【技术教程】第1课 嵌入式系统概述.ppt

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1、1,嵌入式系统 An Introduction to Embedded System 第1课 嵌入式系统概述 邹润民 民主楼234# 2011年4月,2,提纲, 本课程教学要求 嵌入式系统应用领域 嵌入式系统概念 嵌入式系统发展历程 嵌入式系统构成要素,3,教材与教学安排,国内优秀教材和规划教材为主、外文教材为指导 嵌入式系统原理及应用开发 陈渝，韩超，李明，机械工业出版社，2008年 嵌入式系统原理与设计 王志英、李宗伯等，高等教育出版社，2007年 ARM嵌入式系统基础教程（第2版） 周立功，北京航空航天大学出版社，2008年 课程共设32课时，理论课26学时，实验课6学时,4,教材,网

2、络资源,电子工程专辑，http:/ 电子设计技术，http:/ 嵌入开发网，http:/ High Performance Embedded Computing，http:/www.ll.mit.edu/HPEC,5,6,教学内容,嵌入式硬件组成 ARM体系结构 嵌入式软件开发基础 嵌入式操作系统移植 嵌入式Linux驱动开发 嵌入式系统的应用程序开发,7,实验平台,EasyARM2103开发平台,8,课程考核方式,出勤、课堂讨论等平时成绩：约30 实验报告质量与成绩： 约30 期终考查（或考试）成绩： 约40 有特色贡献者可以在以上总分的基础上再加分。,9,提纲, 本课程教学要求 嵌入式系统

3、应用领域 嵌入式系统概念 嵌入式系统发展历程 嵌入式系统构成要素,10,1.嵌入式系统概述,经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度上改变了人们的生活、工作和娱乐方式，并且这种改变还在加速。 嵌入式系统具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大的不同。 在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家电（全自动洗衣机、恒温空调、电脑电饭煲）都是嵌入式系统。,11,韩国电信手机/电视遥 控器二合一产品,Sony Ericsson超小型手机电 脑手机放在底座上成为电脑,Nokia手机户外音响,内置 DVB-H 移动电

4、视手机,普通手机 智能手机 与PDA结合,1.1嵌入式技术的应用手机,12,智能家居 智能家电,Roto-Rooter的 Pimped Out John 组合笔记本/ipod/冰 箱/Xbox360/健身,高科技的捕鼠器 遮断红外线光束掉下笼子,DangerBomb 闹钟 不起床就爆炸啰,配备电子食谱 的锅铲coo.boo,智能型垃圾桶 i.Master,1.1嵌入式技术的应用智能家居,13,1.1嵌入式技术的应用PDA,个人信息助理 掌上电脑,PDA 手机 + GPS 导航 Dopod U1000，且支持SkyPE,Map-Star的GPS定位设备,华硕GPS导航器,SONY GPS导航器,

5、Nokia 6110 四频 HSDPA / GPS 导航器,14,iLuv可即时将视频录制到iPod/ 闪存卡上，与以前技术相反,Sony家用影音综合设备,XtremeMac开发的iPod音箱,IPEVO支持Skype电话,Nike的 iPod 帽,Meizu M8,Ipod nano,Archos带 Wifi的704,Portable Media Player,1.1嵌入式技术的应用PMP,15,录音笔 FLY数字笔 能“看懂”在专用纸上所写的内容 能“阅读”写作和纠正语法错误 完成简单的算术运算 将英文互相翻译成西班牙文等 Genius数字便笺 存储100页便笺 2000LPI分辨率 32

6、MB板载内存 可通过USB连接电脑 笔迹识别软件 Polymer Vision手机书,1.1嵌入式技术的应用办公用品,16,1.1嵌入式技术的应用手表,Martin Frey手表 日程表 和手机联动 获取网络连接和GPS定位信息 手表手机：M300 1英寸的显示屏 USB接口 可播放音乐 支持蓝牙 Nike的Speed+手表 结合 iPod 和运动计测 韩国防性罪犯的电子手镯 可追踪罪犯的定位和坐标 爱国者视频MP4手表,17,1.1嵌入式技术的应用运动玩具游戏,GTX公司定位的运动跑鞋 内置的GPS接收器和可充电电池 遥控蜻蜓 次世代三大主流 三款主机Xbox 360，WII，PS3,Gam

7、eCube,XboX360,PS3,Wii, 手柄, 手套, 枪,18,1.1嵌入式技术的应用摄像器材,数码相机 DV,19,1.1嵌入式技术的应用多媒体终端,IP电话 视频会议 可视电话,基于视频电话 的小型视频会 议系统(MCU),语音识别电话,基于H.323协议族 的网络视频电话,20,1.1嵌入式技术的应用家庭音响,引入计算机技术的音响,配备B&O与Core 2 Duo的P.Guerra家庭影院,Sonos ZP80无线音响,LG HD DVD/蓝光播放器,Motorola支持M卡的 HD DVR 录像机,iPhone,21,1.1嵌入式技术的应用电视,高清电视 数字电视 立体显示技术

8、,LG内置数字录像机的 LCD TV,AppleTV: Intel Pentium M 1.0 GHz 2MB of L2 高速缓存 nVidia G72M 显示卡 64MB DDR2 内存 内置的 40GB 硬盘 播放 iTunes,能输出 1080p 高画质 影像的 iPod Dock,数字电视机顶盒,22,1.1嵌入式技术的应用通讯设备,有计算机能力的各种通讯设备 路由器/交换机/防火墙等,Buffalo 路由器 / USB 网卡套装,VPN产品,千兆网关防火墙,23,DCG (动态心电图仪) 便携式多参数监护仪 中医指套传感器脉象虚拟仪器 推拿手法测试仪 电动机故障状态监测保护系统,监

9、控仪,手持仪,1.1嵌入式技术的应用仪器仪表,24,1.1嵌入式技术的应用交通相关,汽车电子 处理器个数可达三位数 车载 娱乐，定位等 车控 ABS、EBD等 其他,中国版月球车,汽车立体声音 响HD Radio扩展包,改装遮阳板 DVD / TV / MP3,25,1.1嵌入式技术的应用军工,武器控制系统 数字化单兵系统 有苛刻要求 尺寸和重量 功率消耗 震动和冲击 温度和湿度,21世纪部队旅及旅以下作战指挥系统 夜视扫描、全球定位、指挥通信,26,1.1嵌入式技术的应用新兴硬件,GPS/蓝牙双拼模块芯片,龙芯2号增强型处理器芯片,Intel进入 二十倍数 时代，五 年后给我 们八十核 心处

10、理器,可服用的 RFID 芯片,Intel Tolapai计划要把南北桥做在芯片中,27,提纲, 本课程教学要求 嵌入式系统应用领域 嵌入式系统概念 嵌入式系统发展历程 嵌入式系统构成要素,28,IEEE（国际电气和电子工程师协会） 给出的定义： 嵌入式系统是用于控制、监视或者辅助装置、机器或者设备运行的装置。 Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants. 通常执行特定功能 以微电脑和外围构成核心 严格的时序和稳定性要求 全自动操作循环,1.2.1嵌入式系

11、统的定义（1）,29,1.2.1嵌入式系统的定义（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。 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。,30,1.2.2计算机应用领域的划分,桌面通用型,高端服务型,小型专用型,31,1.2.3嵌入式系统与桌面通用系统的区别(1/7),嵌入式系统中运行的任务是专用而确定的 心脏监视器只需运行信号输入

12、、信号处理、心电图显示任务 如要更改任务，需要对整个系统进行重新设计或在线维护,桌面通用系统需要支持大量的、需求多样的应用程序 对系统中运行的程序不作假设 程序升级、更新等方便,32,1.2.3嵌入式系统与桌面通用系统的区别(2/7),嵌入式系统往往对实时性提出较高的要求。 实时系统：指系统能够在限定的响应时间内提供所需水平的服务。（POSIX 1003.b） 嵌入式实时系统可分为： 强实时型：响应时间sms级； 一般实时：响应时间mss级； 弱实时型：响应时间s级以上。,33,嵌入式系统中使用的操作系统一般是实时操作系统 嵌入式实时操作系统数量众多，如： VxWorks (Wind Rive

13、r) Windows CE pSOS (被Wind River兼并) QNX 国产嵌入式实时操作系统，如： HOPEN DeltaOS 。OS,1.2.3嵌入式系统与桌面通用系统的区别(3/7),34,嵌入式系统运行需要高可靠性保障，比桌面系统的故障容忍能力弱很多 嵌入式系统需要忍受长时间、无人值守条件下的运行 嵌入式系统运行的环境恶劣,1.2.3嵌入式系统与桌面通用系统的区别(4/7),35,嵌入式系统大都有功耗约束。 如：珍贵文物微气象环境监测 要求1分钟采样一次，每个采样节点采用电池供电，1年更新一次。采用常规的方法，能量只能持续工作5天！ 引入间歇工作方式，从而降低功耗，节省能量。,1

14、.2.3嵌入式系统与桌面通用系统的区别(5/7),36,嵌入式系统比桌面通用系统可用资源少得多 为降低系统成本，降低功耗，嵌入式系统的资源配置遵循够用就行！ 嵌入式系统的开发需要专用工具和特殊方法： 开发：交叉编译、交叉链接 调试：仿真器、虚拟机 更新：在线升级等,1.2.3嵌入式系统与桌面通用系统的区别(6/7),37,嵌入式系统开发是一项综合的计算机应用技术 系统结构：状态控制器、中断控制器处理 汇编语言：操纵外围设备、端口 操作系统：设置运行任务、通讯、互斥 编译原理：交叉编译、bootloader加载,1.2.3嵌入式系统与桌面通用系统的区别(7/7),通用计算机与嵌入式系统对比,39

15、,提纲, 本课程教学要求 嵌入式系统应用领域 嵌入式系统概念 嵌入式系统发展历程 嵌入式系统构成要素,40,嵌入式系统出现于20世纪60年代，40多年来随着计算机技术、电子信息技术的发展，嵌入式系统的各项技术蓬勃发展，市场迅猛扩大，已深入生产和生活的各个角落。 嵌入式系统发展的三个阶段 嵌入式系统的出现和兴起 （19601970） 嵌入式系统走向繁荣，软件、硬件日臻完善（19711989） 嵌入式系统应用走向纵深化发展 （1990至今）,1.3嵌入式系统的发展历程,41,第一代电子管计算机(19461957年)，无法满足嵌入式计算所要求的体积小、重量轻、耗电少、可靠性高、实时性强等一系列要求。

16、 60年代，第二代晶体管计算机系统开始应用： 第一台机载专用数字计算机是美国海军舰载轰炸机“民团团员”号研制的多功能数字分析器(Verdan)。 1962年美国乙烯厂实现了工业装置中的第一个直接数字控制。 19651970年，第三代集成电路化计算机系统应用： 第一次使用机载数字计算机控制：1965年发射的Gemini3号 第一次通过容错来提高可靠性：1968年阿波罗4号、土星5号。,1.3.1嵌入式系统的出现和兴起,嵌入式系统开始走向繁荣,嵌入式系统大发展是在微处理器问世之后 1973年至1977年间各厂家推出了许多8位的微处理器，包括Intel 8080/8085，Motorola 的680

17、0/6802，Zilog的Z80和Rockwell的6502。 微处理器不单用来组成微型计算机，而且用来制造仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等嵌入式系统。 仅8085/Z80微处理器的销售就超过7亿片,其中大部分是用于嵌入式工业控制应用。,嵌入式系统开始走向繁荣,微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场，计算机厂家除了要继续以整机方式向用户提供工业控制计算机系统外，开始大量地以插件方式向用户提供OEM产品，再由用户根据自己的需要构成专用的工业控制微型计算机，嵌入到自己的系统设备中。 为了灵活兼容，形成了标准化、模块化的单板机系列。流行的单板计算机有Intel公司的iSBC系列、Zi

18、log公司的MCB等。 由于兼容的要求，这就导致了工业控制微机系统总线的诞生。,嵌入式系统开始走向繁荣,1976年Intel推出Multibus，1983年扩展为带宽达40MB/S的Multibus。 1978年Prolog设计简单的STD总线广泛用于小型嵌入式系统。 1981年Motorola推出的VME_Bus则与Multibus瓜分高端市场。 目前在工业控制领域，嵌入式PC、PC104、CPCI（Compact PCI）总线已广泛应用到工业控制领域。,嵌入式系统开始走向繁荣,单片机、DSP出现 随着微电子工艺水平的提高, 集成电路设计制造商开始把嵌入式应用所需要的微处理器、I/O接口、A

19、/D、D/A转换、串行接口以及RAM、ROM通通集成到一个VLSI中, 制造出面向I/O设计的微控制器，就是我们俗称的单片机。 专门用于高速实时信号处理的数字信号处理器DSP。,嵌入式系统开始走向繁荣,软件技术的进步使嵌入式系统日臻完善 在微处理器出现的初期，为了保障嵌入式软件的时间、空间效率，软件只能用汇编语言编写。 由于微电子技术的进步，对软件的时空效率的要求不再那么苛刻了，嵌入式计算机的软件开始使用PL/M、C等高级语言。 对于复杂的嵌入式系统来说除了需要高级语言开发工具外，还需要嵌入式实时操作系统的支持。,嵌入式系统开始走向繁荣,80年代初开始出现了一批软件公司，推出商品化的嵌入式实时

20、操作系统和各种开发工具。 Ready System(后来的Microtec Research、后来又被Mentor Graphic收购)公司:VRTX操作系统及Xray, Spectra工具 Integrated System Incorporation (ISI，后被WindRiver公司合并):pSOS操作系统及pRISM工具 WindRiver公司:VxWorks操作系统及Tornado工具 QNX公司:QNX操作系统及工具 商用嵌入式实时操作系统和开发工具的出现和推广应用，使嵌入式系统的开发从作坊式向分工协作规模化的方向发展，促使嵌入式应用扩展到更广阔的领域。,嵌入式系统应用走向纵深,

21、进入20世纪90年代, 在分布控制、柔性制造、数字化通信和数字化家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统的硬件、软件技术进一步加速发展、应用领域进一步扩大。 手机、数码相机、VCD、数字电视、路由器、交换机等都是嵌入式系统。 大多数豪华轿车每辆拥有约50个嵌入式微处理器。 最新的波音777宽体客机上约有1000个微处理器。 在不久的将来你会在你的家里发现几十到上百的嵌入系统在为你服务。,嵌入式系统应用走向纵深,嵌入式系统的硬件 4位、8位、16位微处理器芯片已逐步让位于32位嵌入式微处理器芯片。 面向不同应用领域的（Application-Specific）、功能强大、集成度高、种类繁多、价格低廉、

22、低功耗的32位芯片已大量应用于各种各样的军用和民用设备。 DSP向高速、高精度、低功耗发展。 DSP与通用嵌入式微处理器集成（SoC）已成为现实，并已大量应用于嵌入式系统，如手机、IP电话等。,嵌入式系统应用走向纵深,在工业控制领域，嵌入式PC大量应用于嵌入式系统中。 PC104、CPCI（Compact PCI）总线因其成本低、兼容性化也已被广泛应用。 嵌入式系统的软件 随着微处理器性能的提高，嵌入式软件的规模也随着发生指数型增长。,嵌入式系统应用走向纵深,嵌入式 软件 危机,32位芯片将能够执行由上百万行C代码构成的复杂程序，使得嵌入式应用具备高度复杂和智能化的功能,软件的实现从某种意义上

23、说决定了产品的功能，已成为新产品成功与否的关键因素。,软件体现价值,DVD播放机 功能：视频 + 音频（incl. MP3） 价格：200 600元,iPod MP3播放机 功能：MP3 价格：,两者的硬件差异？ 两者的价格差异？ 核心价值在于：好的软件带给消费者最好的使用体验,嵌入式系统应用走向纵深,为此，嵌入式系统已大量采用嵌入式操作系统。 嵌入式操作系统功能不断的扩大和丰富，由80年代只有内核、发展为包括内核、网络、文件、图形接口、嵌入式JAVA、嵌入式CORBA及分布式处理等丰富功能的集合。 此外，嵌入式开发工具更加丰富，其集成度和易用性不断提高，目前不同厂商已开发出不同类型的嵌入式开

24、发工具，可以覆盖嵌入式软件开发过程各个阶段，提高嵌入式软件开发效率。,54,提纲, 本课程教学要求 嵌入式系统应用领域 嵌入式系统概念 嵌入式系统发展历程 嵌入式系统构成要素,55,1.4嵌入式系统结构,嵌入式系统一般由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统（可选），以及用户的应用软件系统等四个部分组成。,56,1.4.1嵌入式处理器,嵌入式处理器是嵌入式系统的核心。嵌入式处理器一般都具有较高的集成度。 1000多种硬件处理器，分为MPU 、 MCU、DSP、SOC ARM RISC （ARM） TMS320 DSP（TI） Trimedia （Philips） StrongARM （In

25、tel） Xscale （Intel） MIPS RISC （MIPS） DragonBall（Motorola）,57,嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。 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。,1.4.1嵌入式微处理器（MPU）,58,嵌入式微控制器又称单片机，它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

26、种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线等各种必要功能和外设。 和嵌入式微处理器相比，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。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。 嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，是目前嵌入式系统工业的主流，占嵌入式系统约70的市场份额。,1.4.1嵌入式微控制器（MCU）,59,DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域。 嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品

27、是TI的TMS320系列和Freescale的DSP56000 系列。另外PHILIPS公司近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。,1.4.1嵌入式DSP处理器（DSP）,60,1.4.1嵌入式片上系统（SOC）,随着EDA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)。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

28、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。 SoC可以分为通用和专用两类。通用系列包括Infineon的TriCore、Freescale的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和Freescale联合研制的Neuron芯片等。专用SoC一般专用于某个或某类系统中，不为一般用户所知。,61,1.4.2外围硬件,外围硬件是嵌入式系统处理器以外的硬件，它为系统提供了运行条件和部分功能。 在运行条件方面，最基础的是时钟和电源部件，它们不可能集成到处理器内部，但它们对于处理器运转是必需的。 外围硬件也将提供在系统中需要，但是微处理器内部不具有的功能，如：内存、各种通讯端口、AD

29、/DA等。,62,片外总线：连接系统各个部件，进行互连和传输信息的信号线。 ESIA总线、SCSI总线、PCI总线 AMBA总线：ARM研发的总线规范 专用总线 CompactPCI总线：工业控制 CAN总线：汽车电子总线 1553B总线：航空工业总线,1.4.2外围硬件设备（1/3）,63,电子盘：采用flash芯片存储数据，体积小、功耗低、抗震 DOC：Disk on Chip DOM：IDE电子盘 CF：CompactFlash SM：Smart Media MS：Memory Stick,1.4.2外围硬件设备（2/3）,64,I/O设备 A/D、D/A 中断控制器 UART LCD

30、通讯设备 有线通讯：IEEE1394、USB 无线通讯：IrDA、Bluetooth、802.11b/g,1.4.2外围硬件设备（3/3）,65,嵌入式操作系统的作用一般只是为了应用程序提供必要运行环境（任务调度），附加任务通讯、内存管理等功能。 嵌入式系统和系统的硬件基础关系紧密，一般都需要移植和配置才可以使用。嵌入式操作系统让嵌入式系统的开发利用通用的功能模块，这可以让开发更加高效。,1.4.3嵌入式操作系统,66,典型的嵌入式实时操作系统（RTOS） 近200种操作系统，VxWorks、QNX、WinCE、PalmOS 面向SOC的操作系统：Symbian的Epoc、Express Lo

31、gic的ThreadX、ATI的Nucleus 开放源码的操作系统：Linux系列、uC/OS 典型性能指标 内核大小：几K几百K； 调度时间片：1ms； 实时任务响应时间：2040 s 一般任务响应时间：20 s 几百ms,1.4.3嵌入式实时操作系统,67,Clinux是一个完全符合GNU/GPL公约的操作系统，完全开放代码。Clinux从Linux 2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。它是专门针对没有MMU的CPU，并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。适用于没有虚拟内存或内存管理单元(MMU)的处理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少内存或Flash

32、的嵌入式系统。它保留了Linux的大部分优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的API等。,嵌入式Linux,1.4.3常见的嵌入式操作系统（1/4）,68,Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作，它是精简的Windows 95。Windows CE的图形用户界面相当出色。Win CE具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。Win CE不仅继承了传统的Windows图形界面，并且在Win CE平台上可以使用Windows 95/98上的编程工具（如Vis

33、ual Basic、Visual C+等）、使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在Windows CE平台上继续使用。,1.4.3常见的嵌入式操作系统（2/4）,Win CE,69,VxWorks操作系统是美国 公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)，是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等，甚至在1997年4月登陆火星表面的火星探

34、测器上也使用到了VxWorks。,1.4.3常见的嵌入式操作系统（3/4）,VxWorks,70,C/OS-II是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用ANSI C写的，使其可以方便的移植并支持大多数类型的处理器。C/OS-II通过了联邦航空局（FAA）商用航行器认证。自1992年问世以来，C/OS-II已经被应用到数以百计的产品中。C/OS-II占用很少的系统资源，并且在高校教学使用是不需要申请许可证。,1.4.3常见的嵌入式操作系统（3/4）,C/OS-II,71,1.4.4应用程序,在嵌入式系统中，应用程序的层级远远少于通用计算机。由于控制硬

35、件是嵌入式系统基本的操作，因此嵌入式应用程序依然与系统的硬件基础关系密切。尤其在没有操作系统的情况下，嵌入式的应用程序需要直接访问寄存器或者设备的地址来操作硬件。,72,1.4.5开发环境,开发环境并不是嵌入式系统产品的一部分，但是它在嵌入式系统的产品的开发过程中起着至关重要的作用。不同嵌入式系统的开发环境差异是很大的。,嵌入式系统程序的交叉开发,1.4.6 典型嵌入式系统应用,需求分析 用户要求； 规格说明 做什么； 体系结构 如何做；,73,GPS导航仪,1.4.6 典型嵌入式系统应用,74,功能 针对高速公路上的开车用户和类似用户 系统应展示主要道路和其它陆地标志 用户界面 LCD：40

36、0*600 控制按钮不多于三个 按下按钮时屏幕弹出菜单，供用户选择 性能 地图应该平滑滚动，系统应在15秒钟内显示当前地图,需求分析用户要求(1),1.4.6 典型嵌入式系统应用,成本 单个设备零售价不高于2000元 功耗 4节5号电池供电，可持续8小时 物理尺寸和重量 设备应该可以非常舒适地放在手上,75,需求分析用户要求(2),1.4.6 典型嵌入式系统应用,76,用户要求-表格化,1.4.6 典型嵌入式系统应用,GPS导航仪基本构成 接收GPS卫星数据 地图数据 操作键盘 LCD显示器（集成控制器）,77,规格说明,1.4.6 典型嵌入式系统应用,78,规格说明工作框图,1.4.6 典型

37、嵌入式系统应用,79,规格说明工作框图细化,1.4.6 典型嵌入式系统应用,处理器 CPU核 存储控制器Flash、SDRAM UART、LCD控制器、GPIO GPS接收模块 UART接口 键盘（键盘控制器） LCD SD/CF卡 存储地图数据,80,体系结构,1.4.6 典型嵌入式系统应用,81,体系结构硬件结构,1.4.6 典型嵌入式系统应用,82,体系结构软件结构,典型嵌入式系统组成,83,处理器,MMU,GPIO,USB,LCD,CAN,DMA,以太网,LCD/触摸屏/鼠标,Flash SDRAM SRAM,看门狗 复位电路,电源管理,驱动层,OS,应用,设备驱动/BSP/HAL,Linux、u/COS、Wince,应用软件/文件系统/GUI/API,软件,输入 输出,硬件,