嵌入式系统设计1课件

1、课程简介,名称嵌入式系统设计类型专业课学时12（理论）+24（实验）学分2.5,课程性质,本课程是信息工程学院各专业的一门专业课程。课程以ARM7处理器为硬件平台，以ADS为软件开发环境，介绍了嵌入式系统开发的方法，为今后从事嵌入式系统设计开发的工作打下良好的基础。,课程目标,理解嵌入式系统的基本定义和组成熟悉嵌入式系统开发流程了解ARM系列的体系结构掌握基于ARM7的嵌入式系统开发技术,参考资料,周立功等.ARM嵌入式系统基础教程北京：北京航空航天出版社，2005周立功等.ARM嵌入式系统实验教程（一）北京：北京航空航天出版社，2004李驹光等等.ARM应用系统开发详解-基于S3C4510B

2、的系统设计北京：清华大学出版社2003李驹光等等.嵌入式Linux系统开发详解-基于EP93XX系列ARM北京：清华大学出版社2006LabrosseJJean.嵌入式实时操作系统C/OS-II，第二版.邵贝贝译.北京：北京航空航天大学出版社,第一讲嵌入式系统概述,嵌入式系统定义嵌入式系统的特点嵌入式系统的构成嵌入式系统设计方法嵌入式系统开发环境和调试方式嵌入式操作系统嵌入式系统的发展趋势ARM简介,1.1嵌入式系统定义,目前，对嵌入式系统的定义有许多种，下面给出三种比较常见的定义：（1）IEEE：Devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperatio

3、nofequipment,machineryorplants.,（2）从技术的角度定义：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。,（3）从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。,1.2嵌入式系统特点,与通用的计算机系统相比，嵌入式系统具有以下特点：（1）专用紧凑：由于嵌入式设备的用途固定、成本敏感，其软硬件够用即可。因此，它在体积、功耗和配置等方面有明显

4、的约束；（2）实时响应：嵌入式系统是某种技术过程信号处理和控制的核心处理环节，必须满足技术过程的时限要求，一定要具有实时处理的特性；,（3）并发处理：在嵌入式系统的应用环境中，系统处理的事件往往是多个，而且可能同时发生，所以嵌入式系统一般具有并发特点；（4）稳定可靠：嵌入式系统产品使用环境不定，使用条件往往恶劣，故其稳定性和可靠性是系统的必须具备的条件；（5）技术密集：嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,这一点就决定了它必然是一个技术密集、不断创新的知识集成系统；,（6）开发困难：嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中

5、的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发,它的开发依赖于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。（7）形式多样：嵌入式系统应用于国民经济各个领域，造成其品种繁多，形式多样。,1.3嵌入式系统构成,嵌入式系统有硬件系统和软件系统构成。1、嵌入式硬件系统包括：（1）嵌入式微处理器（2）各种类型存储器（3）电源及模拟电路（4）接口控制器及接插件,2、嵌入式软件系统（1）嵌入式（实时）操作系统（2）板级支持包（3）设备驱动程序（4）协议栈（5）应用程序,1.4嵌入式系统设计方法,传统的嵌入式系统采取将系统分为独立的软件和硬件两个部分，有硬件工程师和软件工程师按照

6、拟定的设计流程分别完成，这种方法只能改善硬件或者软件的性能，而不可能对系统做出较好的性能综合优化。为了避免由于软件开发和硬件开发分离所带来的问题，出现了软硬件协同设计方法。,软硬件协同设计方法可以归纳为：1）需求分析；2）软硬件协同设计；3）软硬件实现；4）软硬件协同测试和验证。,1.5嵌入式系统开发环境和调试方式,中高端嵌入式系统开发环境,常见的低端ARM开发调试方式,1.6嵌入式操作系统,非实时系统（如PDA）软实时系统（消费类产品）硬实时系统（工业实时控制系统）,嵌入式LinuxLinux完全开放源码、内核小、功能强大、运行稳定、易于定制裁剪，支持多种CPU，遵循国际标准，全面支持网络，

7、可以方便地获得众多第三方软硬件厂商的支持。是目前发展非常好的嵌入式操作系统。,C/OSC/OS公开源代码、可移植性较强、可固化、可裁剪、多任务、稳定可靠，支持多种CPU，需要针对实际应用需求进行功能扩展。可应用于实时性场合。,WindowsCEMicrosoft公司开发，是一个精简的Windows95。支持具有丰富应用程序和服务的32位嵌入式系统。WindowsCE为掌上设备和无线设备提供了功能丰富的操作系统平台，能在多种处理器体系结构上运行，基本内核需要200K的ROM。WindowsCE不仅继承了传统Windows图形界面环境，而且该平台上可以使用Windows95/98下的编程工具（VB

8、、VC等）使用同样的函数和界面网格，使绝大多数应用软件只需要简单的修改和移植就可以在WindowsCE上使用。0,VxWorks美国WindRiver公司于1983年开发的嵌入式实时嵌入式操作系统，具有高性能的系统内核和友好的用户开发环境，支持多种处理器，如x86、SunSparc、MotorolaMC68xxx、MIPSRX000、PowerPC等。,NucleusNucleusPLUS是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统内核，其95%的代码是用ANSIC写成的，非常便于移植并能够支持大多数类型的处理器。NucleusPLUS具有如下特点：提供源代码；性价比高；易学易用；功能模

9、块丰富。,1.7嵌入式系统的发展趋势,发展趋势系统化网络化、信息化智能化集成化规范化,未来的嵌入式产业,1.8ARM简介,ARM（AdvancedRISCMachines），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公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。,ARM应用领域,到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：（1）工业控制领域（2）无线通讯领域（3）网络应用（4）消费类电子产品（5）成像和安全产品,ARM微处理器特点,采用RISC架构的