嵌入式计算专题

1、计算机科学概论湖南大学信息科学与工程学院1http:/ 10.1 嵌入式系统的嵌入式系统的概念概念（a）电信（b）智能卡（c）导航（e）数字消费电子（f）汽车驱动 驾驶系统（d）计算机联网 系统和外设 嵌入式系统的概念湖南大学信息科学与工程学院5http:/ 国际电工与电子工程师协会（IEEE）给出的定义：控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置该定义具有突出的应用色彩，不过现在看来，似乎并未充分体现嵌入式系统现今的学术内涵。嵌入式系统的概念湖南大学信息科学与工程学院6http:/ Large Scale Integration）技术的发展，可以将整个中央计算单元集成到一块芯片上，这样的芯

2、片也被称作微处理器。微处理器被广泛“嵌入”到各类产品中，并通过嵌入式软件来实现某些特定的功能。为“嵌入式”应用而设计的微处理器也被称为嵌入式微处理器。应用实例：用于计算器产品中的第一台商用微处理器Intel 4004以及被广泛应用的汽车制造业领域。汽车上的嵌入式系统嵌入式微处理器的优势湖南大学信息科学与工程学院9http:/ 10.2 嵌入式系统的构成嵌入式系统的构成嵌入式硬件嵌入式软件10.2.1 嵌入式硬件湖南大学信息科学与工程学院12http:/ 湖南大学信息科学与工程学院13http:/ 嵌入式处理器通用微处理器/微控制器（MPU/MCU）专用集成电路（ASIC）高性能数字信号处理器（

3、DSP）现场可编程门阵列（FPGA）多采用32位的精简指令集结构（RISC），取其特有的高速度、低功耗、小尺寸、价位低的特点常用来协助解决网络与多媒体所需实时处理的高速运算问题常用来满足特定应用的动态可编程特性等主流嵌入式微处理器嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心组成部分，其作用相当于系统的大脑。湖南大学信息科学与工程学院14http:/ 嵌入式处理器MPU-DSP双核片上系统MPU-FPGA可编程片上系统MPU-DSP-FPGA三核结构的可编程片上系统常见架构湖南大学信息科学与工程学院15http:/ 嵌入式处理器选择处理器时的考虑因素市场上已有CPU 供应商处理速度功耗技术指标支持工具供应商

4、是否提供评估版湖南大学信息科学与工程学院16 嵌入式处理器实例数字电视机顶盒硬件结构湖南大学信息科学与工程学院17http:/ 存储器存储器是构成嵌入式系统硬件的重要组成部分，它主要用于存储程序指令、数据以及其他重要的系统配置细节，是嵌入式计算机系统中的记忆设备。只读存储单元ROM随机存储单元RAM内部存储器闪存Flash Memory硬盘外部存储器湖南大学信息科学与工程学院18 输入输出设备输入输出设备常用于系统与外界交互键盘各种传感器触摸屏输入设备显示器发光二极管喇叭输出设备实例：自动售卖机中的系统、移动电话中的系统10.2.2 嵌入式软件湖南大学信息科学与

5、工程学院19http:/ 嵌入式操作系统实时系统分时系统硬实时系统：在指定的时间内未能实现一个确定的任务将会崩溃的系统，往往需要添加专门用于时间和优先级管理的控制芯片软实时系统：虽然对时间要求同样重要，但出现超时情况时不会导致致命错误，主要通过软件编程实现对时限的管理嵌入式操作系统特点在于多任务的管理湖南大学信息科学与工程学院21http:/ 嵌入式操作系统Palm OSWindows CE常用嵌入式操作系统嵌入式LinuxVxWorkspSOS湖南大学信息科学与工程学院22http:/ 嵌入式软件开发特点：交叉编译模式 嵌入式系统的软件开发流程湖南大学信息科学与工程学院23http:/ 嵌入

6、式软件开发实例：嵌入式系统编程框架之“Hello World”湖南大学信息科学与工程学院24http:/ 10.3 嵌入式计算的特点嵌入式计算的特点面向特定应用对象和任务设计的，具有很强的专用性，对成本、体积、功耗有一定的限制。大多有实时要求，需要有对外部事件迅速做出反应的能力。大多需要长期连续运行，对计算的可靠性和稳定性有很高要求。许多嵌入式系统的人机交互界面也有其特殊性。实例：数码相机湖南大学信息科学与工程学院25http:/ 10.4 嵌入式计算发展趋势与新挑战嵌入式计算发展趋势与新挑战10.4.1 嵌入式计算发展趋势高性能低成本信息化网络化低功耗智能化便捷化湖南大学信息科学与工程学院26http:/ 嵌入式计算所面临的挑战1.性能与内核速度之间的矛盾 系统性能受限于慢速系统组件 连线长度限制了能以内核速度访问片上内存的大小湖南大学信息科学与工程学院27http:/ 嵌入式计算所面临的挑战2.嵌入式操作系统应具有的特点可靠性高实时性强面向应用可裁剪和移植编程体积小功耗低湖南大学信息科学与工程学院28http:/ 嵌入式计算所面临的挑战3.复杂的系统带来