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无风扇工控机 嵌入式系统自学教程讲解

blog 2020-10-02 10 0

  嵌入式系统自学教程讲解_中职中专_职业教育_教育专区。课程大纲(约30学时) 时间:周五晚8:00-11:00 地点:4号楼315 课次 学时 形式 内容 第2周 3 讲课 绪论 第3周 3 讲课 嵌入式硬件基础 第4周 3 讲课

  课程大纲(约30学时) 时间:周五晚8:00-11:00 地点:4号楼315 课次 学时 形式 内容 第2周 3 讲课 绪论 第3周 3 讲课 嵌入式硬件基础 第4周 3 讲课 ARM微处理器体系结构 第5周 3 讲课 ARM指令集 第6周 3 讲课 基于ARM的嵌入式硬件接口设计 第8周 3 讲课 嵌入式硬件设计工具使用--Cadence 第10周 3 讲课 嵌入式操作系统概述 第12周 3 讲课 嵌入式Linux 第14周 3 讲课 嵌入式软件开发方法概述 第16周 3 讲课 嵌入式系统设计实例分析 第19周 2 考试 1 CHAPTER 1 绪论 2 主要内容 1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 嵌入式操作系统 4 嵌入式系统的典型应用 5 嵌入式系统的基本设计过程 3 嵌入式系统简介 ? 计算机系统的三大领域 ? 服务器市场 ? 功能强 ? 利润最大的市场 ? 可用性强 ? 可扩展性 ? 桌面市场 ? 最广阔的市场 ? 嵌入式市场 ? 潜力最大的市场 4 嵌入式系统简介 ? 一般定义 ? 以应用为中心、以计算机技术为基础,软硬件可裁剪, 应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用 环境有特殊要求的专用计算机系统。无风扇工控机是将应用程序、 操作系统和计算机硬件集成在一起的系统(技术角度) ? 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。(系统角度) ? 术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统(被称之为嵌入的系统) 的一个完整子系统。嵌入式的系统可以包含多个嵌入式系统。 ? 广义定义 ? 任何一个非计算机的计算系统 5 嵌入式系统简介 ? 微机学会定义 ? 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统。 可分为系统级、板级、片级 ? 系统级:各种类型的工控机、PC104模块 ? 板级:各种类型的带CPU的主板及OEM产品 ? 片级:各种以单片机、DSP、微处理器为核心的产品 6 嵌入式系统简介 ? 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,管理系统硬件核软件的能力有限,在实现复 杂多任务功能时,往往困难重重,甚至无法实现。 ? 从狭义上讲,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。本课程中的嵌入式系统是指狭义上的 嵌入式系统。 7 嵌入式系统简介 ? 发展历史 嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的 MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入 式系统。 嵌入式系统已经有了近30年的发展历史,它是硬件和软 件交替发展的双螺旋式发展。 最早的单片机是Intel公司的8048,它出现在1976年 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。 之后在80年代初,Intel又进一步完善了8048,在它的 基础上研制成功了8051。 8 嵌入式系统简介 1981年Ready System开发了世界上第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。 随后,出现了如Integrated System Incorporation (ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、 QNX公司的QNX 等,Palm OS,WinCE,嵌入式 Linux,Lynx,uCOS、Nucleux,以及国内的 Hopen、Delta OS等嵌入式操作系统也相继出 现。 9 嵌入式系统简介 ? 基于8位,16位,32位的嵌入式系统 ? 微处理器飞速发展的结果是嵌入式计算成为一门 学科 。在嵌入式系统的早期阶段,所有基本硬 件构件相对较小也较简单,如:8位的CPU、74 系列的芯片及晶体管等,其软件子系统是采用一 体化的监控程序,不存在操作系统平台。而今天 组成嵌入式系统的基本硬件构件已较复杂,如: 16位、32位CPU或特殊功能的微处理器、特定功 能的集成芯片、FPGA或CPLD等,其软件设计的 复杂性成倍增长。因此研究嵌入式系统的设计原 理及技术,提供系统的设计方法和开发工具是嵌 入式计算学科的关键技术。 10 嵌入式系统简介 ? 典型的32位微处理系统 ? ARM系列是应用较广泛的32位微处理器。实际上该系 列的MCU芯片很多,但大都是已ARM微内核为核心的。 32位的DSP应用的也很广泛。 11 嵌入式系统简介 ? 特点 ? 功耗限制 ? 嵌入式系统中,尤其是在用电池供电的嵌入式系统中,这是一 个主要考虑的因素。大耗电量直接影响到硬件费用,并影响电 源寿命以及带来散热问题。 ? 低成本 ? 包含硬件成本和软件成本。硬件成本主要决定于所使用的微处 理器、所需的内存及相应的外围芯片;软件成本通常难于预测, 但一个好的设计方法有利于降低软件成本。 ? 多速率 ? 系统同时运行多个实时性任务,系统必须同时控制这些动作, 但这些动作有些速度慢,有些速度快。 ? 环境相关性 ? 嵌入式系统不是独立的,而是与其被嵌入的设备紧密相关联。 12 嵌入式系统简介 ? 特点 ? 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实时OS,内核只有5K,而Windows的内核则 要大得多。 ? 专用性强 ? 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。 ? 同时针对不同的任务,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。 13 嵌入式系统简介 ? 特点 ? 不可垄断性 ? PC有WinTel垄断 ? 嵌入式系统工业的基础是以应用为中心的“芯片” 设计和面向应用的软件产品开发。 ? 产品相对稳定性 ? 普通处理器18月 ? 嵌入式处理器8-10年 14 嵌入式系统简介 ? 实时性 ? 实时性的本质是任务处理所化费时间的可预测性,即 任务需要在规定的时限内完成。 ? 任务执行的时间可以根据系统的软硬件的信息而进行确定性 的预测。也就是说,如果硬件可以做这件工作,那么基于实 时操作系统的软件将可以确定性的做这件工作。 ? 实时系统 ? 实时系统的正确性依赖于运行结果的逻辑正确性和运行结果 产生的时间正确性,即实时系统必须在规定的时间范围内正 确地响应外部物理过程的变化。 ? 嵌入式系统≠实时系统 ? 有些嵌入式系统没有实时性要求 15 嵌入式系统简介 嵌入式系统组成 应用程序 操作系统 (协议栈) 软件子系统 外围设备 存储器 硬件子系统 输入接口 处理器 输出接口 16 嵌入式系统的软/硬件框架 功能层 应用程序 软件层 文件系统 图形用户 接口 任务管理 实时操作系统(RTOS) 中间层 BSP/HAL 硬件抽象层/板极支持包 D/A A/D 硬件层 I/O 嵌入式 微处理器 通用接口 ROM SDRAM 人机交互接口 嵌入式计算机系统 17 嵌入式系统简介 ? 硬件子系统 18 嵌入式系统简介 ? 嵌入式外围设备 ? 在嵌入式硬件系统中,除了嵌入式处理器之外的完成存 储、通信、I/O、调试等功能的其它部件。 ? 分类 ? 存储器类型:静态易失型存储器(RAM/SRAM),动态存 储器(DRAM),非易失型存储器(ROM、EPROM、 EEPROM、FLASH)。其中,FLASH(闪存)以可擦写次数 多,存储速度快,容量大及价格便宜等有点在嵌入式领 域得到广泛的应用。 ? 接口类型:目前存在的所有接口在嵌入式系统中都有其 广泛的应用,但是以下几种接口的应用最为广泛,包括 RS-232接口(串口)、IrDA(红外)、SPI(串行设备接口)、 I2C、USB、Ethernet和普通并口。 ? 显示类型:CRT、LCD和触摸屏等外围显示设备。 19 嵌入式系统简介 ? 最小硬件系统 20 嵌入式系统与单片机、PC相比的优势 ? 采用32位RISC嵌入式微处理器和实时操作系统组成的 嵌入式控制系统,与传统基于单片机的控制系统和基 于PC的控制方式相比,具有以下突出优点: ? 性能方面:采用32位RISC结构微处理器,主频从30MHz到 624MHz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; ? 实性性方面:嵌入式机控制器内嵌实时操作系统(RTOS), 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;输入方法多种多样; ? 系统升级方面:嵌入式控制器可为控制系统专门设计,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。 21 主要内容 1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 嵌入式操作系统 4 嵌入式系统典型应用 5 嵌入式系统的基本设计过程 22 嵌入式处理器分类 ? 微处理器(Microprocessor Unit, MPU) ? 微控制器(Microcontroller Unit, MCU) ? 嵌入式DSP (Embedded Digital Signal Processor, EDSP) ? 片上系统(System On Chip) 23 嵌入式微处理器 24 嵌入式微处理器 ? 目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400 、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等 25 嵌入式微控制器 ? 又称单片机,这种8位的电子器件目前在嵌入式设 备中仍然有着极其广泛的应用。 ? 单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线 逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽 调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种 必要功能和外设。 ? 代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、 MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12 /16、 68300等。 ? 另外还有许多半通用系列如:支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541;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。 26 嵌入式微控制器 ? 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。 27 嵌入式DSP处理器 ? DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器,其 在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计,在数 字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规 模的应用。 ? 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。 ? 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。 28 嵌入式DSP处理器 ? 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C2000系列,移动通信的 C5000系列,以及性能更高的C6000和C8000系列。 ? Motorola公司的DSP56000已经发展成为DSP56000,DSP56100, DSP56200和DSP56300等几个不同系列的处理器。 ? PHILIPS公司今年来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DSP处理器,特点是具备双Harvard 结构和双乘/累加器单元,应用目标是大批量消费类电子产品。 29 嵌入式片上系统(SoC) ? SoC就是System on Chip,SoC是一种基于IP(Intellectual Property)核嵌入式系统设计技术。 ? 它结合了许多功能区块,将功能做在一个芯片上,ARM RISC、MIPS RISC、DSP或是其他的微处理器核心,加上 通信的接口单元,例如通用串行端口(USB)、TCP/IP通 信单元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、蓝 牙模块接口等等,这些单元以往都是依照各单元的功能做 成一个个独立的处理芯片。 ? SOC可以分为通用和专用两类。 ? 通用系列包括Infineon(Siemens)的TriCore,Motorola的M-Core, Echelon和Motorola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。有代表性的产品是Philips 的Smart XA 30 SOC体系结构 ASIC Core Analog Functions Sensor Interface Communication Memory Embedded Processor Core 31 知识产权 32 主要内容 1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 嵌入式操作系统 4 嵌入式系统典型应用 5 嵌入式系统的基本设计过程 33 操作系统的发展 ? 计算机系统由硬件和软件构成,在发展初期并没有操作系统 这个概念,用户使用监控程序来使用计算机。随着计算机技 术的发展,计算机系统的硬件、软件资源越来越丰富,监控 程序已不能适应计算机应用的要求。于是在六十年代中期监 控程序进一步发展形成了操作系统。到目前为止,主流的操 作系统有三种:多道批处理、分时和实时操作系统。 34 嵌入式操作系统结构 ? 操作系统分类 ? 微内核(micro-kernel) ? 单晶内核(monolithic kernel) ? 混合内核(hybrid kernel) 35 嵌入式操作系统 ? 实时操作系统的特点 IEEE 的实时UNIX分委会认为实时操作系统应具 备以下的几点: ?异步的事件响应 ?切换时间和中断延迟时间确定 ?优先级中断和调度 ?抢占式调度 ?内存锁定 ?连续文件 ?同步 36 嵌入式操作系统 ? 实时操作系统的特点 总的来说实时操作系统是事件驱动的,能对来自 外界的作用和信号在限定的时间范围内作出响应。它 强调的是实时性、可靠性和灵活性, 与实时应用软件相 结合成为有机的整体起着核心作用, 由它来管理和协调 各项工作,为应用软件提供良好的运行软件环境及开发 环境。 从实时系统的应用特点来看实时操作系统可以分 为两种:一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统。 37 嵌入式操作系统 ? 实时操作系统的特点 一般实时操作系统应用于实时处理系统的上位机 和实时查询系统等实时性较弱的实时系统,并且提供 了开发、调试、运用一致的环境。 嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高的实时 控制系统,而且应用程序的开发过程是通过交叉开发 来完成的,即开发环境与运行环境是不一致。嵌入式 实时操作系统具有规模小(一般在几K~几十K 内)、可 固化使用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点 。 38 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——前后台系统 对基于芯片的开发来说,应用程序一般是一个无 限的循环,可称为前后台系统或超循环系统。 很多基于微处理器的产品采用前后台系统设计, 例如微波炉、电话机、玩具等。在另外一些基于微处 理器应用中,从省电的角度出发,平时微处理器处在 停机状态,所有事都靠中断服务来完成。 39 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——前后台系统 后台 前台 循环中调用 相应的函数完成 相应的操作,这 部分可以看成后 台行为,后台也 可以叫做任务级。 这种系统在处理 的及时性上比实 际可以做到的要 差。 中断服务程序 时 ISR 间 ISR ISR ISR 中断服务程 序处理异步事件, 这部分可以看成 前台行为,前台 也叫中断级。时 间相关性很强的 关键操作一定是 靠中断服务程序 来保证的。 40 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——操作系统 操作系统是计算机中最基本的程序。操作系统负 责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与 协调等并发的活动;操作系统提供用户接口,使用户 获得良好的工作环境;操作系统为用户扩展新的系统 功能提供软件平台。 用户程序 操作系统 硬件驱动 硬件 41 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——实时操作系统(RTOS) 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执 行的背景程序,用户的应用程序是运行于RTOS之上的 各个任务,嵌入式工控机,RTOS根据各个任务的要求,进行资源(包 括存储器、外设等)管理、消息管理、任务调度、异常 处理等工作。在RTOS支持的系统中, 每个任务均有 一个优先级,RTOS根据各个任务的优先级,动态地切 换各个任务,保证对实时性的要求。 42 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——代码的临界区 代码的临界区也称为临界区,指处理时不可分割 的代码,运行这些代码不允许被打断。一旦这部分代 码开始执行,则不允许任何中断打入(这不是绝对的, 如果中断不调用任何包含临界区的代码,也不访问任 何临界区使用的共享资源,这个中断可能可以执行)。 为确保临界区代码的执行,在进入临界区之前要关中 断,而临界区代码执行完成以后要立即开中断。 43 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——资源 程序运行时可使用的软、硬件环境统称为资源。 资源可以是输入输出设备,例如打印机、键盘、显示 器。资源也可以是一个变量、一个结构或一个数组等。 44 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——共享资源 可以被一个以上任务使用的资源叫做共享资源。 为了防止数据被破坏,每个任务在与共享资源打交道 时,必须独占该资源,这叫做互斥。 其它任务访访问问共受享阻资源之 而不能使用前共申享请资信源号量 任务A 得到允许后,才 能使用共享资源 任务B 共享资源 信号量 任务C 45 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——任务 一个任务,也称作一个线程,是一个简单的程序, 该程序可以认为CPU完全属于该程序自己。实时应用 程序的设计过程,包括如何把问题分割成多个任务, 每个任务都是整个应用的某一部分,每个任务被赋予 一定的优先级,有它自己的一套CPU寄存器和自己的 栈空间。 46 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——任务切换 当多任务内核决定运行另外的任务时,它保存正 在运行任务的当前状态,即CPU寄存器中的全部内容。 这些内容保存在任务的当前状态保存区,也就是任务 自已的栈区之中。入栈工作完成以后,就把下一个将 要运行的任务的当前状态从任务的栈中重新装入CPU 的寄予存器,并开始下一个任务的运行。这个过程就 称为任务切换。这个过程增加了应用程序的额外负荷。 CPU的内部寄存器越多,额外负荷就越重。做任务切 换所需要的时间取决于CPU有多少寄存器要入栈。 47 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——内核 多任务系统中,内核负责管理各个任务,或者说 为每个任务分配CPU时间,并且负责任务之间的通信。 内核提供的基本服务是任务切换。使用实时内核可以 大大简化应用系统的设计,是因为实时内核允许将应 用分成若干个任务,由实时内核来管理它们。内核需 要消耗一定的系统资源,比如2%~5%的CPU运行时 间、RAM和ROM等。 内核提供必不可少的系统服务,如信号量、消息 队列、延时等。 48 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——调度 调度是内核的主要职责之一。调度就是决定该轮 到哪个任务运行了。多数实时内核是基于优先级调度 法的。每个任务根据其重要程序的不同被赋予一定的 优先级。基于优先级的调度法指CPU总是让处在就绪 态的优先级最高的任务先运行。然而究竟何时让高优 先级任务掌握CPU的使用权,有两种不同的情况,这 要看用的是什么类型的内核,是非占先式的还是占先 式的内核。 49 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——非占先式内核 非占先式内核要求每个任务自我放弃CPU 的所有 权。非占先式调度法也称作合作型多任务,各个任务 彼此合作共享一个CPU。异步事件还是由中断服务来 处理。中断服务可以使一个高优先级的任务由挂起状 态变为就绪状态。但中断服务以后控制权还是回到原 来被中断了的那个任务,直到该任务主动放弃CPU的 使用权时,那个高优先级的任务才能获得CPU的使用 权。 50 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——占先式内核 当系统响应时间很重要时,要使用占先式内核。 因此绝大多数商业上销售的实时内核都是占先式内核。 最高优先级的任务一旦就绪,总能得到CPU的控制权。 当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入 了就绪状态,当前任务的CPU使用权就被剥夺了,或 者说被挂起了,那个高优先级的任务立刻得到了CPU 的控制权。如果是中断服务子程序使一个高优先级的 任务进入就绪态,中断完成时,中断了的任务被挂起, 优先级高的那个任务开始运行。 51 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——任务优先级 任务的优先级是表示任务被调度的优先程度。每 个任务都具有优先级。任务越重要,赋予的优先级应 越高,越容易被调度而进入运行态。 52 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——中断 中断是一种硬件机制,用于通知CPU有个异步事 件发生了。中断一旦被识别,CPU保存部分(或全部) 上下文即部分或全部寄存器的值,跳转到专门的子程 序,称为中断服务子程序(ISR)。中断服务子程序做 事件处理,处理完成后,程序回到: 1. 在前后台系统中,程序回到后台程序; 2. 对非占先式内核而言,程序回到被中断了的任务; 3. 对占先式内核而言,让进入就绪态的优先级最高 的任务开始运行。 53 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——中断 ISR 任务 前后台系统 任务 A ISR 任务 B 任务 C 非占先操作系统 任务 A ISR 任务 B 任务 C 占先操作系统 54 嵌入式操作系统 ? 基本概念 ——时钟节拍 时钟节拍是特定的周期性中断。这个中断可以看 作是系统心脏的脉动。中断之间的时间间隔取决于不 同应用,一般在10ms到200ms之间。时钟的节拍式中 断使得内核可以将任务延时若干个整数时钟节拍,以 及当任务等待事件发生时,提供等待超时的依据。时 钟节拍率越快,系统的额外开销就越大。 55 使用嵌入式操作系统的优缺点 ? 优点 ? 使程序的设计和扩展变得容易,大大提高了开 发效率。 ? 充分发挥32位CPU多任务的潜力,实现多任务设 计,能够充分利用硬件资源和实现资源共享。 ? 实时性和健壮性能够得到更好的保证。 ? 缺点 ? 嵌入式操作系统增加ROM/RAM等额外开销,5~ 10%的CPU额外负荷。 56 嵌入式操作系统分类 ? 按收费模式划分 ? 商用型 ? Vxworks, Nucleux ,PlamOS, Symbian, WinCE, QNX, pSOS,VRTX,Lynx OS, Hopen, Delta OS ? 免费型 ? Linux, μCLinux,μC/OS-Ⅱ,eCos,uITRON ? 按实时性划分 ? 硬实时 ? Vxworks ? 软实时 ? WinCE,RTLinux ? 无实时 ? Embedded Linux 57 主要内容 1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 嵌入式操作系统 4 嵌入式系统的典型应用 5 嵌入式系统的基本设计过程 58 嵌入式系统的应用领域 工业控制 工控设备 智能仪表 军事国防 军事电子 嵌入式应用 消费电子 信息家电 智能玩具 通信设备 汽车电子 移动存贮 网络设备 电子商务 网络 59 嵌入式系统的应用 ? 家用方面:数字电视、信息家电、智能玩具、 手持通讯、存储设备的核心。 61 嵌入式视频服务器 62 现代化家庭 63 嵌入式Internet应用 64 嵌入式系统在信息家电中的应用 ? 信息家电(Information Appliance) ? 一般可认为,那些低单价、操作简单、可 通过因特网发送或获取信息,将逐步分割 或替代PC的某些功能,并能与其它信息产 品交换资料或讯息的产品可统称为信息家 电。 65 信息家电的分类及特点 ? 信息家电的分类 ? 网络电视(NetTV) ? 网上游戏机(Internet gaming device) ? 智能掌上型设备(Internet smart handheld device) ? 网络电话(Internet screen Phone) ? Consumer NC client等。 ? 信息家电技术特点 ? 处理器发展趋向低成本、高整合性与低耗能。 ? 整合数字与模拟处理的技术。 ? 较PC更强调通讯能力。 ? 利用软件增加产品的差异性(高附加价值的关键) 66 典型的信息家电产品 信息家电 定义 代表性产品 网络电视 具有机顶盒或内建网络 Microsoft WebTV 连接的电视 网络可视电话 具有集成网络接入的屏 InfoGear iPhone 幕电话 网络游戏机 具有集成网络接入的游 Sega Dreamcast 戏操纵台 网络智能手持器件 蜂窝电线Com Palm AT&T PocketNet 理(PDA)和其它集成网 Phone 络接入的便携式器件 Nokia 9000,9000I,9110,7110 NC委托(clients) 提供网络接入以及能下 IBM NetStation 载应用软件的器件 PC-中间器件 通过PC接入网络以下载 内容的器件 DIAMON Multimedia Rio Player Nuvomedia Rocket e-Book Audible Mobile Player Source: IDC, Hambrecht & Quist 67 主要内容 1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 嵌入式操作系统 4 嵌入式系统应用及发展趋势 5 嵌入式系统的基本设计过程 68 嵌入式系统设计的主要步骤 ? 以自顶向下的角度来看,系 统设计从系统需求分析开始; 第二步是规格说明,在这一 步我们对需设计的系统功能 进行更细致地描述,这些描 述并不涉及系统的组成;第 三步是系统结构设计,在这 一阶段以大的构件为单位设 计系统内部详细构造,明确 软、硬件功能的划分;第四 步是构件设计,它包括系统 程序模块设计、专用硬件芯 片选择及硬件电路设计;第 五步是系统集成,在完成了 所有构件设计的基础上进行 系统集成,构造出所需的完 整系统。 需求分析 规格说明 体系结构设计 构件设计 系统调试与集成 69

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