嵌入式系统原理及开发v3.1

1、明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行嵌入式系统原理与开发嵌入式系统原理与开发 主主 讲：讲： 王晓荣王晓荣明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行什么叫嵌入式系统什么叫嵌入式系统1明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行什么叫嵌入式系统？什么叫嵌入式系统？ 广义：带有微处理器的专用软、硬件系广义：带有微处理器的专用软、硬件系统统 狭义：微处理器中带有嵌入式操作系统狭义：微处理器中带有嵌入式操作系统（Embedded Operating System）的）的专用软、硬件系统专用软、硬件系统 详见详见12明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统明德明德 厚学厚学 沉

2、毅沉毅 笃行笃行现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统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明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行嵌入式系统的未来嵌入式系统的未来 嵌入式系统的应用将无处不在。嵌入式系统的应用将无处不在。 目前，产品市场翻番的周期狂热到目前，产品市场翻番的周期狂热到69个月。个月。明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行嵌入式系统的微处理器嵌入式系统的微处理器 常用的嵌入式系统的微处理器有：单片常用的嵌入式系统的微处理器有：单片机、机、DSP、ARM 单片机：适用于简单的测控系统，功能单片机：适用于简单

3、的测控系统，功能相对简单，价格较低相对简单，价格较低 DSP：适合于数字信号处理，例如：适合于数字信号处理，例如FFT、数字滤波算法、复杂控制算法等数字滤波算法、复杂控制算法等 ARM：具有强大的事务处理功能，可以：具有强大的事务处理功能，可以配合嵌入式操作系统使用配合嵌入式操作系统使用明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行单片机、单片机、DSP、ARM的关系的关系 单片机的工作，单片机的工作，ARM和和DSP都能做都能做 DSP的特点是计算速度快，专用于快速的特点是计算速度快，专用于快速数据处理数据处理 ARM具有强大的事务处理功能，适合加具有强大的事务处理功能，适合加操作系统操作系统 DS

4、P不适合加操作系统不适合加操作系统 部分单片机可以加微型操作系统部分单片机可以加微型操作系统明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行ARM简介简介 基于基于 ARM技术内核的微处理器统称为技术内核的微处理器统称为ARM芯片。芯片。将技术授权给其它芯片厂商形成各具特色的ARM芯片. . .明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行ARM核的种类核的种类 目前应用比较广泛的系列是：目前应用比较广泛的系列是： ARM7 ARM9 ARM10 Xscale明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行嵌入式操作系统嵌入式操作系统1明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行嵌入式操作系统的优缺点嵌入式操作系统的优缺点 优

5、点：优点：提高了系统的可靠性提高了系统的可靠性 程序设计和扩展更容易程序设计和扩展更容易应用程序模块化，设计过程大为简化应用程序模块化，设计过程大为简化缩短了产品的开发周期。缩短了产品的开发周期。 缺点：缺点：ROM/RAM开销大开销大25%的的CPU额外负荷额外负荷内核费用较高内核费用较高明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行嵌入式操作系统分类嵌入式操作系统分类 微型操作系统：微型操作系统：UCOSII、UCLINUX 大型操作系统：大型操作系统：Linux、Windows CE、VxWorks、Symbian、Palm OS、QNX等等明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行UCOSII C

6、/OS-II是一个源码公开、可移植、可是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用作系统。其绝大部分源码是用ANSI C写写的，使其可以方便移植并支持大多数类的，使其可以方便移植并支持大多数类型的处理器。型的处理器。C/OS-II通过了联邦航空通过了联邦航空局（局（FAA）商用航行器认证。）商用航行器认证。C/OS-II占用很少的系统资源（几占用很少的系统资源（几K的的 RAM和和ROM），并且在高校教学使用是不需要），并且在高校教学使用是不需要申请许可证。申请许可证。明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行UCLINU

7、X uClinux是完全符合是完全符合GNU/GPL公约的操作系公约的操作系统，完全开放代码。统，完全开放代码。uClinux从从Linux 2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分的绝大部分特性。适用于没有虚拟内存或内存管理单元特性。适用于没有虚拟内存或内存管理单元(MMU)的处理器，例如的处理器，例如ARM7TDMI。它通常。它通常用于具有很少内存或用于具有很少内存或Flash(几百几百K)的嵌入式的嵌入式系统。它保留了系统。它保留了Linux的大部分优点：稳定、的大部分优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对良好的移植性、优秀的网络功能

8、、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的各种文件系统的支持、以及标准丰富的API等。等。 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行WINCE Windows CE是微软开发的一个开放的、可是微软开发的一个开放的、可升级的升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作，它是精简的电脑类的电子设备操作，它是精简的Win 95。Windows CE的图形用户界面相当出色。的图形用户界面相当出色。Win CE具有模块化、结构化和基于具有模块化、结构化和基于Win32应应用程序接口以及与处理器无关等特点。用程序接口以及与处理器无关等特点。Win CE不仅继承

9、了传统的不仅继承了传统的Windows图形界面，并图形界面，并且在且在Win CE平台上可以使用平台上可以使用Win 95/98上的上的编程工具（如编程工具（如Visual Basic、Visual C+等）、使绝大多数的应用软件只需简单的修等）、使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在改和移植就可以在Windows CE平台上继续平台上继续使用。使用。 明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行VxWorks VxWorks操作系统是美国操作系统是美国WIND RIVER公司公司于于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（统（RTOS），是嵌入式开发环

10、境的关键组成），是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等，甚至在弹道制导、飞机导航等，甚至在1997年年4月登月登陆火星表面的火星探测器上

11、也使用到了陆火星表面的火星探测器上也使用到了VxWorks。明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行LPC21311明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行LPC2131简介简介 ARM7核，核，Philip公司生产公司生产 10*10mm LPC2131 - LPC2138价格（淘宝）：约价格（淘宝）：约25-30元元明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行LPC2131特性特性 引脚：引脚：64 RAM：8K FLASH:32K 10位位AD：2*8 10位位DA：1 详见详见1P51 3.1.2和和3.1.3明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行对课本的要求对课本的要求 了解了解3.1、 3.

12、2、 3.3； 理解理解 3.4 通过例题熟悉第通过例题熟悉第3章其余部分和第章其余部分和第4章的章的内容内容明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行LPC2131的内部结构框图的内部结构框图 1P57图图3.3明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行LPC2131嵌入式系统结构框图嵌入式系统结构框图ARM7内部设备存储器外部设备各种总线IO口LPC2131明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行LPC2131内部结构介绍内部结构介绍 ARM7：读取指令，运行指令：读取指令，运行指令 内部设备：芯片内部各种功能的硬件电路内部设备：芯片内部各种功能的硬件电路 存储器存储器(1P59图图3.6) ： FLASH（32k）：）： 存放程序存放程序 RAM （8k）：程序中各种变量的存储位置）：程序中各种变量的存储位置 专用寄存器：专门用途的寄存器，包括对硬件设专用寄存器：专门用途的寄存器，包括对硬件设备的操作备的操作 Boot Block(引导区引导区)：芯片厂商固化的程序，用：芯片厂商固化的程序，用户不可修改户不可修改明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行最简单的嵌入式系统设计最简单的嵌入式系统设计1明德明德 厚学厚学 沉毅沉毅 笃行笃行例题例题 基于基于LPC2131的的LED闪烁闪烁明德明德 厚学厚