嵌入式系统概述(1).ppt
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1、1 1 嵌入式系统概述嵌入式系统概述1.1 1.1 嵌入式系统嵌入式系统1.2 1.2 嵌入式处理器嵌入式处理器1.3 1.3 嵌入式操作系统嵌入式操作系统1.1 嵌入式系统uu概述概述概述概述l l嵌入式系统诞生于微型计算机时代,与通用计算机的嵌入式系统诞生于微型计算机时代,与通用计算机的嵌入式系统诞生于微型计算机时代,与通用计算机的嵌入式系统诞生于微型计算机时代,与通用计算机的发展道路完全不同,形成了独立的单芯片的技术发展发展道路完全不同,形成了独立的单芯片的技术发展发展道路完全不同,形成了独立的单芯片的技术发展发展道路完全不同,形成了独立的单芯片的技术发展道路,形成两大分支的独立发展道路
2、,形成两大分支的独立发展道路,形成两大分支的独立发展道路,形成两大分支的独立发展通用计算机按高速、海量的技术发展通用计算机按高速、海量的技术发展通用计算机按高速、海量的技术发展通用计算机按高速、海量的技术发展嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化控制的要求发展控制的要求发展控制的要求发展控制的要求发展l l经过几十年的发展,已经在很大程度上改变了人们的经过几十年的发展,已经在很大程度上改变了人们的经过几十年的发展,已经在很大程度上改变了人们的经过几十
3、年的发展,已经在很大程度上改变了人们的生活、工作和娱乐方式,而且这些改变还在加速生活、工作和娱乐方式,而且这些改变还在加速生活、工作和娱乐方式,而且这些改变还在加速生活、工作和娱乐方式,而且这些改变还在加速l l具有无数的种类,每类都具有自己独特的个性具有无数的种类,每类都具有自己独特的个性具有无数的种类,每类都具有自己独特的个性具有无数的种类,每类都具有自己独特的个性MP3MP3MP3MP3、数码相机与打印机就有很大的不同、数码相机与打印机就有很大的不同、数码相机与打印机就有很大的不同、数码相机与打印机就有很大的不同汽车中更是具有多个嵌入式系统,使汽车更轻快、更汽车中更是具有多个嵌入式系统,
4、使汽车更轻快、更汽车中更是具有多个嵌入式系统,使汽车更轻快、更汽车中更是具有多个嵌入式系统,使汽车更轻快、更干净、更容易驾驶干净、更容易驾驶干净、更容易驾驶干净、更容易驾驶1.1 嵌入式系统uu现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统l l无处不在无处不在无处不在无处不在即使不可见,嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很即使不可见,嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很即使不可见,嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很即使不可见,嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业,包多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业,包多产业中
5、得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业,包多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业,包括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统,导弹制导系统也是长征火箭中肯定有很多嵌入式系统,导弹制导系统也是长征火箭中肯定有很多嵌入式系统,导弹制导系统也是长征火箭中肯定有很多嵌入式系统,导弹制导系统也是嵌入式系统,高档汽车中有多达几十个嵌入式系统嵌入式系统,高档汽车中有多达几十个嵌入式系统嵌入式系统,高档汽车中有多达几十个嵌入式
6、系统嵌入式系统,高档汽车中有多达几十个嵌入式系统l l日常生活中,人们使用各种嵌入式系统日常生活中,人们使用各种嵌入式系统日常生活中,人们使用各种嵌入式系统日常生活中,人们使用各种嵌入式系统但未必知道它们。事实上,几乎所有带有一点但未必知道它们。事实上,几乎所有带有一点但未必知道它们。事实上,几乎所有带有一点但未必知道它们。事实上,几乎所有带有一点“智能智能智能智能”的家电(全自动洗衣机、电脑电饭煲的家电(全自动洗衣机、电脑电饭煲的家电(全自动洗衣机、电脑电饭煲的家电(全自动洗衣机、电脑电饭煲)都是嵌入式系)都是嵌入式系)都是嵌入式系)都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性,使得视听
7、、统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性,使得视听、统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性,使得视听、统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性,使得视听、工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统1.1 嵌入式系统uu现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统示例嵌入式系统示例嵌入式系统示例嵌入式系统示例汽车控制系统汽车控制系统汽车控制系统汽车控制系统马达马达控制器控制器车灯车灯1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统示例嵌入式系统
8、示例嵌入式系统示例嵌入式系统示例汽车控制系统汽车控制系统汽车控制系统汽车控制系统尾灯控制尾灯控制系统系统后车门控后车门控制系统制系统前车门控前车门控制系统制系统座椅控制座椅控制系统系统发动器控发动器控制系统制系统所有的控所有的控制系统都制系统都是一个完是一个完整的嵌入整的嵌入式系统式系统1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统的概念嵌入式系统的概念嵌入式系统的概念嵌入式系统的概念l l嵌入式系统源于微型计算机,是嵌入到对象体系中、嵌入式系统源于微型计算机,是嵌入到对象体系中、嵌入式系统源于微型计算机,是嵌入到对象体系中、嵌入式系统源于微型计算机,是嵌入到对象体系中、实现嵌入式对象智能化的计算机实现嵌入
9、式对象智能化的计算机实现嵌入式对象智能化的计算机实现嵌入式对象智能化的计算机l l由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要求的体积、价位、可靠性,嵌入式系统迅速走上了独求的体积、价位、可靠性,嵌入式系统迅速走上了独求的体积、价位、可靠性,嵌入式系统迅速走上了独求的体积、价位、可靠性,嵌入式系统迅速走上了独立发展的单片机道路立发展的单片机道路立发展的单片机道路立发展的单片机道路首先是计算机芯片化,成为单片微型计算机首先是计算机芯片化,成为单片微型计算机首
10、先是计算机芯片化,成为单片微型计算机首先是计算机芯片化,成为单片微型计算机(SCMP)(SCMP)(SCMP)(SCMP)其后是满足对象体系的控制要求,单片机不断从其后是满足对象体系的控制要求,单片机不断从其后是满足对象体系的控制要求,单片机不断从其后是满足对象体系的控制要求,单片机不断从SCMPSCMPSCMPSCMP向微控制器(向微控制器(向微控制器(向微控制器(MCUMCUMCUMCU)和片上系统()和片上系统()和片上系统()和片上系统(SoCSoCSoCSoC)发展)发展)发展)发展l l无论怎么发展变化,都改变不了以下技术本质无论怎么发展变化,都改变不了以下技术本质无论怎么发展变化
11、,都改变不了以下技术本质无论怎么发展变化,都改变不了以下技术本质内含计算机内含计算机内含计算机内含计算机嵌入到对象体系中嵌入到对象体系中嵌入到对象体系中嵌入到对象体系中满足对象智能化控制要求满足对象智能化控制要求满足对象智能化控制要求满足对象智能化控制要求1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义l l目前,对嵌入式系统的定义多种多样,但没有一种定目前,对嵌入式系统的定义多种多样,但没有一种定目前,对嵌入式系统的定义多种多样,但没有一种定目前,对嵌入式系统的定义多种多样,但没有一种定义是全面的。下面给出两种比较合理定义:义是全面的。下面给出两种比较合
12、理定义:义是全面的。下面给出两种比较合理定义:义是全面的。下面给出两种比较合理定义:从从从从技术技术技术技术的角度定义:以应用为中心、以计算机技术为的角度定义:以应用为中心、以计算机技术为的角度定义:以应用为中心、以计算机技术为的角度定义: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、可靠基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠基础、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性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统性、成本、体积、
13、功耗严格要求的专用计算机系统从从从从系统系统系统系统的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分,
14、称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共完整的部分,称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共完整的部分,称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共完整的部分,称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统存多个嵌入式系统存多个嵌入式系统存多个嵌入式系统l l本教材的定义:本教材的定义:本教材的定义:本教材的定义:嵌入到对象体系中的专用计算机系统嵌入到对象体系中的专用计算机系统嵌入到对象体系中的专用计算机系统嵌入到对象体系中的专用计算机系统1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点l l嵌入性:嵌入产品内部嵌入性:嵌入产品内部嵌入性:嵌入产品内部嵌入性:嵌入产品内部l
15、 l内含计算机:嵌有微处理器或微计算机内含计算机:嵌有微处理器或微计算机内含计算机:嵌有微处理器或微计算机内含计算机:嵌有微处理器或微计算机l l专用性:按要求的软、硬件剪裁专用性:按要求的软、硬件剪裁专用性:按要求的软、硬件剪裁专用性:按要求的软、硬件剪裁uu嵌入式系统的相关技术嵌入式系统的相关技术嵌入式系统的相关技术嵌入式系统的相关技术l l多学科:计算机、电子技术、微电子、集成电路等多学科:计算机、电子技术、微电子、集成电路等多学科:计算机、电子技术、微电子、集成电路等多学科:计算机、电子技术、微电子、集成电路等uu嵌入式系统的前沿技术嵌入式系统的前沿技术嵌入式系统的前沿技术嵌入式系统的
16、前沿技术l l基于集成开发环境的应用开发基于集成开发环境的应用开发基于集成开发环境的应用开发基于集成开发环境的应用开发l l应用系统的用户应用系统的用户应用系统的用户应用系统的用户SoCSoCSoCSoC设计设计设计设计l l操作系统的普遍应用操作系统的普遍应用操作系统的普遍应用操作系统的普遍应用l l普遍的网络接入普遍的网络接入普遍的网络接入普遍的网络接入l l先进的电源技术先进的电源技术先进的电源技术先进的电源技术l l多处理器多处理器多处理器多处理器SoCSoCSoCSoC技术技术技术技术1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统的未来嵌入式系统的未来嵌入式系统的未来嵌入式系统的未来l l早在早在
17、早在早在1990199019901990年之前,嵌入式系统通常是很简单的且具有年之前,嵌入式系统通常是很简单的且具有年之前,嵌入式系统通常是很简单的且具有年之前,嵌入式系统通常是很简单的且具有很长的产品生命周期的自主设备。近些年来,嵌入式很长的产品生命周期的自主设备。近些年来,嵌入式很长的产品生命周期的自主设备。近些年来,嵌入式很长的产品生命周期的自主设备。近些年来,嵌入式工业经历了巨大的变革:工业经历了巨大的变革:工业经历了巨大的变革:工业经历了巨大的变革:产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到产品市场窗口现在预计翻番的周
18、期狂热到6 6 6 69 9 9 9个月个月个月个月全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间互联现在是一个需求而不是辅助性的,包括用有线和互联现在是一个需求而不是辅助性的,包括用有线和互联现在是一个需求而不是辅助性的,包括用有线和互联现在是一个需求而不是辅助性的,包括用有线和刚刚显露头角的无线技术刚刚显露头角的无线技术刚刚显露头角的无线技术刚刚显露头角的无线技术基于电子的产品更复杂化基于电子的产品更复杂化基于电子的产品更复杂化基于电子的产品更复杂化互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设
19、施的应用互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用微处理器的处理能力按莫尔定律(微处理器的处理能力按莫尔定律(微处理器的处理能力按莫尔定律(微处理器的处理能力按莫尔定律(MooreMooreMooreMoore s Laws Laws Laws Law)预)预)预)预计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数每每每每18181818个月翻一番个月翻一番个月翻一番个月
20、翻一番1 1 嵌入式系统概述嵌入式系统概述1.1 1.1 嵌入式系统嵌入式系统1.2 1.2 嵌入式处理器嵌入式处理器1.3 1.3 嵌入式操作系统嵌入式操作系统1.2 嵌入式处理器uu简介简介简介简介l l早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机(早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机(早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机(早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机(PCPCPCPC)中)中)中)中的通用处理器。近年来,随着大量先进的微处理器制的通用处理器。近年来,随着大量先进的微处理器制的通用处理器。近年来,随着大量先进的微处理器制的通用处理器。近年来,随着大量先进的微处理器制造技术的发展,越
21、来越多的嵌入式系统用嵌入式处理造技术的发展,越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理造技术的发展,越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理造技术的发展,越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理器建造,而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处器建造,而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处器建造,而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处器建造,而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处理器可以大致分为以下几类:理器可以大致分为以下几类:理器可以大致分为以下几类:理器可以大致分为以下几类:注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的尺寸尺寸尺寸尺寸、能耗能耗能耗能耗和和和和价格价格价格价格应用于应用于应
22、用于应用于PDAPDAPDAPDA等不注重计算的设备等不注重计算的设备等不注重计算的设备等不注重计算的设备注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的性能性能性能性能应用于路由器等计算密应用于路由器等计算密应用于路由器等计算密应用于路由器等计算密集型的设备集型的设备集型的设备集型的设备注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的性能性能性能性能、尺寸尺寸尺寸尺寸、能耗能耗能耗能耗和和和和价格价格价格价格应应应应用于蜂窝电话等设备用于蜂窝电话等设备用于蜂窝电话等设备用于蜂窝电话等设备1.2 嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式处理器可以分
23、为以下几大类:嵌入式处理器可以分为以下几大类:嵌入式处理器可以分为以下几大类:嵌入式处理器可以分为以下几大类:l l嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器Embedded Micro-Processor Embedded Micro-Processor Embedded Micro-Processor Embedded Micro-Processor UintUintUintUint,EMPUEMPUEMPUEMPUl l微控制器微控制器微控制器微控制器Micro-Controller Micro-Controller Micro-Controller Micro-Contr
24、oller UintUintUintUint,MCUMCUMCUMCUl lDSPDSPDSPDSP处理器处理器处理器处理器Digital Signal Processor Digital Signal Processor Digital Signal Processor Digital Signal Processor UintUintUintUint,DSPDSPDSPDSPl l片上系统(片上系统(片上系统(片上系统(SOCSOCSOCSOC)System on ChipSystem on ChipSystem on ChipSystem on Chip,SoCSoCSoCSoC1.2
25、嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器l l嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPUCPUCPUCPU将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入式应用有关的母板功能,可以大幅度减小系统体积和功式应用有关的母板功能,可以大幅度减小系统体积和功式应用有关的母板功能,可以大幅度减小系统体积和功式
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