ARM教学系统嵌入式系统简介省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

嵌入式系统教案嵌入式系统教案嵌入式系统教案嵌入式系统教案武汉创维特信息技术有限企业武汉创维特信息技术有限企业 10/10/第1页提要1 13 32 2何谓嵌入式系统未来嵌入式系统发展趋势嵌入式系统应用领域第一章 嵌入式系统介绍2第2页 嵌入式技术无处不在q处理文档、进行工作管理和生产控制计算机处理文档、进行工作管理和生产控制计算机q各种使用嵌入式技术电子产品，如：各种使用嵌入式技术电子产品，如：MP3、PDA、手机、智能玩具，网络家电、智能家电、车载电手机、智能玩具，网络家电、智能家电、车载电子设备等子设备等q在工业和服务领域中，大量嵌入式技术也已经应在工业和服务领域中，大量嵌入式技术也已经应用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器人、服务机器人等各个行业，正在逐步改变着传人、服务机器人等各个行业，正在逐步改变着传统工业生产和服务方式统工业生产和服务方式何谓嵌入式系统3第3页国际芯片市场来看q据统计每年只有据统计每年只有10-20%10-20%计算机芯片是为台式计算机芯片是为台式PCPC或或膝上电脑而设计。膝上电脑而设计。q嵌入式系统设计制造嵌入式系统设计制造CPUCPU每年大约有每年大约有10-2010-20亿片。亿片。q每年又有每年又有1 1万个新嵌入式系统计划产生，而且越来万个新嵌入式系统计划产生，而且越来越多系统需要复杂嵌入式操作系统。越多系统需要复杂嵌入式操作系统。如：手持设备市场。年全球产销量为1290万部，而到今年时预计将为6340万部。何谓嵌入式系统4第4页中国信息家电市场q年到达500亿 700亿元，今年有望到达3500亿 5000亿元。q国内现有国内现有80008000万有线电视网用户、万有线电视网用户、3 3亿多台彩色电亿多台彩色电视机和视机和70007000多万台多万台VCDVCDDVDDVD机。机。q业内分析，未来是国内机顶盒生产黄金时期，总业内分析，未来是国内机顶盒生产黄金时期，总量可望到达量可望到达1 11.51.5亿台，总产值在亿台，总产值在60060015001500亿元亿元人民币之间。人民币之间。q仅此一项，嵌入式软件开发商每年取得授权收入仅此一项，嵌入式软件开发商每年取得授权收入即可到达即可到达10101515亿元。亿元。何谓嵌入式系统5第5页嵌入式技术将成为后PC时代主宰q嵌入式技术成为当前微电子技术与计算机技术中嵌入式技术成为当前微电子技术与计算机技术中一个主要分支。一个主要分支。q使计算机分类从以前巨型机、大型机、小型机、使计算机分类从以前巨型机、大型机、小型机、微机之分变为了通用计算机和嵌入式系统之分。微机之分变为了通用计算机和嵌入式系统之分。q嵌入式应用更是包括金融、航天、电信、网络、嵌入式应用更是包括金融、航天、电信、网络、信息家电、医疗、工业控制、军事等各个领域，信息家电、医疗、工业控制、军事等各个领域，以致一些学者断言嵌入式技术将成为后以致一些学者断言嵌入式技术将成为后PC时代主时代主宰。宰。何谓嵌入式系统6第6页后PC时代产品蓬勃发展何谓嵌入式系统7第7页什么是嵌入式系统q依据依据IEEE（国际电气和电子工程师协会）定义：国际电气和电子工程师协会）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装置机器和设备装置”（原文为（原文为devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants）。）。何谓嵌入式系统8第8页简单地讲嵌入性嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境要求：嵌入到对象体系中，有对象环境要求专用性专用性：软、硬件按对象要求淘汰：软、硬件按对象要求淘汰计算机计算机：实现对象智能化功效：实现对象智能化功效q就是嵌入到对象体中专用计算机系统就是嵌入到对象体中专用计算机系统q三要素：三要素：嵌入、专用、计算机嵌入、专用、计算机q嵌入式系统特点嵌入式系统特点:由三要素引出由三要素引出何谓嵌入式系统9第9页广义地说q一个嵌入式系统就是一个含有特定功效或用途计一个嵌入式系统就是一个含有特定功效或用途计算机软硬件集合体。算机软硬件集合体。q即以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬即以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功效、可靠性、成本、件可裁剪、适应应用系统对功效、可靠性、成本、体积、功耗严格要求专用计算机系统体积、功耗严格要求专用计算机系统。q嵌入式系统发展最高形式嵌入式系统发展最高形式片上系统（片上系统（SOC）何谓嵌入式系统10第10页嵌入式系统分类芯片级嵌入（含程序或算法处理器）模块级嵌入（系统中某个关键模块）系统级嵌入非实时系统（PDA）软实时系统（消费类产品）硬实时系统（工业和军工系统）何谓嵌入式系统q按表现形式分（硬件范围）按表现形式分（硬件范围）：q按实时性要求分（软件范围）按实时性要求分（软件范围）：11第11页嵌入式处理器分类和现实状况q微控制器（微控制器（MCU）何谓嵌入式系统q数字信号处理器（数字信号处理器（DSP）q片上系统（片上系统（SOC）q可编程片上系统（可编程片上系统（SPOC）12第12页MCU何谓嵌入式系统q嵌入式微控制器经典代表是单片机这种位电子嵌入式微控制器经典代表是单片机这种位电子器件器件,当前在嵌入式设备中依然有着极其广泛应用。当前在嵌入式设备中依然有着极其广泛应用。q单片机芯片内部集成单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线逻辑、定时总线逻辑、定时/计数器、看门狗、计数器、看门狗、I/O、串行口、串行口、脉宽调制输出、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功效和外设。等各种必要功效和外设。13第13页MCU处理能力非常有限何谓嵌入式系统qMCU微控制器，总线宽度普通为微控制器，总线宽度普通为4位、位、8位或位或16位，处理速度有限，普通在几个位，处理速度有限，普通在几个MIPS，进行一进行一些复杂应用很困难，运行操作系统就更难。些复杂应用很困难，运行操作系统就更难。14第14页MPU何谓嵌入式系统q嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（Micro Processor Unit)qMPU嵌入式微处理器是由通用计算机中嵌入式微处理器是由通用计算机中CPU演演变而来，变而来，8038680387q 与计算机处理器不一样是，在实际嵌入式应用中，与计算机处理器不一样是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关功效硬件，去除其只保留和嵌入式应用紧密相关功效硬件，去除其它冗余功效部分，这么就以最低功耗和资源实现它冗余功效部分，这么就以最低功耗和资源实现嵌入式应用特殊要求。嵌入式应用特殊要求。15第15页DSP何谓嵌入式系统qDSP处理器是专门用于信号处理方面处理器，其处理器是专门用于信号处理方面处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、数字滤波、FFT、频谱分析等各种仪器上频谱分析等各种仪器上DSP取取得了大规模应用。得了大规模应用。qDSP是运算密集处理器，普通用在快速执行算法，是运算密集处理器，普通用在快速执行算法，做控制比较困难。为了追求高执行效率，不适合做控制比较困难。为了追求高执行效率，不适合运行操作系统，关键代码使用汇编。运行操作系统，关键代码使用汇编。16第16页SOC何谓嵌入式系统qSOC（片上系统）是片上系统）是IC设计发展趋势。采取设计发展趋势。采取SOC设计技术，能够大幅度地提升系统可靠性，设计技术，能够大幅度地提升系统可靠性，降低系统面积和功耗，降低系统成本，极大地提降低系统面积和功耗，降低系统成本，极大地提升系统性能价格比。升系统性能价格比。qSOC芯片已经成为提升移动通信、网络、信息家芯片已经成为提升移动通信、网络、信息家电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能电、高速计算、多媒体应用及军用电子系统性能关键器件。关键器件。17第17页SPOC何谓嵌入式系统q 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作称作SOPC。可编程片上系统（可编程片上系统（SOPC）是一个是一个特殊嵌入式系统：特殊嵌入式系统：q首先它是片上系统（首先它是片上系统（SOC），），即由单个芯片完成即由单个芯片完成整个系统主要逻辑功效；整个系统主要逻辑功效；q其次，它是可编程系统，含有灵活设计方式，可其次，它是可编程系统，含有灵活设计方式，可淘汰、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可淘汰、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程功效。编程功效。18第18页应用领域q社会经济发展产生了一些新需求，同时促进了嵌入式技术广泛应用q中国正在成为世界制造大国，在消费电子、工业应用、军事国防、网络设备等领域都有嵌入式系统应用嵌入式系统应用领域19第19页嵌入式技术刺激了许多新应用需求q嵌入式技术发展又在不停刺激新技术产生 信息家电、医疗电子病历、微小型智能武器消费电子消费电子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工业工业军事国防军事国防电子商务电子商务网络网络嵌入式系统应用领域20第20页工业控制工业控制 工业设备是机电产品中最大一类工业设备是机电产品中最大一类q过去在工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统等方面，大部分低端型设备主要采取是位单片机。嵌入式系统应用领域q伴随技术发展，当前许多设备除了进行实时控制，还须将设备状态，传感器信息等在显示器上实时显示。21第21页嵌入式系统应用领域22第22页信息家电q信息家电将成为嵌入式系统最大应用领域。信息家电将成为嵌入式系统最大应用领域。嵌入式系统应用领域q只有按钮、开关电器显然已经不能满足人只有按钮、开关电器显然已经不能满足人们日常需求。们日常需求。q含有用户界面，能远程控制，智能管理电含有用户界面，能远程控制，智能管理电器是未来发展趋势，如冰箱、空调等网络器是未来发展趋势，如冰箱、空调等网络化、智能化等。化、智能化等。23第23页嵌入式系统应用领域24第24页嵌入式系统应用领域25第25页消费类电子智能玩具、手持通讯关键嵌入式系统应用领域26第26页交通管理、环境监测q交通管理在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，当前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓家庭嵌入式系统应用领域q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。q加油站、停车场管理27第27页嵌入式系统应用领域28第28页智能玩具与机器人嵌入式系统应用领域29第29页嵌入式嵌入式InternetInternet应用应用嵌入式系统应用领域30第30页汽车电子嵌入式系统应用领域31第31页军事国防领域嵌入式系统应用领域32第32页航天领域嵌入式系统应用领域33第33页未来嵌入式系统发展趋势q互联网普及q半导体技术改进q3C（Compute,Communication,Consumer）技术快速融合q使用者需求q信息服务应用生活化未来嵌入式系统发展趋势34第34页技术渗透性和融合性未来嵌入式系统发展趋势35第35页设备关联性未来嵌入式系统发展趋势36第36页个性化服务未来嵌入式系统发展趋势37第37页Any Time,Any Where,Any Medium,Any Content未来嵌入式系统发展趋势38第38页