嵌入式系统导论——第一章

1、嵌入式系统导论嵌入式系统导论2013年2月桑楠桑楠 信息与软件工程学院前前 言言3教师简介教师简介教授，信息与软件工程学院本科、研究生毕业于四川大学计算机系所属团队嵌入式实时计算主要研究方向 嵌入式实时高可信技术； 嵌入式实时操作系统技术。 实时嵌入式系统软件工程与应用开发技术 4背景背景 从上个世纪九十年代中期到现在，嵌入式系统（应用）已经从一个不起眼的单词，发展成覆盖所有应用领域、家喻户晓的时髦话题。 我国已经是世界最大的加工厂（嵌入式产品），也是各类电子产品应用和消费的大国，但国内工业界的技术水平、特别是设计水平相当落后。 5背景背景 产品研发的新要求：能够使用工具缩短开发周期；能够自行

2、规划、选型、设计、并组织开发一个拥有自主知识产权的新产品。 . 课程课程内容内容7本课程目标本课程目标第一第一门门嵌入式方向嵌入式方向课课，三个核心目标，三个核心目标 入门导引入门导引帮助学生全面了解嵌入式系统领域知识结构、应用和产业概览、发展趋势。 提升提升方向方向学习兴趣，拓展知识面学习兴趣，拓展知识面引导学生更为投入地学习其它后续课程。 嵌入式软件开发嵌入式软件开发基础应用能力培养基础应用能力培养8本课程内容本课程内容共共32学时，课堂讲授学时，课堂讲授16学时学时，实验室讲授及实，实验室讲授及实验验16学时学时无所不在的嵌入式系统无所不在的嵌入式系统 基本概念；与其他领域的关联；发展历

3、程；知名的组织、企业、网站等。嵌入式系统方向知识体系嵌入式系统方向知识体系知识体系，教学体系，学科发展；学生应具备的素质和能力。嵌入式系统基础知识嵌入式系统基础知识一些核心概念，特点、软硬件子系统、非功能性保障要求等。9本课程内容本课程内容（续）（续）共共32学时，课堂讲授学时，课堂讲授16学时学时，实验室讲授及，实验室讲授及实验实验16学时学时嵌入式软件开发体系嵌入式软件开发体系基本开发环节；编程语言：嵌入式软件工程思想；开发方法；常用工具链。嵌入式系统与产业链嵌入式系统与产业链应用产业链；开发产业链嵌入式系统方向的典型问题嵌入式系统方向的典型问题并发控制；智能产品；物联网；可信嵌入式系统等

4、10本课程本课程考核考核本课程成绩由四部分组成：本课程成绩由四部分组成： 平时成绩平时成绩10%；考勤、作业等。 期中成绩期中成绩10%；一个小报告 实验成绩实验成绩40%；实验过程及报告 实验成绩实验成绩40%；开卷第一章第一章无所不在的嵌入式系统无所不在的嵌入式系统信息技术与嵌入式系统信息技术与嵌入式系统嵌入式系统应用嵌入式系统应用 嵌入式系统的基本概念嵌入式系统的基本概念嵌入式系统发展历程嵌入式系统发展历程与其他学科的关系与其他学科的关系知名的人物知名的人物、组织、组织和企业和企业12科学、工程、技术科学、工程、技术科学科学笼统地说，科学即反映自然、社会、思维等的客观规律的分科知识体系工

5、程工程工程是科学和数学的某种应用：利用自然界的物质和能源，做出高效、可靠且对人类有用的东西技术技术 人类改变或控制其周围环境的手段或活动；涵盖了人类生产力发展水平的标志性事物13常用的计算机常用的计算机天河1号车载计算机直观、桌面、简便庞大、高速、高性能、复杂多样、隐藏、专用、.14科学家的共识科学家的共识计算机将变得小巧玲珑，藏身在任何地方, 又消失在所有地方；功能强大, 无影无踪。计算机变得无处不在：例如在墙里、在手腕上、在手写纸上等等，随用随取、伸手可及日常接触日常接触的各类应用的各类应用16手机：功能日益复杂手机：功能日益复杂智能手手机机4G手机手机手机手机游戏游戏17智能电视机顶盒电

6、视：越来越像计算机电视：越来越像计算机3D电视18Google电视电视19汽车电器汽车电器车载电脑轮胎气压监视未来的CIS20数码产品数码产品数码数码产品产品 数码数码奥巴马奥巴马 21网络拓扑结构示意交换机 网络设备网络设备便携式交换机 22摩托车驾驶 模拟系统模拟系统歼十座舱通道飞机模拟数字油田 23智能机器人智能机器人24仿人机器人仿人机器人仿人仿人机器人机器人机器人创意机器人创意 娱乐娱乐机机器人器人：分布式控制：分布式控制25单兵数字化装备单兵数字化装备26美军陆地勇士系统美军陆地勇士系统27国产系统国产系统28舰载综合电子战系统舰载综合电子战系统电子侦察系统信号截获系统雷达告警系统

7、单脉冲测向系统电子干扰系统超视距目标瞄准.29月球探测月球探测30中国的月球探测中国的月球探测31医疗仪器医疗仪器显微手术设备 32医疗仪器：血液采集系统医疗仪器：血液采集系统33普适计算普适计算34可穿戴计算可穿戴计算可穿戴计算基本模型美国：可穿戴电脑支持环境、设备和人的高效感知与自然交互35智能小区管理智能小区管理36其他其他 工业控制 油田探井 无线传感网络 物联网 游戏 .37小结小结38小结（小结（2） 嵌入式系统无处不在，桌面系统依然有用 计算机与使用者的比率达到和超过100:1的阶段 95%以上都是嵌入式计算机系统 嵌入式应用带动了产业的迅猛发展嵌入式系统定义嵌入式系统定义不同的

8、起源及其定义方式40早期的认知早期的认知看不见的计算机，一般不能被用户编程, 它有一些专用的I/O设备, 对用户的接口是应用专用的。41不同行业的考虑不同行业的考虑先进的计算机技术、先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结各个行业的具体应用相结合后的产物合后的产物42专注于专注于OS的提法的提法由嵌入式微处理器、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、管理等功能 43较广义的认知较广义的认知作为某种技术过程的一核心处理环节，能直接与宿主环境接口或交互的计算机系统44国内通用定义国内通用定义嵌入式系

9、统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的专用系统。45IEEE的定义的定义Device used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants46计算机工业的分类计算机工业的分类 传统的分类大型计算机、中型机、小型机和微型机 特殊分类PC 新的分类嵌入式计算机和通用计算机47另一种思路另一种思路嵌入式系统不是专用计算机系统嵌入式系统不是专用计算机系统!关于实时的概念关于实时的概念49几个示例几个示例 学校上课 搭乘火车、出租车 医院手

10、术 股票交易 收看电视节目 接听电话 .成功与否有时间约束50实时系统实时系统 POSIX 1003.b定义能够在限定响应时间内提供所需水平服务的计算机系统 一般性定义一个实时系统是指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性，也取决于结果产生的时间：如果系统的时间约束条件得不到满足，将会发生系统出错。51实时的认知实时的认知实时并不等于快！它是一个相对的概念，确切定义应该是“及时”，即在系统允许的时间范围内完成任务 嵌入式系统嵌入式系统发展历程发展历程53发展历程简图发展历程简图54嵌入式系统嵌入式系统 雏形雏形 20世纪60年代 采用晶体管计算机、磁芯存储61，多功能数字分析器，多功能数字分析

11、器Verdan，舰载舰载“民团团民团团员员”，A-5A，15分钟分钟1961，D-17自动导航控制计算机，民兵导弹，首个大规模生产的嵌入式系统1962，乙烯厂，第一次工业装置中的直接数字控制（DDC）首个现代嵌入式系统：阿波罗首个现代嵌入式系统：阿波罗导航系统，导航系统，1968，MIT55简单嵌入式系统简单嵌入式系统 20世纪60年代末到70年代 微处理器、单片机、DSP，无操作系统1971，Intel 4004，6万/s，4位1975，第一块单片机，TEXAS的TM1000，4位1980，8051，8位1978，DSP，AMI的S2811，8位56复杂嵌入式系统复杂嵌入式系统 20世纪80

12、年代到90年代 16或32位处理器，嵌入式OS，广泛应用，现场网1981，第1个商业嵌入式实时内核VRTX32，Ready System1983，DynaTAC8000X手机，10年，1亿，半小时Cisco 路由器57网络化的嵌入式系统网络化的嵌入式系统 20世纪90年代末开始 各类设备上网，移动设备，.Android PhoneApple TV上网冰箱与其他学科的关系与其他学科的关系59嵌入式嵌入式技术的领域关联技术的领域关联嵌入式领域嵌入式领域企业、机构企业、机构61知名企业知名企业 62标准化组织、机构标准化组织、机构ISO：国际标准化组织的英语简称，International Orga

13、nization for Standardization或International Standard OrganizedIEC：国际电工委员会， International Electrotechnical Commiss，1906，有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作PLCopen：解决与工业控制编程相关主题，1992PICMG： 高性能通信和工业计算机应用，1994IGRS：闪联，信息设备资源共享协同服务（Intelligent Grouping and Resource Sharing），联想，家庭63网站、论坛网站、论坛中电网：http:/ 硬件/软件中国Linux公社：/嵌入开发网： http:/ Strata 工程师国际认证（厂家无关、热门厂家无关、热门） 证书的价值不高