第7章嵌入式系统课件.pptVIP

第7章 嵌入式系统 计算机科学系 2008.8 本章内容 7.1 嵌入式系统的定义、特点与体系结构 1. 根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义： 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。 2. 一般定义 嵌入式系统(Embedded Systems)被定义为：“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” 。也称为“嵌入式计算机系统”。 嵌入式系统是嵌入到对象体系内部的专用计算机系统。 嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。实现诸如实时控制、监视、管理、移动计算、通信、数据处理等各种处理任务。 2. 一般定义 嵌入式系统是以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础，强调硬件软件协同性与整合性，软件与硬件可剪裁，以满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。 嵌入式系统具有的产品特征是面向用户、面向产品、面向应用的。嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约。 嵌入式系统特点 种类繁多，应用广泛 特定任务，非通用平台 软硬件一体化 多种处理器种类以及处理器体系结构的支持 极其关注系统成本，即成本敏感 有实时约束，代码小，执行速度快 实时操作系统 嵌入式系统的几个重要技术特征 （1）系统内核小 由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。 比如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多。 嵌入式系统的几个重要技术特征 （２）专用性强 嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。 即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。 同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。 嵌入式系统的几个重要技术特征 （３）系统精简 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。 嵌入式系统的几个重要技术特征 （5）嵌入式系统需要开发工具和环境 由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。 开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。 嵌入式系统 ? PC机 本章内容 7.2 嵌入式处理器 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点 对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。 具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。 可扩展的处理器结构，以能最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。 嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。 7.2 嵌入式处理器 7.2.1 嵌入式微处理器分类 7.2.1 嵌入式微处理器分类 1.嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 7.2.1 嵌入式微处理器分类 嵌入式微处理器（MicroProcessor Unit： MPU ） 是由通用计算机中的CPU演变而来的。 在实际嵌入式应用中，只保留或扩展与嵌入式应用紧密相关的功能硬件，以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。 目前主要的嵌入式处理器类型有Power PC、68000系列、MIPS、ARM/StrongARM系列等。 7.2.1 嵌入式微处理器分类 DSP处理器(Digital　Signal　Processor）是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模