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嵌入式系统嵌入式系统浅谈浅谈 -概述、项目化教学及概述、项目化教学及UPUP团队团队李宁 博士计算机科学与技术学院 UP团队内容简介内容简介嵌入式系统定义ARM与Embest嵌入式系统的挑战与机遇嵌入式系统人才的知识结构从“菜鸟”到“高手”-项目化教学模式UP团队嵌入式系统定义IEEE（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：Devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants。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个人电脑个人电脑嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统定义嵌入式系统定义示例示例马达控制器车灯尾灯控制系统后车门控制系统前车门控制系统座椅控制系统发动器控制系统所有的控制系统都是一个完整的嵌入式系统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5嵌入式系统定义嵌入式系统定义广义的讲，可以认为凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。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、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。无所不在的嵌入式系统无所不在的嵌入式系统无线通讯无线通讯成像成像消费电子消费电子汽车汽车网络网络国防军事国防军事航天航天、航空、航空嵌入式应用的发展嵌入式应用的发展从个域网到广域网从个域网到广域网嵌入式应用的发展嵌入式应用的发展家庭生活电子化家庭生活电子化嵌入式应用的发展嵌入式应用的发展AnyAny嵌入式系统的特征嵌入式系统的特征和通用的计算机系统相比，嵌入式系统具有以下特征：用于特定的任务极其关注成本大多有功耗的要求有实时的要求软件要求固态化存储 软件硬件可靠性要求更高相关产品具有较长的生命周期 产品分散很难垄断嵌入式发展现状嵌入式发展现状15ARM:中国用的最广的32位CPU体系架构EDN China 2005EDN China 2005Which microprocessor architecture would you prefer to use for your embedded system development in the next two years?120+ARM Chinese text books400+Chinese Universities offering ARM coursesx86 8%ARM 71%MIPS 8%PowerPC 12%SH3/SH4 1%Richest 3rd Party Resources16ARMARM（Advanced RISC MachinesAdvanced RISC Machines）公司公司ARM开发基于高级数字产品核心的技术ARMARM的商业模式的商业模式ARMARM的商业模式的商业模式ARM 开发用于设计和完成芯片的技术ARM 把IP授权给主要的芯片厂商200多家公司进入市场半导体供应商每个客户可以在不同的领域定制自己的产品并且为自己产品增加附加值从从2001年开始年开始持续持续6亿美金亿美金ARM 在软件和工具领域进行投入ARM 在软件和工具领域进行投入ARM 把IP授权给主要的芯片厂商ARMARM的商业模式的商业模式OEM厂商能够从不同的供应商那采购到软件互相兼容的芯片产品从从2001年开始年开始持续持续6亿美金亿美金OEM厂商能够开发多种低成本及差异化的产品ARM 开发用于设计和完成芯片的技术Enabling Differentiation and Productivity200家基于ARM的芯片公司200家支持ARM的OS及软件公司ToolchainOS&SW100家支持ARM的工具公司多渠道供货多渠道供货Multi-Sourcing多应用选择多应用选择Multi-Choices缩短开放时间缩短开放时间Reduced Time to Market差异化差异化Differentiation生产率生产率Productivity21HLHL满足不同应用的满足不同应用的ARMARM处理器处理器HLApplicationsProcessorMarketReal-TimeEmbeddedMarketMicrocontroller&FPGAMarketARM926EJ-SCortex-A8ARM11 MPCoreCortex-A9 MPCoreARM1176J(F)-S600+DMIPS Multi-Proc2000+DMIPS Multi-Proc2000+DMIPS Uni-proc600+DMIPS Uni-Proc250+DMIPS Uni-ProcARM968E-SARM946E-SARM1156T2(F)-SARM7TDMI600+DMIPS Uni-Proc150+DMIPS Uni-Proc100+DMIPS Uni-ProcCortex R4(F)600+DMIPS Uni-ProcARM7TDMICortex-M3Cortex-M122Non-MobileMobileEmbedded/Microcontroller20102010年：基于年：基于ARMARM的处理器每年出货的处理器每年出货5050亿片亿片2006201020亿片亿片/year50亿片亿片/yearMobile 2xNon-mobile 4xEmbedded 10 x23APM-Together we can do anything09年6月18日深圳英蓓特信息技术有限公司英蓓特英蓓特 EmbestEmbed ARM在中国的唯一合资企业Best+EmbestEmbest发展历程发展历程英蓓特（Embest）成立于2000年5月 嵌入开发网中国第一个嵌入式领域门户网站2001年 EmbestIDE for ARM 中国第一个ARM集成开发环境2003年 EduKit-I S3CEV40 率先面向高校推出ARM嵌入式教学平台2004年 ARM公司授权培训中心2007年 ARM公司投资英蓓特09年6月18日EmbestEmbest业务介绍业务介绍嵌入式开发工具嵌入式开发工具Embestu ARM RealView MDKu ARM RVDSu Eclipse嵌入式工控机嵌入式工控机-天漠科技天漠科技u 嵌入式ARM工控板u Mini系列ARM核心板u ARM开发平台u 嵌入式OEM/ODM智能手持设备智能手持设备-佳音时代佳音时代u 智能手机/行业PDAu WinCE/Mobileu Android ARM教学培训教学培训u 嵌入式教学平台EduKitu ARM ATC认证培训u Parasoft、.net MF09年6月18日Embest合作伙伴 ARM工具关键合作伙伴工具关键合作伙伴 微软嵌入式银牌合作伙伴微软嵌入式银牌合作伙伴 意法半导体意法半导体ST增值分销商增值分销商 美国模拟器件美国模拟器件ADI工具合作伙伴工具合作伙伴 NXP合作伙伴合作伙伴ARM 工具业务 Realview MDK/RVDS ARM 工具业务 Eclipse ADT/BDTVariablesRegistersMemory ViewCode viewProjectExplorerBreakpointDebugViewTargetManager手持智能终端业务双卡双待大屏智能手机高端户外应用智能终端基于RFID的移动管理智能终端GPS移动管理智能终端 致力于提供基于ARM Core的手持智能终端解决方案，目前方案主要应用于消费电子类应用，有：工业控制业务 英蓓特英蓓特致力于工业控制和自动化市场的嵌入式控制板开发，定位于ARM Core、超小尺寸、超低功耗、低发热和宽温工作范围。目前推出产品介绍：Single Board Computer单板电脑SBC系列 System On Module核心模块Mini系列 PC104控制单板SAM系列ARM 教学系统业务 创新的ARM 教学系统 ARM7/ARM9/Cortex-M3 套件 XScale 套件 多核，多操作系统套件 ARM 嵌入系统 教学用书 基于 uCos-II&Linux 教学指导书 基于WinCE&Vxworks 教学指导书 大学用户 超过一百所大学 超过5所大学在香港和台湾 国外用户超过20所大学(加拿大,美国,欧洲,新加坡 等.)VxWorks 武汉理工大学英蓓特嵌入式系统研发中心武汉理工大学英蓓特嵌入式系统研发中心2006武汉理工大学与Embest公司建立长期合作关系，2007年组建“武汉理工大学英蓓特嵌入式系统研发中心”，从事嵌入式开发工具、嵌入式系统软件、嵌入式应用软件的研究与开发。办公面积办公面积（M2）研究生研究生员工员工2006年100602007年2001112008年40016152009年700183609年6月18日35今天：一个充满机遇及竞争的时代成功成功执行执行创新创新机遇机遇36373839 十年八百倍的增长十年八百倍的增长:ARM“出货出货”一百亿个处理器一百亿个处理器 足以令全世界每个人都拥有一个以上的足以令全世界每个人都拥有一个以上的ARM处理器处理器 目前年出货量已达目前年出货量已达30亿亿个处理器个处理器，市场覆盖极为多元化，市场覆盖极为多元化 每秒钟有每秒钟有90多个基于多个基于ARM的各式各样产品销售的各式各样产品销售The Increasing Complexity in TV404142企业招聘岗位调查企业招聘岗位调查4344嵌入式工程师行情32位嵌入式工程师需求 根据人才缺口相关统计，32位嵌入式工程师需求缺口在增大：嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成嵌入式系统组成嵌入式系统组成应用程序应用程序实时操作系统（实时操作系统（RTOS）输入输入输出输出接口接口处理器处理器/ARM核核MMU/CacheSOC/SOPCUSBGPIOIISLCDUART和和IrDAADC/DACFPGA/CPLDDSP/浮点运算协处理器浮点运算协处理器DMA电源管理电源管理人机交互接口人机交互接口LCD/触摸屏、键盘、鼠标触摸屏、键盘、鼠标设备驱动程序、设备驱动程序、HAL、BSP文件系统文件系统/图形用户应用程序接口图形用户应用程序接口驱动层驱动层OS层层应用层应用层软软 件件以太网以太网看门狗及看门狗及复位电路复位电路Timer/RTCCANFlashEEPROMSDRAMSRAM内内存存硬硬 件件嵌入式系统人才的知识结构嵌入式系统人才的知识结构已经形成了新的专业方向 嵌入式技术是四个学科专业的结合体：微电子学科、计算机学科、电子技术学科与对象领域（应用对象）学科。嵌入式技术专业至少是“计算机学科”和“电子技术学科”两种专业的结合，嵌入式的设计工作：计算机(强)+电子技术(强)（软硬件全设计）或者：计算机(强)+电子技术(弱)（偏重软件设计）或者：计算机(弱)+电子技术(强)（偏重硬件设计）或许将主宰后PC时代嵌入式嵌入式系统知识结构系统知识结构 人才人才需求结构需求结构微电子技术（IC设计与制造）电子技术（硬件的设计制造及测试）计算机技术（应用层软件设计与测试）（操作系统移植与测试）（驱动程序设计及测试）到底学什么好呢?嵌入式嵌入式系统知识结构系统知识结构 企业的需求企业的需求49嵌入式嵌入式系统知识结构系统知识结构 企业的需求企业的需求09年6月18日51嵌入式项目工作量分类项目中的进度和工作量：硬件设计软件设计硬件改进软件测试软件改进1420天2030天2030天嵌入式系统教学的内容（计算机技术）嵌入式系统教学的内容（计算机技术）基础课电路模拟电子学数字电子学C语言专业基础汇编语言微机原理/单片机原理计算机接口技术操作系统计算机网络专业课程嵌入式系统基础(选修)嵌入式操作系统(选修)嵌入式系统软件设计(选修)09年6月18日从从“菜鸟菜鸟”到到“高手高手”？理论实践菜鸟高手工匠理论家学校如何定位？老师如何定位？学生如何定位？全才？专才？研发？测试？生产？硬件？软件？驱动？OS？应用？项目化嵌入式教学方法以项目为引导：明确目标激发兴趣建设团队以需求学理论：有的放矢学以致用深刻体会以实践为主导：循序渐进贯穿始终平滑就业09年6月18日项目化嵌入式教学方法以项目为引导 大学二年级期间，在完成基础课程之后，给嵌入式方向的学生（三本或高职）或对嵌入式有兴趣学生（一本或二本）设定明确的项目目标，例如设计一个MP3、专用PDA等；并组建团队，团队规模一般在3-6人左右。09年6月18日项目化嵌入式教学方法以项目为引导 采用导师制，老师介绍嵌入式项目开发的一般过程，以及各阶段所需要的知识。产品可行性产品立项产品详细设计产品总体设计产品测试产品包装产品维护硬件设计软件设计硬件改进软件测试软件改进09年6月18日项目化嵌入式教学方法以需求学理论了解处理器，阅读数据手册=计算机原理了解外部接口设备=计算机接口技术阅读电路图、制作电路板=模拟、数字电子学写启动代码=汇编语言无OS的驱动程序=C语言实现多任务=操作系统实现通信=计算机网络09年6月18日项目化嵌入式教学方法以需求学理论 课程开展之前，将项目对应的需求摆在学生面前，鼓励学生自学、提前学。每门课程的课程设计都必须紧密结合目标项目，在每课程结束之后就必须为项目做一些工作，完成项目中的一些工作，目标就应该接近一步。09年6月18日项目化嵌入式教学方法以实践为主导课程设计设计竞赛兴趣小组毕业设计暑期实训项目以项目统一多种实践环节；教师以导师形式全程跟踪；课程设计完成功能验证设计；暑期实训完成部分功能设计；团队内部分工合作，提倡自我管理；毕业设计完成项目原形设计；按项目设计说明书格式撰写设计报告。09年6月18日UPUP团队团队 UP UPUP 一群积极的人,不去妄想成功,只顾风雨兼程,因为我们有一颗向上的心;UP Union of Programmer,一群编程爱好者,追求编程之美,享受编程之乐;UP Union of Practicer,一群勇敢的践行者,在实践中创造价值，实现自我，我们相信只有实践才能体验真理,才能感悟人生09年6月18日UPUP团队的结构团队的结构UP导师团队:6位志同道合的老师,热爱技术,乐于分享;UP研发团队:20+位编程中的研究生,积极向上,快速提升自我中;UP兴趣小组:20+位向往编程的本科生(招募中，),希望在编程中找到自己的未来;09年6月18日UP的技术方向Eclipse Plugin开发,要求:Java操作系统嵌入式系统开发,要求:电路;C/VC操作系统数据挖掘,要求:C/C+数据库操作系统09年6月18日Welcome join UP,thanks！Q&A