西安交大嵌入式系统课件资料.ppt

西安交大嵌入式系统课件资料

课程概述本课程将深入探讨嵌入式系统设计与开发的基本原理、关键技术和应用实践。我们将从嵌入式系统基础知识出发，逐步学习嵌入式处理器、存储系统、输入输出接口、嵌入式操作系统等核心内容，并结合实际案例和项目实践，掌握嵌入式系统开发的全流程。课程内容涵盖嵌入式硬件平台、软件开发环境、常见嵌入式操作系统、开发工具和调试方法等，旨在为学生打下扎实的嵌入式系统理论基础，培养学生独立开发嵌入式系统的能力，并为未来从事嵌入式系统相关领域工作做好准备。

课程目标1理解嵌入式系统基本概念掌握嵌入式系统设计与开发的基本原理和核心技术。2熟悉嵌入式系统体系结构了解嵌入式处理器、存储系统、输入输出接口、嵌入式操作系统等关键组件的工作原理和相互关系。3掌握嵌入式系统开发流程熟练运用嵌入式开发工具和调试方法，独立完成嵌入式系统开发项目。4培养嵌入式系统应用能力将理论知识应用到实际项目中，解决实际问题，并为未来从事相关领域工作奠定基础。

课程大纲第一部分：嵌入式系统基础1.1嵌入式系统概述1.2嵌入式处理器1.3嵌入式系统体系结构1.4存储系统1.5输入输出接口第二部分：嵌入式操作系统2.1RTOS简介2.2任务管理2.3进程通信2.4内存管理2.5中断处理2.6设备驱动第三部分：嵌入式系统开发环境3.1交叉编译3.2调试技术3.3虚拟嵌入式系统第四部分：硬件平台与软件开发4.1ARM处理器4.2STM32微控制器4.3电路设计4.4PCB设计4.5电源管理4.6可靠性设计4.7C语言编程4.8开发流程4.9单元测试4.10集成测试4.11系统调试第五部分：应用案例与未来发展5.1智能家居5.2工业自动化5.3无人机5.4物联网5.5医疗设备5.6行业前景5.7发展趋势5.8学习建议5.9课程总结

嵌入式系统基础什么是嵌入式系统？嵌入式系统是指一种专门用于特定应用的计算机系统，其硬件和软件紧密集成，并针对特定应用进行优化。嵌入式系统的特点嵌入式系统通常具有体积小、功耗低、成本低、可靠性高、实时性强等特点。嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于智能家居、工业自动化、移动设备、汽车电子、医疗设备等领域。

嵌入式处理器嵌入式处理器概述嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，负责执行程序并控制系统运行。它们通常采用低功耗、高性能的设计，并针对特定应用进行优化。嵌入式处理器分类常见的嵌入式处理器类型包括微控制器、微处理器、数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)等。

嵌入式系统体系结构硬件平台包括嵌入式处理器、存储系统、输入输出接口等。1软件平台包括操作系统、设备驱动程序、应用程序等。2应用软件实现特定功能的软件，例如智能家居控制系统、工业自动化控制系统等。3

存储系统1RAM随机存取存储器，用于存储正在运行的程序和数据。特点：读写速度快，但断电后数据丢失。2ROM只读存储器，用于存储固件程序和系统引导程序。特点：断电后数据不丢失，但无法修改。3FlashMemory闪存，可读写，速度介于RAM和ROM之间，断电后数据不丢失。常用于存储应用程序和配置数据。

输入输出接口串口用于以串行方式传输数据，适用于低速通信，例如与传感器或其他设备通信。并口用于以并行方式传输数据，适用于高速通信，例如与打印机或硬盘通信。USB接口通用串行总线接口，广泛用于连接各种外设，例如鼠标、键盘、打印机、存储设备等。网络接口用于连接网络，实现数据传输和网络通信。

嵌入式操作系统实时操作系统(RTOS)专门为实时应用设计的操作系统，具有实时性、多任务处理、资源管理等特点。嵌入式Linux基于Linux内核的嵌入式操作系统，开源、可移植性强，广泛应用于各种嵌入式设备。其他嵌入式操作系统还有VxWorks、FreeRTOS、uC/OS等嵌入式操作系统，它们都具有各自的特点和应用场景。

RTOS简介1实时性能够在特定时间内完成任务，满足实时应用的需求。2多任务处理能够同时执行多个任务，提高系统效率。3资源管理管理系统资源，例如内存、处理器、外设等。4中断处理处理来自外部设备的中断，确保系统实时性。5设备驱动管理和控制硬件设备，实现与硬件的交互。

任务管理1任务创建创建新的任务，为任务分配资源。2任务调度根据优先级或时间片分配处理器时间，决定哪个任务运行。3任务切换在任务之间切换处理器控制权，实现多任务并行执行。4任务同步协调多个任务之间的运行顺序，防止数据冲突。

进程通信1信号量用于同步多个任务之间的访问，防止数据冲突。2消息队列用于在任务之间传递数据，实现异步通信。3共享内存用于在多个任务之间共享数据，提高通信效率。

内存管理内存分配分配内存空间给不同的任务或数据结构。内存回收回收不再使用的