第1章：嵌入式系统基础

嵌入式系统原理与应用

－基于ARM微处理器和Linux操作系统主讲教师:韩洁琼Joan.hjq@163.com课程要求先修课程：计算机组成原理与系统结构、数据结构、汇编语言、C语言程序设计、微机原理与接口技术等。按时上课（10％点名）认真完成作业（10％）较好完成实验内容及认真撰写实验报告（10％）阅读相关资料期末考试成绩（70％）课程教学资源相关教学材料公共邮箱帐号：EOS2011WL@163.com密码：abc123456第1章：嵌入式系统基础嵌入式计算机技术嵌入式计算机技术是21世纪计算机技术一个重要的发展方向，其应用领域相当广泛，包括工业控制、消费电子、网络通信、科学研究、医疗卫生、航空航天等方方面面。我们今天所熟悉的电子产品几乎都可以找到嵌入式系统的影子，它从各个方面影响着我们的生活。嵌入式系统近年来，随着嵌入式系统产中的迅猛发展，社会对嵌入式技术人才的需求也越来越多，学习嵌入式技术的人员数量也在迅速增加。由于嵌入式系统的多样性，增加了嵌入式系统学习和开发难度，为了让初学者能较为全面地学习嵌入式系统的开发过程，为将为从事嵌入式领域的工作奠定基础，特开设了这门专业选修课。（网络工程专业，电子信息技术专业）嵌入式系统嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。嵌入式系统用在一些特定专用设备上，通常这些设备的硬件资源（如处理器、存储器等）非常有限，并且对成本很敏感，有时对实时响应要求很高等。特别是随着消费家电的智能化，嵌入式更显重要。像我们平常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3Player、数字相机（DC）、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(SetTopBox)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。

嵌入式系统

嵌入式系统是软件与硬件的结合，搞嵌入式开发的人有两类：

一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，他们主要是做硬件设计，有时要开发一些与硬件关系最密切的最底层软件，如BootLoader、BoardSupportPackage(像PC的BIOS一样，向下驱动硬件，向上支持操作系统），最初级的硬件驱动程序等。他们的优势是对硬件原理非常清楚，他们虽然更擅长定义各种硬件接口，不足是对复杂软件系统往往力不从心（例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等）。

嵌入式系统

另一类是学软件、计算机专业出身的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。如果学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，完全也可编写BSP和硬件驱动程序。嵌入式硬件设计完成后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作（目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计，国内的硬件设计力量相对弱些，很多嵌入式公司自己只负责开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大程度在软件上，在软件方面是最有“花头“可做的），所以从事软件的人完全不用担心在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势。

嵌入式开发硬+软嵌入式开发硬+软嵌入式开发高端产品

机

器

人机器人分类我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。第1节：嵌入式系统定义第2节：嵌入式系统发展历程第3节：嵌入式系统的特点第4节：嵌入式系统结构第5节：嵌入式微处理器第6节：嵌入式操作系统第7节：网络温度采集系统（实例）第1章：嵌入式系统基础第1节：嵌入式系统定义第2节：嵌入式系统发展历程第3节：嵌入式系统的特点第4节：嵌入式系统结构第5节：嵌入式微处理器第6节：嵌入式操作系统第7节：网络温度采集系统（实例）第1章：嵌入式系统基础

嵌入式系统是什么？

与我们日常生活相关的嵌入式产品有那些？手机MP3/MP4/MP5数字相机、摄像机复读机游戏机电视机嵌入式系统的应用领域?嵌入式在消费电子中的应用（1）手机（2）电子书阅读器（3）摄像机血糖仪便携式心电监护仪智能输液泵嵌入式在医疗设备中的应用智能输液泵智能输液泵再思考智能输液泵再思考近年来，由于系统错误或故障导致的输液泵召回和扣留事件屡见报端，输液泵制造商的诚信及其底线受到了极大的考验。最简单的输液泵是注射器，但自动化技术却将各种各样的故障因素带入输液过程和输液泵产品。据FDA报告，软件错误是最常报告的智能输液泵问题之一。交换机路由器ADSL（宽带）上网嵌入式在网络中的应用嵌入式在汽车中的应用相关专业术语嵌入式在军事中的应用嵌入式在军事中的应用埃及考古某高等院校开发的嵌入式应用产品智能汽车2010年的智能汽车2011年的智能汽车2012年的智能汽车智能输液监控管理我院学生的嵌入式产品设计我院学生的嵌入式产品设计我院学生的嵌入式产品设计我院学生的嵌入式产品设计我院学生的嵌入式产品设计我院学生的嵌入式产品设计我院学生的嵌入式产品设计我院学生的嵌入式产品设计2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛机器人接力赛为室内项目，实物参考图如图2所示。赛前给各参赛队15-30分钟作为现场调试时间。

2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛我院学生组队“仲园队”参加机器人接力赛2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛2011年广东省机器人大赛

仲园队2011年广东省机器人大赛嵌入式产品的核心

嵌入式产品的优势嵌入式产品的优势（1）根据IEEE（InstituteofElectrical&ElectronicEngineers,国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。嵌入式系统的定义？（2）通俗定义嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统的定义？第1节：嵌入式系统定义第2节：嵌入式系统发展历程第3节：嵌入式系统的特点第4节：嵌入式系统结构第5节：嵌入式微处理器第6节：嵌入式操作系统第7节：网络温度采集系统（实例）第1章：嵌入式系统基础

20世纪70年代，微处理器的出现，计算机出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速从计算机机房走进了各种设备的控制单元中；这些微型机嵌入到某些应用场合中固定的设备当中，实现了对这些设备的智能化控制。1.2嵌入式系统的发展历史

1.2嵌入式系统的发展历史例如，将微控制器配置上各种外围接口电路，安装到纺织机械设备中，对纺织生产过程进行控制，对生产的纱线，布料等进行缺陷检测等。很明显，这种形式的计算机与传统观念中在机房的通用计算机是有所区别的。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到某些设备中，实现这些对象的智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。1.2嵌入式系统的发展历史

二十世纪末，嵌入式系统所基于的硬件架构由通用计算机相同的CPU＋芯片组逐渐转变为单芯片架构。这个结果是应用需求所必然导致的，基于单芯片的嵌入式系统具有结构简单，设计难度低等优点。这种转变大大扩宽了嵌入式系统的应用领域。1.2嵌入式系统的发展历史

计算机是应数值计算的要求而诞生的。在计算机发展的早期，电子计算机技术一直是以沿着满足高速数值计算的道路发展的。

通俗地说：计算机是因科学家需要一个高速的计算工具而产生的。

1、嵌入式系统的由来

当计算机速度达到一定程度后，就完全能够满足某些领域的应用。所以它们不再追求速度，而是希望：体积小，应用灵活嵌入到具体的应用体中，而不以计算机的面貌出现直接面向控制对象因此，一种称之为单片机或微控制器的技术得到发展。面向测控对象，嵌入到实际应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入计算机系统，简称嵌入式系统（EmbeddedSystem）为了区分这两种计算机类型，通常把满足海量高速数值计算的计算机称为通用计算机系统。

1、嵌入式系统的由来

计算机系统分几类，它们功能上有什么区别？

计算机系统分2类，即：通用计算机系统（通用计算机）和嵌入式计算机系统（嵌入式系统）嵌入式系统：主要应用于控制领域，兼顾数据处理。通用计算机：主要应用于数值计算、信息处理、兼顾控制功能。

嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的MP3和一个PC104工控计算机都可以认为是嵌入式系统。2、嵌入式系统的发展历程

最早的单片机是Intel公司的8048，8位单片机，它出现在1976年。同期Motorla推出68HC05，Zilog公司推出Z80系列。

80年代初，Intel又进一步完善了8048，在它的基础上研制成功了8051。1971年Inlet公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。2、嵌入式系统的发展历程20世纪70年代：单片机20世纪80年代：嵌入式操作系统20世纪90年代：实时多任务操作系统21世纪：互联网2、嵌入式系统的发展四阶段第一阶段：

以4到8位单片机为核心的可编程控制器系统。这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言程序对系统进行直接控制。主要特点是：系统结构和功能都相对单一，存储容量较小。以前在国内工业领域应用较为普遍，但目前已经远远不能适应现代化工业控制和新兴信息家电等领域的需求。2、嵌入式系统的发展四阶段第二阶段：

以8位到16位嵌入式处理器为基础、以简单操作系统为核心。主要特点是：CPU种类繁多，通用性比较弱；系统开销小、效率高；操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业，用户界面不够友好；系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。2、嵌入式系统的发展四阶段第三阶段：

以32位RISC嵌入式中央处理器，并且使用嵌入式操作系统。主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口，开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。2、嵌入式系统的发展四阶段第四阶段：

以Internet为标志的迅速发展的阶段。以前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，随着Internet的进一步发展，以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式设备与Internet的结合才是嵌入式技术的真正未来。2、嵌入式系统的发展四阶段第四阶段：传统的以PC为中心的互联网应用现在已开始转向以嵌入式设备为中心。IA(InternetAppliance)概念现在甚为流行，这表明互联网应用进入嵌入

式互联网的时代已经来临。据网络专家预测，将来在互联网上传输的信息中有70％是来自小型嵌入式系统。如何通过互联网共享嵌入式设备的信息，已成为当今电子界的热门话题，单片机系统作为嵌入式系统中的一种，其接入Internet的前景也倍受人们看好。2、嵌入式系统的发展四阶段

嵌入式系统接入Internet的意义嵌入式系统主要用于大楼、工厂和家庭的控制网络及其他信息网络，其接入Internet后，不仅实现了网络远程监控、诊断和系统升级，而且为嵌入式系统共享更多的网络信息资源提供了平台。更重要的是控制网络不再需要租用专线和拨打长途电话来维持运行。从而大大降低运行成本：控制网络通过Internet接入。还可提供前所未有的增值服务和管理功能。总之Internet接入可明显提高企事业单位的经济效益，改变社会组织的运营模式。智能楼宇（实例）案例:物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是：“TheInternetofthings”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网这个概念，在中国早在1999年就提出来了。最初称为传感网。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。案例:物联网物联网嵌入式系统产品性能不断提高产品功耗不断降低，体积不断缩小网络化、智能化程序不断提高软件成为影响价格的主要因素3、嵌入式系统发展趋势1.产品种类不断丰富，应用范围不断普及随着Internet作为“第四代媒体”地位的确定，Internet对人类的生活方式已经产生了极大的影响，数字化生存已经成为社会普遍关心的热门话题，这种新的社会基础设施使人们获得了前所未有的信息交互能力，信息垂手而得的梦想成为现实，同时Internet不再是专业人士的专利。对于Internet访问，PC也不再是唯一的工具。2.产品性能不断提高随着芯片集成度的不断提高，生产价格不断下降，嵌入式系统在适当价格下可以获得的性能越来越高，具体表现在两个方面：一是微处理器的位数会更高；二是多媒体处理能力会更强。3.产品功耗不断降低体积不断缩小随着低功耗技术的不断发展，芯片集成度的不断提高，嵌入式系统的功耗将会不断降低，体积也会不断缩小。在未来的发展中，会继续追求更小、更省电这两个目标。华为推出的原子路由器4.网络化智能化程度不断提高当嵌入式产品可能提供更多的功能时，人们对产品灵活性、智能化的需求就开始列入开发人员的议事日程。使产品具有更高的智能，方便人们使用，提高工作效率。

网络化也是嵌入式应用的一个主要发展方向，由于应用不断复杂化、智能化，相互密切协作的需求大大增加，在它们之间实现网络连接是必然之路，如在汽车电子中，使用了越来越多的微处理器。5.软件成为影响价格的主要因素在硬件性能不断提高，成本不断下降，应用智能化、复杂化程度不断加强，产品种类极大丰富，信息交流不断增加的情况下，软件将取代硬件而逐渐成为产品价格的主体。以硬件为核心的成本控制思想会成为过去，未来的转变是以软件成本为核心来提导产品的设计与生产。第1节：嵌入式系统定义第2节：嵌入式系统发展历程第3节：嵌入式系统的特点第4节：嵌入式系统结构第5节：嵌入式微处理器第6节：嵌入式操作系统第7节：网络温度采集系统（实例）第1章：嵌入式系统基础1、嵌入式系统的特点专用性可裁剪（资源有限）可靠性实时性低功耗（1）专用性嵌入式系统通常是面向某个特定应用的，所以嵌入式系统的硬件和软件，尤其是软件，都是为特定用户群设计的，因此它通常都具有某种专用性的特点。 手机主要完成通话

MP3主要听歌游戏机主要用于玩游戏电子词典主要用于翻译1、嵌入式系统的特点（2）可裁剪性好从嵌入式系统专用性的特点来看，作为嵌入式系统的供应者，理应提供各式各样的硬件和软件让用户选用。但是，这样做势必会提高产品的成本。为了既不提高成本，又满足专用性的需要，嵌入式系统的供应者必须采取相应措施使产品在通用和专用之间进行某种平衡。目前的做法是把嵌入式系统硬件和操作系统设计成可裁剪的，以供嵌入式系统开发人员根据实际应用需要量体裁衣，去除冗余，从而使系统在满足应用要求的前提下达到最精简的配置。1、嵌入式系统的特点（2）可裁剪性好通用计算机通常喜欢配置越高越好，安装的软件越全使用越方便。嵌入式系统设计思路是：够用即可。主要是减少系统的功耗和稳定性。一个产品发布后，软件一般不变。（3）可靠性高开发人员和用户都希望嵌入式系统可以不出错地连续运行，或者出现错误后系统也能自我修复，而不总是依赖人工干预，这对嵌入式系统的可靠性提出了极高的要求。为了提高嵌入式系统的可靠性，嵌入式系统中的软件通常都固化在单片机本身或者存储芯片上，而不是存储于磁盘等其他载体中。1、嵌入式系统的特点109/48（3）可靠性高

嵌入式系统长期工作，出现的故障率要很低。通用计算机每天会关机，但嵌入式系统一般是每天24小时工作，如：手机。

提高可靠性的办法有：存储不用磁盘，而用芯片。软件代码质量要求高，应最大可能避免“死机”发生。利用“看门狗”检测是否死机，如果死机就自动启动。1、嵌入式系统的特点单片机中的WatchDog看门狗定时器是一个计数器，基本功能是在发生软件问题和程序跑飞后使系统重新启动。看门狗计数器正常工作时自动计数，程序流程定期将其复位清零，如果系统在某处卡死或跑飞，该定时器将溢出（overflow），并将进入中断。在定时器中断中执行一些复位操作，使系统恢复正常的工作状态，即在程序没有正常运行期间，如期复位看门狗以保证所选择的定时溢出归零，使处理器重新启动。111/48（4）实时性好嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、数据采集、通信等领域中，主要用来对宿主对象进行控制，所以对嵌入式系统有较强的实时性要求。例如：汽车刹车、火箭控制、工业控制等系统对实时性要求就极高。为了提高嵌入式系统的实时性，嵌入式硬件系统极少使用存取速度慢的磁盘作为存储器；在软件上要求更加精心的设计，从而使嵌入式系统能快速地响应外部事件。

1、嵌入式系统的特点112/48（4）实时性好指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程。1、嵌入式系统的特点113/48（4）实时性好

实时分：强（硬）实时和弱（软）实时。汽车刹车系统要使用强实时。汽车导航系统可使用弱实时。

1、嵌入式系统的特点（5）低功耗小型的便于携带的嵌入式产品，例如：手机、PDA、MP3、数码相机等，这些设备一般需要采用体积较小的电池来供电，只有降低系统的功耗，才能让系统工作更长的时间。

降低嵌入式系统功耗的技术有很多方法如：降低工作电压、系统资源最小化、简化芯片结构等。1、嵌入式系统的特点第1节：嵌入式系统定义第2节：嵌入式系统发展历程第3节：嵌入式系统的特点第4节：嵌入式系统结构第5节：嵌入式微处理器第6节：嵌入式操作系统第7节：网络温度采集系统（实例）第1章：嵌入式系统基础1.4嵌入式系统的结构嵌入式系统是一种完成某一特定功能的专用计算机系统，虽然它可能不以计算机的形式而出现，但它的结构与普通的计算机结构是非常相似。嵌入式系统也是由硬件和软件两大部分组成的。硬件是整个系统的物理基础，它提供软件运行平台和通信接口；软件用于控制系统的运行嵌入式系统硬件ARM开发箱带显示器的开发板核心板+接口板1.4嵌入式系统的结构嵌入式系统的硬件可以分为三大部分：微处理器外围电路外部设备。1.4嵌入式系统的结构微处理器是嵌入式硬件系统的核心部件，它负责控制整个嵌入式系统的执行。外围电路的功能是与微处理器一起组成一个最小系统。外围电路包括嵌入式系统的内存、I/O端口、复位电路、时钟电路和电源等。外部设备是指必须通过接口电路才能与微处理器进行通信的设备。它也是嵌入式系统与真实环境交互的接口，它包括USB(通用串行总线）、扩展存储器（FlashCard）、键盘、鼠标、LCD（液晶显示）等。1.4嵌入式系统的结构1、嵌入式系统构架2、嵌入式系统硬件嵌入式系统硬件可分为：微处理器、外围电路和外部设备。嵌入式系统的软件结构四个层次板级支持包BSP(BoardSupportPacket)实时系统RTOS(RealTimeOperationSystem)应用编程接口API(ApplicationProgrammableInterface)

应用程序1、嵌入式系统构架嵌入式系统软件可分为：板级支持包BSP(BoardSupportPacket)/设备驱动接口（DeviceDriverInterface,DDI）、实时操作系统（RealTimeOperationSystem,RTOS）、可编程应用接口（ApplicationProgrammableInterface,API）和应用程序。板级支持包的主要功能是什么?它主要包括哪两部分?嵌入式系统软件1.板级支持包(BSP)它是介于嵌入式硬件和上层软件之间的一个底层软件开发包，主要目的是屏蔽下层硬件。板级支持包的主要功能:该层有两部分功能：系统引导功能，包括嵌入式微处理器和基本芯片的初始化；提供设备的驱动接口DDI(DeviceDriverInterface),负责嵌入式系统与外部设备的信息交互。嵌入式系统软件2.实时操作系统这是对多任务嵌入式系统进行有效管理的核心部分，可以分成基本内核和扩展内核两部分。

基本内核提供操作系统的核心功能，负责整个系统的任务调度、存储分配、时钟管理、中断管理，也可以提供文件、GUI、网络等通用服务；

嵌入式系统软件扩展内核则是根据应用领域的需要，为用户提供面向领域或面向具体行为的操作系统扩展功能，如图形图像处理、汽车电子、信息家电等领域的专用扩展服务。嵌入式系统软件嵌入式系统软件3.应用编程接口应用编程接口也可称为嵌入式应用编程中间件，由嵌入式应用程序提供的各种编程接口库（Lib）或组件（Component）组成，可以针对不同应用领域（如网络设备、PDA、机顶盒等）、不同安全要求分别构建，从而减轻应用开发者的负担。嵌入式系统软件4.应用程序这是最终运行在目标机上的应用软件，如嵌入式文本编辑、游戏、家电控制、多媒体播放等软件。嵌入式系统软件

并不是所有嵌入式系统的软件都包括以上四个层次。有些嵌入式系统只有板级支持包和应用程序两个层次，而没有使用RTOS和API这两个层次，所以在实际使用中，要根据具体应用需求来进行配置和裁剪。嵌入式系统软件简单嵌入式系统复杂嵌入式系统（4）嵌入式系统与通用计算机的功能上的区别通用计算机：主要应用于数值计算、信息处理、兼顾控制功能。嵌入式系统：主要应用于控制领域，兼顾数据处理。具代

嵌入式应用于控制面向的领域不同，工作环境不同（交通流量检测系统）PC机主要用于数据处理（3）应用环境存储器RAM/SRAM/DRAM/ROM/PROM/EPROM/EEPROM/FLSAH闪存（Flash)性能对比性能对比第1节：嵌入式系统定义第2节：嵌入式系统发展历程第3节：嵌入式系统的特点第4节：嵌入式系统结构第5节：嵌入式微处理器第6节：嵌入式操作系统第7节：网络温度采集系统（实例）第1章：嵌入式系统基础一、嵌入式处理器的特点

嵌入式处理器作为嵌入式系统的核心，它必须首先满足系统在功耗、功能和速度方面的要求。一般来说，嵌入式系统对实时性、功耗、体积和可靠性等方面要求比较高，所以嵌入式处理器具有以下特点：（1）功耗低通用计算机的处理器追求的是高性能，所以它的功耗比较高。

嵌入式处理器首要目标不是高性能而是低功耗。至于处理速度“够用”即可。嵌入式处理器的功耗为mW甚至uW。1W=1000mW(毫瓦)=1000,000uW（微瓦）（2）集成了丰富的外设接口通用计算机的处理器内部没有外设接口，它是通过总线和外部通信的。嵌入式处理器为了达到缩小体积、提高可靠性等目标，所以尽可能将外设接口电路集成到处理器上，尽可能做到SOC。（3）对实时多任务有很强的支持能力

嵌入式系统对实时性要求比较高，如：数控机床、汽车刹车系统。所以要求它必须支持实时多任务。二、嵌入式处理器的分类

嵌入式处理器的分类方法有两种，第一，根据组织结构和功能特点的不同进行分 类。第二，按照嵌入式处理器的字长来分类。嵌入式处理器可分成4类:

嵌入式微处理器（MPU,MicroProcessorUnit）嵌入式微控制器（MCU,MicroControllerUnit）嵌入式DSP处理器（DigitalSingleProcessor）片上系统SOC（SystemonChip）根据组织结构和功能特点的不同(1)嵌入式微处理器（MPU）它是由通用计算机中的CPU演变而来的。与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。(1)嵌入式微处理器（MPU）在以嵌入式微处理器为核心的嵌入式系统中，RAM、ROM、总线结构和其他外设是由专门的芯片提供的，它们与嵌入式微处理器芯片一起安装在一块或多块PCB板上。因此，虽然嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，但由于PCB板上还必须包括ROM、RAM、总线接口，各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也比较差。S3C2410开发板(2)嵌入式微控制器MCU

微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。微控制器一般以某种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM\EPROM、RAM、FLASH、总线、总线逻辑、定时\计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制(PWM)输出、A/D、D/A等各种必要的功能和外设。为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品和处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。(2)嵌入式微控制器MCU

(2)嵌入式微控制器MCU目前典型的MCU内部框图MCU内部总线（控制总线、数据总线、地址总线）CPURAMFlash存储器A/D转换接口工作支撑模块定时器接口串行通信接口其他I/O模块……一个典型的MCU内部框图(2)嵌入式微控制器MCU

也称之为微控制器或嵌入式计算机(Embeddedcomputer)。MCU的基本含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元(CPU)、存储器(RAM/ROM等)、定时器/计数器及多种输入输出(I/O)接口的比较完整的数字处理系统。(3)嵌入式DSP处理器

（DigitalSignalProcessor）简介DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。信号处理的实质是对信号进行变换以获取信号中包含的有用信息，数字信号处理则是对数字信号、如声音影像等进行变换以获取有用的信息。快速傅里叶变换(FFT)离散余弦变化（DCT）和离散小波变换（DWT）等都是常用的数字信号处理算法。

(3)嵌入式DSP处理器

（DigitalSignalProcessor）DSP是面向数字信号处理领域的应用，通过对通用处理器的系统结构和指令集进行改进而得到的专用芯片，它的编译效率较高，指令执行速度也较快。(3)嵌入式DSP处理器

（DigitalSignalProcessor）(3)嵌入式DSP处理器

（DigitalSignalProcessor）（4）嵌入式片上系统(SOC)随着EDI的推广和VLSI设计的普及化，及半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已经来临，这就是嵌入式片上系统SOC(SyetemOnChip).EDI(ElectronicDataInterchange的缩写，中文可译为“电子数据交换”)VLSI

(VeryLargeScaleIntegration的缩写，超大规模集成电路)各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，成为VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等语言描述，存储中器件库中。（4）嵌入式片上系统(SOC)EDI是英文ElectronicDataInterchange的缩写，中文可译为“电子数据交换”（4）嵌入式片上系统MCU和DSP的区别：DSP偏重于信号处理，MCU偏重于控制。

按照嵌入式处理器的字长来分类,又分为：4位、8位、16位、32位和64位。处理器应用产品4位计算器、简单玩具8位电动机控制器、家电16位手机、摄像机32位路由器、激光打印机64位高级工作站三、典型的嵌入式处理器流行的嵌入式处理器有：8051ARMPowerPCMIPS三、典型的嵌入式处理器1、Intel公司的8051系列微控制器1980年Intel公司推出51微控制器。内核和外围电路都是自己设计和生产。后来以不同形式将51核转让给Plilips、Atmel、Dalllas等公司。MCS-51微控制器的总线结构是冯.诺依曼结构，主要用于家用电器控制的经济型微控制器产品。8051系列是8位的嵌入式处理器。产品展示产品展示2、ARM系列微控制器ARM既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1991年ARM公