Chap1嵌入式系统设计基础

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系统架构设计
设计系统的硬件和软件架构，包括选择适当的处理器和外设。
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电路设计
设计电路板，包括选择元件、布线和进行电路仿真。
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软件开发
编写嵌入式软件，实现系统功能和交互。
嵌入式系统硬件设计
电路设计
微控制器
通过选择合适的元件和进行布线， 设计控制器，如 Arduino或Raspberry Pi，以实现 系统的处理和控制。
《嵌入式系统设计》PPT 课件
嵌入式系统是指将计算机技术和信息处理能力嵌入到特定应用领域中的系统。
嵌入式系统简介
嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，集成了软硬件设计，广泛应用于生活中的各个方面，如智能家居、汽车 电子和医疗设备。
嵌入式系统设计流程
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需求分析
根据需求和系统特点确定设计目标和主要功能。
嵌入式系统应用于医疗设备中， 如心脏起搏器和医疗监测仪器， 提供精准和可靠的医疗服务。
总结与提问
嵌入式系统设计是一个综合性的过程，需要考虑硬件和软件的协同工作，以 实现特定应用领域的需求。欢迎提问和讨论。
传感器
选择适当的传感器，如温度、湿 度或距离传感器，以实现系统的 感知能力。
嵌入式系统软件设计
嵌入式编程语言
选择适当的编程语言，如C或C++，以实现嵌入式系统的软件功能。
实时操作系统
使用实时操作系统（RTOS）来管理系统的任务和资源，保证系统的实时性。
驱动程序开发
开发设备驱动程序，以实现与外设的通信和控制。
嵌入式系统调试与测试
调试和测试是嵌入式系统设计过程中至关重要的一环，涉及硬件和软件的运 行状态、故障排除和性能评估。
嵌入式系统应用实例

在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、 汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类 产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。
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经典应用
CISCO的路由器 华为、中兴的以太网交换机 恒基伟业的商务通PDA； 摩托罗拉的手机 美国宇航局的火星探测器 Sony的机器狗AIBO

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后PC技术的时代
小到mp3，PDA等微型数字化产品，大到 网络家电，智能家电，车载电子设备 嵌入式系统是这个后PC时代的擎天之柱 1999年世界电子产品产值已超过12000亿 美元，2000年达到13000亿美元，预计 2005年，销售额将达18000亿美元。

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普适计算是指使用小型计算设备、在位置 不断移动的过程中或在地理位置分布很广 的范围内，在不稳定的通信条件下实现联 机事务处理和企业核心数据访问。 普适计算是指无所不在的、随时随地可以 进行计算的一种方式； 主要针对移动设备； 普适计算设备可以一直或间断地连接着网 络

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普适计算和无线互联及网络计算比较

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历史
电脑用于控制设备或嵌入系统的历史几乎 电脑自身的历史一样长 计算机控制系统 单片机掀起电子化浪潮 微处理器高速发展推动了嵌入式系统

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嵌入式系统的演变
8031/8051单片机系统，自行编写程序； 68360/386EX控制系统，自己编写简单的 操作系统； 32位嵌入式处理器＋pSoS嵌入式操作系 统＋tcp/ip协议栈； 各种SoC+嵌入式Linux/VxWorks+嵌入式 Web 设备server以及各种复杂网络协议栈 ＋GUI图形界面＋无线模块＝现代可移动 的网络智能设备

1）SRAM比DRAM快 2）SRAM比DRAM耗电多 3）DRAM存储密度比SRAM高得多（体积） 4）DRAM需要周期性刷新
• ROM：只读存储器 • FLASH：闪存
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嵌入式微处理器分类
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嵌入式微控制器(EMCU)
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。
• 第四阶段：以internet为标志的嵌入式系统。
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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
• 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA） 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）
• 2、高速缓存的工作原理 高速缓存是一种小型、快速的存储器，它保存部分主存内
容的拷贝。
Question ?
什么是虚拟内存? 什么是物理内存?
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BUS and Bus Bridge
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存储器系统
• RAM：随机存取存储器 • SRAM：静态随机存储器 • DRAM：动态随机存储器
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. • 近来Atmel推出的AVR单片机由于其集成了FPGA等器件，所以具有
很高的性价比，势必将推动单片机获得更高的发展。
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嵌入式数字信号处理器（EDSP）

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授课主教材介绍
嵌入式系统基础教程
俞建新 王健 宋健建 机械工业出版社 2008年3月第1版 书号：
ISBN 978-7-111-22944-5
定价：42元 要求修课同学人手一本
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综合实验教材
● 嵌入式应用程序开发综合实验9例
俞建新等编著 清华大学出版社 本课程上机实验必备教材。
构、ARM嵌入式程序设计、uCOS-II操作系统、 设备驱动、 uCLinux操作系统。借用为宜。
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参考资料
Real-time Embedded Software Systems OSEK/VDX Operating System. Version 2.2.2.
July 5th, 2004. Charting Past, Present, Future Research in
嵌入式系统是信息产业走向二十一世纪知识经 济时代的最重要的经济增长点之一，对中国的 信息产业来说充满了机遇和挑战。 单片机实验室高级工程师语
国内外嵌入式系统市场是广阔天地，嵌入式系 统是新的经济增长点。 北京计算机高级专家工控学会资深理事语。
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参考解释（1）
Understand the Definition of an Embedded System An "embedded system" is any computer system or computing device that performs a dedicated function or is designed for use with a specific embedded software application. Embedded systems may use a ROM-based operating system or they may use a disk-based system, like a PC.