电后、操作系统内核或用户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序代码。通过这段程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图（有的CPU没有内存映射功能如S3C44B0X），从而将系统的软硬件环境设定在一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。嵌入式系统的组成结构01嵌入式系统硬件组成02嵌入式操作系统03第二节嵌入式系统的组成结构嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，配置必要的外围接口部件。1嵌入式处理器2嵌入式微处理器(Microprocessor)3嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit)4嵌入式DSP(DigitalSignalProcessor)5嵌入式片上系统SoC6二、嵌入式系统硬件组成嵌入式处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。目前的嵌入式处理器主要包括：Am186/88、386EX、PowerPC、Motorola68000、ARM、MIPS系列等。3214嵌入式微控制器嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。嵌入式微控制器又称为单片机。另外还有许多半通用系列如：支持USB接口的MCU8XC930/931、C540、C541；支持I2C、CAN（控制器局域网）、LCD及众多专用MCU和兼容系列。嵌入式DSPDSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速