[信息与通信]嵌入式系统第2讲.ppt

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1、嵌入式系统,第二讲 嵌入式系统基础知识,计算机分类 嵌入式系统定义 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式处理器 嵌入式系统的组成 嵌入式系统与单片机、PC的区别,计算机分类,1989年11月IEEE提出一个分类报告，它根据计算机在信息处理系统中的地位与作用，考虑到计算机分类的演变过程和近期可能的发展趋势，把计算机分成6大类：巨型计算机、小巨型机、主机、小型计算机、工作站和个人计算机。 目前国际上比较流行的分类是：巨型计算机、主机、小型计算机和个人计算机。,随着计算机技术和产品对其他行业的广泛渗透，以应用为中心的分类方法变得更为切合实际，也就是按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将其分为嵌入

2、式计算机和通用计算机。 通用计算机一般具有标准的硬件配置，通过安装不同的应用软件，以适应各种不同应用的需求；而嵌入式计算机一般是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中，是为某种特定应用而设计的。,计算机分类,计算机分类 嵌入式系统定义 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式处理器 嵌入式系统的组成 嵌入式系统与单片机、PC的区别,嵌入式系统定义IEEE定义,根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义： Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plan

3、ts.,嵌入式系统定义IEEE定义,根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义： 嵌入式系统(Embedded System)是“用于控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置。,可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。,单片机与嵌入式系统应用定义,嵌入式系统是嵌入到对象体系内部的专用计算机系统,嵌入式系统的一般定义,“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”,嵌入式系统定义要素,专用计算机系统(非PC智能电子设备) 以应用为中心 以计算机技术为基础 软件硬件可裁剪 适应

4、应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求 知识集成应用系统（CSEA） 技术密集资金密集 高度分散不可垄断 面向应用不断创新,计算机分类 嵌入式系统定义 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式处理器 嵌入式系统的组成 嵌入式系统与单片机、PC的区别,嵌入式系统的特点,1、系统内核小 由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。 比如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多。,、系统精简、专用性强 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控

5、制系统成本，同时也利于实现系统安全。 嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。 即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。 针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。,、嵌入式系统及其关注成本 嵌入式系统必须能根据特定应用的需求，对软硬件进行裁剪以满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积等的要求。 在多数情况下，需要注意的是系统成本。处理器成本固然是一个因素，但是如果采用高度集成的微控制器MCU，而不是微处理器MPU和独立外设器件的组合

6、，就能减小印制电路板的面积、减少所使用器件的个数、降低对电源输出功率的要求，这些都可降低器件总成本、生产管理和装配成本、产品调试成本。同时也可提高产品的可靠性，降低产品的维护成本。,、高实时性OS 为使程序能满足系统功能的要求，在必须保证程序逻辑正确性的同时，响应时间也必须达到系统的要求。控制响应时间是程序设计的关键。此类系统一般采用嵌入式操作系统（Embedded Operation System,EOS)来管理系统的硬件资源和时间资源。 对实时系统，采用具有实时特性的嵌入式操作系统实时操作系统（Real Time OS,RTOS)。,5、嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术

7、与各个行业的具体应用相结合的产物,它是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 通用计算机行业中，占整个计算机行业90%的个人电脑产业，绝大部分采用的是Intel的x86体系结构，而芯片厂商则集中在Intel，AMD，Cyrix等几家公司，操作系统方面更是被微软占居垄断地位。 这样的情况不会在嵌入式系统领域出现。这是一个分散的，充满竞争、机遇与创新的工业，没有哪个公司的操作系统和处理器能够垄断市场。,6、嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向特定应用的,嵌入式系统中的CPU与通用型CPU的最大不同就是前者大多工作在为特定用户群设计的系统中。嵌入式系统CPU具有低功耗、体积小、集

8、成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于整个系统设计趋于小型化。 在对嵌入式系统的硬件和软件进行设计时必须重视效率，去除冗余，针对用户的具体需求，对系统进行合理配置，才能达到理想性能。,7、嵌入式系统多为低功耗系统，经常在极恶劣的环境下运行 许多嵌入式系统没有充足的电源供应（采用电池供电），而且功耗越小散热越容易、系统温升降低，系统的稳定性和可靠性越高。 极端恶劣的环境一般意味着严酷的温度与很高的湿度，特殊场合下使用的嵌入式系统必须还要考虑防震、防尘、防水、防电磁干扰等问题。集成电路芯片分为商业级、工业级和军品级，嵌入式系统一般应选择工业级或军品级。,8、

9、嵌入式系统可采用多种类型的处理器和处理器体系结构 系统所采用的处理器确定了系统的体系结构（包括系统硬件的组成和指令系统）。 可选择的处理器有MCU、MPU、DSP，还可选择SOC.,9、嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。 为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（RealTime Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。,10、嵌入式系统开发需要开发工具和环境 由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也是不能对其

10、中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 嵌入式系统的开发工具由软件和硬件组成。软件包括交叉编译器、模拟器、调试器、集成开发环境（Integrated Development Environment,IDE)等；硬件包括ROM防真器、在线防真器（In-Circuit Emulator,ICE）、在线调试器（In-Circuit Debugger,ICD）、片上调试器（OCD)等。,开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。,计算机分类 嵌入式系统定义 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式处理器 嵌入式系统的组成

11、 嵌入式系统与单片机、PC的区别,嵌入式系统的分类,根据不同的分类标准，嵌入式系统有不同的分类方法。这里根据嵌入式系统的复杂程度，将嵌入式系统分为4类。 单个微处理器 嵌入式处理器可扩展的系统 复杂的嵌入式系统 在制造或过程控制中使用的计算机系统,单个微处理器 这类系统一般由单片嵌入式处理器组成，嵌入式处理器上集成了存储器I/O设备、接口设备等，嵌入式处理器加上简单的元件如电源、时钟元件等就可以工作。 单个微处理器这类系统可以在小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器）找到。这类设备是供应商根据设备的用途来设计的。 常用的嵌入式处理器有Philips公司的89LPCXXX系统，Mot

12、orola公司的MC68HC05、08系列等。,嵌入式系统的分类,单个微处理器 嵌入式处理器可扩展的系统 复杂的嵌入式系统 在制造或过程控制中使用的计算机系统,嵌入式处理器可扩展的系统,这类嵌入式系统使用的处理器根据需要，可以扩展存储器，也可以使用片上的存储器，处理器一般容量在64KB左右，字长为8位或16位。在处理器上扩充少量的存储器和外部接口，以构成嵌入式系统。 这类系统可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到。,嵌入式系统的分类,单个微处理器 嵌入式处理器可扩展的系统 复杂的嵌入式系统 在制造或过程控制中使用的计算机系统,复杂的嵌入式系统,这样的嵌入式系统的嵌入式处理器一

13、般是16位、32位等，用于大规模的应用。由于软件量大，因此需要扩展存储器。扩展存储器一般在1MB以上，外部设备接口一般仍然集成在处理器上。 常用的嵌入式处理器有ARM系列、Motorola公司的PowerPC系列、Coldfire系列等。 这类系统可见于开关装置、电话交换机、电梯、数据采集系统、医药监测系统、诊断及实时控制系统等。它们是一个大系统的局部组件，由它们的传感器收集数据并传递给该系统。这种组件可同计算机一起操作，并可包括某种数据库。,嵌入式系统的分类,单个微处理器 嵌入式处理器可扩展的系统 复杂的嵌入式系统 在制造或过程控制中使用的计算机系统,在制造或过程控制中使用的计算机系统,对于

14、这类系统，计算机与仪器、机械及设备相连来控制这些装置的工作。 这类系统包括自动仓储系统和自动发货系统。在这些系统中，计算机用于总体控制和监视，而不是对单个设备直接控制。过程控制系统可与业务系统连接（如根据销售额和库存量来决定订单或产品量）。 在许多种情况下，两个功能独立的子系统可在一个主系统操作下一同运行。如控制系统和安全系统：控制子系统控制处理过程，以便系统中的不同设备能正确地操作和相互作用与生产产品；而安全子系统则用来降低那些会影响人身安全或危害环境的误操作风险。,嵌入式系统的分类,按表现形式分：（硬件范畴） 芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌

15、入 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统）,计算机分类 嵌入式系统定义 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式处理器 嵌入式系统的组成 嵌入式系统与单片机、PC的区别,嵌入式处理器是嵌入式硬件系统的核心，就像系统的神经控制中枢，所提供功能的强弱直接决定嵌入式应用的适应范围和开发复杂度。 现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，越来越多的公司加入到嵌入式处理器的设计队伍中来。据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行体系结构有30多个系列，每个系列都有多个衍生品。 嵌入式处理器的寻址空间

16、一般为64KB-16KB，处理速度为0.1MIPS-2000MIPS，常用封装为8-144个引脚。,嵌入式处理器,嵌入式处理器 嵌入式处理器的特点 嵌入式处理器的发展 嵌入式处理器的分类 典型的嵌入式处理器 评估嵌入式处理器的主要指标 嵌入式处理器的发展趋势 嵌入式微处理器的选型原则,嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点： 对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。 具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有

17、利于软件诊断。 可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。 嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至W级。,嵌入式处理器 嵌入式处理器的特点 嵌入式处理器的发展 嵌入式处理器的分类 典型的嵌入式处理器 评估嵌入式处理器的主要指标 嵌入式处理器的发展趋势 嵌入式微处理器的选型原则,嵌入式处理器的发展Intel 4004 Microprocessor,Introduced in 1970 First microprocessor 4 bit architecture ! 2,25

18、0 transistors 12 mm2 Clock: 108 kHz,Intel 8085 Microprocessor,Introduced in 1974 8-bit architecture Still used in some microcontroller applications !,Intel 8086 Microprocessor,Introduced in 1979 29,000 transistors 33 mm2 Clock: 5 MHz 16 bit architecture,Intel 386 Microprocessor,Introduced in 1985 27

19、5,000 transistors 43 mm2 Clock: 16 MHz 32 bit architecture,Intel 486 Microprocessor,Introduced in 1989 1,200,000 transistors 81 mm2 Clock: 25 MHz 32 bit architecture 1st pipelined implementation of IA32,Intel Pentium Microprocessor,Introduced in 1993 3,100,000 transistors 296 mm2 Clock: 60 MHz 32 bi

20、t architecture 1st superscalar implementation of IA32,Pentium Processor Details,State Registers Memory Control ROM Combinational logic,REG,嵌入式处理器 嵌入式处理器的特点 嵌入式处理器的发展 嵌入式处理器的分类 典型的嵌入式处理器 评估嵌入式处理器的主要指标 嵌入式处理器的发展趋势 嵌入式微处理器的选型原则,微处理器可以分成几种不同的等级，一般用字符宽度来区分：8位微处理器大部分都是用在低端应用上，也包括了外围设备或是内存的控制器；16位微处理器通常用在比

21、较精密的应用上，需要比较长的字符宽度来处理；32位微处理器，大部分是RISC的微处理器，则提供高性能的运算能力，以满足需要大量运算的应用。,但是从应用的角度来划分，嵌入式处理器包含了下 面几种类型。,嵌入式微处理器分类,MPU嵌入式微处理器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。 嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。,1、嵌入式微处理器（MicroProcessor

22、Unit),和工业控制计算机相比，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。但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。 近年来，德国、日本的一些公司又开发出了类似“火柴盒”式名片大小的嵌入式计算机系列OEM产品。目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等,2、嵌入式微控制器（MCU）,嵌入式微控制器又称单片机

23、。顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。 嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设，还可以集成A/D、D/A转换接口。,微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。,微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。,由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/1

24、96/296、P51XA、C166/167、68K系列以及 MCU 8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70的市场份额。 近年来提供X86微处理器的著名厂商AMD公司，将Am186CC/CH/CU等嵌入式处理器称之为Microcontroller, MOTOROLA公司把以Power PC为基础的PPC505和PPC555亦列入单片机行列。TI公司亦将其TMS320C2XXX系列DSP作为MCU进行推广。,3、嵌入式数字信号处理器（DSP）,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

25、和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换） 、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。 DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU等由分立元件实现。 1982年世界上诞生了首枚DSP芯片，在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。 DSP的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。,嵌入式DSP处理器有两个发展来源，一是DSP处理器经过单片化、EMC改造、增加片上外设成为嵌入式DSP处理器，TI的TMS320C2000/C5000等属于此

26、范畴；二是在通用单片机或SOC中增加DSP协处理器，例如Intel的MCS-296和Infineon(Siemens)的TriCore。 推动嵌入式DSP处理器发展的另一个因素是嵌入式系统的智能化，例如各种带有智能逻辑的消费类产品，生物信息识别终端，带有加密解密算法的键盘，ADSL接入、实时语音压解系统，虚拟现实显示等。这类智能化算法一般都是运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是DSP处理器的长处所在。,嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列处理器包括用于控制的C

27、2000系列，移动通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已经发展成为DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等几个不同系列的处理器。另外PHILIPS公司今年也推出了基于可重置嵌入式DSP结构、低成本、低功耗技术上制造的R. E. A. L DSP处理器，特点是具备双Harvard结构和双乘/累加单元，应用目标是大批量消费类产品。,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来临，这就是System On Chip(SOC)。 各种通用处理器内核将作为SOC

28、设计公司的标准库，和许多其它嵌入式系统外设一样，成为VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等语言描述，存储在器件库中。 用户只需定义出其整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。,4、嵌入式片上系统(System On Chip),SOC可以分为通用和专用两类。 通用系列主要包括Siemens的TriCore，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。 专用SOC一般专用于某个或某

29、类系统中，不为一般用户所知。一个有代表性的产品是Philips的Smart XA，它将XA单片机内核和支持超过2048位复杂RSA算法的CCU单元制作在一块硅片上，形成一个可加载JAVA或C语言的专用的SOC，可用于公众互联网如Internet安全方面。,SOC,ASIC Core,Memory,Embedded Processor Core,Analog Functions,Communication,Sensor Interface,嵌入式处理器 嵌入式处理器的特点 嵌入式处理器的发展 嵌入式处理器的分类 典型的嵌入式处理器 评估嵌入式处理器的主要指标 嵌入式处理器的发展趋势 嵌入式微处理

30、器的选型原则,典型的嵌入式微处理器（MPU）,1ARM/StrongARM ARM（Advanced RISC Machines）公司是全球领先的16/32位RISC微处理器知识产权设计供应商。 ARM公司通过转让它的高性能、低成本、功耗低的RISC微处理器、外围和系统芯片设计技术给合作伙伴来生产各具特色的芯片。 ARM公司已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的RISC标准。,2、MIPS,MIPS是Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages MIPS技术公司 它是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器

31、的厂商，在RISC处理器方面占有重要地位。 MIPS公司设计RISC处理器始于80年代初， MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。 1999年，MIPS公司发布MIPS 32和MIPS 64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。,3、PowerPC,PowerPC架构的特点是可伸缩性好，方便灵活。PowerPC处理器品种很多。 既有通用的处理器，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛，从高端的工作站、服务器到桌面计算机系统，从消费类电子产品到大型通信设备，无所不包。,基于PowerPC架构的处理器有： IBM公司开发的PowerPC 405 GP是一个集成10/100M

32、bps以太网控制器、串行和并行端口、内存控制器以及其它外设的高性能嵌入式处理器。 Motorola MPC823e微处理器是一个高度综合的片上系统（SOC）设备，Apple是唯一采用RISC架构的PC。 通信处理器和单硅成分内的显示控制器，低能源、便携式、图象捕捉和个人通信设备。,4、x86,x86系列处理器是我们最熟悉的了，它起源于Intel架构的8080。 直到现在Pentium 4、Athlon和AMD的64位处理器Hammer。 486DX是当时和AMR，68K，MIPS和SuperH齐名的五大嵌入式处理器之一。,5、68K,Motorola 68000(68K)是 Apple 2以前

33、使用的，比INTEL的8088还要早。 但现在，Apple、Motorola 已放弃68k专注于ARM了。,嵌入式处理器 嵌入式处理器的特点 嵌入式处理器的发展 嵌入式处理器的分类 典型的嵌入式处理器 评估嵌入式处理器的主要指标 嵌入式处理器的发展趋势,评估嵌入式系统处理器的主要指标,嵌入式领域中有许多用来分析处理器性能的标准。目前，一般消费者能够使用的测试向量非常多，问题是如何正确选择最为接近目标应用的测试向量。换句话说，要先明确预期最终应用程序在待选平台上的运行情况和测试目的，然后再挑选符合要求的特定测试向量。,1、MIPS测试基准,测试方法是计算在单位时间内各类指令的平均执行条数，即根据

34、各种指令的使用频度和执行时间来计算。其单位是每秒百万条指令，表示为MIPS。 MIPS开始是定义在VAX 11/70小型计算机上的，它是第一台以MIPS速度运行的机器。但许多专业人士认为MIPS测试结果说明不了什么问题。因为指令只是性能度量空间中的一维而已，当把它扩展到不同体系结构上时，其工作方式完全不同。除非是用VAX系列的机器进行对比，否则MIPS并没什么意义。,2、Dhrystone,Dhrystone测试基准是个简单的C语言程序，它可以被编译成大约2000条汇编代码，并且它不使用操作系统提供的服务功能。 Dhrystone测试基准也符合古老的VAX系列标准。目前，Dhrystone是市

35、面上最普遍适用的测试向量，但EEMBC验证实验室（EEMBC Certification Labs,ECL）的最新研究指出，Dhrystone不仅不适于作为嵌入式系统的测试向量，甚至在其他大多数场合下都不适合进行应用。 Dhrystone有许多漏洞，例如：易被非法利用、认为痕迹明显、代码长度太短、缺乏验证及标准的运行规则等。,3、EEMBC,EEMBC测试向量是现在新兴流行的被认为比Dhrystone和MIPS更具有实际价值的测试基准。EEMBC是由其技术委员会开发，表示实际应用中能用来测量处理器能力的算法。 EEMBC（Embedded Microprocessor Benchmark Co

36、nsortium）是一个非营利性组织，致力于帮助设计人员快速有效地选择处理器。该组织到目前为止共发布了46个性能测试向量，分别应用于电信、网络、消费性产品、办公室设备和汽车电子这5大领域。,EEMBC测试基于每秒种算法执行的次数和编译代码大小的统计结果。因为编译器对代码大小和执行效率会产生巨大的影响，所以每种测试必须包括足够夺得编译器信息并设置不同的优化选项。 EEMBC发展势头很好，并有可能成为嵌入式系统开发人员进行处理器和编译器性能比较的工业标准。,嵌入式处理器 嵌入式处理器的特点 嵌入式处理器的发展 嵌入式处理器的分类 典型的嵌入式处理器 评估嵌入式处理器的主要指标 嵌入式处理器的发展趋

37、势 嵌入式微处理器的选型原则,嵌入式处理器的发展趋势 经济性（成本） 微型化（封装、功耗） 智能化（功能、速度）,嵌入式处理器 嵌入式处理器的特点 嵌入式处理器的发展 嵌入式处理器的分类 典型的嵌入式处理器 评估嵌入式处理器的主要指标 嵌入式处理器的发展趋势 嵌入式微处理器的选型原则,调查市场上已有的CPU供应商。 CPU的处理速度。 技术指标。 处理器的低功耗。 处理器的软件支持工具。 处理器是否内置调试工具。 处理器供应商是否提供评估板。,选择一个嵌入式系统所需要的微处理器，在很多时候运算速度并不是最重要的考虑内容，而是必须考虑微处理器制造厂商对该处理器的支持态度。,有些嵌入式系统产品一用

38、就是几十年，如果过了五六年之后需要维修，却已经找不到该种微处理器的话，势必全部产品都要淘汰。所以，许多专门生产嵌入式系统微处理器的厂商，都会为嵌入式系统的微处理器留下足够的库存或是生产线，即使过几年之后还可以找到相同型号的微处理器或者完全兼容的替代品。,计算机分类 嵌入式系统定义 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式处理器 嵌入式系统的组成 嵌入式系统与单片机、PC的区别,嵌入式系统的组成,嵌入式系统一般由以下3部分组成: 嵌入式系统的硬件 嵌入式系统的软件 开发工具和开发系统,嵌入式系统基本组成硬件,嵌入式系统的组成,嵌入式系统一般由以下3部分组成: 嵌入式系统的硬件 嵌入式系统的软件

39、 开发工具和开发系统,嵌入式系统基本组成软件,处理器,存储器,输入,输出,操作系统,应用程序,软件结构,硬件结构,嵌入式系统软件由嵌入式操作系统和相应的各种应用程序构成。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。,嵌入式系统的软/硬件框架,嵌入式系统的组成,嵌入式系统一般由以下3部分组成: 嵌入式系统的硬件 嵌入式系统的软件 开发工具和开发系统,嵌入式系统的开发工具和开发系统,嵌入式系统的硬件和软件位于嵌入式系统产品本身，开发工具则独立与嵌入式系统产品之外。开发工具一般用于开发主机，包括语言编译器、连接定位器、调试器等，这

40、些工具一起构成了嵌入式系统的开发系统和开发工具。,计算机分类 嵌入式系统定义 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式处理器 嵌入式系统的组成 嵌入式系统与单片机、PC的区别,嵌入式系统与单片机、PC相比的优势,性能方面：采用32位RISC结构微处理器，主频从30MHz到200MHz以上，处理能力大大超出单片机系统，接近PC机的水平，但体积更小，能够真正地“嵌入”到设备中； 实用性方面：嵌入式控制器内嵌实时操作系统，能够完全保证控制系统的强实时性； 人机交互方面：嵌入式控制器可支持大屏幕的液晶显示器，提供功能强大的图形用户界面，这方面与PC机相比毫不逊色； 系统升级方面：嵌入式控制器可为控制

41、系统专门设计，其功能专一，成本较低，而且开放的用户程序接口（API）保证了系统能够快速升级和更新。,嵌入式系统与PC之间的区别,嵌入式系统一般是专用系统，而PC是通用计算平台 嵌入式系统的资源比PC少得多 嵌入式系统软件故障带来的后果比PC机大得多 嵌入式系统一般采用实时操作系统 嵌入式系统大都有成本、功耗的要求 嵌入式系统得到多种微处理体系的支持 嵌入式系统需要专用的开发工具,嵌入式系统与单片机的区别,嵌入式系统 单片机系统,目前嵌入式系统的主流是以32位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和基于实时操作系统的软件设计。 单片机系统多为4位、8位、16位机，不适合运行操作系统，难以进行复杂的运算及

42、处理功能。 嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计，单片机大多采用软硬件流水设计 嵌入式系统设计的核心是软件设计（占70%左右的工作量），单片机系统软硬件设计所占比例基本相同,科技资料,一、嵌入式系统与单片机,嵌入式的应用与单片机的关系十分密切，学习嵌入式应用一般需要选择一个合适的单片机型号作为入门机型。理解嵌入式系统与单片机的基本概念和发展脉络是学习嵌入式应用技术的第一课。特别是对单片机的一般组成、嵌入式系统与单片机的关系的理解有助于认识嵌入式系统。,在嵌入式应用技术的学习阶段，要选择合适的入门机型、要勤于实践、要注意软件与硬件的结合、必须与I/O接口的学习连在一起。在开发应用阶段必须

43、重视理论与实践的结合，积累实际经验，探索应用规律和特点。,“嵌入式系统”一词在我国广泛使用的历史并不长。在2001年中国单片机学会召开的年会上，才把“单片机”与“嵌入式系统”联系在一起。此后，许多高校把单片机原理课程“发展成”嵌入式应用技术课程。,二、单片机的含义,单片机是单片微型计算机的简称，早期的英文名是： Single-chipMic rocomputer ，后来大多数称之为微控制器或嵌入式计算机。我国学者一般使用中文“单片机”一词，而缩写使用“MCU”(Microcontroller)。MCU的基本含义：在一块芯片上集成了中央处理单元、存储器、定时器/计数器及多种输入/输出接口的比较完

44、整的数字处理系统。,MCU是在计算机制造技术发展到一定阶段的背景下出现的，使计算机从科学计算领域进入到智能化控制领域。从此，计算机技术在两个领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都获得了极其重要的发展，为计算机的应用开辟了更广阔的空间。 就MCU 组成而言，虽然它只是一块芯片，但包含了计算机的基本组成单元，仍由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成，只不过这些单元都集成在一块芯片上，这种结构使得MCU成为具有独特功能的计算机。,在MCU出现之前，人们必须用模拟电路或数字电路实现大部分计算或控制功能，这样使得控制系统体积庞大且易出故障。MCU出现以后，这些控制功能的绝大部分功能可由M

45、CU的软件实现。其他电子线路成为MCU 的外围接口电路，承担着输入、输出和执行动作等功能，而计算机、比较和判断等原来必须用电路实现的功能，现在可用软件实现，大大提高了系统的性能与稳定性，这种控制技术称之为微控制技术。,三、MCU 与嵌入式系统的关系,嵌入式系统是面向测控对象，嵌入到实际应用系统中的计算机系统的统称。嵌入式系统通常有四种：(1)工控机；(2)通用CPU模块；(3)嵌入式微处理器(Embedded Processor)；(4)嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller)。 前两者是基于通用计算机系统，即将通用计算机系统用于测控对象。后两者是基于芯片形态的计算机

46、系统，其中嵌入式MCU是在通用CPU基础上发展，增加满足测控对象要求的外围接口电路，用于测控领域。,嵌入式MCU则是在嵌入式系统的概念广泛使用后，给传统MCU 定位的称呼，所以，可以说MCU 是最典型和最广泛的嵌入式系统。,四、什么是内核,内核官网：http:/www.kernel.org 内核英文为 kernel，中文意思是内核、核心、中心、精髓的意思；也是果仁、果核的意思。从字面理解，kernel 是一事物的中心，植物的果实最重要的也是果仁和果核。 因此，我们可以说“内核”是操作系统的中心。,硬件也是需要内核支持才能运行的，有些硬件的支持没有被编入内核，这时需要我们重编内核。 内核的包含的

47、不仅仅是设备的驱动，还有其它的内容，比如网络协议的支持，防火墙的支持. .,五、VAX系列,VAX的全称是Virtual Address Extension。VAX计算机是由于硬件条件的限制，被设计 用来储存地址的，使它能够很简便的操作一些很大的适合于储存的程序。 VAX计算机系统是 DES(Digital Equipment Corporation)公司设计的。普遍的VAX系列，包括一些桌上型VAX系统使用的是大型机上的处理器。这些系列的计算机变得越来越小。这些计算机系统普遍使用一种开放型的系统VMS。,六、CPU的测试参数,Dhrystone、 Whetstone、 BizStone、 G

48、raphStone、 ThinkStone、 MemStone,Dhrystone通过一组短小的综合程序来测试系统整数运算的能力，Whetstone则使用综合程序来反映系统浮点运算的能力。 BizStone评估系统运行商业应用程序的能力，测试包括了基于数据库和字处理软件的操作。 GraphStone的测试得分基于15种不同类别的GDI运算，用以表示图形子系统的能力。,ThinkStone包含了一系列由人工智能例程所组成的测试，可以反映系统在运行游戏方面的能力。 MemStone使用一组测试来反应系统分配和使用系统资源的能力，其中包括内存分配，I/O，内存读写和校验。,七、什么是EMC,EMC是

49、Electro Magnetic Compatibility的缩写，即电磁兼容。 电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。,EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。,美国易安信（EMC）公司,创建于 1979 年，总部在马萨诸塞州霍普金顿市的 EMC 公司在 50 多个国家/地区有 100 多个销售办事处和销售合作伙伴，并且有一支全世界最大的专门从事存储销售和服务的队伍。世界上很多主要计算机公司都转销 EMC 的系统和软件，包括 Dell、NEC、Fujitsu Siemens、Unisys、Groupe Bull 和 NCR。,EMC 公司帮助全球各种规模的公司实施信息生命周期管理 (ILM) 战略，使他们能够更好和更经济高效地管理、使用、保护和共享他们的信息。,八、AMD公司,AMD( 超威半导体 ) 成立于 1969 年，总部位于加利福尼亚州桑尼维