太原理工大学单片机第12章---嵌入式单片机系统.ppt

张兴忠制作 单片机原理与接口技术 太原理工大学 电子工业出版社 第12章嵌入式单片机系统 1 了解嵌入式系统的概念和特点 2 了解嵌入式系统及嵌入式处理器的分类 3 熟悉嵌入式系统的组成和应用 4 熟悉嵌入式系统的设计流程和设计方法 本章教学要求 第12章嵌入式单片机系统 本章目录 12 1嵌入式系统概述12 1 1嵌入式系统的发展与特点12 1 2嵌入式系统的分类12 1 3嵌入式系统的应用12 2嵌入式系统12 2 1嵌入式系统的组成12 2 2嵌入式处理器12 2 3嵌入式系统的设计特点12 2 4嵌入式系统的设计流程 12 3嵌入式系统设计举例12 3 1需求分析12 3 2规格说明12 3 3体系结构设计12 3 4硬件系统设计12 3 5软件系统设计12 3 6系统调试习题与思考题 第12章嵌入式单片机系统 12 1嵌入式系统概述 1 嵌入式系统的概念2 嵌入式系统的发展史3 嵌入式系统的特点 12 1 1嵌入式系统的发展 历史与发展 1 功能单一 2 严格的约束 3 反应性与实时性 4 综合技术学科 5 专用开发工具 12 1 2嵌入式系统的分类 1 单个微处理器2 嵌入式处理器可扩展的系统3 复杂的嵌入式系统4 在制造或过程控制中使用的计算机系统 1 嵌入式移动数据库2 嵌入式系统在智能家居网络中的应用3 嵌入式语音芯片4 基于小范围无线通信协议的嵌入式产品5 其他工控和仿真领域嵌入式设备也早已得到广泛应用 12 1 3嵌入式系统的应用 12 2嵌入式系统 12 2 1嵌入式系统的组成 12 2 2嵌入式处理器 1 嵌入式处理器 2 嵌入式处理器的主要评估指标 12 2 2嵌入式处理器 1 MIPS测试基准 2 Dhrystone 3 EEMBC 12 2 3嵌入式系统的设计特点 1 嵌入式系统通常是面向特定应用的系统2 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效地设计3 嵌入式系统设计需要交叉开发环境4 嵌入式系统的程序需要固化5 嵌入式系统的软件开发难度较大 12 2 4嵌入式系统的设计流程 1 需求分析阶段 2 规格说明阶段 3 体系结构设计 4 硬件构件和软件构件设计阶段 5 系统集成和测试阶段 6 系统调试阶段 12 3嵌入式系统设计举例 本节利用ADI公司的ADuC834芯片构成一个嵌入式皮带秤称重控制系统 ADuC834是一款以MCS 51系列的8052处理器为内核的高性能单片机 本节将从需求分析 规格说明 体系结构设计 硬件系统设计 软件系统设计到系统调试 介绍系统的开发过程 表12 2需求分析表格 12 3 1需求分析 12 3 2规格说明 嵌入式皮带秤称重控制系统是对皮带运输机所输送物料进行动态连续计量的设备 皮带上物料的重量通过称重传感器转换为电压信号 皮带运行速度通过测速传感器转换为脉冲信号 这两种信号经过A D转换 滤波 放大后进入单片机进行运算处理 处理的结果诸如瞬时流量 累计流量等信息可以通过LCD点阵液晶屏进行显示 并且通过外设键盘输入等可对系统的某些参数进行读取与修改 同时通过RS232 RS485通讯接口电路可以与上位机之间进行通讯 实现远程数据采集 远程性能诊断 远程参数调整的功能 12 3 3体系结构设计 体系结构设计指硬件体系结构和软件体系结构设计 包括对硬件 软件的执行装置的功能划分以及系统的软件 硬件选型等 1 硬件体系结构设计 1 概念设计 1 称重传感部分 2 控制部分 3 外设 4 通信 2 总体设计 1 传感器 2 控制部分 3 外设 4 通信 2 软件体系结构设计 1 由于嵌入式皮带秤称重控制系统对实时性的要求并不是非常高 因此操作系统选择Keil51中的TinyRTOS 2 C语言作为编程语言的一种 其通用性好 可移植性强 并且由于程序模块化设计 因此可维护性非常高 本系统中选择C语言作为编程语言 3 近年来Keil51版本不断升级 高版本的Keil51编译器 尤其是Keil Vision2 基于Windows的C51集成编译环境 以其性能优越 使用方便而得到广泛的应用 Keil51以软件包的形式向用户提供C51交叉编译器 A51宏汇编 并且提供丰富的库函数和功能强大的集成调试工具 本系统中选择Keil Vision2作为软件开发环境 12 3 3体系结构设计 12 3 4硬件结构设计 1 单片机Adu834最小系统设计 2 信号调理电路设计 3 键盘与显示接口电路设计 4 串行通信电路设计 12 3 5软件系统设计 1 软件设计分析 1 时钟初始化 2 端口初始化 3 存储区初始化 4 ADC和DAC初始化 5 定时器初始化 6 串口初始化 12 3 5软件系统设计 2 软件模块设计 1 主程序 2 初始化程序 3 中断子程序 12 3 6系统调试 嵌入式皮带秤称重控制系统的调试可按12 2 4节中介绍的嵌入式系统的调试步骤进行 在动态调试中 除了单片机模块的调试和串行通信模块的调试 这里特别给出键盘与显示模块的调试 键盘模块调试应与显示模块结合起来进行调试 调试时根据执行按键的功能进行相应的操作 看显示模块显示的内容是否正确 如果不正确 再修改对应的功能键程序或修改显示屏的显示方式程序 样机调试通过后 要到现场安装使用 在使用过程中 如发现问题要及时返回实验室 修改后 再到现场使用 直至完全符合客户需求后才可进入批量生产 习题与思考题 1 什么是嵌入式系统 2 与通用型计算机相比 嵌入式系统有哪些特点 3 根据嵌入式系统的复杂程度 嵌入式系统可分为哪4类 4 举例介绍嵌入式处理器有哪几类 5 从硬件系统来看 嵌入式系统有哪几部分组成 画出简图 6 嵌入式系统的设计与传统系统设计相比具有哪些异同点 第12章嵌入式单片机系统 7 结合嵌入式系统的典型组成 试分析常见的嵌入式产品 PDA 手机等 大体的结构组成 8 设计实现一个MCS 51系列单