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第1章嵌入式系统

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第1章嵌入式系统概述

第1章嵌入式系统概述

2、SiM3U1xx（80MHZ USB）系列（M3）
1.4 STM32系列微控制器简介 STM32为意法半导体(ST)公司生产的ARM处理器。
Flash Size (bytes)
512K
256 K
STM32 prod Q2/08 Samples Dec 07 Prod Q2/08
未来 发展方向
64 K 32 K
STM32 Samples NOW Prod Oct 07
72 MHz CORTEX- M3 CPU Wide offer
• 32KB-512KB Flash • 6Kb-64KB RAM
0K 48 pins 64 pins 100 pins
144 pins
LQFP
LQFP
LQFP
LQFP
(7x7) (10x10) (14x14)/BGA (20x20)/BG
machinery or plants”.
1.嵌入式系统简介
目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种 比较合理定义：
●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。
ADC
16 channels /
Tem1pMSsepns sor
Power Supply Reg 1.8V
POR/PDR/PV XTDAL
oscillators 3I2nKt.HRzC+ o4s~c1il6lMatoHrzs 32KHz +

嵌入式系统基础-复习提纲

嵌入式系统基础-复习提纲

嵌入式系统基础复习题第1章嵌入式系统概论1、什么是嵌入式系统？嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。

2、嵌入式系统的3个基本特点？嵌入性、专用性、计算机3、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？嵌入式处理器是为了完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统（SOC）。

4、什么是嵌入式操作系统和？有何特点？列出常见的几种嵌入式操作系统及特点。

5、试比较说明JA TG工具和ISP工具的异同点？6、从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。

第2章ARM7体系结构1、什么是RISC指令系统？什么是CISC指令系统？RISC是精简指令集计算机的缩写。

CISC是复杂指令集计算机的缩写。

2、ARM与ARM公司有什么区别？举出2个以上的ARM公司当前应用比较多的ARM处理器核？ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、intel的Xscale系列和MPCore系列。

3、ARM7TDMI中的T、D、S、I分别表示什么含义？T：支持高密度16位的Thumb指令集D：支持片上调试S：ARM7TDMI 的可综合（synthesizable）版本（软核）I：支持EmbededICE观察硬件M：支持64位乘法4、ARM7TDMI处理器采用什么样的体系结构，其可寻址地址空间多大？ARM处理器使用冯.诺依曼结构使用单个平面的232个8位字节地址空间。

地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。

5、ARM7TDMI与ARM9处理器采用几级流水线处理，使用何种存储器编址方式？ARM7TDMI处理器采用三级流水线。

ARM处理器将存储器看做是一个从0开始的线性递增的字节集合。

6、ARM处理器有几种模式和ARM处理器状态有什么区别？各种工作模式下分别有什么特点?R M处理器模式指用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。

第1章 嵌入式系统基础(新)1

第1章 嵌入式系统基础(新)1

重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
2、嵌入式操作系统
• 嵌入式操作系统具有通用操作系统的 一般功能，如向上提供对用户的接口 （如图形界面、库函数API等），向下 提供与硬件设备交互的接口（如硬件 驱动程序等），管理复杂的系统资源， 同时，它还在系统实时性、硬件依赖 性、软件固化性以及应用专用性等方 面，具有更加鲜明的特点。
嵌入式系统及其应用
无线便携式考场信息管理终端 重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
基于ECX平台的变电站值班机器人 重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
嵌入式系统的存在形式
嵌入式系统的存在形式通常有两种： 一种，是作为一个大系统中功能和结构相 对独立但又和其它部分密不可分的形式而 存在。
靠性高、体积小、成本低、功耗小的专用 计算机系统。
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
随着信息技术的发展，嵌入式系统在很多 的产业得到了非常广泛的应用并有力的推动 了这些产业的发展。例如在各种消费电子产 品、车载电子产品、办公自动化产品、智能 家电产品、工业自动化产品以及国防、航天 等众多领域中都可以找到嵌入式系统的应用 实例。
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
2、基于单片机的 锅炉控制系统的解决方案
• 现在有一些生产企业使用基于单片机的锅 炉控制系统，这种系统由8位MCU、控制执 行机构、LED数码管、发光二极管、按键 等组成，完成以下功能：实时准确检测锅 炉的运行参数；综合分析及时发出控制指 令；诊断故障与报警管理;历史记录运行参 数；计算运行参数，保证锅炉的安全、稳 定运行。
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嵌入式系统及其应用
• 图1.7 服务器软件结构

第一章 嵌入式系统概述1

第一章 嵌入式系统概述1

土星探测
自1997年10月15日发射以来， 经历了7年35亿公里航程的卡西 尼号太空船在2004年7月1日10 时30分进入土星轨道，开始进 行人类有史以来对土星及其31 颗已知卫星最详尽的探测。
嵌入式设备无处不在，但桌面系统还依然有用。

无处不在的计算机是计算机与使用者的比率达到和超 过100:1的阶段 无处不在的计算机包括通用计算机和嵌入式计算机系 统 在100:1比例中95%以上都是嵌入式计算机系统，并非 通用计算机
形式多样、面向特定应用



一般用于特定的任务，其硬件和软件都必须 高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，而通 用计算机则是一个通用的计算平台。 它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等 特点，能够把通用微处理器中许多由板卡完 成的任务集成在芯片内部。 嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件 的一体化程序。
即使远在火星和土星
火星与地球， 这一对在星空 中遥遥相望的 “兄弟”，将 迎来6万年来 “最亲密的接 触”，在2003 年8月27日这 一天，火星距 离地球最近达 到55756622(5 千多万)公里。 勇气号 面对6万年才有一次 的机会，科学家们 积极行动起来—— —从6月开始，先后 有欧洲的“火星快 车”、美国“勇气 号”和“机遇号” 等三颗火星探测器 飞往火星，而日本 一颗本已在太空 “迷失方向”的火 星探测器也在关键 时刻及时“醒”来， 开始了久违的火星 之旅。
处理器和处理器体系结构类型多



通用计算机采用少数的处理器类型和体 系结构，而且主要掌握在少数大公司手 里。 嵌入式系统可采用多种类型的处理器和 处理器体系结构。 在嵌入式微处理器产业链上，IP设计、 面向应用的特定嵌入式微处理器的设计、 芯片的制造已形成巨大的产业。大家分 工协作，形成多赢模式。 有上千种的嵌入式微处理器和几十种嵌 入式微处理器体系结构可以选择。

第01章、嵌入式系统概述

第01章、嵌入式系统概述
功能 可靠性 成本 体积 功耗
4
嵌入式系统的例子

手机: 应用最广的嵌入式系统 汽车:电子系统控制 机床：动作监视与控制 洗衣机:旋转控制，水流控制 数码照相机：读写数据卡 打印机：打印强度，颜色，翻页 飞机：参数控制 …
5
1.1.2 嵌入式系统的组成
Vxworks
16
Windows CE
WinCE主要应用于PDA，以及智能电话（smart phone）等多媒 体网络产品。微软于2004年推出了代号为“Macallan”的新版 WinCE系列的操作系统。 Windows 的目的，是让不同语言所写的程序可以在不 同的硬件上执行，也就是所谓的.NET Compact Framework，在这 个Framework下的应用程序与硬件互相独立无关。而核心本身是 一个支持多线程以及多CPU的操作系统。在工作调度方面，为了 提高系统的实时性，主要设置了256级的工作优先级以及可嵌入 式中断处理。 如同在PC Desktop环境，Windows CE系列在通信和网络的能 力，以及多媒体方面极具优势。其提供的协议软件非常完整，甚 至还提供了有保密与验证的加密通信，如PCT/SSL。而在多媒体 方面，目前在PC上执行的Windows Media和DirectX都已经应用到 Windows CE 3.0以上的平台，其主要功能就是对图形、影音进行 编码译码，以及对多媒体信号进行处理。 17
12
2．ARM微处理器的特点，采用RISC架构的ARM微处理器具有如下特点： 体积小、低功耗、低成本、高性能； 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件； 大量使用寄存器，指令执行速度更快； 大多数数据操作都在寄存器中完成； 寻址方式灵活简单，执行效率高； 指令长度固定 3．ARM微处理器系列 ARM7系列 ARM9系列 ARM9E系列 ARM10E系列 SecurCore系列 Intel的StrongARM Intel的Xscale 其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10E为4个通用处理器系列，每一个系 列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。如ARM7系列适用 于工业控制、网络设备、移动电话等应用；ARM9、ARM9E和ARM10E系列则 更适合无线设备、消费类电子产品的设计。SecurCore系列专门为安全要 13 求较高的应用而设计。

嵌入式系统概述

嵌入式系统概述

第一章嵌入式系统概述1.嵌入式系统的概念从技术的角度概念：以应用为中心、以运算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、靠得住性、本钱、体积、功耗严格要求的专用运算机系统。

从系统的角度概念：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路的运算机系统。

术语嵌入式反映了这些系统一般是更大系统中的一个完整的部份，称为嵌入的系统。

嵌入的系统中能够共存多个嵌入式系统。

2.嵌入式处置器的分类①嵌入式微处置器；②嵌入式微控制器；③嵌入式DSP处置器；④嵌入式片上系统（SOC）3.嵌入式操作系统的大体概念及特点一般实时操作系统应用于实时处置系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统，而且提供了开发、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进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)、可固化利用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点4.实时操作系统的大体概念及特点总的来讲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刻范围内作出响应。

它强调的是实时性、靠得住性和灵活性, 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能够分为两种：一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统IEEE 的实时UNIX分委会以为实时操作系统应具有以下的几点:异步的事件响应；切换时刻和中断延迟时刻肯定；优先级中断和调度；抢占式调度；内存锁定；持续文件；同步；5.操作系统的内核有哪两种，各自的特点①非占先式内核：非占先式内核要求每一个任务自我舍弃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。

异步事件仍是由中断服务来处置。

中断服务能够使一个高优先级的任务由挂起状态变成就绪状态。

周立功ARM培训精华(全套).pdf

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周立功单片机
• 现实中的嵌入式系统
周立功单片机
• 嵌入式系统的概念
目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一 种定义是全面的。下面给出两种比较合理定义： ●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。
周立功单片机
• 嵌入式处理器
——嵌入式片上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。 SoC可以分为通用和专用两类。通用系列包括Infineon的TriCore、 Motorola的M-Core、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。

实时操作系统考试复习内容

实时操作系统考试复习内容

第一章嵌入式系统导论1、RTOS指的是什么？嵌入式系统的定义是什么？P2RTOS指的是嵌入式实时操作系统（Real Time Operating System）。

嵌入式系统是以应用为中心、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。

2、按嵌入式软件结构分类，嵌入式系统可分为哪几类？P9循环轮询系统、前后台系统、单处理器多任务系统、多处理器多任务系统第三章嵌入式软件系统1、什么是“零拷贝”（零复制）技术？P71-72所谓“零拷贝”技术，是指TCP/IP协议栈没有用于各层间数据传递的缓冲区，协议栈各层间传递的都是数据指针，只有当数据最终要被驱动程序发送出去或是被应用程序取走时，才进行真正的数据搬移。

2、（并发，多任务多操作系统）目前操作系统的体系结构有哪些？单块结构、层次结构、客户/服务器（微内核）结构。

第四章嵌入式实时内核基础1、中断响应时间、中断延迟时间的概念是什么？什么是响应性？P126、P124、P94中断响应时间是指从中断发生到开始执行用户中断服务程序的第一条指令之间的时间。

中断延迟时间是指从中断发生到系统获知中断，并且开始执行中断服务程序所需要的最大滞后时间。

响应性是指识别外部事件，并服务该事件。

中断延迟时间=最大关中断时间+中断嵌套时间+硬件开始处理中断到开始执行ISR第一条指令之间的时间最大关中断时间=MAX[MAX(内核关中断时间)，MAX（应用关中断时间）]中断响应时间=中断延迟+保存CPU内部寄存器的时间中断响应时间（抢占式调度）=中断延迟+保存CPU内部寄存器的时间+内核中断服务程序入口函数的执行时间2、可抢占内核与抢占式调度的概念分别是什么？P97可抢占内核：即使正在执行的是内核服务函数，也能响应中断，并且中断服务程序退出时能进行任务重新调度。

如果有优先级更高的任务就绪，就立即让高优先级任务运行，不要求回到被中断的任务，将未完成的系统调用执行完。

1.1 嵌入式系统的定义和组成

1.1 嵌入式系统的定义和组成

逻辑结果正确 在要求的时间内
2．RTOS特点

约束性


时间约束 资源约束（能耗，费用） 执行顺序约束（多任务操作系统，每一组任务都要 在时间约束内完成） 性能约束（可靠性）
完成实时任务所需的执行时间应该是可知的 在系统最坏情况下都能正常工作或避免损失

可预测性


可靠性


交互性

硬件层
output
analog
CPU
input
analog
embedded computer
mem
嵌入式微处理器

嵌入式微处理器的体系结构


冯· 诺依曼体系结构 哈佛体系结构(指令数据分别存储在不同 memory中，且不同总线)，
精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，RISC） 复杂指令集系统CISC（Complex Instruction Set Computer, CISC）。

硬盘、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等 用来存放大数据量的程序代码或信息，

容量较大 读取速度慢
通用设备接口和I/O接口

与外界交互所需要的通用设备接口



GPIO、 A/D（模／数转换接口） D/A（数／模转换接口） RS-232接口（串行通信接口） Ethernet（以太网接口） USB（通用串行总线接口） 音频接口 VGA视频输出接口 I2C（现场总线） SPI（串行外围设备接口） IrDA（红外线接口）

轻型、占用资源少、高性能、高可靠性、 便于移植、可配置 实现方法：

嵌入式系统原理及开发应用部分课后习题答案

嵌入式系统原理及开发应用部分课后习题答案
1989 年东芝公司提出了 NANDflash 结构； 具有极高的单元密度，可以达到高存储密度；���写入和擦除速度快，擦除单元
更小，相应的擦除电路更少，每个块的最大擦写次数是一百万次； 使用复杂的 I/O 口来串行地存取数据，各产品或厂商方法可能不同，存在较严
重的位反转问题，必须有错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法； 用在 8MB~2GB 产品中，适合于数据存储，在 CompactFlash、SecureDigital、
天高任鸟飞,海阔凭鱼跃!
复习整理所用(私人整理,仅供参考)
传输效率高，在 1~16MB 小容量时具有很高的成本效益；���带有 SRAM 接口， 有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节
占据了容量为 1~16MB 闪存市场的大部分，主要用作代码存储介质。 NANDFlash 特点：
确定性 保证系统的实时性和可预测性； 系统静态配置：任务的数目、执行时序、所占资源、阻塞、通信延迟等都是确 定的。
4、简述嵌入式系统的发展历程。 1946 年 2 月 14 日，世界第一台计算机诞生，人类信息时代到来 20 世纪 60 年代初，嵌入式系统开始萌芽 标志：以晶体管、磁芯存储为基础的计算机被应用于航空、航天、工业控制等 领域。 典型应用：美国海军舰载轰炸机用多功能数字分析仪、导弹发射控制、美国某 乙烯厂 DDC 工业装置、ApolloGuidance、控制电话的电子式机械交换机等。 特点：价格昂贵、系统结构简单、功能单一、处理效率低、存储容量小、用户 接口很少。 20 世纪 70 年代初至 80 年代中期，嵌入式系统进入简单系统阶段 标志：相继出现 Intel4004、4084、8051，Motorola 公司 68HC05，Zilog 公司 的 Z80 等嵌入式微处理器，系统中无或具有简单操作系统。 典型应用：被广泛应用于家用电器、医疗仪器、仪器仪表、交通运输等领域， 例如：电算机(日本 Busicom 公司基于 4004)、微控制器取代旋钮控制的电位计 和可变电容器、1982 年出现首枚多媒体应用的 DSP 芯片等。 特点：微处理器种类繁多、通用性差、价格便宜；系统开销小、效率高等。 20 世纪 80 年代中期至 90 年代末，嵌入式系统进入 RTOS 阶段 标志：嵌入式操作系统被广泛使用，嵌入式应用开始普及。 典型应用：应用领域进一步扩大，例如：手机、数码产品、路由器、交换机、 汽车电子产品等。 特点：嵌入式操作系统内核小、效率高、高度模块化、可扩展；微处理器兼容 性好；为应用程序的开发提供了大量的 API 和 IDE 工具等。 20 世纪 90 年代末至今，嵌入式系统进入网络化阶段 标志：嵌入式设备的网络化和 Internet 接入，正在蓬勃发展…… 典型应用：Internet 技术与嵌入式应用产品的结合，例如：无线终端、平板电 脑、智能手机、智能家电、智能汽车…… 特点：32bit 微处理器占主导地位、嵌入式操作系统从简单走向成熟、与网络

第1章 嵌入式系统概述

第1章 嵌入式系统概述
嵌入式系统技术与设计
第1章 嵌入式系统概述 章
1.1
嵌入式系统简介 嵌入式系统发展趋势 嵌入式系统的硬件和软件特征 ARM系列处理器简介 ARM系列处理器简主要介绍嵌入式系统的概念, 本章主要介绍嵌入式系统的概念,发展趋 硬件和软件的特征, 势,硬件和软件的特征,并简单介绍了各个系 列的ARM处理器, ARM处理器 列的ARM处理器,以引导读者进入嵌入式技术 的殿堂. 的殿堂. 本章主要内容: 本章主要内容: ● 嵌入式系统简介 ● 嵌入式系统发展趋势 ● 嵌入式系统的硬件和软件特征 ● ARM系列处理器简介 ARM系列处理器简介
(1)嵌入式RISC微处理器 嵌入式RISC微处理器 RISC 嵌入式CISC CISC微处理器 (2)嵌入式CISC微处理器
表1-1
RISC和CISC之间主要的区别 RISC和CISC之间主要的区别
RISC 一个周期执行一条指令,通 过简单指令的组合实现复杂 操作;指令长度固定 流水线每周期前进一步 更多通用寄存器 独立的Load和Store指令完成 数据在寄存器和外部存储器 之间的传输 CISC 指令长度不固定,执行需要多 个周期 指令的执行需要调用微代码的 一个微程序 用于特定目的的专用寄存器 处理器能够直接处理存储器中 的数据
1.4.4 ARM10处理器系列 处理器系列
ARM10发布于1999年 具有高性能, ARM10发布于1999年,具有高性能,低功 发布于1999 耗的特点. 耗的特点.它所采用的新的体系使其在所有 ARM产品中具有最高的MIPS/MHz.它将ARM9 产品中具有最高的MIPS/MHz ARM9的 ARM产品中具有最高的MIPS/MHz.它将ARM9的 流水线扩展到6 流水线扩展到6级,也支持可选的向量浮点 Point)单元, ARM10的流 (Vector Float Point)单元,对ARM10的流 水线加入了第7 VFP明显增强了浮点运算性 水线加入了第7段.VFP明显增强了浮点运算性 能并与IEEE 754.1985浮点标准兼容 浮点标准兼容. 能并与IEEE 754.1985浮点标准兼容.

单片机原理电子教材

单片机原理电子教材

第一部份MCS­51单片机原理第一章绪论1．1嵌入式系统1.1.1什么是嵌入式系统我们把面向工控领域对象，嵌入到工控应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。

嵌入式系统具有以下特点：1．面对控制对象。

如传感信号输入、人机交互操作、伺服驱动等。

2．嵌入到工控应用系统中的结构形态。

3．能在工业现场环境中可靠运行的可靠品质。

4．突出控制功能。

如对外部信息的捕捉、对控制对象实时控制、有突出控制功能的指令系统（I/O 控制、位操作、转移指令等）。

通用计算机特点：海量高速数值计算1.1.2嵌入式系统的种类嵌入式系统的种类可分为：1．工控机：通用计算机经机械改造加固、电气加固构成，其特点是软件丰富、体积大。

2．通用CPU 模块：用CPU 构成各种形式的主机板系统，一般用在大量数据处理的场合，体积较小。

3．嵌入式微处理器：在通用微处理器（MPU ）的基核上，增添一些外围单元和接口构成单芯片形态的计算机系统，如80386EX ，它有定时器/计数器、DMA 、中断系统、串行口、并行口、看门狗（WDT ）等集成在一个芯片上。

4．单片机（微控制器）：单片机有唯一的专门为嵌入式应用系统设计的体系结构与指令系统，最能满足嵌入式应用要求。

它是完全按嵌入式系统要求设计的单芯片形态应用系统，最能满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行及非凡的控制品质等要求，是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。

1.2单片机的技术发展历史1.2.1单片机的发展阶段单片机的发展可分为四个阶段1．第一代：单片机探索阶段,有2．第二代：单片机完善阶段表现在：（1）面对对象，突出控制功能，专用CPU 满足嵌入功能。

（2）寻址范围为16位或8位（3）规范的总线结构，8位数据，16位地址线，及多功能异步串行口（UART ）（4）特殊功能寄存器（SFR）的集中管理模式（5）海量位地址空间，提供位寻址及位操作功能（6）指令系统突出控制功能3．第三代：微控制器形成阶段形成系列产品：以8051系列为代表，如8031、8032、8051、8052等。

第一章嵌入式系统基础

第一章嵌入式系统基础
硬件
1.3 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，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。
1.2 嵌入式处理器
1.2.1嵌入式系统分类 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） 系统级嵌入SOC（System on a chip） 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA，Personal Digital Assistant 個人數字助理） 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）
是嵌入式软件的基本要求，软件固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、 实时性。
（5）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。
5、嵌入式系统应用领域
工业 工控设备 智能仪表 汽车电子
军事国防 军事电子
嵌入式应用
网络设备
电子商务 网络
消费电子 信息家电 智能玩具 通信设备 移动存贮
第一章嵌入式系统基础
主要内容
嵌入式硬件平台 微处理器、存储器、I/O… ARM和XScale的指令系统和体系结构
嵌入式操作系统 特点、进程调度、存储管理… μC/OS, Linux的移植、设备驱动和应用开发
嵌入式应用开发 基于μC/OS, Linux, WinCE等
使用教材
ARM9嵌入式系统设计与开发应用 熊茂华 杨震伦 主编 清华大学出版社

嵌入式系统

嵌入式系统

传感器
处理器
控制
实例：大棚温控系统
温度传感器
嵌入式控制 器
G
P
AD
IO
电炉及控制系统
（2）复杂嵌入式系统 一般指有操作系统的嵌入式系统，嵌入式处理器为32位。
RAM
FLASH
传感器 输入
嵌入式控制器 通讯
实例：手机
输出
加速度传感器 按键
RAM
FLASH
嵌入式控制器
通讯
LCD
3、嵌入式系统与PC的区别
（2）通俗定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可 靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
第1章：嵌入式系统概述
第1节：嵌入式系统定义 第2节：嵌入式系统发展历程 第3节：嵌入式系统的特点 第4节：嵌入式系统结构 第5节：嵌入式微处理器 第6节：嵌入式操作系统 第7节：实例－网络温度采集系统
(1) MPU嵌入式微处理器 它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。
(2)嵌入式微控制器MCU
目前典型的MCU内部框图
CPU
工作支撑模块
1、嵌入式系统的由来 计算机是应数值计算的要求而诞生的。在计算机发展的早期，电子计算机技术一直是以沿着满
足高速数值计算的道路发展的。
通俗地说：计算机是因科学家需要一个高速的计算工具而产生的。
直到20世纪70年代，电子计算机在数字计算、逻辑运算与推理、信息处理以及实际控制方面 表现出非凡能力后，在通信、测控、数据传输等领域，人们对计算机技术给予了更大的期待。这 些领域的应用与单纯的高速海量计算要求不同，主要表现在：
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提升硬件速度 大幅度的用户界面改良 支持exchange及活态墙纸 大幅改进虚拟键盘 蓝牙 2.1 全局搜索功能 （姜饼） 2010年11月
集成开发环境插件
• 集成开发环境插件（Android Development Tools Plugin for the eclipse IDE，ADT），可以从 eclipse的集成开发环境内部访问别的Android开发 工具。 • 通过它可以进行包括截屏、管理端口转发（PortForwarding）、设置断点、查看线程和进程信息的 一系列操作。 • 提供一个新的项目向导，用于快速创建一个新的 Android应用需要的所有基本文件。 • 使构件Android应用的过程自动化和简单化。 • 提供一个Android代码编辑器，用于为Android的 manifest和资源文件编写有效的XML。
• 建立工程完成 • 打开Package Explorer。
Android图形界面设计
• 工程目录中的res/layout/main.xml为主图形界面，eclipse提供有界面 设计器，可以直接修改界面，或者通过代码来修改界面。
Android程序设计
• 程序文件都是放在src目录下的，可以根据自己程序的需 要编写程序。
• (4) 全选所有项目，Next。
• (5) 等待安装完成（eclipse可能会出现假死状态， 这是eclipse的BUG，不用管它），next。 • (6) 选择Agree，Finish。
设置Android SDK（离线安装）
• (1) 将光盘-开发环境\Eclipse\android-sdk_r14windows.zip解压到eclipse程序目录下(当然也可以放
到其他位置，放到eclipse下方便管理)
• (2) 将光盘-开发环境\SDK离线包\所有压缩包解压到 eclipse程序目录下的android-sdk-windows目录，提 示需要覆盖的，全部替换。
• (3) 运行eclipse，有提示配置SDK的对话框，选择Use existing SDKs，目录选择为eclipse程序目录下的androidsdk-windows目录。
Android体系结构
• 中间件层
– Android运行时 • 核心库，提供Android系统的特有函数功能和Java语 言函数功能 • Dalvik虚拟机，实现基于Linux内核的线程管理和底 层内存管理
Android体系结构
• 中间件层
– Android RunTime运行时刻 • 运行时刻是指一个程序在运行（或者在被执行）的 状态。也就是说，当你打开一个程序使它在电脑上 运行的时候，那个程序就是处于运行时刻。在一些 编程语言中，把某些可以重用的程序或者实例打包 或者重建成为“运行库”。这些实例可以在它们运行 的时候被连接或者被任何程序调用。 • 程序员有时候会在什么东西应该在编译的时候加载 进来以及什么东西该在运行的时候使用之间做出抉 择，前者有时候被称为编译时期。
–提供一系列的核心应用程序 –包括电子邮件客户端、浏览器、通讯录和日历 等
Android体系结构
1.1.2 应用程序框架
– 提供Android平台基本的管理功能和组件重用机制
• • • • • • • •
Activity Manager，管理应用程序的生命周期 Windows Manager，启动应用程序的窗体 Content Provider，共享私有数据，实现跨进程的数据访问 Package Manager，管理安装在Android系统内的应用程序 Teleghony Manager，管理与拨打和接听电话的相关功能 Resource Manager，允许应用程序使用非代码资源 Location Manager，管理与地图相关的服务功能 Notification Manager，允许应用程序在状态栏中显示提示信息
Android体系结构
1.1.3 中间件层：由函数库和Android运行时构成
•
Surface Manager，支持显示子系统的访问，提供应用程序与2D、3D图像层的 平滑连接 • Media Framework，实现音视频的播放和录制功能 • SQLite，轻量级的关系数据库引擎 • OpenGL ES，基于3D图像加速 • FreeType，位图与矢量字体渲染 • WebKit，Web浏览器引擎 • SGL,2D图像引擎 • SSL，数据加密与安全传输的函数库
1.1 Android体系结构
采用软件堆层的架构，共分为四层
Android平台架构
第四层：Java应用程序 系统API 第三层：Java框架 C/C++ <--> JAVA
第二层：本地框架和Java运行环境
内核空间 <--> 用户空间 第一层：Linux操作系统及驱动
Android体系结构
1.1.1 应用程序
信工院 成洁
新建Android工程
• 打开eclipse，点击File->New->project…，选择 Android Project
• 填写工程名称以及修改存放的路径，点击Next。
• 选择目标平台。(尽量选择版本低的平台，如果选择的平 台版本比目标的平台版本高，程序将正常无法运行)
• 填写程序相关信息，点击Finish。
• Android发展史
–2008年9月22日，第一款 Android手机T-Mobile G1在美国上市，由中国 台湾的宏达电制造 –2009年2月，发布 Android SDK v1.1版 – 支持WCDMA/HSPA网 络，理论下载速率 7.2Mbps，并支持Wi-Fi。
Android 发展史
Android SDK
• Android SDK(Software Development Kit) 提供了在Windows/Linux/Mac平台上开发 Android应用的一系列开发组件，同时包含 了在Android平台上开发移动应用的各种工 具集。
Android模拟器 eclipse的Android开发工具插件（ADT）
构建环境准备工作是什么？
Android 操作系统
• “Android开发工具”所支持的操作系统如下：
– Windows Xp，Vista 或 Windwos7。 – Mac OS X10.4.8或之后版本（仅适用x86架构的
Intel Mac）。
– Linux（Fedora，Debian，OpenSUSE）。
Android开发工具
• JDK 5或JDK 6 各平台的jdk可以再网站 上下载。 • Eclipse IDE，一个多用途的开发工具平台
ADT,基于Eclipse开发环境的“Android开发工 具扩充套件”。
Android SDK，即“Android程序开发工具包”。
2.3 Gingerbread
2.2 Froyo 2.0/2.1 Éclair
（冻酸奶） 2010年1月
1.6 donut 1.5 cupcake
（纸杯蛋糕） 2009年4月
（法式奶油夹心甜点） 2009年10月
（甜甜圈） 2009年9月
Android 5.0是视觉上最吸引人的安卓系统 版本，可以为用户带来最极致的互联网及 娱乐体验
软件安装的顺序是什么？
安装步骤
• 安装Java.jdk • 安装Eclipse • 安装Android开发工具扩充套件（ADT） • 安装Android SDK
安装java jdk
• 光盘下-开发环境\Eclipse\jdk-6u25.exe
• 因为开发android需要用到eclipse。而eclipse必须要有 java jdk的支持，所以首先我们需要安装好java jdk。
使用虚拟设备运行应用程序
• 建立虚拟Android设备，选择Windows->AVD Manager， 选择New，建立新的虚拟Android设备。
• 设定虚拟Android设备的名称 选择虚拟Android设备的平台版本 分辨率，点击Create AVD。
• 启动虚拟Android设备 点击Launch。
Android体系结构
1.1.4 Linux内核
–硬件和其他软件堆层之间的一个抽象隔离层 –提供安全机制、内存管理、进程管理、网络协议堆栈、 和驱动程序等
Android平台架构
1.2 Android 开发环境搭建
• 重点：如何配置Android 开发环境 • 首先介绍Android 开发所需要的开发包和工具，以 及获得它们的方式； • 其次介绍如何正确安装和配置这些开发包； • 最后，为了测试安装的开发环境，创建了第一个 Android 项目，然后在模拟器上运行和调试该程序 ，并将该应用程序安装到Android 手机上。 • 难点：对一个大型项目来说，充分的文件规划和设 计显得尤为重要，数据库的规划和设计尤为重要。
Android体系结构
• Dalvik虚拟机
• Dalvik是Google公司自己设计用于Android平台的Java虚拟机。Dalvik虚拟机是 Google等厂商合作开发的Android移动设备平台的核心组成部分之一。它可以 支持已转换为 .dex（即Dalvik Executable）格式的Java应用程序的运行，.dex 格式是专为Dalvik设计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统。 Dalvik 经过优化，允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例，并且每一 个Dalvik 应用作为一个独立的Linux 进程执行。独立的进程可以防止在虚拟机 崩溃的时候所有程序都被关闭。