第1章-嵌入式系统概述.ppt

1 第1章嵌入式系统概述 梅魁志副教授kzmei 人工智能与机器人研究所 2 课程内容安排 嵌入式系统概述 2学时 ARM体系结构 6学时 ARM指令系统 4学时 XScale微处理器的体系结构 4学时 W90P710应用处理机的介绍 4学时 嵌入式Linux 操作系统移植 2学时 嵌入式软件开发环境的建立 2学时 W90P710开发平台BootLoader与SystemLibrary 4学时 ARMADS与W90P710g开发板的程序验证 4学时 实验 3 教材及其参考资料 1陈章龙主编 嵌入式技术与系统 IntelXScale结构与开发 北京航空航天出版社 2004年2月第1版 WayneWolf 嵌入式计算系统设计原理 机械工业出版社 2002年 4 嵌入式系统定义 嵌入式系统是以应用为中心 以计算机技术为基础 且软硬件可裁减 适应应用系统对功能 可靠性 成本 体积 功耗有严格要求的专用计算机系统 5 嵌入式系统应用领域 6 汽车电子应用 7 嵌入式系统的分类 硬件范畴芯片级 包含程序与算法的处理器模块级 系统中的核心模块部件系统级 片上系统 SOC 软件范畴非实时系统 PDA个人数字助理软实时系统 消费类电子产品硬实时系统 GPS全球定位系统 8 嵌入式硬件方案选择 P1 微控制器MCU MCS 51数字信号处理器DSP TMS320C6000微处理器MPU 1 X86微处理器优点 开发方便 移植容易 缺点 体积大 功耗高 实时性差 2 嵌入式微处理器StrongARM Xscale 片上系统SOC 9 MP3播放器主芯片解决方案 1 MCU ASIC DSP 珠海炬力等2 DSP Motorola TI ADI3 ARM Philips Telechips 10 嵌入式处理器 ARM架构微处理器ARM公司是嵌入式RISC处理器的知识产权IP供应商 典型的ARM处理器内核 ARM7TDMI ARM9TDMI及ARM10TDMI ARM7 ARM系列32位整数运算核 T 内含16位压缩指令集Thumb D 支持片内DEBUG调试 M 增强型乘法器 I 嵌入式ICE宏单元 StrongARM架构处理器针对手持式消费类电子设备核移动计算与通信的嵌入式处理器 IntelXScale架构处理器针对无线手持应用产品的嵌入式处理器 见教材P7页 11 嵌入式软件系统的特征 系统内核小 最小可达5K专用性强 通用芯片向专用芯片发展系统精简 指令精练 效率高高实时性操作系统 VxWorks嵌入式软件面向标准化嵌入技术应用需要开发工具和开发环境嵌入技术的软件工作量增大 12 嵌入式操作系统的特点和种类 1 编码空间体积小 2 面向应用 可裁减和定制 3 实时性强 4 可靠性高 1 通用类 WindowCE 嵌入式LINUX 2 面向工业和通信类 Symbian VxWorks 3 单片机类 uC OS 4 面向Internet类 PalmOS 13 嵌入式操作系统 VxWorks 美国WindRiver公司于1983年开发 具有可靠 实时 可裁减特性 WindowsEmbedded 支持具有丰富应用程序和服务的32位嵌入式系统 主要系列 WindowsCE3 0 WindowsNTEmbedded4 0和带有ServerApplianceKit的Windows2000 PalmOS Compag公司产品 在PDA市场占据很大分额 具有开放的操作系统应用程序接口 API 可以让用户灵活方便地定制操作系统 嵌入式Linux 近两年 Linux在嵌入式领域异军突起 它的独特性 将使其作为开发嵌入式产品的操作系统具备巨大的潜力 Linux具有一些独特的优势 层次结构及内核完全开放 强大的网络支持功能 具备一整套工具链 广泛的硬件支持特性 14 应用软件开发 嵌入式系统的编程语言汇编和C C 交叉编译器 15 系统软件调试 1 模拟开发调试SIMULATION 2 嵌入式在线仿真Embedded ICE 3 远程调试 16 技术开发平台化标准化开放化 1 PNE 网络设备平台 IXP1200网络处理器2 PCD 消费设备平台 3 PIC 工业设备平台 4 PCI 汽车信息平台 5 PSC 关键安全平台 WindRiver 17 平台支撑系统软件 实时操作系统RTOS RealTimeOperationSystem 板级支持包BSP BoardsupportPackage 设备驱动程序DeviceDriver 协议栈ProtocolStack 中间件Middleware位于平台 硬件与操作系统 和应用之间的通用服务 集成 通用 基础性中间件 应用程序Application 18 IntelPCA架构 P2 PersonalInternetClientArchitecture 1 应用子系统 2 通信子系统 3 内存子系统 19 摩托罗拉A1200 手机制式 GSM手机昵称 A1200 明 尚品PDA外观样式 翻盖支持频段 850 900 1800 1900MHz网络连接 GPRS标配电池 850mAh摄像头像素 200万像素手机通话时间 270 420分钟CPU Intel XScale312MHz 20 IntelXscale开发平台 21 Sitsang平台体系结构 IntelSitsang平台结构 22 芯片制造和设计的不断进步 23 未来嵌入式技术演进 24 多核媒体处理器 25 ARM多处理器平台 26 诺基亚手机典型应用方案 操作系统 SymbianOSS60应用处理器 高频经济型 MXC300 30 E71 E65 单核可变频的ARM11369MHz处理器 包括通讯 数据 多媒体等诸多功能的处理任务 支持3G网络 增加了对GPS功能的支持 缺少很多解码器 3D处理性能较低等 在多媒体表现方面稍稍逊色 高画质型 OMAP2420 N95 N93i等 使用ARM1136 频率可以达到330MHz 集成了2D 3D图形处理器 支持openGL 运算速度高达每秒2百万个多边形 27 嵌入式系