嵌入式系统开发基础——基于ARM9微处理器C语言程序设计 教学课件 作者 978 7 302 25605 2 第一章 嵌入式控制系统简介.pptVIP

第一章 嵌入式控制系统简介 主要内容： 1.1 单片机和嵌入式控制系统的定义和分类 1.2 ARM处理器简介 1.1 单片机和嵌入式控制系统的定义和分类 在许多文献中，对嵌入式控制有不同的定义，最常见的一种说法是：嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。还有一种说法：嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机软硬件结合体。各种说法虽然在一定程度上对嵌入式进行了描述，但都不全面或确切。 实际上，嵌入式控制系统是和单片机的产生和发展分不开的，本节结合单片机的介绍对嵌入式给出了定义。并对嵌入式控制系统的设计方法进行了介绍。 1.1.1 单片机和嵌入式控制系统的定义 单片机就是在一片半导体硅片上集成了中央处理单元(CPU)、存储器（RAM/ROM）和各种I/O接口的微型计算机。这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的功能，因此被称为单片微型计算机，简称单片机。 单片机主要应用在测试和控制领域，由于单片机在使用时，通常处于测试和控制领域的核心地位并嵌入其中，因此我们也常把单片机称为嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller Unit ），把嵌入某种微处理器或单片机的测试和控制系统称为嵌入式控制系统（Embedded Control System）。 1.1.2 嵌入式控制系统的设计方法 做为嵌入式控制器的单片机，不管是8位单片机还是16位单片机或32位单片机，由于受其本身资源限制，其应用程序都不能在其本身上开发。开发其应用程序，还需要一台通用计算机，如常用的IBM-PC机或兼容机，Mindows95/98/2000或XP操作系统，256M以上内存，1G以上硬盘内存空间（运行交叉编译环境ADS1.2最低配置）。我们也称这台通用计算机为“宿主机”，称做为嵌入式控制器的单片机为“目标机”。应用程序在“宿主机”上开发，在“目标机”上运行。“目标机”和“宿主机”之间利用计算机并口通过一台叫“仿真器”的设备相连，程序可以从“宿主机”传到“目标机”，这也叫程序下载，也可以从“目标机” 传到“宿主机”，叫程序上传。应用程序通过“仿真器”的下载和上传，在“宿主机”上反复修改，这个过程叫“调试”。调试好的应用程序，在“宿主机”上编译成“目标机”可以直接执行的机器码文件，通过一台叫“固化器”的设备下载并固化到“目标机”的程序存储器中，整个下载过程，叫烧片，也叫程序固化。 程序固化是单片机开发的最后一步，以后“宿主机”和“目标机”就可以分离，“宿主机”任务完成。“目标机”就可以独立执行嵌入式控制器的任务。 1.1.3 嵌入式控制系统各种设计方法的特点 1. 目标机上安装某种嵌入式操作系统 人们在目标机上嵌入某种功能较强且占用内存较少的操作系统，用户程序在该操作系统支持下运行。我们也把这种操作系统叫嵌入式操作系统，嵌入式操作系统有多种，如比较著名的Windows CE，Linux，μC/OS-Ⅱ等等。特别是Linux操作系统，由于代码简练、功能强大、内核公开等优点，获得广泛应用。 2. 目标机上不安装操作系统 在这种情况下，我们把ARM9 只当成是32位单片机。使用Code Warror IDE对其进行开发，整个开发过程和开发MCS-51单片机一样，非常简单。 ADS（ARM Developer Suite）是ARM公司推出的新一代ARM开发工具，目前必威体育精装版版本是ADS1.2。ADS使用Code Warror IDE 集成开发环境替代了老的开发工具，使用AXD做为调试工具，现代集成开发环境的一些特点，如源文件编辑器语法高亮和窗口驻留功能都有体现。 ADS使用并口通过JTAG仿真器与“目标机”相连，实现在线调试和仿真。 3．两种设计方法的特点 带操作系统的嵌入式控制系统，在编制较复杂和高端应用程序时，例如上面提到的与Internet的结合、多线程、复杂的数据处理、高分辨率图形图像显示等，用户程序就会比较简单，但整个工程研制的时间开销不会少，因为我们要把很多时间放在对Linux操作系统的安装和熟悉上，虽说Linux操作系统是免费的，其内核可以根据用户需要进行剪裁，但要达到随意剪裁的水平，需要我们花费很多时间去熟悉和研究。此外，我们还要学会驱动程序和Makefile文件的编写，特别是驱动程序，每一个设备都要有一个，它要和内核结合到一起，形成操作系统的一部分。就是说，我们在开发嵌入式控制系统时，还要完成一部分操作系统内核工作，难度较大，会花费很多时间。 系统在调试程序时，要占用“宿主机”较多资源，如使用并口连接JTAG仿真器、使用串口与“宿主机”通信、使用网口来传输文件。 如果我们在目标机上不安装嵌入式操作系统，把ARM9 只当成是32位