嵌入式系统及应用-chapter_1ppt课件

1、第1章 嵌入式系统概述内容q1. 嵌入式系统q2. 嵌入式系统的实现q3. 嵌入式软件q4.嵌入式开发内容One Laptop Per Child简称：简称：OLPC “嵌入式智能电脑将是除了嵌入式智能电脑将是除了PC和互联网之和互联网之外最伟大的发明。外最伟大的发明。-美国著名未来学家尼葛罗庞蒂美国著名未来学家尼葛罗庞蒂嵌入式系统 几个数据 2019年，全球PC出货量近3亿台！也就是说英特尔、AMD等卖出了近3亿个PC处置器。 2019年用于嵌入式系统的嵌入式处置器出货量就超越了100亿片！这是PC芯片的30倍强！ 2021年嵌入式处置器出货量还将增长到107.6亿！而09年PC市场萎缩近4

2、。 全球95以上的电子产品都属于嵌入式系统 嵌入式系统的工业年产值已超越1万亿美圆 现实中的嵌入式系统What?Why?How? 嵌入式 系统 本质上是一种计算机系统！计算机计算机嵌入式系统的定义l以运用为中心、以计算机技术为根底、软件硬件可裁剪、顺应运用系统对功能、可靠性、本钱、体积、功耗严厉要求的公用计算机系统。 l是用来控制、监视或辅助设备、机器或工厂运转的安装。-电气工程师协会IEE l与个人计算机系统，效力器系统相对应l“后PC时代:两者的分界限越来越不明确!为什么需求嵌入式计算机？ 从方波发生器说起硬件方波发生器 方波周期用过渡过程公式可以求方波周期用过渡过程公式可以求出出 ：)2

3、1ln(212fRRCRT方波发生器ORG GOTOMAINORG0 x04GOTOINT_PROMAINCLRFSTATUS ；选存储体0 CLRFPORTA ；清A口 BSFSTATUS，RP0；选存储体1MOVLW0 xC7； PORTA输入， MOVWFTRISA；PORTA输出BCFSTATUS，RP0；选存储体0MOVFPORTA，0；读入频率序号ANDLW0 x07CALLFeqTab ；查延时常数MOVWFDlySav ；保管时间常数ContinueBSFPORTA，WaveOut ；输出波形高电平CALLDlyCntBCFPORTA，WaveOut ；输出波形低电平CALLD

4、lyCntGOTOContinueFreqTab ADDWF PCL ; RETLW 0 xEE；600HzRETLW 0 xB1；800HzRETLW 0 x8D；1000HzRETLW 0 x75；1200HzRETLW 0 x64；1400HzRETLW 0 x57；1600HzRETLW 0 x4D；1800HzRETLW 0 x45；2000Hz；延时子程序DlyTimMOVFDlySav，0MOVWFDlyCntDLoopDECFSZDlyCntGOTODLoopRETURN 改动频率、占空比红外遥控编码 目前运用的红外遥控编码有多种格式！ 万能遥控器、学习型遥控器：万能遥控器、学

5、习型遥控器：实践是一个单片机！实践是一个单片机！嵌入式系统的特点 技术含量高：计算机、半导体、电子技术、运用领域知识的结合 嵌入式系统是计算机技术、半导体技术以及电子技术与各个行业的详细运用相结合的产物。这就决议了它必然是一个技术密集、资金密集、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统的特点 嵌入式系统是定制的 嵌入式系统通常是面向用户、面向产品、面向特定运用的。 嵌入式系统CPU都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，可以把通用CPU中许多由板卡完成的义务集成在芯片内部，从而有利于整个系统设计趋于小型化。 在对嵌入式系统的硬件和软件进展设计时必需注重效率，去除冗余，针对用户的详细需求，对系统进展合理

6、配置，才干到达理想性能。 嵌入式系统的特点 实时性、可靠性与稳定性 波音飞机、神舟 器件选用 容错 Reset vs. Watchdog嵌入式系统的特点 生命周期长 嵌入式系统和详细运用有机地结合在一同，其晋级换代也是和详细产品同步进展的。因此嵌入式系统产品一旦进入市场，便具有较长的生命周期。 通用计算机：“Wintel联盟 嵌入式系统：没有哪个公司的操作系统和处置器可以垄断市场。 中国计算机开展的切入点？嵌入式系统的运用医用领域航空航天汽车电子系统 汽车中嵌入式处置器占半导体器件个数的33%。低端汽车大约用到3040个高端汽车大约用到70个左右嵌入式处置器8bits，16bits, 运用在低

7、端汽车中，32bits运用在高端汽车和高级运用上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一切的控制系统都是一个完好的嵌入式系统汽车电子系统内容q1. 嵌入式系统q2. 嵌入式系统实现q3. 嵌入式软件q4.嵌入式开发内容嵌入式系统实现Microcontroller：低功耗，低价钱，高吞吐率和高可靠性的公用功能的运用Microprocessor：需求高处置性能、复杂的运用DSP：高速的乘法器和浮点才干，运用在需求高密度数学计算的信号处置系统中FPGA：可定制的计算体系构造，定制的接口逻辑，可以在运算过程中在线配置以合顺运用的高密度计算； 类似于通用计算机中

8、的CPU。在任务温度、抗电磁干扰、可靠性等方面普通都做了各种加强。 在运用中，将微处置器装配在专门设计的电路板上，只保管和嵌入式运用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。嵌入式微处置器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。CPUROMRAM外设1外设2单板计算机嵌入式微处置器DSP处置器对系统构造和指令进展了特殊设计，使其适宜于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP运用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处置器。 嵌

9、入式DSP处置器比较有代表性的产品是Texas Instruments的TMS320系列和Motorola的DSP56000 系列。数字信号处置器DSP现场可编程门阵列FPGAFPGA其实是一个包含有大量门电路的逻辑元件, 它的每一个门的定义可以由运用者来定义,好像一张白纸或是一堆积木，自在地实现一个数字系统。FPGA可以能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU下至简单的74电路，都可以用它来实现。利用FPGA的在线修正才干，随时修正设计而不用改动硬件电路。嵌入式微控制器又称单片机，它将整个计算机系统集成到一块芯片中以某一种微处置器内核为中心，芯片内部集成ROM、RAM、总线、定时/计数器、

10、I/O、串行口、A/D、D/A等各种功能和外设 微控制器单片机单片化，体积小，功耗和本钱低、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流微控制器的片上外设资源普通比较丰富，适宜于控制，因此称微控制器。 MCU占嵌入式系统约70的市场份额种类和数量多8051、AVR、PIC数目众多ARM芯片等。微控制器单片机复位部件看门狗部件晶振部件I/O部件中断部件ROM部件SRAM部件定时器部件CPU核微控制器单片机Atmel：ATtiny10 AVR微控制器8-pad UDFN封装，大小仅为220.6mm，分量不到8mg微控制器单片机内容q1. 嵌入式系统q2.嵌入式系统实现q3. 嵌入式软件q4.嵌入

11、式开发内容嵌入式软件 概述计算机系统由硬件和软件组成。软件任务量 超越系统任务量的2/3软件本钱 超越系统总本钱的2/3组成：引导程序-bootloader操作系统设备驱动程序运用程序开发调试工具嵌入式软件的实现 根本概念运用程序普通是一个无限的循环，可称为前后台系统或超循环系统。很多基于微处置器的产品采用前后台系统设计，例如微波炉、机、玩具等。在另外一些基于微处置器运用中，从省电的角度出发，平常微处置器处在停机形状，一切事都靠中断效力来完成。前后台系统 根本概念 中断效力程序处置异步事件，这部分可以看成前台行为，前台也叫中断级。时间相关性很强的关键操作一定是靠中断效力程序来保证的。 循环中调

12、用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为，后台也可以叫做义务级。这种系统在处置的及时性上比实践可以做到的要差。 ISRISRISRISR后台前台中断效力程序前后台系统嵌入式操作系统 概述监控程序操作系统实时操作系统分时操作系统多道批处置操作系统适用于多个用户共享系统资源适用于计算中心等较大的计算机系统适用于嵌入式设备和有实时性要求的系统中实时操作系统是我们引见的重点嵌入式操作系统 根本概念操作系统硬件硬件驱动操作系统用户程序嵌入式操作系统总的来说实时操作系统是事件驱动的，能对来自外界的作用和信号在限定的时间范围内作出呼应。它强调的是实时性、可靠性和灵敏性, 与实时运用软件相结合成为有机的整体起着中心作用。用于实时性要求高的实时控制系统，嵌入式实时操作系统具有规模小(普通在几K几十K 内)、可固化运用。实时性强(在毫秒或微秒数量级上) 。内容q1. 嵌入式系统q2.嵌入式系统实现q3. 嵌入式软件q4.嵌入式开发内容嵌入式开发内容 需求分析、系统设计 硬件开发 芯片选型 板级设计 加工、调试 软件开发 构造设计 系统移植、驱动开发 运用程序开发 系统调试学习嵌入式开发要掌握什么？ 掌握普通的开发流程和软硬件实现技艺 掌握一款主流单片机的特性和用法 掌握典型运用需求的处理方案