嵌入式系统设计与应用课件(第3版)第1章 嵌入式系统基础.ppt
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1、第第1 1章章嵌入式系统基础嵌入式系统基础1.11.1嵌入式系统简介嵌入式系统简介 嵌入式系统定义嵌入式系统定义嵌入式系统是以应用为中心,以计算嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件是可裁剪机技术为基础,并且软硬件是可裁剪的,适用于对功能、可靠性、成本、的,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。机系统。图1.11.1嵌入式系嵌入式系统设备图1.2嵌入式系统开发板1.1.2嵌入式系统的体系结构嵌入式系统的体系结构1、硬件设备、硬件设备硬件设备包括嵌入式处理器和外围设硬件设备包括嵌入式处理器和外围设备。备。嵌入式处理器
2、(嵌入式处理器(CPU)是嵌入式系统)是嵌入式系统的核心部分。的核心部分。外围设备是嵌入式系统中用于完成存外围设备是嵌入式系统中用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件。嵌入式外围设备按功能可其他部件。嵌入式外围设备按功能可以分为存储设备、通信设备和显示设以分为存储设备、通信设备和显示设备三类。备三类。存储设备主要用于各类数据的存储,存储设备主要用于各类数据的存储,常用的有静态易失型存储器(常用的有静态易失型存储器(RAM、SRAM)、动态存储器()、动态存储器(DRAM)和)和非易失型存储器(非易失型存储器(ROM、EPROM、EEPROM、FLAS
3、H)三种。)三种。其中其中FLASH凭借其可擦写次数多、存凭借其可擦写次数多、存储速度快、存储容量大、价格便宜等储速度快、存储容量大、价格便宜等优点,在嵌入式领域内得到了广泛应优点,在嵌入式领域内得到了广泛应用。用。应用于嵌入式系统中的通信设备包括应用于嵌入式系统中的通信设备包括RS-232接口(串行通信接口)、接口(串行通信接口)、SPI(串行外围设备接口)、(串行外围设备接口)、IrDA(红(红外线接口)、外线接口)、I2C(现场总线)、(现场总线)、USB(通用串行总线接口)、(通用串行总线接口)、Ethernet(以太网接口)等。(以太网接口)等。应用于嵌入式系统中的外围显示设备应用于
4、嵌入式系统中的外围显示设备通常是阴极射线管(通常是阴极射线管(CRT)、液晶显)、液晶显示器(示器(LCD)和触摸板()和触摸板(TouchPanel)等。)等。2、嵌入式操作系统、嵌入式操作系统嵌入式操作系统具有通用操作系统的嵌入式操作系统具有通用操作系统的一般功能,如向上提供对用户的接口一般功能,如向上提供对用户的接口(如图形界面、库函数(如图形界面、库函数API等),向下等),向下提供与硬件设备交互的接口(如硬件提供与硬件设备交互的接口(如硬件驱动程序等),管理复杂的系统资源,驱动程序等),管理复杂的系统资源,同时,它还在系统实时性、硬件依赖同时,它还在系统实时性、硬件依赖性、软件固化性
5、以及应用专用性等方性、软件固化性以及应用专用性等方面,具有更加鲜明的特点。面,具有更加鲜明的特点。3、应用软件、应用软件应用软件是针对特定应用领域,基于应用软件是针对特定应用领域,基于某一固定的硬件平台,用来达到完成某一固定的硬件平台,用来达到完成预期目标的计算机软件。由于嵌入式预期目标的计算机软件。由于嵌入式系统自身的特点,决定了嵌入式系统系统自身的特点,决定了嵌入式系统的应用软件不仅要求达到准确、安全的应用软件不仅要求达到准确、安全和稳定的标准,而且还要进行代码精和稳定的标准,而且还要进行代码精简,以减少对系统资源的消耗,降低简,以减少对系统资源的消耗,降低硬件成本。硬件成本。1.2嵌入式
6、系统的发展嵌入式系统的发展和应用领域和应用领域1.2.1嵌入式系统的发展历史嵌入式系统的发展历史1、始于微型机时代的嵌入式应用、始于微型机时代的嵌入式应用2、现代计算机技术的两大分支、现代计算机技术的两大分支3、两大分支发展的里程碑事件、两大分支发展的里程碑事件嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统1946年诞生了大型昂贵电子数字计算机。年诞生了大型昂贵电子数字计算机。20世纪世纪70年代,微处理器的出现,产生了年代,微处理器的出现,产生了小型、价廉的微型机。小型、价廉的微型机。把嵌入到对象体系中,实现智能化控制的把嵌入到对象体系中,实现智能化控制的计算机,称作嵌入式计算机系统。计算机,称作嵌入式计
7、算机系统。将计算机嵌入到一个对象体系中,这是理将计算机嵌入到一个对象体系中,这是理解嵌入式系统的基本出发点。解嵌入式系统的基本出发点。现代计算机技术的两大分支现代计算机技术的两大分支通用计算机系统与嵌入式计算机系统通用计算机系统与嵌入式计算机系统 通用计算机系统的技术要求是高速、海量通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算;技术发展方向是总线速度的的数值计算;技术发展方向是总线速度的无限提升,存储容量的无限扩大。无限提升,存储容量的无限扩大。嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的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智能化控制能力;技术发展方向是与对象系统
8、密切相关的嵌入性能、控制能力与控系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。制的可靠性。1.2.2 嵌入式系统的发展前景及趋势嵌入式系统的发展前景及趋势1.3嵌入式操作系统嵌入式操作系统1.3.1嵌入式操作系统的发展嵌入式操作系统的发展第一阶段:无操作系统的嵌入算法阶段,以第一阶段:无操作系统的嵌入算法阶段,以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统,单芯片为核心的可编程控制器形式的系统,具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。第二阶段:以嵌人式第二阶段:以嵌人式CPU为基础、简单操作为基础、简单操作系统为核心的嵌入式系统。系统为核心的嵌入式系统。第三阶
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