嵌入式系统原理导论

1、黄恒一一、课程导言 1.嵌入式系统在生活中有哪些应用？ 1.消费类电子应用数字电视、信息家电、智能玩具、手持通讯、存储设备的核心。2.嵌入式Internet应用3.信息家电数字机顶盒汽车电子产品（18个嵌入式控制模块）CAN总线网络VOLVO S80汽车的CAN总线网络4.嵌入式应用汽车电子5.智能玩具与机器人6.嵌入式技术应用工业控制工业方面：机床、冶金、电子、交通、航空航天等行业技术升级的重要基础阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨斯”价值4万美元，可携带2架摄像机，发挥了很好作用。7.军事侦察 2002年11月28日，以色列一选举投票点，发生枪击事件，造成至少7人死亡，数十人受伤。以警方用机器人

2、在检查一具巴勒斯坦枪手的尸体。8.反恐防暴微型飞行器微型飞行器-“-“黑寡妇黑寡妇”9.空中飞行器10.基于WinCE的移动机器人平台11.基于RTLinux的仿人机器人 高 48 cm重: 6 kg灵活性：20 DOF操作系统: RT-Linux接口形式: USB 1.0 (12Mbps)响应周期: 1ms能源： DC24V x 6.2A (150W)制造：富士通 12.基于VXworks的火星探路者13.2004年“勇气号”再次登陆火星二、理论教学目的 1.通过本课程的学习，掌握嵌入式系统的组成和基本原理、ARM体系结构特点、嵌入式系统设计的一般原理及方法、以及嵌入式操作系统的基本原理及应

3、用等。二、实验教学目的2.实验教学的目的使学生掌握ARM嵌入式系统的基本原理及其项目设计的开发方法，了解各类ARM嵌入式芯片主要技术指标和性能。掌握嵌入式系统的程序设计和开发技术，掌握实时操作系统在ARM上的移值，让学生接触与掌握当今电子科技前沿的最新技术，进而有效培养学生的创新能力三、教学方法，先修课程、后续课程及课程关联 1. 采用学导式、角色扮演和案例式综合教学方法. 教学过程 学生自学 回答问题 新的教学内容 提出问题三、先修课程及后续课程 2. 学生结合自己所掌握计算机专业课程的实际确定必须具备以下先修课程基础： C C语言程序设计、单片机语言程序设计、单片机 要求：要求：课后完成学

4、习心得，课堂参与讨论课后完成学习心得，课堂参与讨论. .三、后续课程 3. 结合计算机网络理论教学和实验操作情况建议后续课程 嵌入式应用开发 考核：期末考试（考核：期末考试（70%70%）, ,学习心得（学习心得（10%10%）, , 课堂讨论（课堂讨论（10%10%）, ,出勤（出勤（10%10%）. .三、课程关联 1.先修课程单片机为嵌入式原理及应用中项目的开发有帮助。 2.先修课程C语言程序设计为嵌入式原理及应用中相关项目的编译调试有帮助。 3.嵌入式原理及应用为后续课程嵌入式开发中项目的设计有直接的关联。 1.课程主要内容以计算机各种专业知识综合应用为主要特色的课程，其指导思想是培养

5、学生从“整体”的角度认识、研究和解决嵌入式系统工程问题的方法和能力，为学生在嵌入式领域研究和开发奠定相关基础。 2.本课程共分三部分：理论部分：主要介绍嵌入式系统相关的概念及开发方法；基础部分：主要介绍ARM7体系结构、指令系统及ARM微控制器的结构原理；应用部分：主要介绍如何设计嵌入式系统。四、本课程理论主要内容四、实验教学内容目标平台目标平台开发工具开发工具嵌入式操作系统嵌入式操作系统实验项目实验项目PCPC虚拟机虚拟机armarm开发板开发板ADSLADSL集成开发环境集成开发环境H HLINUXLINUX（源代码）（源代码）四、本课程主要内容（一） 理论教学重点内容1. 绪论（嵌入式系

6、统特点、应用领域、发展趋势）2. 嵌入式硬件系统基础（基本组成，嵌入式微处理器：ARM，总线、存储系统、输入/输出接口等)3. 嵌入式软件系统基础4. 嵌入式软件应用开发基础。（二） 实践教学重点内容1. 嵌入式系统开发模式2. 嵌入式软件开发工具3. 软件分析设计方法四、本课程主要内容 第一部分 嵌入式系统概述 第二部分 ARM微处理器编程模型 第三部分 ARM9指令系统 第四部分 嵌入式程序设计基础 第五部分 嵌入式内部可编程模块 第六部分 嵌入式接口技术及应用五、嵌入式的拓展 1、嵌入式硬件的发展趋势 2、嵌入式软件的发展趋势 3、嵌入式系统开发典型过程及趋势 4、无处不在的嵌入式系统嵌

7、入式系统发展趋势 硬件1. 单核 多核（Freescale P4080 8 cores, Cavium 16 cores）2. FPGA容易越来越大，速度越来越快，可集成CPU3. 多核结合，如TI OMAP750集成DSP和ARM核（诺基亚手机，opod手机） 软件 硬件逻辑 监控程序 操作系统 Linux在嵌入式领域应用越来越广泛，发展速度快1、嵌入式硬件的发展趋势2、嵌入式软件的发展趋势3.嵌入式系统开发典型过程及趋势开始第一阶段：确定产品目标第二阶段：软件/硬件任务划分第三阶段：反复细化任务划分第四阶段：软件/硬件设计/开发产品发布第五阶段：软件/硬件整合第六阶段：产品测试、发布第七阶

8、段：产品维护、升级软件设计比重越来越大硬件设计 计算机发展的三大阶段计算机发展的三大阶段 无处不在的计算机无处不在的计算机 嵌入式系统无处不在4、无处不在的嵌入式系统1.计算机发展的三大阶段计算机发展的三大阶段 第一阶段：始于五十年代的由第一阶段：始于五十年代的由IBM, IBM, Burroughs, HoneywellBurroughs, Honeywell等公司率先研等公司率先研制的大型机。制的大型机。 第二阶段第二阶段：始于七十年代的个人计算始于七十年代的个人计算机。机。 第三阶段第三阶段：计算机正迈入下一个充满计算机正迈入下一个充满机遇的阶段机遇的阶段“后后PCPC时代时代”或或“无

9、处无处不在的计算机不在的计算机”阶段。阶段。2.无处不在的计算机无处不在的计算机 施乐公司施乐公司Palo AltoPalo Alto研究中心主任研究中心主任Mark Mark WeiserWeiser认为：认为： “从长远来看，从长远来看，PCPC机和计算机工作站将机和计算机工作站将衰落，因为计算机变得无处不在：例如衰落，因为计算机变得无处不在：例如在墙里、在手腕上、在手写电脑中在墙里、在手腕上、在手写电脑中( (象手象手写纸一样写纸一样) )等等，随用随取、伸手可及等等，随用随取、伸手可及”。2.无处不在的计算机无处不在的计算机 全世界的计算机科学家正在形成一种共全世界的计算机科学家正在形

10、成一种共识识: : 计算机不会成为科幻电影中的那种贪婪计算机不会成为科幻电影中的那种贪婪的怪物的怪物, , 而是将变得小巧玲珑而是将变得小巧玲珑, , 无处不无处不在在. . 他们藏身在任何地方他们藏身在任何地方, , 又消失在所又消失在所有地方有地方, , 功能强大功能强大, , 确有无影无踪确有无影无踪. . 人人们将这种思想命名为们将这种思想命名为: : “无所不在的计无所不在的计算机算机”。 3.嵌入式系统无处不在彼此互连即使远在火星面对面对6 6万年才有一次的机万年才有一次的机会，科学家们积极行动会，科学家们积极行动起来起来从从6 6月开始，月开始，先后有欧洲的先后有欧洲的“火星快火

11、星快车车”、美国、美国“勇气号勇气号”和和“机遇号机遇号”等三颗火等三颗火星探测器飞往火星，而星探测器飞往火星，而日本一颗本已在太空日本一颗本已在太空“迷失方向迷失方向”的火星探的火星探测器也在关键时刻及时测器也在关键时刻及时“醒醒”来，开始了久违来，开始了久违的火星之旅。的火星之旅。火星与地球，这一对在星空中遥火星与地球，这一对在星空中遥遥相望的遥相望的“兄弟兄弟”，迎来，迎来6 6万年来万年来“最亲密的接触最亲密的接触”，在，在20032003年年8 8月月2727日这一天，火星距离地球最近日这一天，火星距离地球最近达到达到55756622(555756622(5千多万千多万) )公里。公里。勇气号勇气号“哥伦比亚哥伦比亚”号，整个系统的起飞号，整个系统的起飞重量达重量达20002000吨，高吨，高5656米。米。 “小鹰小鹰”号标准排水量为号标准排水量为6010060100吨，满载排水量达吨，满载排水量达8112381123吨，舰长吨，舰长323.6323.6米，舰米，舰宽宽39.639.6米，吃水米，吃水11.411.4米，是世界上最大的常规动力航空母舰。舰员米，是世界上最大的常规动力航空母舰。舰员29302930名，名，其中军官其中军官155155名；航空人员名；航空人员24802480名，其中军官名，其中军官320320名。飞