嵌入式系统第1章绪论

1、1第一章 绪论邹昕光哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所2课程内容1.1 嵌入式系统概述1.2 嵌入式系统开发过程1.3 嵌入式软件系统案例31.1嵌入式系统概述嵌入式系统定义嵌入式系统 ( Embedded Systems ) 是指以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。是将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起的系统4嵌入式设备消费电子：手机、 PDA、机顶盒、微波炉大型设备：汽车、电梯、飞机、导弹通信设备：路由器、交换机、硬件防火墙其他设备：自动售货机、机器人51.1嵌入式系统概述嵌入式系统和实时系统区别【

2、误解1】嵌入式系统是实时性系统。 【误解2】实时系统处理速度很快。6实时系统在实时系统中，系统的正确性不仅依赖于计算的结果还依赖于结果产生的时间。【实例】导弹防御系统7嵌入式操作系统嵌入式操作系统定义负责对计算机硬件直接控制和管理；对应用程序提供支持的系统软件。现代嵌入式操作系统主要功能任务管理任务间同步和通信内存管理中断管理8嵌入式系统结构分层结构91.2 嵌入式软件开发过程嵌入式软件开发环境10嵌入式软件开发环境11嵌入式软件开发环境交叉编译编译链接过程在宿主机上的开发环境上执行可执行程序的运行在目标系统上执行工具链 ToolChain编译/链接工具集形成一套工具链条编译的输出是链接的输入

3、，形成链状结构【问题】为什么需要交叉编译？12嵌入式软件开发模型连接式开发环境可抽换存储装置开发环境独立式开发环境13连接式开发环境宿主机和目标系统通过网络或串口连接14可抽换存储装置开发环境宿主机通过可移动存储设备与目标系统连接目标系统包含基本引导加载程序，其他可执行程序存放在移动存储设备上15独立式开发环境宿主机和目标系统为一个设备161.3 嵌入式软件系统案例数码电子交警系统项目功能要求交通监视与机动车闯红灯抓拍控制高分辨率数码相机和地感线圈采集数据通过以太网或串行通信方式与指挥控制中心联系性能要求系统工作安全可靠系统配置简单17系统逻辑结构图18系统设计前端路口车辆检测及拍照与通信子系

4、统 控制管理中心子系统19现场子系统设计系统组成：嵌入式控制系统地感线圈检测装置高精度数码相机相关通信附件20现场子系统设计工作原理红灯亮时检测地感线圈信号变化捕捉违章车辆；控制数码相机抓拍违章车辆。绿灯亮时相片转存到控制系统的存储器内；并将照片传输到远端控制中心。21现场子系统结构图22现场子系统功能设计在设计中采用多任务并发执行的模式，需要嵌入式操作系统的支持任务定义计时任务：按照间隔时间产生各种信号违章监测任务照片上传任务系统配置任务系统监控任务任务关系23主任务系统加电或重启时该任务执行；该任务执行必要的初始化和检测，并产生其他任务；执行完相应工作该任务退出。24计时任务系统计时，产生

5、违章监测信号，照片上传信号，系统监控信号；每一秒钟执行一次；读取配置文件，按照要求定时产生各种信号违章信号时间间隔照片上传信号时间间隔系统监控信号时间间隔优先级最高 (1)25计时任务2627违章监测任务【任务描述】控制相机对闯红灯的车辆进行拍照28照片上传任务【任务描述】将数码相机中的照片下载到嵌入式控制系统的存储器中，并将照片传送给远程系统。29系统监控任务模块描述 监控自身以及通信对方是否工作正常。工作原理利用软件或硬件看门狗来监控自身是否正常工作，如果不正常，系统重启。利用心跳机制监控与远程系统通信是否正常工作，如果不正常，系统报警。30系统监控任务看门狗机制CPUwatchdogRestIOOUTIN31系统监控任务心跳机制Task1Task2How are you?Never better!32系统配置任务通信参数自动配置现场子系统