《嵌入式系统与软件》课件.pptVIP

《嵌入式系统与软件》

课程概述1课程目标本课程旨在帮助学生理解嵌入式系统的基本概念、组成、特点和应用领域，掌握嵌入式硬件和软件的设计方法，培养嵌入式系统的开发能力，为未来从事相关领域的工作打下坚实的基础。2学习内容课程内容涵盖嵌入式系统简介、嵌入式硬件基础、嵌入式软件基础、嵌入式软件开发、嵌入式系统设计以及嵌入式系统应用实例等多个方面，并介绍嵌入式系统的新技术与发展趋势。考核方式

第一章：嵌入式系统简介本章将带领大家走进嵌入式系统的大门。我们将从嵌入式系统的定义、特点入手，深入剖析其与通用计算机系统的区别。通过学习本章内容，您将对嵌入式系统有一个整体的认识，为后续章节的学习奠定基础。让我们开始探索吧！

什么是嵌入式系统？定义嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。它通常被嵌入到其他设备或系统中，例如家用电器、工业控制设备和汽车等。特点嵌入式系统具有专用性强、实时性要求高、资源受限和可靠性要求高等特点。这些特点决定了嵌入式系统在设计和开发上与通用计算机系统存在很大的差异。区别与通用计算机系统相比，嵌入式系统更加注重效率、稳定性和实时性，通常需要在资源有限的条件下完成特定的任务。通用计算机系统则更加注重通用性和灵活性，可以运行各种不同的应用程序。

嵌入式系统的发展历史1早期嵌入式系统早期的嵌入式系统主要采用简单的微控制器，功能较为单一，应用领域也比较有限。例如，早期的洗衣机、电饭煲等家用电器中使用的控制芯片。2现代嵌入式系统随着微电子技术的不断发展，现代嵌入式系统功能越来越强大，应用领域也越来越广泛。例如，智能手机、平板电脑、智能汽车等都采用了复杂的嵌入式系统。3未来趋势未来，嵌入式系统将朝着智能化、网络化、低功耗和高可靠性方向发展。物联网、人工智能、5G等新技术将为嵌入式系统的发展带来新的机遇和挑战。

嵌入式系统的应用领域消费电子智能手机、平板电脑、智能电视、可穿戴设备等工业控制工业机器人、数控机床、自动化生产线等医疗设备心电监护仪、呼吸机、CT扫描仪等汽车电子发动机控制系统、安全气囊、车载导航系统等

嵌入式系统的组成硬件层包括处理器、存储器、输入输出接口等硬件组件，是嵌入式系统的基础。中间层（BSP/HAL）提供硬件抽象层，向上层软件屏蔽底层硬件的差异，方便软件的移植和开发。系统软件层包括操作系统、文件系统、网络协议栈等系统软件，提供基本的系统服务。应用软件层是用户编写的应用程序，用于实现特定的功能。

嵌入式系统的特点1专用性强嵌入式系统通常只执行特定的任务，针对性强，效率高。2实时性要求高很多嵌入式系统需要实时响应外部事件，对实时性要求很高。3资源受限嵌入式系统的硬件资源通常比较有限，需要进行优化设计。4可靠性要求高嵌入式系统通常需要在恶劣的环境下工作，对可靠性要求很高。

第二章：嵌入式硬件基础本章将深入探讨嵌入式系统的硬件基础。我们将学习各种嵌入式处理器的架构和特点，了解存储器系统、总线系统和输入输出接口的工作原理。通过学习本章内容，您将对嵌入式硬件有一个全面的了解，为后续章节的学习做好准备。

嵌入式处理器概述微控制器（MCU）集成了处理器、存储器和输入输出接口等多种功能模块，适用于简单的控制应用。微处理器（MPU）只包含处理器核心，需要外接存储器和输入输出接口，适用于复杂的计算应用。数字信号处理器（DSP）专门用于处理数字信号，具有强大的计算能力，适用于音频、视频和图像处理等应用。

常见嵌入式处理器架构ARM架构低功耗、高性能，广泛应用于移动设备和嵌入式系统。RISC-V架构开源、可定制，新兴的嵌入式处理器架构。x86架构高性能，主要应用于PC和服务器领域，也有部分嵌入式系统采用。

存储器系统ROM（只读存储器）用于存储程序代码和常量数据，断电后数据不会丢失。RAM（随机访问存储器）用于存储程序运行时的临时数据，断电后数据会丢失。Flash存储器具有ROM和RAM的优点，可以擦除和重写，断电后数据不会丢失，常用于存储程序代码和数据。

总线系统内部总线用于连接处理器内部的各个功能模块。1外部总线用于连接处理器和外部设备。2常见总线标准I2C、SPI、CAN等。3总线系统是嵌入式系统中各个组件之间进行数据传输的通道。了解不同类型的总线及其标准对于进行硬件设计至关重要。选择合适的总线可以提高系统的性能和可靠性。

输入输出接口1GPIO（通用输入输出）可以灵活配置为输入或输出，用于连接各种外部设备。2UART（通用异步收发器）用于进行串行通信，常用于连接串口设备。3ADC/DAC（模数/数模转换器）用于将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号。

定时器和中断系统1中断优先级管理2中断系统的工作原理3定时器的作用和类型定时器和中断系统是嵌入式系统中重要的组成部分，它们可以实现定时、计数和中断处理等功能。合