02 嵌入式系统概述.pptx

第1页：嵌入式系统概述章节封面与导览

嵌入式系统概述章节封面与导览

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第2页：嵌入式系统的概念

嵌入式系统的概念

• 内容
  • 嵌入式系统的概念
    • 含义
    • 特点
    • 组成
    • 分类
    • 和通用计算机系统的差异
• 目标
  • 理解嵌入式系统概念

第3页：什么是嵌入式系统呢

什么是嵌入式系统呢

• 嵌入式系统(Embeddedsystem)是当今最热门的概念之一，然而到底什么是嵌入式系统呢?嵌入式系统具有什么特点?嵌入式系统的架构又是什么?它和我们熟悉的PC系统的不同之处又在哪里？MCU、单片机、MPU等术语大家也常听说，它们到底是何含义?和嵌入式系统又有什么联系
  • 计算机的分类
  • 嵌入式系统的主要应用领域
  • 什么是嵌入式系统
  • 嵌入式系统的特点
  • 嵌入式系统的组成
  • 嵌入式系统硬件和PC硬件之比较
  • 嵌入式系统的分类

第4页：计算机基本概念

计算机基本概念

• 计算机基本概念
  • 计算机：一种可以接受用户的输入信息，能够存储大量的数据，能够自动、高速、准确地对数据进行处理、运算，并且能够输出各种处理结果的电子设备
  • 一套完整的计算机系统包括硬件和软件两个部分CPUCPU存储器存储器外部设备外部设备应用软件应用软件系统软件系统软件

第5页：嵌入式系统与通用计算机系统

嵌入式系统与通用计算机系统

• 嵌入式系统与通用计算机系统
  • 以往我们按计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域，将其分为大型计算机、中型机、小型机和微型机，并以此来组织学科和产业分工，这种分类沿袭了约40年。近10年来随着计算机技术的迅速发展，实际情况发生了根本性的变化，例如70年代末定义的微型计算机演变出来的个人计算机（PC），如今已经占据了全球计算机工业的90%市场，其处理速度也超过了当年大、中型机的定义。随着计算机技术和产品对其它行业的广泛渗透，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式计算机和通用计算机
  • 通用计算机具有计算机的标准形态，通过装配不同的应用软件，以类似面目出现并应用在社会的各个方面，其典型产品为PC；而嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中

第6页：通用计算机具有计算机的标准形

通用计算机具有计算机的标准形

• 嵌入式系统与通用计算机系统
  • 通用计算机具有计算机的标准形态，其典型产品为PC
  • 通过装配不同的应用软件以实现不同的功能，其应用不局限于特定的领域

第7页：嵌入式系统与通用计算机系统：除了PC之外

嵌入式系统与通用计算机系统：除了PC之外

• 嵌入式系统与通用计算机系统
  • 除了PC之外，嵌入式系统无处不在–消费电子：PDA、手机、MP3、MP4、数码相机–家电：数字电视、空调、冰箱、微波炉、机顶盒–汽车电子、医疗器械–网络设备、通信设备–机器人–…

第8页：除了PC之外

除了PC之外

• 嵌入式系统与通用计算机系统
  • 除了PC之外，嵌入式系统无处不在–消费电子：PDA、手机、MP3、MP4、数码相机–家电：数字电视、空调、冰箱、微波炉、机顶盒–汽车电子、医疗器械–网络设备、通信设备–机器人–…

第9页：计算机的分类

计算机的分类

• 嵌入式系统与通用计算机系统
  • 除了PC之外，嵌入式系统无处不在–消费电子：PDA、手机、MP3、MP4、数码相机–家电：数字电视、空调、冰箱、微波炉、机顶盒–汽车电子、医疗器械–网络设备、通信设备–机器人–…

第10页：通用计算机发展方向是计算速度

通用计算机发展方向是计算速度

• 嵌入式系统与通用计算机系统
  • 通用计算机发展方向是计算速度的无限提升、总线带宽的无限扩展、存储容量的无限扩大。——通用性强
  • 嵌入式系统发展方向是提高嵌入性能、提高控制能力和控制的可靠性.1计算机的分类

第11页：什么是嵌入式系统

什么是嵌入式系统

• IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义>嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipmentmachineryorplants)。>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
• 一般定义>嵌入式系统是指以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。是将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起的系统

第12页：嵌入式系统具有应用针对性

嵌入式系统具有应用针对性

• 嵌入式系统具有应用针对性
  • 软件实现特定应用所需要的功能——专门的程序
  • 硬件也是专门设计，不像PC具有完全标准化的硬件平台
• 嵌入式系统硬件一般对扩展能力要求不高
  • 硬件方面，其功能、机械结构、安装要求都比较固定，一般没有或仅有局部扩展能力
  • 软件相对固定，一般不需要进行改动，扩展能力相对薄弱
• 一般采用专门针对嵌入式应用设计的中央处理器
  • 实际应用环境千差万别，嵌入式处理器也种类繁多，数不胜数，可供恰当选择

第13页：不一定都有操作系统

不一定都有操作系统

• 不一定都有操作系统
  • 功能简单的嵌入式系统，可以直接在硬件平台上运行应用程序，典型的如大多MCU应用
• 一般有实时性要求
  • “嵌入”常用于实现数据采集、信息处理、实时控制等，往往是一个连续过程，有时间上的实时性要求
• 一般有较高的成本控制要求
  • 减少系统硬件冗余，最大限度降低系统成本，同时有利于提高系统可靠性

第14页：嵌入式系统软件一般有固化的要求

嵌入式系统软件一般有固化的要求

• 嵌入式系统软件一般有固化的要求
  • 操作系统和软件精炼，所要存储空间小，有固化条件
  • 一般无硬盘，操作系统和应用软件都是放在FLASH芯片中
  • 安装和升级软件不太容易，也很少改动，软件存储可靠性要求高，有必要固化
  • 软件固化后有利于提高系统启动速度
• 嵌入式系统软件一般采用交叉开发的模式
  • PC+开发软件
• 在体积、功耗、可靠性、环境适应性上一般有特殊要求
• 嵌入式系统技术标准化程度不高

第15页：嵌入式应用软件

嵌入式应用软件

• 嵌入式系统是具有应用针对性的专用计算机系统，应用时作为一个固定的组成部分“嵌入”在应用对象中
• 不同的嵌入式系统在功能、性能、体系结构、外观等方面可能存在很大的差异
• 计算机原理的角度看，嵌入式系统包括硬件和软件两个组成部分
  • 硬件
    • 嵌入式处理器
    • 嵌入式外围设备
  • 软件
    • 嵌入式操作系统
    • 嵌入式应用软件嵌入式应用软件嵌入式操作系统嵌入式处理器嵌入式外围设备嵌入式硬件平台

第16页：典型嵌入式系统结构

典型嵌入式系统结构

• 典型嵌入式系统结构
  • 硬件
  • 软件嵌入式系统硬件嵌入式系统硬件嵌入式处理器嵌入式处理器FlashDRAMSRAMFlashDRAMSRAM外部设备接口控制器外部设备接口控制器嵌入式系统软件嵌入式系统软件驱动层：板级支持包/驱动程序/硬件适配层驱动层：板级支持包/驱动程序/硬件适配层操作系统层：Linux、WinCE、VxWorks、uCOS等操作系统层：Linux、WinCE、VxWorks、uCOS等应用层：系统应用程序、用户应用程序应用层：系统应用程序、用户应用程序系统电源系统电源

第17页：嵌入式系统硬件和PC硬件之比较

嵌入式系统硬件和PC硬件之比较

第18页：手机中的嵌入式系统

手机中的嵌入式系统

手机中的嵌入式系统射频处理电路

第19页：嵌入式系统的组成

嵌入式系统的组成

• 手机中的嵌入式系统

第20页：按处理器位宽分类

按处理器位宽分类

• 按处理器位宽分类
  • 4位、8位、16位、32位系统，一般情况下，位宽越大，性能越强
  • 通用计算机处理器，因为要追求尽可能高的性能，在发展历程中总是高位宽处理器取代、淘汰低位宽处理器
  • 千差万别的应用对处理器要求也大不相同，因此不同性能处理器都有各自的用武之地

第21页：按有无操作系统分类

按有无操作系统分类

• 按有无操作系统分类
  • 有操作系统的嵌入式系统
    • 有操作系统支持的情况下，嵌入式系统的任务管理、内存管理、设备管理、文件管理等都由操作系统完成，并且操作系统为应用软件提供丰富的编程接口，用户应用软件开发可以把精力都放在具体的应用设计上
  • 无操作系统（裸机）的嵌入式系统
    • 功能单一的嵌入式系统中，如基于8051单片机嵌入式系统，硬件平台很简单，系统不需要支持复杂的显示、通信协议、文件系统、多任务的管理等，这种情况下可以不用操作系统

第22页：按实时性分类

按实时性分类

• 按实时性分类
  • 软实时系统
    • 从统计的角度看，一个任务能够得到确保的处理时间，到达系统的事件也能够在截止期限前得到处理，但截止期限条件没得到满足时并不会带来致命的系统错误
  • 硬实时系统
    • 系统要确保在最坏情况下的服务时间，即对事件响应时间的截止期限必须得到满足，如果一个事件在规定期限内不能得到及时处理则会导致致命的系统错误

第23页：按应用分类

按应用分类

• 按应用分类
  • 消费类电子产品
  • 过程控制类产品
  • 信息、通信类产品
  • 智能仪器、仪表产品
  • 航空、航天设备与武器系统
  • 公共管理与安全产品
  • 生物、医学微电子产品

第24页：按应用分类：消费类电子产品

按应用分类：消费类电子产品

• 按应用分类
  • 消费类电子产品

第25页：按应用分类：过程控制类产品

按应用分类：过程控制类产品

• 按应用分类
  • 过程控制类产品

第26页：按应用分类：信息、通信类产品

按应用分类：信息、通信类产品

• 按应用分类
  • 信息、通信类产品

第27页：按应用分类：智能仪器、仪表产品

按应用分类：智能仪器、仪表产品

• 按应用分类
  • 智能仪器、仪表产品

第28页：按应用分类：航空、航天设备与武器系统

按应用分类：航空、航天设备与武器系统

• 按应用分类
  • 航空、航天设备与武器系统

第29页：按应用分类：公共管理与安全产品

按应用分类：公共管理与安全产品

• 按应用分类
  • 公共管理与安全产品

第30页：按应用分类：生物、医学微电子产品

按应用分类：生物、医学微电子产品

• 按应用分类
  • 生物、医学微电子产品

第31页：课后阅读

课后阅读

• 课后阅读
  • P10
    • 1，2，3，4
    • 6
  • 阅读台湾智源公司FIC8120数据手册及开发板用户指南
    • MPEG4/MB-FIC8120UserGuide
    • 基于FIC8120的嵌入式DVR系统设计