嵌入式系统-第1章嵌入式系统概论-2012
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嵌入式系统概论嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,它被嵌入到其他设备中,以完成特定的功能或任务。
嵌入式系统广泛应用于各个领域,如家电、汽车、医疗设备、通信设备等。
本文将介绍嵌入式系统的基本概念、特点、应用领域以及发展趋势。
一、嵌入式系统的基本概念嵌入式系统是由硬件和软件组成的一种特殊计算机系统。
与通用计算机系统相比,嵌入式系统具有以下几个特点:1. 特定功能:嵌入式系统被设计用于执行特定的功能或任务,例如控制家电设备、驾驶汽车、监测环境等。
2. 实时性:嵌入式系统通常需要实时响应外部事件,确保系统能够及时做出反应。
3. 资源受限:由于嵌入式系统通常运行在资源受限的环境中,如处理能力、存储容量、能耗等都有限制。
4. 可靠性:嵌入式系统对系统的可靠性要求很高,一旦出现故障可能会对用户的生命财产安全造成影响。
二、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于各个领域,以下列举几个典型的应用领域:1. 汽车领域:现代汽车中的嵌入式系统包括发动机控制单元(ECU)、车载娱乐系统、安全系统等,它们协同工作以提供稳定、安全的驾驶体验。
2. 家电领域:智能家居中的嵌入式系统能够实现家电设备的远程控制、能耗监测以及与其他设备的联动等功能。
3. 医疗设备领域:医疗设备中的嵌入式系统用于监测病人的生命体征、控制手术设备等,对病人的诊断和治疗起到重要作用。
4. 工业控制领域:嵌入式系统在工业自动化领域中广泛应用,用于控制生产线、监测设备状态、优化生产过程等。
三、嵌入式系统的发展趋势随着科技的不断进步,嵌入式系统也在不断发展。
以下是几个嵌入式系统的发展趋势:1. 物联网:随着物联网的兴起,越来越多的设备将与互联网连接,嵌入式系统将扮演连接设备与互联网的桥梁,实现设备之间的通信与协同工作。
2. 人工智能:人工智能技术的发展将为嵌入式系统带来更多的智能化能力,使其能够识别、理解和响应更复杂的指令或环境变化。
3. 虚拟化技术:虚拟化技术可以将多个嵌入式系统虚拟化为一个物理平台,提高系统的资源利用率和灵活性。
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。
《嵌入式系统》课程教学大纲学分:3学时:64适用专业:电子信息、通信技术前导课程:电路分析基础、模拟电路、数字电路、高频电路、单片机原理、C语言后续课程:一、课程的性质和任务本课程围绕目前流行的32位ARM处理器和嵌入操作系统,讲述嵌入式系统的概念、软硬件组成、开发过程以及嵌入式应用程序和驱动程序的开发设计方法。
《嵌入式系统》是培养学生具有嵌入式系统的应用知识、嵌入式系统的初步分析能力和具有使用RTOS (实时操作系统)构成嵌入式系统的应用能力等方面的学科,是电子信息与计算机类或相关工科专业的一门专业课。
二、课程的教学基本要求本课程是一门综合性、实践性、应用性很强的专业课。
课程教学所要达到的目的是:使学生掌握嵌入式系统体系结构,嵌入式处理器结构(ARM架构为主),异常处理、系统控制过程、存储处理、ARM内部资源、各种I/O接口;嵌入式系统开发应用方法;实时多任务操作系统。
本课程将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。
三、教学内容和要求(一)理论教学内容和要求第一章:嵌入式系统的概况1、讲授内容:主要讲解嵌入式系统的定义、嵌入式系统的分类、嵌入式系统的组成及嵌入式系统的应用领域和发展趋势。
2、基本要求:使学生明确学习本课程的目的。
第二章:嵌入式系统的硬件基本知识1、讲授内容:1、ARM体系的硬件架构2、冯.诺依曼体系结构和哈佛体系结构3、RISC体系结构4、流水线技术2、基本要求:了解嵌入式系统的硬件基础。
第三章:嵌入式操作系统1、讲授内容:1、嵌入式操作系统的分类2、嵌入式操作系统的特点3、实时操作系统4、目前市场上流行的嵌入式操作系统2、基本要求:掌握嵌入式操作系统的分类和特点,明确实时操作系统的内核特点第四章:ARM架构的嵌入式微处理器1、讲授内容:目前基于ARM架构的嵌入式微处理器:I44B0,2410,LPC2000的架构及特点。
2、基本要求:要求掌握不同处理的的特点及使用场合。