嵌入式系统第1章嵌入式系统概述.ppt

主讲人： 叶水生 学时： 40 QQ:53584701 手机南昌航空大学信息学院 嵌入式系统 课程意义 课程设置的必要性： 应用需求越来越复杂 微处理器技术快速发展 嵌入式技术成为核心 课程内容与目标： 理解嵌入式系统的概念和基本要 素 掌握嵌入式系统软硬件设计的基 本方法 实践嵌入式系统项目的开发流程 为深入开展嵌入式系统相关科研 项目奠定基础。 课程目的 本课程介绍了嵌入式系统的前沿技术和发展趋 势，重点讲述了基于ARM微处理器的嵌入式硬件平 台、嵌入式操作系统(Linux）和嵌入式软硬件系统 开发技术。 采用理论学习和实践并重的教学方法，着重培 养学生的实际动手能力，通过熟悉开发环境与开发 流程、编程实践等基础实验，使学生能够掌握嵌入 式系统设计的基本方法。 需要的基础知识 先导课程 计算机操作系统 微机原理 C语言 需要了解的基础知识 了解操作系统、单片机和微机 原理的基本概念，能够熟练使用C语言 。 教材及参考资料 马忠梅等，ARM 理解定点运算和浮点运算的区 别； 了解函数调用过程参数的传递 和堆栈的使用； 掌握程序的优化方法； 掌握低级汇编语言，能够计算 程序执行时间； 深入掌握计算机体系结构和组 成原理； 嵌入式系统Vs计算机系统：技能要求 一、嵌入式系统工程师与计算机工程师的区别 ？ 计算机工程师能够做嵌入式系统开发吗；（部 分能，限于软件） 嵌入式系统工程师能够做计算机软硬件开发吗 ？（大都能） 二、嵌入式系统教育与计算机教育的区别？ 知识体系结构：区别不大； 嵌入式系统：硬件20%、软硬件结合30%、软件 50%； 计算机系统：硬件5-20%、软件件结合0-5%、 软件80%； 嵌入式系统Vs计算机系统：体系结构 底层 操作系统 应用软件 硬件 中间层 操作系统 应用软件 PC系统嵌入式系统 嵌入式产业是中国企业难得的发展机遇 中国制造，低端利润，缺乏核心技 术，受制于人，DVD、通讯、 中国具有最大的嵌入式技术市场， 智能手机、数字电视、智能家居、 华为、爱国者的成功经验 中国制造向中国智造（设计+制造 ）的转变 发展嵌入式教育是中国企业成功的根本 人才是决定企业成功的根本因素； 中国企业落实的根本原因在于IT教育的 落后； 全球嵌入式人才竞争的舞台上，中国和 发达国家处于同一起跑线； 抓住嵌入式教育的历史发展机遇，中国 工程师的质量和数量将超过美国、印度，成 为全球第一； 我们有机会创造历史！ 软件工程师Vs嵌入式软件工程师 嵌入式教育的根本是研究制定嵌入式教育体系 嵌入式系统教育 硬件软件 控制 理论 FPGA ARM/X86 机器人 实践 项目 嵌入式项目实践 嵌入式人才培养体系结构（参 考） 嵌入式应用工程师能力结构 嵌入式专业知识体系 至少一种嵌入式处理器。 最好选用当前流行的32位处理器，如 ARM、MIPS系列，具体哪种处理器可根据学校实 际情况来定。 至少一种嵌入式操作系统。 具体哪种操作系统可根据学校实际情况来 定，但最好选用一种较简单、开源的嵌入式操作系 统，学生可以直接查看操作系统源代码，如Linux 、 c/osII操作系统。 一套嵌入式开发工具。 根据处理器不同选择不同底层程序开发工 具（每种类型的处理器有不同的底层程序开发工具 。如ARM处理器流行的开发环境为ADS），根据 选用的嵌入式操作系统选择该应用平台的对应开发 工具（如Linux系统平台的开发软件包为GCC套件 ）。 一类开发语言。 目前在嵌入式设备上的程序绝大多数采用 C语言，因此建设采用C系列语言为学习对象。 ARMLinux(+ucos)+GCC(+ADS)+C课 程体系主线 嵌入式工程师开发内容 （1）硬件电路设计 PCB电路设计、电路焊接与调试等硬 件电路，这是典型的电子工程师所完成的工作。 （2）Bootloader及底层系统开发 Bootloader类似于通用计算机系统的 BIOS，这是由于大多数嵌入式系统都需要运行 操作系统，因此需要一个加载操作系统的程序， 即Bootloader程序，这个程序的主要工作就是引 导操作系统。一般来说，Bootloader是由硬件工 程师完成的，其主要代码都是由汇编语言和C语 言编写的，并且大量代码是与硬件直接相关的。 嵌入式工程师开发内容 （3）操作系统移植 由于现有的操作系统并不一定适合当前硬件处理 器架构，故需要对现有的操作系统内核源代码进行适当修改 ，重新编译，以适应新处理器，这一部分工作即所谓的操作 系统移植，如Linux操作系统在ARM上的移植，Linux操作系 统即为现有的操作系统，ARM为应用处理器平台，因为 Linux最初是针对X86处理器的，因此需要对内核源代码进行 修改，一般来说，操作系统只有少部分代码是汇编编写的， 但这一部分开发仍然需要工程师熟悉硬件底层结构。 （4）驱动开发 由于嵌入式系统是专用系统，大量的驱动程序都 需要开发者自己开发，因此，底层软件开发工程师其中一个 非常重要的开发工作就是驱动程序设计，一般来说，大量驱 动程序仍然是由C语言编写的（少量汇编程序），这一部分 开发需要工程师熟悉硬件底层以及软件设计。 （5）上层应用开发工程 图形界面开发、数据库开发 发展方向 底层开发 电路设计 系统开发 驱动开发 基于操作系统开发 Linux WinCE Vxworks Symbian 跨平台上层应用开发 J2ME等 常用嵌入式开发工具 直接面向硬件的开发 SDT、ADS （集成开发环境） CodeWorrier 面向特定操作系统的应用 面向WinCE的Embeded VC 面向Symbian的C/C+集成开发环境 面向Linux的GNU Tools (主要是 GCC/G+） 操作系统开发 GCC/C+ (支持uClinux, Linux, ECOS, uC/OS-II等) 其它 J2ME等基于JAVA的编程 参考文献 1ARM Limited.,ARM Developer Suite Version 1.2 Getting Started S 2ARM Limited.,ARM Developer Suite Version 1.2 Developer Guide S 3ARM Limited.,ARM Developer Suite Version 1.2 Debug Target Guide S 4ARM Limited.,ARM Developer Suite Version 1.2 Assembler Guide S 5ARM Limited.,The ARM-THUMB Procedure Call Standard Development Systems Business Unit Engineering Software Group ARM Limited S 6SAMSUNG ELECTRONICS, USERS MANUAL S3C2410X 32-Bit RISC Microprocessor Revision 1.2 S 7SAMSUNG ELECTRONICS, USERS MANUAL S3C44B0X 32-Bit RISC Microprocessor Revision 1.2 S 8Maxim Integrated Products, RS-232 Transceivers Datasheet S 9 Burr-Brown Corporation , ADS7843 Datasheet