基于STM32的嵌入式系统原理与应用-第1章 嵌入式系统概述

第1章嵌入式系统概述基于STM32的嵌入式系统原理与应用主讲老师：张兰ONTENTS目录C1.1嵌入式系统的定义与特点1.2嵌入式系统的应用与发展趋势1.3嵌入式系统的软硬件架构介绍1.1嵌入式系统的定义与特点嵌入式系统的定义用于控制、监视或辅助操作机器和设备运行的装置。IEEE定义的嵌入式系统（EmbeddedSystems）普遍认可的嵌入式系统定义为一种专用的计算机系统，是以计算机技术为基础，以应用为中心，软件、硬件可剪裁，适合应用系统对功能可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专业计算机系统，它被设计用来执行特定的任务或功能。与通用计算机不同，嵌入式系统通常嵌入在设备或产品中，与用户直接交互较少。嵌入式系统的定义嵌入式系统的组成实时性能够对外部事件在规定或确定的时间内做出响应。在众多领域中，嵌入式系统扮演着数据收集、传输和控制的关键角色，它们对实时性的要求较高，比如在现代汽车的制动系统和安全气囊部署机制中，或是一些工业设备的自动化流程里，这些系统对响应速度有着极为严格的标准。专用性系统设计针对特定的应用，通常不具备通用计算机的灵活性，嵌入式系统通常是针对某种特定的应用场景，与具体应用密切相关，不同产品的嵌入式系统是不能互相替换或应用的，比如洗碗机的控制系统就不能应用到洗衣机中，甚至同一类产品的不同系列之间的系统也是无法相互应用的。嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点可靠性应用场景复杂多样，在恶劣的物理环境中也能稳定运行，不易出现故障，应能够长时间稳定可靠地运行。在一些应用中，嵌入式系统的硬件或软件中的微小缺陷，都可能引发严重的后果。以医疗设备为例，心脏起搏器如果存在编程错误或硬件故障，可能会导致起搏器无法正确调节心跳频率，甚至可能引起患者心脏停跳，造成生命危险。小型化体积小，易于集成到设备中，例如智能手表作为可穿戴设备的一种，其内部集成了多种传感器和计算单元，但体积却要求足够小巧，以适应用户的佩戴需求。例如，AppleWatchSeries6在保持了强大功能的同时，其厚度和重量也都经过精心设计，以确保佩戴的舒适性和便携性。1.2嵌入式系统的应用与发展趋势消费电子智能手机、平板电脑、智能家居设备等。1234汽车电子发动机控制单元（ECU）、防抱死制动系统（ABS）和电子稳定控制系统（ESC）医疗设备心脏起搏器、CT扫描仪、MRI设备等。工业自动化工业机器人、自动化生产线和其他工业设备等。嵌入式系统的主要应用领域5航空航天卫星、无人机、航天器等设备，其导航、通信和控制系统都离不开嵌入式系统。智能化：如自动驾驶、智能家居互联化：如工业自动化领域中的传感器和执行器互联小型化与低功耗：如移动设备和穿戴设备安全性：如医疗设备、汽车电子开发工具的演进：如集成开发环境（IDE）和持续集成/持续部署（CI/CD）工具的使用嵌入式系统的发展趋势1.3嵌入式系统的软硬件架构介绍01020304存储器存储器包括非易失性存储器（NORFlash、NANDFlash）和易失性存储器（SRAM、DRAM）。处理器系统的核心，STM32F407作为一款基于ARMCortex-M4内核的微控制器，具备高性能和低功耗的特点，适用于多种嵌入式应用场景。电源管理负责监控和调节系统的电源供应，通常包括电压调节器、电源监控电路、睡眠和唤醒控制等功能。输入/输出接口包括通用输入/输出（GPIO）、串行通信接口（如USART、SPI、I2C）、以太网接口等.硬件架构操作系统支持嵌入式系统应用，嵌入式系统可能运行实时操作系统（RTOS）或裸机程序，RTOS提供了任务调度、内存管理、中断处理等功能，而裸机程序则直接运行在硬件上，省略了操作系统层。驱动程序软件与硬件之间的桥梁，它负责为上层程序提供外围设备的操作接口，并且实现设备的驱动程序。中间件为应用程序提供通用的服务和功能，如通信协议栈、图形用户界面（GUI）、文件系统等。应用程序应用程序是用户与系统交互的界面，它根据特定的应用需求实现特定的功能