嵌入式計(jì)算系統(tǒng)簡介

1、第一章 嵌入式計(jì)算系統(tǒng)簡介,主要內(nèi)容:嵌入式計(jì)算系統(tǒng)概念嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的組成嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的嵌入方式,1.1、 嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的概念,1、概念：嵌入式系統(tǒng)為包含可編程計(jì)算機(jī)的設(shè)備，是軟件和硬件的綜合體，特別強(qiáng)調(diào)量身定做的原則。也就是符合特定的功能、性能、成本、體積、功耗等指標(biāo)要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或其他管理功能,1.2、 嵌入式系統(tǒng)的組成,嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式微處理器、嵌入式外圍

2、設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式應(yīng)用軟件等部分組成,1.2、嵌入式系統(tǒng)的組成,1、嵌入式微處理器微處理器是一種單芯片的中央處理器，可按其精度分為不同的等級?？赏ㄟ^重新設(shè)計(jì)軟件而重用硬件應(yīng)用較廣泛的有ARM、PowerPC、MC68000等。,1.2、嵌入式系統(tǒng)的組成,2、嵌入式外圍設(shè)備除中心控制部件以外的完成存儲、通信、保護(hù)、調(diào)試、顯示等其他功能的部件。大致可分為3類：存儲類：RAM、SRAM、DRAM、ROM、EPROM、EEP

3、ROM、FLASH等接口類：串口、USB、現(xiàn)場總線、Ethernet等顯示類：CRT、LCD、觸摸屏等,1.2、嵌入式系統(tǒng)的組成,3、嵌入式操作系統(tǒng)用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：內(nèi)核可裁減大多是實(shí)時(shí)的支持應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)下載多任務(wù),1.2、嵌入式系統(tǒng)的組成,4、嵌入式應(yīng)用軟件基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺，針對特定的實(shí)際應(yīng)用，并完成用戶預(yù)期任務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件。主要特點(diǎn)：充分考慮資源消耗保證準(zhǔn)確性、安全性、穩(wěn)定性,1.3、

4、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),面向特定應(yīng)用嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中。具有低功耗、體積小、集成度高、成本低等特點(diǎn)。專用性嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合在一起，其升級換代也與具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此，一旦進(jìn)入市場，具有較長的生命周期多種技術(shù)的綜合體嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這就決定了它是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng).硬件和軟件的

5、相互依賴嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件都必須高效率設(shè)計(jì)，量體裁衣、去處冗余，力爭在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能。開發(fā)困難通常，嵌入式系統(tǒng)不具備開發(fā)能力，需要一套交叉編譯工具和環(huán)境進(jìn)行開發(fā),1.4、嵌入式計(jì)算應(yīng)用的特點(diǎn),功能性對于通用計(jì)算或是嵌入式計(jì)算來說都是很重要的，但是嵌入式應(yīng)用程序有更多的約束，嵌入式計(jì)算系統(tǒng)必須提供更加精細(xì)的功能：復(fù)雜的算法實(shí)時(shí)用戶界面多速率制造成本功率,1.5、嵌入式系統(tǒng)的嵌入方式,整機(jī)嵌入一個(gè)具有專

6、用接口的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入到一個(gè)控制系統(tǒng)中，成為系統(tǒng)的核心部分。部件嵌入以部件式嵌入到一個(gè)控制設(shè)備中芯片嵌入一個(gè)芯片是一個(gè)完整的專用計(jì)算機(jī)，具有完整的輸入/輸出接口，完成專一的功能,1.6、為什么使用微處理器,用微處理器是實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的一種十分有效的方法微處理器的制造商投入了大量的財(cái)力使CPU高速運(yùn)行大批量生產(chǎn)，價(jià)格低就邏輯門電路單元而言，體積小定制的邏輯電路不能用于執(zhí)行其他功能，而微處理器可以通過重新設(shè)計(jì)軟件使微處理器執(zhí)行

7、其他算法由于程序設(shè)計(jì)可以獨(dú)立于要運(yùn)行的硬件系統(tǒng)，軟、硬件的開發(fā)可以并行進(jìn)行硬件重新設(shè)計(jì)時(shí)，原來的軟件可以重用。硬件不變，通過升級軟件，也可改善系統(tǒng)性能,1.7、嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域,家庭信息化網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)計(jì)算設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工業(yè)控制、仿真、醫(yī)療儀器等,1.8、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方式,嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)需要強(qiáng)大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持連網(wǎng)成為必然趨勢支持小型電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本提供精巧的多媒體人機(jī)界面,1.9、

8、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn),需要多少硬件如何滿足時(shí)限如何減少系統(tǒng)功耗如何保證系統(tǒng)可升級能否可靠工作測試復(fù)雜可視性和可控性有限開發(fā)環(huán)境受限,嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)示意,1.10、與嵌入式相關(guān)的一些術(shù)語,ASIC（Application Specific Intergrated Circuits） 即專用集成電路，是指應(yīng)特定用戶要求和特定電子系統(tǒng)的需要而設(shè)計(jì)、制造的集成電路。ASIC的特點(diǎn)是面向特定用戶的需求，品種多、批量少