嵌入式系统及其应用.ppt

嵌入式系统及其电路的开发设计,本讲内容,学习本课程的意义 本课程内容概述 计算机技术的发展 计算机应用概览,学习本课程的意义 本课程内容概述 计算机技术的发展 计算机应用概览,本讲内容,学习本课程的意义,1、随着技术的高速发展，计算机成为所有研究设计工作的必备工具，研究生将是高层次的研究设计人员，你们未来的工作主要是研究设计，因此离不开计算机这种基本工具。所以必须学习了解计算机技术。 2、对于工科方向的研究生，对控制技术的了解和掌握也是很重要的方面。而现代各类控制器的核心器件就是计算机，因此学习了解计算机测控技术的相关知识就必不可少。 3、西方国家在计算机技术领域对我国保密，当然人家也是要保护自己的知识产权，无可厚非。但是由于他们握有这种具有核心竞争力的技术，他们就靠这个在军事装备、科学研究、IT产业、工业、医疗等领域占领制高点，领导技术发展的潮流；以其高科技的产品赢取大量外汇从而占领经济的制高点；而把高能耗、高资源消耗、高污染的制造业例如炼钢、轮船船身制造、飞机机体制造、汽车车体制造、火车车体制造等放到中国等国家，大量消耗我国有限的资源，损害我国的可持续发展能力，保护他们的资源，保持他们可持续发展的能力。因此，为了我们国家的长久利益，提升我们在计算机领域的技术水平势在必行。,嵌入式系统定义、特点,嵌入式系统定义：用于仪器、设备、装置或生产线测量与控制的计算机系统称为嵌入式系统。 嵌入式系统与普通计算机系统的主要区别是：以测量控制为主要任务，对输入输出能力、抗干扰能力要求高。对运算速度要求不是很高。而普通计算机要求速度越高越好。其它能力要求则不是很高。 这就形成了两大类计算机产品: 一类是用于控制的计算机 另一类是用于数值计算的计算机,一般来讲，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。 随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统的应用得到了广泛的发展，嵌入式系统已经应用到了信息家电、手持机、环境监测、工业控制等各个领域。,嵌入式系统特点,嵌入式系统特点,装有嵌入式系统的装置或设备很多，例如飞机、舰船、火车、汽车、工厂的数控机床、加工中心、自动生产线、各类机器人、各种家用电器、电控玩具、电子医疗仪器、导弹、雷达，各类检测设备、通信设备(交换机、基站、手机)等等。 普通计算机以计算为目标，结构简单，品种较少。分为大、中、小、微4种系列，发展最快的是微型机。 嵌入式系统计算机以测控为目标，结构复杂，品种繁多，包括了从微机到单片机的所有计算机种类，功能多样化。,本讲内容,学习本课程的意义 本课程内容概述 计算机技术的发展 计算机应用概览,微机硬件与系统 解剖麻雀单片微型计算机(8位16位32位单片机学习) 计算机通信技术 计算机数据采集技术 电路设计相关技术,本课程基本内容 嵌入式系统(计算机测控系统),本讲内容,学习本课程的意义 本课程内容概述 计算机技术的发展 计算机应用概览,计算机的发展，微机和微控制器,计算机是人类文明史上最重要的发明之一，是人类在生产实践和科学研究中所创造的最有价值的工具，是人类智慧的结晶。 计算机按运算速度和规模，分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机，以及各类微控制器(单片微型计算机简称单片机)。 微型机发展快，用量很大。微控制器也发展迅速，用量相当大。 目前微型计算机的发展，以三个方面的技术为主线，一是用于数值计算和信息处理的PC机微处理器及其外围芯片的技术研究，二是品种繁多的8位单片微控制器与数字信号处理器DSP及32位微控制器ARM的研究，三是工业控制计算机(工业PC)与可编程序控制器PCC/PLC技术研究。 微控制器的发展，主要集中在各类单片机（8位机、DSP、ARM）的技术发展方面，将更多的功能加入到单片机中，或者简化单片机使其成为某些专用的功能简单、体积小巧的单片机。,15,工控机示意图,西门子工控机,研华工控机,16,工业PC的结构,工业控制机的典型结构如下图所示，主要有以下几部分组成。,工控机典型结构图,全钢机箱 无源底板 工业电源 CPU卡 其他配件,17,CPU板,18,无源底板,8051开发板,ARM开发板,本讲内容,学习本课程的意义 本课程内容概述 计算机技术的发展 计算机应用概览,计算机应用概览,从应用方面来看，微型计算机已经广泛应用到社会生活的各个领域，具体如下： 1、工业：机械制造、化工产品制造、电子产品制造、生活用品制造、油气勘探生产储存运输加工、电力自动化、交通工具自动化等。 机械制造：包括机械冷加工(车、铣、刨、磨、镗、钻、铰)中的各类自动机床与加工中心，热加工(铸造、锻压、焊接、热处理)中的自动控制。 化工产品制造：包括化肥、农药、药品、化学试剂、油漆、涂料、化学添加剂、各类油脂、洗涤剂(肥皂、香皂、洗衣粉、洗衣液)等中的自动控制。 电子产品制造：所有电子元器件(二极管、三极管、可控硅、MOS管、MOSFAT、各类集成电路、电阻、电容)的制造，全部在计算机控制下，高精度地多遍定点加工。目前能够制造集成电路加工设备的国家为数不多，这些设备要在很小的硅片上加出数百万个晶体管和数目庞大、交错纷杂的连线，而且要多遍加工，要求的精度很高。要全部靠计算机进行控制。,计算机应用概览,生活用品制造：例如服装，在现代化的服装厂里，服装的加工全部是批量进行，缝纫机全部由电脑控制，自动缝制衣服，就是衣服上的、帐子上需要的复杂的绣花，也是由计算机控制的绣花机进行。 油气田勘探：勘探中先是航测，再是踏勘，再是地震勘探(获取地下的地质构造)，再是打探井，取出岩心，对岩心进行古生物检测与分析，确定地层的地质年代，检测岩心的含油汽情况，检测岩心的孔隙度、孔隙结构、含油饱和度，再进行整个探区的各探井资料的整合，运用计算机进行大量勘探数据的综合分析，确定该区油气的储量。这些工作几乎全部要在计算机上进行。 油气田开发：要进行开发方案的制定，首先要进行多种井网方案的油田开发计算机模拟，确定自喷期、转注时机、转注方案。优选开发方案，然后制定开发规划，按照确定的井网打井， 电力自动化：所有发电厂的发电机及其它设备全部由计算机控制和管理，进入发电厂的控制中枢主盘，就会看到一大排计算机在进行方方面面的控制和管理。 交通工具自动化：现在的火车、汽车、飞机、轮船都有计算机控制系统和计算机管理系统。,计算机应用概览,2、金融业(包括银行信贷管理与结算、股票管理与操作)。 3、交通业(铁路与民航的网络售票系统、城市交通管理网络系统)。 4、电信业(通信网管理、收费计时、结算网络系统)。 5、教育业(学校管理、多媒体教学、招生管理网络系统、学生、教师档案信息系统)。 6、信息业(互联网、局域网、天气预报、