嵌入式系统设计复习总结-第1-2章.ppt

嵌入式系统设计复习总结-第1-2章课程内容（课程内容（3636学时）学时）l第第1 1章章嵌入式系统基础嵌入式系统基础l第第2 2章章嵌入式软件开发基础嵌入式软件开发基础l第第3 3章章ARMARM处理器体系结构处理器体系结构l第第4 4章章 ARMARM汇编程序设计汇编程序设计l第第5 5章章基于基于ARM S3C2410ARM S3C2410的嵌入式系统硬件设的嵌入式系统硬件设计计l第第6 6章章LinuxLinux操作系统基础操作系统基础l第第7 7章章嵌入式嵌入式LinuxLinux软件设计软件设计l第第8 8章章嵌入式图形用户接口嵌入式图形用户接口QtQtl嵌入式系统设计实例分析嵌入式系统设计实例分析专题实验内容（专题实验内容（12学时）学时）地点：自动化学院实验中心嵌入式实验室地点：自动化学院实验中心嵌入式实验室课次学时形式内容第 7 周2实验实验一：EWARM集成开发环境实验-汇编程序设计第 8 周2实验实验二：直流电机转动实验-I/O控制第 9 周2实验实验三：串口通信实验第11周2实验实验四：A/D接口实验第13周2实验实验五：Linux开发环境实验第15周2实验实验六：Qt图形接口实验l考核方式考核方式l平时作业和表现（占平时作业和表现（占20%20%）+实验（占实验（占10%10%）+笔试（笔试（70%70%）考核方式和评分标准ARMARMAdvanced RISC MachinesAdvanced RISC Machines qARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。lARM公司成立于公司成立于1990年年11月月l12名员工，英国剑桥名员工，英国剑桥l前身为前身为Acorn计算机公司计算机公司lARM公司的英文全称为公司的英文全称为Advanced RISC Machinesl主要设计主要设计RISC系列处理器内核系列处理器内核,出售芯片设计技术的授权出售芯片设计技术的授权lARM公司在全球拥有超过公司在全球拥有超过1400员工员工本章提要本章提要1 14 42 26 65 5为什么要学习嵌入式系统为什么要学习嵌入式系统嵌入式系统的定义、特点及组成嵌入式系统的定义、特点及组成嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、嵌入式系统与单片机、PC的区别的区别嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域7 7嵌入式系统的开发过程嵌入式系统的开发过程3 3嵌入式处理器及分类嵌入式处理器及分类一、为什么要学习嵌入式技术一、为什么要学习嵌入式技术l市场需求市场需求中国具有世界最大嵌入式技术市场，中国具有世界最大嵌入式技术市场，将成为世界第一，手持仪器设备、信息家电、城将成为世界第一，手持仪器设备、信息家电、城市建设、工业控制、军事应用，市建设、工业控制、军事应用，嵌入式技，嵌入式技术无处不在术无处不在 。l企业人才需求企业人才需求软硬件设计人才，应用开发人才，软硬件设计人才，应用开发人才，综合性人才，综合性人才，l技术发展趋势需求技术发展趋势需求8 8位、位、1616位、位、3232位，实时操位，实时操作系统，作系统，本节提要本节提要1 14 42 26 65 5为什么要学习嵌入式系统为什么要学习嵌入式系统嵌入式系统的定义、特点及组成嵌入式系统的定义、特点及组成嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、嵌入式系统与单片机、PC的区别的区别嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域7 7嵌入式系统的开发过程嵌入式系统的开发过程3 3嵌入式处理器及分类嵌入式处理器及分类 根据根据IEEEIEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义（国际电气和电子工程师协会）的定义嵌入式系统是嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置机器和设备的装置”二、嵌入式系统的定义、特点与组成二、嵌入式系统的定义、特点与组成 嵌入式一般定义：嵌入式一般定义：“以以应应用用为为中中心心、以以计计算算机机技技术术为为基基础础、软软件件硬硬件件可可裁裁剪剪、功功能能、可可靠靠性性、成成本本、体体积积、功功耗耗严严格格要要求求的的专专用用计计算算机机系系统统。”技术角度定义技术角度定义:一一般般由由嵌嵌入入式式微微处处理理器器、外外围围硬硬件件设设备备、嵌嵌入入式式操操作作系系统统以以及及用用户户应应用用程程序序等等四四个个部部分分组组成成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。系统角度定义系统角度定义:嵌嵌入入式式系系统统是是设设计计完完成成复复杂杂功功能能的的硬硬件件和和软软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。广义定义：广义定义：任何一个非通用计算机的计算系统任何一个非通用计算机的计算系统二、嵌入式系统的定义、特点与组成二、嵌入式系统的定义、特点与组成嵌入式系统发展的历史1.1.无操作系统阶段无操作系统阶段2.2.简单操作系统阶段简单操作系统阶段3.3.实时操作系统阶段实时操作系统阶段4.4.面向面向InternetInternet阶段阶段 嵌入式系统的几个重要特征嵌入式系统的几个重要特征（1 1）系统内核小）系统内核小（）专用性强（）专用性强（）系统精简（）系统精简（）高实时性（）高实时性OSOS（5 5）嵌入式软件开发走向标准化）嵌入式软件开发走向标准化（6 6）嵌入式系统需要开发工具和环境）嵌入式系统需要开发工具和环境嵌入式系统嵌入式系统的基本组成的基本组成嵌入式系嵌入式系统组统组成：成：(1)(1)嵌嵌入入式式计计算算机机系系统统：嵌入式处理器、嵌入式操作系统、应用软件和外围设备接口。嵌入式计算机系统：是整个嵌入式系统的核心，可以分为硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。(2)(2)执执行行装装置置（被被控控对对象象）：接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。本节提要本节提要1 14 42 26 65 5为什么要学习嵌入式系统为什么要学习嵌入式系统嵌入式系统的定义、特点及组成嵌入式系统的定义、特点及组成嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、嵌入式系统与单片机、PC的区别的区别嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域7 7嵌入式系统的开发过程嵌入式系统的开发过程3 3嵌入式处理器及分类嵌入式处理器及分类嵌入式微处理器分类嵌入式微处理器分类按嵌入式处理器的位数来分类按嵌入式处理器的位数来分类l4位嵌入式系统位嵌入式系统l8位嵌入式系统位嵌入式系统l16位嵌入式系统位嵌入式系统l32位嵌入式系统位嵌入式系统l64位嵌入式系统位嵌入式系统正成为主流发展趋势正成为主流发展趋势高度复杂的、高速的嵌入式系统已开始采用高度复杂的、高速的嵌入式系统已开始采用目前已大量应用目前已大量应用典型的嵌入式微处理器典型的嵌入式微处理器目前主流的32位嵌入式微处理器系列主要有ARM系列、MIPS系列、PowerPC系列等。属于这些系列的嵌入式微处理器产品很多，有千种以上。(1)ARMARM系系列列：目前，70%的移动电话、大量的游戏机、手持PC和机顶盒等都已采用了ARM处理器，许多一流的芯片厂商都是ARM的授权用户，如Intel、Samsung、TI、Freescale、ST等公司。(2)MIPSMIPS系系列列：美国斯坦福大学的Hennessy教授领导的研究小组研制的MIPS（Microprocessor without Interlocked Piped Stages，无互锁流水级的微处理器）是世界上很流行的一种RISC处理器，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。从20世纪80年代初期MIPS处理器发明到现在的这20多年里，MIPS处理器以其高性能的处理能力被广泛应用于宽带接入、路由器、调制解调设备、电视、游戏、打印机、办公用品、DVD播放等广泛的领域。(3)PowerPCPowerPC系系列列：PowerPC是Freescale（原Motorola）公司的产品。PowerPC RISC处理器采用了超标量处理器设计和调整内存缓冲器，修改了指令处理设计，完成一个操作所需的指令数比CISC处理器要多，但总时间却减少了。本节提要本节提要1 14 42 26 65 5为什么要学习嵌入式系统为什么要学习嵌入式系统嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、嵌入式系统与单片机、PC的区别的区别嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域7 7嵌入式系统的开发过程嵌入式系统的开发过程3 3嵌入式处理器及分类嵌入式处理器及分类本节提要本节提要1 14 42 26 65 5为什么要学习嵌入式系统为什么要学习嵌入式系统嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、嵌入式系统与单片机、PC的区别的区别嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域7 7嵌入式系统的开发过程嵌入式系统的开发过程3 3嵌入式处理器及分类嵌入式处理器及分类嵌入式应用嵌入式应用信息家电信息家电智能玩具智能玩具军事电子军事电子通信设备通信设备移动存贮移动存贮工控设备工控设备智能仪表智能仪表汽车电子汽车电子网络设备网络设备消费电子消费电子军事国防军事国防电子商务电子商务网络网络工业控制工业控制嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域本节提要本节提要1 14 42 26 65 5为什么要学习嵌入式系统为什么要学习嵌入式系统嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、嵌入式系统与单片机、PC的区别的区别嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域7 7嵌入式系统的开发过程嵌入式系统的开发过程3 3嵌入式处理器及分类嵌入式处理器及分类本节提要本节提要1 14 42 26 65 5为什么要学习嵌入式系统为什么要学习嵌入式系统嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、嵌入式系统与单片机、PC的区别的区别嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域7 7嵌入式系统的开发过程嵌入式系统的开发过程3 3嵌入式处理器及分类嵌入式处理器及分类 嵌入式软件开发的特点：嵌入式软件开发的特点：需要交叉开发环境需要交叉开发环境：交叉开发环境是指实现编：交叉开发环境是指实现编译、链接和调试应用程序代码的环境。与运行应译、链接和调试应用程序代码的环境。与运行应用程序的环境不同，它分散在有通信连接的用程序的环境不同，它分散在有通信连接的宿主宿主机机与与目标机目标机环境之中。环境之中。宿主机宿主机(Host)Host)是一台通用计算机，一般是是一台通用计算机，一般是PCPC机。它通过串口或网络连接与目标机通信。机。它通过串口或网络连接与目标机通信。目标机目标机(Target)Target)可以是嵌入式应用软件的可以是嵌入式应用软件的实际运行环境，也可以是能替代实际环境的仿实际运行环境，也可以是能替代实际环境的仿真系统。真系统。2.2.1 1 嵌入式软件开发的特点嵌入式软件开发的特点图图1 GCC模式交叉编译调试模型模式交叉编译调试模型交叉编译：在宿主机上交叉编译得到可执行文件，通过调试器下载到目标系统中调试运行，这种调试模型如图1所示。嵌入式系统的交叉编译 嵌入式软件开发的特点：嵌入式软件开发的特点：引入引入任务任务设计方法设计方法 需要需要固化固化程序程序 软件开发难度大软件开发难度大 嵌入式应用软件对嵌入式应用软件对实时性实时性、稳定性稳定性、可靠可靠性性、抗干扰性抗干扰性等性能的要求都比通用软件的等性能的要求都比通用软件的要求更为严格和苛刻。要求更为严格和苛刻。2.2.1 1 嵌入式软件开发的特点嵌入式软件开发的特点2.2 2.2 嵌入式系统开发的流程嵌入式系统开发的流程 嵌嵌入入式式软软件件的的开开发发流流程程与与通通用用软软件件的的开开发发流流程程大大同同小小异异，但但开开发发所所使使用用的的设设计计方方法法具具有有嵌嵌入入式开发的特点。整个开发流程可分为：式开发的特点。整个开发流程可分为：需求分析阶段需求分析阶段设计阶段设计阶段生成代码阶段生成代码阶段固化阶段固化阶段