二、嵌入式基本概念教程.ppt

嵌入式系统设计与实例开发 ——ARM与?C/OS-Ⅱ 第二讲 嵌入式系统的基本概念 ;1、什么是嵌入式系统 2、硬件基础 3、嵌入式操作系统;IEEE定义;嵌入式系统的几个重要特征;（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。 ;（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。 （４）高实时性OS 这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。 ;（5）嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。 为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（Real－Time Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。;（6）嵌入式系统开发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。 ; 嵌入式系统与PC之间的区别;典型嵌入式系统基本组成－硬件;典型嵌入式系统基本组成－软件;嵌入式处理器 嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。 ４位、 ８位单片机，16位、 32位、64位嵌入式CPU。 实时操作系统 实时操作系统是嵌入式系统目前最主要的组成部分。实时性需要调度一切可利用的资源完成实时控制任务，着眼于提高计算机系统的使用效率，满足对时间的限制和要求。;－ 系统响应时间（System response time）： 系统发出处理要求，到系统给出应答信号的时间。 － 任务切换时间（Context-switching time）： 任务之间切换而使用的时间。 － 中断延迟（Interrupt latency）： 计算机接收到中断信号到操作系统作出响应，并完成切换转入中断服务程序的时间。;冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构 CISC与RICS 影响CPU性能的因素 存储器系统 I/O接口 ;冯·诺依曼体系结构模型;指令的执行周期T;冯·诺依曼体系的特点;哈佛体系结构;哈佛体系结构的特点; 对于哈佛体系结构的计算机，程序和数据总线是分开的。这种方式的优势在于能够在一个时钟周期内同时读取程序和数据，这样就相应地减少了执行每一条指令所需的时钟周期。早期的哈佛架构的计算机是不能把查找表储存在程序存储器中的，而这个问题在现在的大多数设备中已经解决了。 　　哈佛体系结构计算机中存在的另外一个问题就是，如果要和外部的程序和数据存储器进行交互，对于两部分存储器来说，由于地址总线和数据总线的相互独立性，就需要额外增加大量的芯片管脚。因此，只有当至少有一种存储器的类型是内部的情况下，微处理器才会采用哈佛体系结构。;CISC和RISC;CISC ：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）;RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer);CISC与RISC的数据通道;关于周期的概念;影响CPU性能的因素：流水线、超标量和缓存;超标量执行;高速缓存（CACHE）;总线和总线桥;存储器系统;输入输出接口;三、嵌入式操作系统;操作系统的分类; ● 具有强实时特点的嵌入式操作系统 ● 具有弱实特点的嵌入式操作系统 ● 没有实时特点的嵌入式操作系统; 1.强实时系统，其系统响应时间在毫秒或微秒级（数控机床）； 2.一航实时系统，其系统响应时间在毫秒－几秒的数量级上，其实时性的要求比强实时系统要差一些（电子菜谱的查询）。 3.弱实时系统，其系统响应时间约为数十秒或更长（工程机械）。;（1）.循环轮询系统：（Polling Loop） 最简单的软件结构是循环轮询，程序依次检查系统的每一个输入条件，一旦条件成立就进行相应的处理。 Initialize() While(true){ if(condition_1) action_1();