当前位置：文档之家 › 嵌入式系统原理及应用教程2PPT课件

嵌入式系统原理及应用教程2PPT课件

  • 格式：ppt
  • 大小：1.43 MB
  • 文档页数：40

下载文档原格式

  / 40

合集下载

嵌入式系统的原理及应用.ppt

嵌入式系统的原理及应用.ppt
17
VIVI 第2阶段介绍
第5步：mtd_dev_init()
mtd_dev_init()用来扫描所使用的NAND Flash的型号，构造 MTD设备，即构造一个mtd_info的数据结构。对于本开发板，它 直接调用mtd_init()，mtd_init又调用smc_init()，此函数在 drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c中。
嵌入式系统的原理及应用
3.3 嵌入式Linux系统的开发
编写BootLoader； 裁减嵌入式Linux内核； 裁减嵌入式Linux文件系统； 烧写BootLoader到目标板； 烧写嵌入式Linux内核和文件系统到目标板。
2
3.3.1 编写BootLoader
一个嵌入式Linux系统从软件角度看可以分为四个层次：
怎样编写BootLoader程序?
初学者最好采用拿来主义，在别人的BootLoader源代码基础上 进行修改、编译、调试。
19
18
VIVI 第2阶段介绍
第7步：misc()和init_builtin_cmds()
这两个函数都是简单地调用add_command函数，给一些命令 增加相应的处理函数。在vivi启动后，可以进去操作界面，这些命 令，就是供用户使用的。
第8步：boot_or_vivi()
此函数根据情况，或者启动“vivi_shell”，进入与用户进行交 互的界面，或者直接启动linux内核。
9
head.S通常完成如下几件事情：
(5) 检查是否从掉电模式唤醒，若是，则调用WakeupStart函数进 行处理——这是一段没用上的代码，vivi不可能进入掉电模式； (6) 点亮所有LED (7) 初始化UART0：

(嵌入式系统课件)1-2第二讲嵌入式系统原理

(嵌入式系统课件)1-2第二讲嵌入式系统原理
第二讲 嵌入式系统原理 第一部分 嵌入式系统组成
●概述：嵌入式系统的硬件及软件组成。 ●重点：嵌入式系统软硬特点。
●内容：1. 硬件组成 2. 软件组成 3. 嵌入式系统的开发方法
退出
硬件组成
以嵌入式处理器为中心的Soc/Sopc,配置存储器、I/O设备、
通信模块以及电源等必要的辅助部件组成。
1. 处理器
一般来说可以把嵌入式处理器分成以下4类：
① MPU（Micro Processor Unit）嵌入式微处理器；
Байду номын сангаас
② MCU（Micro Controller Unit）嵌入式微控制器；
③ 嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor）； ④ 嵌入式片上系统（SOC）。
⑤
2. 存储器：SRAM、SDRAM、E2PROM、FLASH
⑥
3. 通信接口：RS-232、USB、IrDA、SIO、I2C、IIS、
GPIO、以太网口
退出

嵌入式系统的PPT课件

嵌入式系统的PPT课件

地址
指令寄存器
控制器
指令
数据通道
输入
输出
中央处理器
地址 数据
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据存储器
数据0 数据1 数据2
9
CISC和RISC
CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）
具有大量的指令和寻址方式 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令 大多数程序只使用少量的指令就能够运行。 RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) 在通道中只包含最有用的指令 确保数据通道快速执行每一条指令 使CPU硬件结构设计变得更为简单
10
CISC与RISC的数据通道
开始
IF
ID
ALU MEM REG
退出
微操作通道
开始
IF
ID
REG ALU MEM
退出
单通数据通道
11
CISC的背景和特点
背景:存储资源紧缺, 强调编译优化 增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一些原来由
软件实现的、常用的功能改用硬件的（微程序）指令系统 来实现 为节省存储空间，强调高代码密度，指令格式不固定，指 令可长可短，操作数可多可少 寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储 器 采用微程序控制，执行每条指令均需完成一个微指令序列 （微程序） CPI > ５，指令越复杂，CPI越大。
15
CISC与RISC的对比
类别
CISC
指令系统 指令数量很多
RISC 较少，通常少于100
执行时间 编码长度
有些指令执行时间很长，如 整块的存储器内容拷贝；或 将多个寄存器的内容拷贝到 存贮器

嵌入式系统原理第2章 嵌入式系统开发技术v0PPT课件

嵌入式系统原理第2章 嵌入式系统开发技术v0PPT课件

13.11.2020
有志者,事竟成.路在脚下!
7
2.1.2 中间层-嵌入式系统硬件初始化
系统初始化可以分为3个主要环节，依次为：片级初始化、板 级初始化和系统级初始化。 片级初始化: 完成嵌入式微处理器的初始化，包括设置嵌入式微处 理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微处理器核心工作模式和 嵌入式微处理器的局部总线模式等。片级初始化把嵌入式微处理器 从上电时的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。这是一个 纯硬件的初始化过程。 板级初始化: 完成嵌入式微处理器以外的其他硬件设备的初始化。 另外，还需设置某些软件的数据结构和参数，为随后的系统级初始 化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。这是一个同时包含软硬 件两部分在内的初始化过程。 系统初始化: 该初始化过程以软件初始化为主，主要进行操作系统 的初始化。BSP将对嵌入式微处理器的控制权转交给嵌入式操作系 统，由操作系统完成余下的初始化操作，包含加载和初始化与硬件 无关的设备驱动程序，建立系统内存区，加载并初始化其他系统软 件模块，如网络系统、文件系统等。最后，操作系统创建应用程序 环境，并将控制权交给应用程序的入口。
CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕 中心的可编程互连矩阵单元组成。
其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可 由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。
由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连， 所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连 结构时序不完全预测的缺点。
1. 嵌入式系统的结构设计
2. 嵌入式系统的设计方法
3.嵌入式系统开发技术
4. 嵌入式系统的调试技术
5. 嵌入式系统的开发技术的发展趋势及其挑战

嵌入式系统教学：嵌入式系统及应用PPT课件

嵌入式系统教学：嵌入式系统及应用PPT课件

仿真器
用于模拟嵌入式系统的运行环境，便 于开发者在真实硬件之前进行调试和 测试。
调试器
用于在嵌入式系统运行过程中进行实 时调试，帮助开发者定位和解决问题。
交叉编译器
将应用程序代码编译为目标硬件平台 上的可执行文件，实现跨平台开发。
03 嵌入式系统的应用
智能家居
智能家居是嵌入式系统的重要应用领域之一，通过嵌入式系 统可以实现家庭设备的智能化控制和管理，提高生活便利性 和舒适度。
、医学影像设备等。
汽车电子
嵌入式系统用于汽车电 子控制系统，如发动机
控制、车身控制等。
嵌入式系统的发展历程
01
02
03
起源
嵌入式系统的概念起源于 20世纪70年代，主要用于 工业控制领域。
发展
随着微处理器技术的发展， 嵌入式系统逐渐普及，应 用领域不断扩大。
趋势
未来嵌入式系统将朝着智 能化、网络化、低功耗等 方向发展。
RTOS技术具有可移植性和可裁 剪性，可以根据实际需求进行 定制化开发，提高系统的可靠 性和性能。
06 嵌入式系统发展趋势与挑 战
物联网时代的嵌入式系统
嵌入式系统在物联网中的应用
嵌入式系统作为物联网的重要组成部分，广泛应用于智能家居、智能交通、智能制造等领域，实现设备间的互联 互通和智能化控制。
提高实际操作能力。
项目实践
组织学生进行嵌入式系统的项目 实践，将理论知识应用于实际项 目中，提高学生的综合应用能力。
注重培养学生的实际动手能力
提供实验设备和实验环境
学校应提供先进的实验设备和实验环境，满足学生进行实验和实 践的需求。
加强实验课程建设
增加实验课程的比重，设计更多具有挑战性和实用性的实验项目， 引导学生主动实践。

嵌入式系统原理与设计 教学课件(共82张PPT)

嵌入式系统原理与设计 教学课件(共82张PPT)
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。
嵌入式微处理器分类
嵌入式处理器
嵌入式微控制器 （MCU）
嵌入式DSP处理器 (DSP)
嵌入式微处理器 (MPU)
嵌入式片上系统 (System On Chip)
1、嵌入式微控制器(MCU）
• 嵌入式微控制器的典型代表是单片机这 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。
要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度、提 高执行速度。
以微处理器为核心
• 我们设计一个数字系统可以有很多种方法，如：定制
逻辑、现场可编程门阵列（FPGA）等，那么为什 么在设计嵌入式系统时要以微处理器为核心呢？ 这主要有两种原因：
• （1）用微处理器是实现数字系统一种十分便捷、有 效的方法；
嵌入式系统的特征
• 可接5种GPS接收器； 嵌入式系统是以微处理器为核心的，嵌 入在其他设备中的专用计算机系统。它 5个按键需要和屏幕菜单显示组合起来完成这些功能。
在移动地图这个例子中，电能消耗特别重要，设计时应尽量减少存储器读/写，因为存储器访问是主要的功耗来源，存储器的访问必须精心安排 ，以避免多次读取相同的数据。

《嵌入式原理系统》课件

模块化设计原则
模块间应保持松耦合、高内聚，模块接口应清晰、规范。
模块化设计方法
可以采用自顶向下的设计和分层设计等方法进行模块化设计。
嵌入式软件的测试与优化
测试方法
单元测试、集成测试和系统测试是常用的嵌入式软件 测试方法。
优化方法
代码优化、算法优化和系统优化是常用的嵌入式软件 优化方法。
性能评估
通过性能评估可以衡量嵌入式软件的性能指标，如响 应时间、功耗和可靠性等。
嵌入式传感器与执行器接口
分析嵌入式传感器与执行器的接口标准，如ADC、DAC等。
嵌入式传感器与执行器应用
介绍嵌入式传感器与执行器在实际应用中的实现方式，如温度检测、 压力控制等。
03
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统的特点与分类
总结词：概述
可裁剪性：根据实际应用需求，嵌入式操作系统可以进 行定制和裁剪，以减小体积和资源占用。
嵌入式总线与接口协议
分析嵌入式总线与接口的协议标准，如RS-232、I2C、SPI等。
嵌入式总线与接口应用
介绍嵌入式总线与接口在实际应用中的实现方式，如串口通信、I/O控制等。
嵌入式传感器与执行器
嵌入式传感器与执行器概述
介绍嵌入式传感器与执行器的定义、分类、特点等。
常见嵌入式传感器与执行器
列举温度传感器、压力传感器、光敏传感器等常见嵌入式传感器与执 行器，并简要介绍其特点和应用领域。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网和智能终端的普及，嵌入 式系统的功耗越来越受到关注，低功 耗设计成为发展趋势。
人工智能
人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现更高级别 的自动化和智能化控制。
云计算

最新嵌入式系统2PPT课件


是否包括目标硬件设备驱动程序
是否具有可裁剪性
选择编程语言
大部分系统使用C、C++、Java
有严格时间要求和访问硬件部分使用汇编语言
可视化应用使用Embedded Visual Tools
8
评估板的选择
具有设计参考价值，使系统的硬件、软件开发同时进行，可
加快开发进度，降低开发风险。
编写板级支持包BSP代码
与硬件结构有关。不同操作系统供应商会提供BSP的开发方
法和开发模板。
软件开发过程
开发过程
建立交叉开发环境（如gcc、ARM SDT、Tornado等）
交叉编译和链接
重定位和下载
联机调试
9
在主机系统上对软件进行仿真验证 在目标系统上运行，测试软件功能 代码优化
清除无用代码 清除调试代码 浮点运算尽量使用浮点处理器 访问最频繁的变量使用寄存器型或自动变量 耗时大的函数使用汇编语言编写 编译时设置较高的优先级（通常0～3级，3级最高）
10
2.4 系统测试
硬件测试
部件功能测试、可靠性测试、电磁兼容性测试、性 能指标测试（如通信系统的误码率）等
软件测试
功能测试（黑盒测试）
输入测试数据，观察输出是否为预期结果。 极限情况测试（如使输入通道、内存缓冲区、磁盘控制器
等超载） 边界测试（输入特定输入范围边界的值） 异常测试（测试触发异常模式） 随机测试（如测试用户界面代码的健壮性）
特定部分。
性能测试
对系统的综合性能进行测试
12
第2章 嵌入式系统开发过程
本章主要介绍以下内容：
需求分析 系统设计 系统实现 系统测试
1
选择操作系统
实时系统？非实时系统？有无人机界面要求？无需操作 系统？

嵌入式系统学习课件2


12
知识产权核(IP 核, intellectual property)
? IP核是指具有知识产权的、功能具体、接口规范、可在多个集成 电路设计中重复使用的功能模块，是实现系统芯片（SOC）的基 本构件。
? IP复用意味着设计代价降低（时间，价格） ? IP核的类别:
? 微处理器微处理器: ARM, PowerPC; ? 存储器存储器: RAM, memory controller; ? 外设: PCI, DMA controller; ? 多媒体处理: MPEG/JPEG ; ? encoder/decoder ; ? 数字信号处理器(DSP) ? 通信: Ethernet controller, router,
? 物理综合后的描述 ? 准备流片 ? 包含工艺相关的布局和时序信息 ? IP很容易保护 ? 多数的处理器和存储器
14
存储器
?嵌入式系统的存储器包括 主存和外存。 ?大多数嵌入式系统的 代码和数据都存储在处理
器可直接访问的存储空间即主存中 。 ?系统上电后在主存中的代码直接运行。主存储
器的特点是速度快，一般采用 ROM 、EPROM 、Nor Flash 、SRAM 、DRAM 等存储器件。
? 精简指令集：保留最基本的,去掉复杂、使用频度不高 的指令
? 采用Load/Store 结构，有助于减少指令格式，统一存 储器访问方式
? 采用硬接线控制代替微程序控制
11
CISC与RISC的对比
类别
CISC
指令系统 指令数量很多
RISC 较少，通常少于100
执行时间 编码长度
有些指令执行时间很长，如 整块的存储器内容拷贝；或 将多个寄存器的内容拷贝到 存贮器
9

嵌入式系统PPTPPT课件


物联网与5G技术
嵌入式系统将与云计算和边缘计算技术结 合，实现数据处理和分析能力的提升。
物联网和5G通信技术的发展为嵌入式系统 提供了更广阔的应用空间，嵌入式系统将 更加网络化、智能化。
02 嵌入式系统硬件
微控制器
微控制器是嵌入式系统的核心，它是一 种集成电路芯片，包含了计算机的基本 组成要素，如中央处理器、存储器、输
嵌入式系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统硬件 • 嵌入式系统软件 • 嵌入式系统开发流程 • 嵌入式系统应用案例 • 嵌入式系统面临的挑战与解决方案
01 嵌入式系统概述
定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
特点
嵌入式系统在智能家居控制系统中发 挥着核心作用，通过嵌入式处理器和 相关硬件设备，实现对家庭设备的控 制和管理。
智能家居控制系统可以实现的功能包 括：远程控制、定时控制、语音控制 等，为家庭生活带来便利和舒适。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是嵌入式系统的另一个重要应用领域，通过嵌入式系统技术， 可以实现生产过程的自动化和智能化。
调研市场需求
了解行业发展趋势和市场需求，为系统设计提供参考 和依据。
制定开发计划
根据需求分析结果，制定详细的开发计划，包括时间 安排、人员分工、资源需求等。
系统设计
硬件设计
根据系统需求，设计合适的硬件架构，包括 处理器、存储器、接口电路等。
软件设计
设计嵌入式系统的软件架构，包括操作系统、 中间件和应用软件等。
01
02
03
系统集成
将硬件和软件集成在一起， 形成完整的嵌入式系统。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
嵌入式系统原理及应用教程
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
主讲内容
第1章 嵌入式系统概述 第2章 ARM微处理器概述与编程模型 第3章 ARM9指令系统 第4章 嵌入式程序设计基础 第5章 嵌入式内部可编程模块 第6章 嵌入式接口技术应用 第7章 软件开发环境
SC100 SC110 SC200 SC210
StrongARM Xscale
Cortex-M3 MBX
11
2.1.2 ARM微处理器系列
ARM Cortex系列简介
基于ARMv7版本的ARM Cortex系列产品由A、 R、M三个系列组成，具体分类延续了一直以来 ARM面向具体应用设计CPU的思路。
该处理器是ARM公司所开发的基于ARMv7架 构的首款应用级处理器，其特色是运用了可增加 代码密度和加强性能的技术、可支持多媒体以及 信号处理能力的NEONTM技术、以及能够支持 Java和其他文字代码语言的提前和即时编译的 Jazelle@RTC技术。
众多先进的技术使其适用于家电以及电子行业等 各种高端的应用领域。
3
第2章 ARM微处理器概述与编程模型
ARM微处理器概述 ARM微处理器结构 ARM微处理器的工作状态 ARM体系结构的存储器格式 处理器模式 寄存器组织 异常（Exceptions）
4
2.1 ARM微处理器概述
ARM公司简介
ARM是Advanced RISC Machines的缩写，它 是一家微处理器行业的知名企业，该企业设计了 大量高性能、廉价、耗能低的RISC （精简指令 集）处理器。
ARM Cortex
A应用处理器（Application Processor ）系列 R实时控制处理（Real Time Control ）系列 M微控制器（Micro Controller ）系列
12
2.1.2 ARM微处理器系列
CortexTM-M3处理器简介
该处理器是首款基于ARMv7-M架构的处理器， 采用了纯Thumb2指令的执行方式，具有极高的运算 能力和中断相应能力。
8
2.1.2 ARM微处理器系列
ARM处理器的产品系列非常广，包括ARM7、 ARM9、ARM9E、ARM10E、ARM11和SecurCore、 Cortex等。以及其它厂商基于ARM体系结构的处理器， 除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一系列 提供一套特定的性能来满足设计者对功耗、性能、体 积的需求。
ARM7系列广泛应用于多媒体和嵌入式设备， 包括Internet设备、网络和调制解调器设备，以及 移动电话、PDA等无线设备。
16
2.1.2 ARM微处理器系列
ARM9系列简介
该系列包括ARM9TDMI、ARM920T和带 有高速缓存处理器宏单元的ARM940T。除了 兼容ARM7系列，而且能够更加灵活的设计。
ARM9系列主要应用于引擎管理、仪器仪表、 安全系统和机顶盒等领域。
17
2.1.2 ARM微处理器系列
ARM9E系列简介
该系列为含有DSP指令集的综合处理器，包括 ARM926EJ-S、带有高速缓存处理器宏单元的 ARM966E-S/ARM946E-S。其内核在ARM7处理 器内核的基础上使用了Jazelle增强技术，该技术 支持一种新的Java操作状态，允许在硬件中执行 Java字节码。
Cortex-M3主要应用于汽车车身系统，工业控制 系统和无线网络等对功耗和成本敏感的嵌入式应用 领域。目前最便宜的基于该内核的ARM单片机售价 为1美元。
13
2.1.2 ARM微处理器系列
CortexTM-R4处理器简介
该处理器是首款基于ARMv7架构的高级嵌入式处理 器，其主要目标为产量巨大的高级嵌入式应用系统， 如硬盘，喷墨式打印机，以及汽车安全系统等等。
表2-1总结了ARM各系列处理器所包含的不同类 型。
9
2.1.2 ARM微处理器系列
ARM系列 ARM7系列
ARM9/9E系列 向量浮点运算（Vector Floating Point）
包含类型
ARM7EJ-S ARM7TDMI ARM7TDMI-S
ARM720T
ARM920T ARM922T ARM926EJ-S ARM940T ARM946E-S ARM966E-S ARM968E-S
VFP9-S VFP10
10
2.1.2 ARM微处理器系列
ARM系列 ARM10E系列 ARM11系列
SecurCore系列 其他合作伙伴产品
包含类型
ARM1020E ARM1022E ARM1026EJ-S
ARM1136J-S ARM1136JF-S ARM1156T2(F)-S ARM1176JZ(F)-S ARM11MPCore
CortexTexTM-R4处理器的基础上加入了代码 错误校正(ECC)技术，浮点运算单元(FPU)以及DMA综合 配置的能力，增强了处理器在存储器保护单元、缓存、 紧密耦合存储器、DMA访问以及调试方面的能力。
14
2.1.2 ARM微处理器系列
CortexTM-A8处理器简介
一个公司的名称 一类微处理器的通称 一种技术的名称
7
2.1.1 ARM微处理器的特点
采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点： 体积小、低功耗、低成本、高性能； 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能 很好的兼容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。
公司的特点是只设计芯片，而不 生产。它将技术授权给世界上许多著名的半导体、 软件和OEM厂商，并提供服务。
5
2.1 ARM微处理器概述
ARM公司简介
将技术授权给 其它芯片厂商
...
形成各具特色 的ARM芯片
6
2.1 ARM微处理器概述
ARM（Advanced RISC Machines）有3种含义
15
2.1.2 ARM微处理器系列
ARM7系列简介
该系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、 带有高速缓存处理器宏单元的ARM720T和扩 充了Jazelle的ARM7EJ-S。该系列处理器提供 Thumb 16位压缩指令集和EmbededICE软件调 试方式，适用于更大规模的SoC设计中。