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1、1,电子研发与维修工程师基础培训,第四课 怎样去编写电路控制程序？ 电路控制模式分类介绍、 嵌入式系统及相关、单片机、程序详解,赵贵生,南京威达天宇医疗器械有限公司 北京科技开发研究所,讲座视频请参见“优酷网”,2,自我介绍,赵贵生 研发工程师/技术主管 毕业于河北医科大学医学影像技术系。毕业后一直效力于北京科技开发研究所，从事医用X射线机及相关产品的理论研究与产品研发。 目前主要负责市场新技术调研及产品控保系统的研发设计：主控程序的开发、触摸屏系统的开发、主控电路板的设计与制作、新机型的调试与测评等。 埋头于医疗电子硬件研发的第一线：一路走来，曾做过装配工、调试员、可行性分析师、设计过功能芯

2、片、开发过两套大型X-RAY设备。沉迷于技术，醉心于电子。一直在学习，不敢有倦意！ 联系方式：Q Q: 849516784 邮箱: ,3,电子研发与维修工程师入门基础培训系列 主要内容,主要内容为一些最基础的但必须要知道的知识与技能，规划为十节课，预计花一个星期时间，每天两课，上午讲解理论方面，下午带大家去实验室实地讲解和演练。 第一课：怎么看懂电路图（板）？ 基本元器件的认识。 第二课：怎样焊接电子电路？ 电子电路手工焊接方法、电铬铁保养方法、实际生产的焊接方式 第三课：怎样去画电子电路？ 电路设计软件PROTEL的运用。 第四课：怎样去画机器结构或外壳？ 机械制图软件CAXA2007的运用

3、。 第五课：怎样去编写电路控制程序？ 电路控制模式分类介绍、嵌入式系统及相关、单片机、程序详解,4,主要内容为一些最基础的但必须要知道的知识与技能，规划为十节课，预计花一个星期时间，每天两课，上午讲解理论方面，下午带大家去实验室实地讲解和演练。 第六课：怎么调试和维修电路？ 电路调试工具的介绍、调试方法、维修方法与要领。 第七课：怎样去设计电路？ 电路设计的一些原理。 第八课：怎样去提高效率？ 企业的一些标准规范。 第九课：怎么样才算上一个好的工程师？ 针对工程师的一些职业建议。 第十课：怎样去看待市场？ X线机的相关知识及目前的市场分析。,电子研发与维修工程师入门基础培训系列 主要内容,5,

4、一、先修内功：从事电子研发或维修，须先炼内功。学好模电、数电及C方可打开任督二脉。内功扎实之后，才能练习技能招数，否则如空中楼阁，必有倾倒之日。基础夯实后学其他技能知识也如虎添翼，非常给力。 二、再练招数：学习要坚持面向对象、面向使用的原则。要活学活用，勤于实践，在实践中反过来学理论。只钻理论，迟早会忘，不如操刀实战。光有武功秘籍是没用的，须勤练招数，实践之初也许失败，但坚持的人终会成功。 三、英雄相惜：学习、研发或维修，建议大家一起学习，互相交流，树立自己的工程师朋友圈。人在江湖，没有人可以一个人自成一派。当然有团队就更好，因为要想成功，不要忽视团队的力量！ 四、学好英语：正如一些高深武功秘

5、笈是蝌蚪文一样，很多正宗的技术文档都是英文。做设计写程序等之前都须先仔细看懂其所用芯片的DataSheet ，有条件的还是看英文原文。学好英语，百利而无一害，否则会很纠结！,写在前面,6,第五课,第五课：怎样去编写电路控制程序？ 嵌入式系统及相关。 主要内容: 1、电路控制方式全析 2、嵌入式系统详解 3、单片机控制详解 4、程序实例（自动煮蛋器）,教人用程序，毁人一天。教人写程序，毁人一生。,伤不起的程序猿,7,一 电路控制方式全析,（一） 手动控制 通过人力（或人为因素）去控制电子电路及机械装置。 例如：按下开关使灯亮，拉下开关使灯灭 （如咱们X光机的门灯系统。）,一百年前的X-ray机也

6、是采用手动接通开关来控制的。随着时代的进步，科技的发展。才逐渐取代手动控制模式，走向智能化。不过目前很多场合，手动控制依然很常见。如家里的电灯控制。,（二） 机械装置控制 通过“发条”或运动限位开关等机械装置，控制电路。如机械限时器或者咱们实验室墙上的湿度保护装置。当空间湿度到过一定程度，接触的弹簧片机械装置弹开，控制系统启动。,8,一 电路控制方方式全析,（三） 模拟电路控制 通过电子电路内部的组合设计构成的智能逻辑控制，当达到设定值完成对自身或对外界的控制。例如：医院限束器上定位灯的开关控制。 （原理：上电启动或者手动启动，定位灯亮。启动后进入倒计时模式，设定时间到达后，因为电路自身的控制

7、使自动灭灯。基础原理是利用NE555芯片构成的简单时基电路。）,9,一 电路控制方式全析,（四） 数字电路控制 通过电子电路数字芯片组的组合设计构成的智能逻辑控制，当达到设定值完成对自身或对外界的控制。 实际应用中，模拟与数字控制常交互。在一个整体设计中，单纯数字电路控制并不多见。但在单独的功能模块设计中，较多见，如咱们医用X光机的KV检测模块。检测外界的高低电平，当出现电平变化时，产生相应控制信号。,苛刻来说，上页中555控制属数字控制，但连接外部模拟输出，故可划为模拟控制部分，大家理解就行，不必死缠概念。咱们在设计中参考概念即可，但切忌死磕理论，灵活变通，方成大局。,10,一 电路控制方方

8、式全析,（五） 继电器逻辑控制 通过继电器的组合设计构成的智能逻辑控制，完成对自身或对外界的控制。例如：老式工频医用X线机的控制。,温馨提示： 这电路是我曾经教材学的东西，随着科技的进步，该种控制方式已老。大家不必细看（要理解这种设计思想），不过，大家要知道，有时候继电器组合，也能干成大事，电子学的前辈不是盖的。呵呵。,11,一 电路控制方方式全析,（六） 电气控制,利用交流接触器等电气器件的逻辑连接，实现自锁控制、互锁控制、顺序控制工作正常与点动连锁控制、多点控制连锁控制、自动循环控制等控制模式，从而达到控制目的。该控制模式可以说是为继电顺控制的升级，在自动化中最为常用。例如机床系统控制电路

9、图。,12,一 电路控制方方式全析,（七） PLC控制,与上节类似，单独出来是因为现在可编程控制器（PLC）已成主流，在自动化该模式控制利用PLC核心控制单元控制外围电路，实现自锁控制、互锁控制、顺序控制工作正常与点动连锁控制、多点控制连锁控制、自动循环控制等控制模式，从而达到控制目的。例如机床系统控制电路图。,PLC是60年代末发展起来的一种新型的电气控制装置，它将传统的继电控制技术和计算机控制技术融为一体，被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制。 传统的继电接触控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中广泛应用。但这类控制装置体积大，耗电较多，功能少，特别是靠硬件连接构

10、成系统，接线复杂，通用性和灵活性差。,1，PLC的概述：,13,一 电路控制方式全析,（七） PLC控制,进入80年代，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，它具有数据运算、传送与处理功能和可以进行模拟量控制、位置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制器（Programmable Controller）简称PC ,但为了与个人电脑PC相区别，仍将其称为PLC。 目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加速了机电一体化的进程。,2，PLC的主要特点：,(1) 可靠性高，抗干扰能力强。由于采用

11、大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠性。,(2) 编程简单，使用方便。目前大多数PLC均采用梯形图编程语言，沿用了继电接触控制的一些图形符号，直观清晰，易于掌握。,(3) 通用性好，具有在线修改能力。PLC硬件采用模块化结构，可以灵活地组态以适应不同的控制对象，控制规模和控制功能的要求。且可通过修改软件，来实现在线修改的能力，因此其功能易于扩展，具有广泛的工业通用性。,14,一 电路控制方式全析,（七） PLC控制,3，PLC的控制系统组成图示：,PLC内部主要由主机、输入 /输出接

12、口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。,15,一 电路控制方方式全析,（七） PLC控制,4，PLC的实际接线图图示：,16,一 电路控制方方式全析,（七） PLC控制,5，PLC的程序举例：,17,一 电路控制方式全析,（八） 单片机控制,单片机(定义)： 即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、内存和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型机。,最常用的8051单片机,单片机开发系统： 单片机系统一般采用单片单板机和专用仿真器进行开发，实现单片机应用系统的硬、软件调试与改进。,18,单片机主要为工业测控而设计，又称微控制器（Microcontroller)，具有高集成度、高

13、可靠性、高性价比的特点。 主要应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等。 特别适合于嵌入式微型机应用系统。,单片机的应用特点：,温馨提示：单片机是咱们日常生活中应用最常见最普遍的控制方式，该控制方式 的实例及编程方法在本PPT后面将有详细介绍，这里不作赘述。,最终 产品,8051单片机,19,一 电路控制方方式全析,（九） CPU板卡级控制 将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内。 白话就是计算机控制，基于CPU之上可以通过不同的软件平台及软件构成不同

14、的控制操作系统。该控制方式相当常见（常作整体的控制及信号处理用）。,20,一 电路控制方式全析,（十） 综合控制,前九个分类，也仅仅是个举例，大家理解即可。实际控制方式远远多于此也更加复杂。就如单片机应用系统不单包含单片机，普遍地还包含了许多类型的外围应用电路；PLC的核心还是一个单片面控制模式等等。 实际控制中，常常是一个综合的运用，大家在以后的设计中，要注重多方位结合，综合全面地考虑问题，利用相关的控制方式优化咱们的设计。下面我就和大家一起分析几个控制电路吧。,GPS导航仪,21,22,休息，休息一会儿吧!,正在努力奋斗的你，别忘了休息你的眼睛哦！,贵生电子工作室团队 “我们一直在努力探索

15、X线机的最新技术”,初中时一同学家里是卖花圈的，一天班主任开班会告诉说班主任老妈病危了，他要回家照顾然后就是各种嘱咐。 正当老师在那滔滔不绝时我班那哥们站起来十分严肃的说：老师，你买我们家的花圈吧。,23,二 嵌入式系统详解,开始讲嵌入式操作系统之前，我先与大家分享一下它的一些应用：,24,军 事 装 备,阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨斯”价值4万美元，可携带2架摄像机，发挥了很好作用。,军事侦察应用,25,信息家电应用,家电：数字电视、信息家电、智能玩具、手持通讯、存储设备的核心。,26,家庭智能管理系统,社区建筑的水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，远程点菜器等。,27,汽车电

16、子产品（18个嵌入式控制模块）CAN总线网络,VOLVO S80汽车的CAN总线网络,汽车电子,28,智能玩具与机器人,29,基于RTLinux的仿人机器人,高 48 cm 重: 6 kg 灵活性：20 DOF 操作系统: RT-Linux 接口形式: USB 1.0 (12Mbps) 响应周期: 1ms 能源： DC24V x 6.2A (150W) 制造：富士通,30,仿人型机器人,Humanoid by University of Humanoid by Beijing Defense Technology in 1999 Institute of Technology in 2002,

17、31,模块化机器人的智能控制,32,智能机器鱼技术研究,33,34,Smartphone-iPhone 3G,35,二 嵌入式系统详解,本人业余对机器人特别感兴趣，以后工作之余咱们可以一起制作上面的一些机器人，好了，咱们开始讲嵌入式系统分类，感兴趣的同学认真听哦：,2. 嵌入式系统的产生和发展,20世纪70年代 无操作系统阶段(单片机) 20世纪80年代 简单操作系统阶段 20世纪80年代 嵌入式实时操作系统 20世纪90年代 面向Internet阶段,嵌入式系统起源于微型计算机时代 。 PC时代 嵌入式计算机系统与通用计算机系统有着完全不同的技术要求和发展方向。 后PC时代,36,后PC时代

18、是指将计算机、通信和消费产品的技术结合起来,以3C产品的形式通过Internet进入家庭。简单的说,后PC时代是以网路应用为主,各种电子设备也将具备上网功能. 后PC时代网路通讯的两大特色:“无限”与“无线”。 无限：上网的工具与应用将无所限制； 无线：人们将慢慢远离有线传输。 为了实现后PC时代对客户终端设备提出的新要求，嵌入式技术（Embedded Technology）提供了一种灵活、高效和高性价比的解决方案。 伴随信息技术与网络技术的高速发展，嵌入式技术已被广泛地应用于科学研究、工程设计、军事技术以及文艺商业等方面，成为后PC时代IT领域发展的主力军。,二 嵌入式系统详解,37,二 嵌

19、入式系统详解,嵌入式系统有30多年的发展历史，是硬件和软件交替双螺旋式发展。 1976:Intel公司的8048，是最早的单片机。 Motorola同时推出了68HC05，Zilog公司推出了 Z80系列，这些早期的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定时器。 80年代初，Intel完善了8048，研制成功了8051。 1981年Ready System发展了世界上第1个商业嵌入式实时内核（VTRX32）包含了许多传统操作系统的特征，包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。 随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式

20、技术也将获得广阔和发展空间。 美国著名学者尼葛洛庞帝1999年1月访华时预言，4至5年后嵌入式智能工具将是PC和Internet网络之后最伟大的发明。,嵌入式计算机/嵌入式系统 嵌入式计算机是专用计算机，以核心部件的形式出现在各种装置、设备、产品和系统中。 嵌入式系统 = 嵌入式处理器 + 存储器 + 接口电路/外围电路 + 外设 + 嵌入式操作系统 + 应用软件。,38,二 嵌入式系统详解,3. 嵌入式系统的定义概念,含义 通俗的说，嵌入系统就是将计算机的硬件或软件嵌入到其它机电设备或应用系统中去，所构成了一种新的系统，即嵌入式系统。,IEEE定义 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作的

21、机器、设备或装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。,广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片机和DSP系统。这些系统在完成较为单一的专业功能时具有简洁高效的特点。但由于他们没有操作系统，管理系统硬件和软件的能力有限，在实现复杂多任务功能时，往往困难重重，甚至无法实现。 狭义上讲，我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己操作系统，具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。,39,二 嵌入式系

22、统详解,4.嵌入式处理器的分类：,嵌入式微处理器 = CPU + 硬件接口（存储器接口，键盘接口等）+ 辅助电路（时钟、A/D、D/A、调试电路等） 嵌入式处理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。,MCU = CPU + 存储器 + I/O接口 + 辅助电路（时钟、A/D、D/A等）。,嵌入式DSP是专用于信号的处理、计算，针对某些领域而设计的处理器。 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摩托罗拉的DSP56000系列。,SoC： 将系统功能模块集成

23、于一块芯片上的系统。,40,嵌入式系统 = 嵌入式处理器 + 存储器 + 接口外围电路 + 外设 + 嵌入式操作系统 + 应用软件。,二 嵌入式系统详解,5.嵌入式系统的组成：,41,嵌入式系统 = 嵌入式处理器 + 存储器 + 接口外围电路 + 外设 + 嵌入式操作系统 + 应用软件。,二 嵌入式系统详解,5.嵌入式系统的组成：,最小硬件系统,42,嵌入式系统 = 嵌入式处理器 + 存储器 + 接口外围电路 + 外设 + 嵌入式操作系统 + 应用软件。,二 嵌入式系统详解,5.嵌入式系统的组成：,软件部分：,软件部分包括嵌入式操作系统以及相应的各种应用程序。 嵌入式操作系统： 一种支持嵌入式

24、系统应用的操作系统软件，具有编码体积小，面向应用，可裁剪和移植，实时性强，可靠性高，专用性强等特点。 典型的嵌入式操作系统有： 商用型：windows CE（请注意：咱们研发的触摸屏系统就是 windows CE），vxWork等。 免费型：嵌入式Linux，C/OS-II等。,43,6、嵌入式操作系统一览,44,二 嵌入式系统详解,5.嵌入式系统的组成：,下面咱们详解一个咱们非常常用的操作系统：LINUX,NASA 个人助理,嵌入LINUX的设备实例：,45,什么是Linux？,Linux是一个类Unix（Unix-like）的操作系统，在1991年发行了它的第一个版本。 在不同的语境下，“

25、Linux”具有不同的内涵，例如：Linux内核、Linux系统或Linux开发套件等术语。 严格来说，Linux指的是Linux Torvalds维护的（及通过主要和镜像网站发布的）内核。 GNU/Linux GNU/Linux的拥护者们认为，Linux仅仅是指Linux内核，而整个Linux系统的大部分都建立在GNU软件之上。 Linux最初是专门为基于Intel处理器的个人计算机而设计的。Linux的前身指的是由Linus Torvald维护开发的开放源代码的类Unix操作系统的内核。 目前大多数人用它来表示以Linux内核为基础的整个操作系统。从这种意义讲，Linux指的是源码开放，包

26、含内核和系统工具、完整的开发环境和应用的类Unix操作系统。 同时，Linux遵循GNU (GNUs Not Unix)的通用公共许可证GPL (General Public License)，是自由软件家族中的一员。,46,什么是Linux？,Linux之所以受到广大计算机爱好者的喜爱主要原因： 一是它属于自由软件，用户不用支付任何费用就可以获得它和它的源代码，并且可以根据自己的需要对它进行必要的修改和无约束地继续传播。 另一个原因是，它具有Unix的全部功能，任何使用Unix操作系统或想要学习Unix操作系统的人都可以从Linux中获益。,开放性：指系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统

27、互连（OSI）国际标准。 多用户：是指系统资源可以被不同用户使用，每个用户对自己的资源（例如：文件、设备）有特定的权限，互不影响。 多任务：它是指计算机同时执行多个程序，而且各个程序的运行互相独立。 良好的用户界面 ：Linux向用户提供了两种界面：用户界面和系统调用。Linux还为用户提供了图形用户界面。它利用鼠标、菜单、窗口、滚动条等设施，给用户呈现一个直观、易操作、交互性强的友好的图形化界面。,Linux的主要特点,47,Linux的主要特点,设备独立性： 是指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道

28、它们的具体存在形式。 Linux是具有设备独立性的操作系统，它的内核具有高度适应能力 提供了丰富的网络功能：完善的内置网络是Linux一大特点。 可靠的安全系统：Linux采取了许多安全技术措施，包括对读、写控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等，这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。 良好的可移植性：是指将操作系统从一个平台转移到另一个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。Linux是一种可移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境中和任何平台上运行。,48,Linux的组成,LINUX的内核：内核是系统的核心，是运行程序和管理 像磁盘和打印机等硬件设备的核心程

29、序。 LINUX SHELL: Shell是系统的用户界面，它是一个命令解释器，它解释用户输入的命令，并且把它们送到内核。提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。 LINUX文件系统: Linux文件系统是文件存放在磁盘等存储设备上的组织方法。Linux能支持多种目前许多的文件系统，如EXT2、EXT3、FAT、VFAT、ISO9660、NFS、SMB等。 LINUX应用系统：标准的Linux系统都有一整套称为应用程序的程序集，包括文本编辑器、编程语言、X Window、办公套件、Internet工具、数据库等。,Linux操作系统的主要内容,Linux是免费的、源代码开放的、符合POSIX标

30、准规范的操作系统 拥有现代操作系统具有的所有内容，例如 抢占式多任务处理，支持多用户 内存保护， 支持SMP，支持TCP/IP， 支持绝大多数的32位和64位CPU 等 还有一些其他操作系统没有的特色，比如 NFS，VFS，高效的EXT系列文件系统等。,49,Linux的内核版本,Linux内核版本是由Linus Torvalds作为总体协调人的Linux开发小组（分布在各个国家的近百位高手）开发出的系统内核的版本号 Linux内核采用的是双树系统 一棵是稳定树，主要用于发行 另一棵是非稳定树或称为开发树，用于产品开发和改进 Linux内核版本号由3位数字组成,r.x.y,第1位数字r为主版本

31、号,第2位数字x为说明版本类型的次版本号，如果x为偶数，则表示为产品化版本，为奇数时表示为实验版本,第3位数字y为修改号，表示错误修补的次数,几种流行的Linux发行版本,50,Linux系统的好处,支持多种CPU： X86, ARM, MIPS, SH, i960, PPC, etc. 开放源代码（Open source） 强大的网络功能 可移植性 使用GNU tools,一个新潮，非常稳定，多用户，多任务的环境 标准的平台 无法超越的计算能力，可移动性和适应性 先进的图形用户界面 几十个异常出色而且免费的桌面应用程序 成千上万个免费的工具和应用小程序 几百上千个专业程序由全世界的无数研究人

32、员编制，覆盖了天文，信息技术，化学，物理，工程，语言，生物等各个学科领域,一个真正杰出的学习系统 很多顶级的系统开发平台，友好的编程语言及编程工具都免费包含在操作系统里面 病毒入侵，计算机的“后门”，软件提供商的“特别要求”，强迫性的软件升级，专有的文件格式，软件使用许可证和市场策略，产品注册登记，高得惊人的软件价格，等等 -Linux都没有 Linux操作系统平台保证它的“永久性” 一个技术快速更新的平台,51,什么是嵌入式Linux,嵌入式Linux内核 为特殊的硬件配置、或为了支持特别的应用而经过特别的裁剪的修改过的Linux内核 通常具有不同于工作站与服务器的内核配置 嵌入式Linux

33、系统 基于Linux内核的嵌入式系统 嵌入式Linux发行套件 开发嵌入式Linux系统的平台 各种为了在嵌入式系统中使用而剪裁过的应用软件,52,什么是嵌入式Linux,利用Linux搭建嵌入式操作系统是近年来最令人振奋的方案之一，Linux将来可能会成为嵌入式系统主流操作系统。 嵌入式Linux是按照嵌入式操作系统的要求而设计的一种小型操作系统。由一个内核及一些根据需要进行定制的系统模块组成。其kernel很小，一般只有几百kB左右。即使加上其它必须的模块和应用程序，所需的存储空间也很小。它有多任务、多进程的系统特征，有些还具有实时性 。,把Linux用于嵌入式系统，一般都不是原封不动地照

34、搬，而是充分考虑各种具体嵌入式系统的特点，有针对性地对Linux内核加以裁减、修改和补充。 一个小型的嵌入式Linux系统只需要引导程序、Linux微内核（由内存管理、进程管理和事务处理构成）、初始化进程3个基本元素。 如果要让它有更多的功能且继续保持小型化，可以加上： 文件系统（支持十多种文件系统类型，如ext2、ext3、NFS，cramfs等）、TCPIP网络支持、存储更多数据用的磁盘、提供设计精简的应用程序。,嵌入式Linux的主要特点是精简标准Linux的内核，适应于多种CPU和多种硬件平台，性能稳定，裁剪性很好，开发和使用都很容易，并且可以使用Unix或Linux上的应用程序。,5

35、3,嵌入式Linux操作系统的优势,(1)支持多种体系结构； 目前Linux能够支持x86, ARM, IPS,APARC等多种CPU的体系机构，已被移植到数十种硬件平台上。 (2)多任务，内核稳定，可定制，源代码开放； (3)强大的网络支持功能； 支持TCP/IP协议，及其上的高层协议，如ftp, Telnet, http等。同时支持Socket网络编程。 (4)支持多文件系统； linux支持FAT32, EXT2, EXT3等多种文件系统，支持虚拟文件系统，同时还可以连接其它的文件系统，如ROMFS,JFFS等文件系统。,(5)驱动丰富，支持大量的外设； linux支持基本所有的PC外设

36、，具有丰富的外设驱动程序。 (6)Linux具备一整套工具链。 容易自行建立嵌入式系统的开发环境、交叉运行环境，并且可以跨越嵌入式系统开发中仿真工具的障碍。一般开发嵌入式操作系统的程序调试和跟踪都是使用仿真器来实现的，而使用Linux系统做原型的时候，可以绕过这个障碍，直接使用内核调试器来做操作系统的内核调试和查错。,54,嵌入式Linux的典型应用,55,基于Linux的嵌入式操作系统,uCLinux ARMLinux RT-Linux/RTAI Embedix Blue Cat Linux Hard Hat Linux,56,1）Clinux,Clinux是应用于嵌入式设备的最著名、应用最

37、广泛一个Linux发行版本，它也是一个开放源码的项目，Clinux的源代码和开发工具可以免费从http:/www.uclinux.org 上下载得到。 Clinux的含义： Micro-Control-Linux：专门针对微控制器领域而设计的嵌入式Linux系统 Clinux同标准Linux的最大区别就在于内存管理 1、标准Linux使用的虚拟存储器技术 2、Clinux针对NOMMU,57,2）ARM Linux,Linux标准发行内核中的一个分支 ARM Linux主要是由Russell King和其他人的共同努力，将Linux作业系统成功的移植在以ARM处理器为核心的机器上。 与uCli

38、nux不同，支持带有MMU的ARM系列CPU 如ARM610、ARM710、ARM720T、ARM920T、Intel StrongARM、Xscale等,58,3）支持硬实时的Linux： RT-Linux/RTAI,RT-Linux 是新墨西哥科技大学的研究成果（1996） 其目标是在Linux环境下提供确定的响应时间 其基本思想是： 为了在Linux系统中提供对于硬实时的支持，它实现了一个微内核的小的实时操作系统（RT-Linux），而将普通Linux系统作为一个该操作系统中的一个低优先级的任务来运行，由RT-Linux提供的一个实时调度器对其进行调度。其他的实时任务作为一个RT-Lin

39、ux的可加载内核模块，其优先级比普通Linux系统要高,59,二 嵌入式系统详解,7.嵌入式系统的开发工具和环境：,开发工具一般用于开发系统主机，包括语言编译器、连接定位器、调试器等。 注意：嵌入式系统的硬件和软件位于嵌入式系统产品本身，开发工具则独立于嵌入式系统产品之外。,什么是嵌入式开发环境：,源程序,目标文件,可重定位程序,可执行文件,编译器/汇编器/链接定位器 调试器/仿真器 主机（Host）及其工作平台 测试工具（可选） 其他辅助设备（可选）,典型的开发环境,60,二 嵌入式系统详解,7.嵌入式系统的开发工具和环境：,语言编译器、（汇编语言、C、C+、JAVA）；连接定位器；调试器等

40、 源程序模拟器（Source Simulator） 实时在线仿真器ICE（In-Circuit Emulator）,举例：ARM的编译器ADS1.2,ARM公司出品 IDE环境，包括 ARM/Thumb汇编器：armasm ANSI C 编译器 - armcc 和 tcc ISO / Embedded C+ 编译器 - armcpp and tcpp 链接器 armlink Windows 集成开发环境 CodeWarrior 格式转换器 fromelf 库管理器 - armar 调试器 模拟调试器：ARMulator JTAG调试：AXD（与Multi-ICE配合） 支持所有ARM内核，最新

41、版本：RealView2.0,61,二 嵌入式系统详解,8.嵌入式系统的发展：,嵌入式技术呈现出以下强劲的发展势头： 与SoC紧密融合； 行业应用特制； 微型、实时、可靠的内核技术； 集成化开发环境； 健壮可信的中间基础技术； 对互联网和无线网络的应用支持等。,宏观方面： 经济性 小型化 可靠性 高速度 智能性,软件设计比重日益突出; 面向网络互联的嵌入式系统将成为必然趋势; 精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本; 提供精巧的多媒体人机界面。,62,二 嵌入式系统详解,8.嵌入式系统的发展：,（1）软件设计比重日益突出,嵌入式系统开发的工作重点正在向软件转移。 如：以机械控制系统

42、为例，10年前机械、硬件和软件在机电系统中所占的比重分别是65%、20%和15%，而现在则是30%、15%和55%。,（2）面向网络互联将成为必然趋势,为适应嵌入式分布处理结构和上网需求，要求嵌入设备配备标准的一种或多种网络通信接口, 相应需要TCP/IP协议簇软件支持。 新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。此外，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。,（3）精简系统内核、算法,为满足精简系统内核、算法，实现设备小尺寸、微功耗和低成本这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器

43、的性能，限制内存容量和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。,63,二 嵌入式系统详解,8.嵌入式系统的发展：,（4）提供精巧的多媒体人机界面,（5）嵌入式系统的发展趋势,嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是它们友好、自然的人机交互界面，如司机操纵高度自动化的汽车主要是通过习惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。 人们与信息终端交互要求以GUI屏幕为中心的多媒体界面。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。,在巨大的市场需求和新的产业契机的推动下,嵌入式系统开发成为中国软件业发展中难得的机遇, 智能手机、数字电视以及汽车电子的嵌入式应用,

44、是这次机遇中难遇的切入点. 预计不久的将来, 嵌入式系统将会引领人类进入一个数字化、智能化的时代。,64,二 嵌入式系统详解,9.嵌入式系统的嵌入式系统开发步骤：,嵌入式系统的开发主要分为系统总体开发、嵌入式硬件开发和嵌入式软件开发3大部分。嵌入式系统的开发流程图如下所示： 1.需求分析 确定设计任务和目标，并制定说明规格文档，作为下一步设计的指导和验收标准。 需求分析往往要与用户反复交流，以明确系统功能需求，性能需求，环境、可靠性、成本、功耗、资源等需求。,2. 系统体系结构设计 体系结构设计是嵌入式系统的总体设计，它需要确定嵌入式系统的总体构架，从功能上对软硬件进行划分。 在此基础上，确定

45、嵌入式系统的硬件选型（主要是处理器选型），操作系统的选择和开发环境的选择,65,二 嵌入式系统详解,9.嵌入式系统的嵌入式系统开发步骤：,3. 硬件的设计、制作及测试 在这一阶段要确定硬件部分的各功能模块及模块之间的关联，并在此基础上完成元器件的选择、原理图绘制、印刷电路板（PCB）设计、硬件的装配与测试、目标硬件最终的确定和测试。 4. 软件的设计、实现及测试 这部分工作与硬件开发并行、交互进行。 软件设计主要完成引导程序（BootLoader）的编制、操作系统的移植、驱动程序的开发、应用软件的编写等工作。 设计完成后，软件开发进入实现阶段。这一阶段主要是嵌入式软件的生成（编译、链接），调试

46、和固化运行，最后完成软件的测试。,66,二 嵌入式系统详解,9.嵌入式系统的嵌入式系统开发步骤：,5. 系统集成 将测试完成的软件系统装入制作好的硬件系统中，进行系统综合测试，验证系统功能是否能够正确无误地实现，最后将正确的软件固化在目标硬件中。 本阶段的工作是整个开发过程中最复杂、最费时的，特别需要相应的辅助工具支持。 6. 系统性能测试及可靠性测试 测试最终完成的系统性能是否满足设计任务书的各项性能指标和要求。若满足，则可将正确无误的软件固化在目标硬件中；若不能满足，在最坏的情况下，则需要回到设计的初始阶段重新进行设计方案的制定。,67,休息，休息一会儿吧!,正在努力奋斗的你，别忘了休息你

47、的眼睛哦！,贵生电子工作室团队 “我们一直在努力探索X线机的最新技术”,富婆去夜总会找乐子，老板娘挑了几个帅小伙，富婆不满意 老板娘挑了几个壮小伙，富婆还不满意 老板问那富婆到底想要什么样的，富婆说要体力好、精力旺盛、能加班、能熬夜、随叫随到、吃苦耐劳， 老板一下乐了.张口喊：“搞程序的，出来接客！.“,68,三 单片机控制详解,嵌入式学习是一个循序渐进的过程，可能你们有些人学校已经学习过了。现在咱们从最基础的出发，回过头来学习一下单片机，以此为基础向上学习嵌入式系统。 好了，咱们先休息10分钟。大学里已经掌握单片机及编程应用的同学可以去实验室自习。不太了解单片机的跟我一起来深入分析一下。,1

48、，单片机简介,-将组成微型计算机的各功能部件，CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路，以及其它外围功能电路，如定时/计数器、串行通信接口等集成在一块芯片上。,69,单片机与PC机的区别-应用领域,单片机广泛应用于各种控制系统,在线应用 -计算机（单片机系统）作为控制系统的一个组成部分,仪器仪表,工业控制,家用电器,医用设备,通信领域,智能化控制,Microcontroller,70,单片机类型介绍,低、中档8位单片机,高档8位单片机,16位单片机,32位嵌入式处理器,MCS-48系列，寻址范围小，无串口， 指令功能弱,MCS-51系列，在寻址，外围资源， 控制能力方面改

49、进,MCS-96系列，面向控制，增强外围， +PWM,+ADC，+I/O,32位以上集成多种接口的微处理器面向更加复杂的处理 称为嵌入式处理器,单片机与PC处理器不同 面向控制，高档8位单 片机在中、小系统中仍 占据主流地位。,71,常见单片机介绍,Microchip PIC系列单片机,Freescale（Motorola） M68系列、PowerPC、CodeFire Dragonball、M.core,Atmel At89系列（51兼容）、At90系列（AVR）、At91系列（ARM7内核）,Winbond、Samsung、TI、ST、凌阳科技,72,2 学习单片机所需的准备工作,硬件准备 计算机：普通计算机一台。安装WIN98和WIN2000双操作系统。 编程器：用于对单片机进行编程。（使用S51芯片可以使用下载线） 实验板：用来进行单片机开发设计实践，能完成的项目较多为好。 仿真器：进行较复杂设计时用来调试单片机。方便实用，但价高。 软件准备 源程序编辑