第一章 嵌入式系统设计和应用@.ppt

* 《嵌入式系统设计与应用》 重庆工学院电子与自动化学院 教材：《增强型80C51单片机速成与实战》 参考书：《单片机应用设计 》张毅刚等编，哈尔滨工业大学出版社 《单片机原理及应用 》万文略主编，重庆大学出版社 嵌入式系统设计及应用概述 在工业、农业、军事、保安、金融、仪器仪表、航空航天、医疗、通讯、办公设备、娱乐休闲、健身、体育竞赛、服务领域……,大量嵌入式技术已经无处不在。正迅速改变着人们传统的生产和生活方式。 请稍微留心一下我们的周围，看看身边到底发生了什么变化？ 嵌入式技术的应用遍及国民经济与人民生活的各个领域 嵌入式系统概念的产生 嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入式系统。嵌入式系统已经有了近30年的发展历史，它是硬件和软件交替发展的双螺旋式发展。 Intel4004 Intel8048 Motorola68HC05 ZilogZ80 Intel8051 。。。 1971 1976 1980’ VTRX32 PSOS QNX 嵌入式Linux 1981 VxWorks uCOS 实时操作系统 微处理器 。。。 ＋ 1990’ 嵌入式系统的定义 嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁减、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统”。 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”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment,machinery or plants）。 嵌入式系统的构成 嵌入式系统的构成 I／O端口 外设器件 存储器 微处理器 应用程序 操作系统软件 硬件部分 软件部分 目前流行的几种嵌入式系统 缩减PC系统 高级单片系统 单片机系统 所谓缩减PC系统，指利用PC体系结构设计的嵌入式系统，例如利用PC104模块构成工业控制装置就是比较典型的设计。这种设计是建立在技术上己非常成熟的PC的体系结构之上的，它的硬件环境往往是一台单板化的PC系统。利用DOS或Windows操作系统为应用软件提供平台。这种设计可以利用PC作为开发工具，可以利用众多的PC环境软、硬件资源，在成熟的操作系统支持下，系统可以达到较高的可靠性和稳定性，这些显然是它的优点。但是这样的设计目前尚难以实现满足小体积、低功耗、低成本等嵌入式系统的常见技术要求。（典型应用：工控设备） 所谓高级单片系统，是指那些准备加载Linux操作系统或类Linux操作系统的嵌入式系统。它的硬件构成的核心是一个集成了丰富功能的单一芯片，一般数据宽度往往是32位、它已经包含了几乎全部的系统硬件，使得只需再增加很少几个器件，如存储器芯片，即可构成全部系统。（典型应用：ARM在移动电话上的应用） 所谓单片机是将CPU、存储器、I/O接口等集成在一块芯片上，因此称为“Single-Chip Microcomputer”。单片机主要是针对工业控制以及与控制有关的数据处理而设计的。 嵌入式系统的开发 单片机应用系统中的程序存储器中必须放入调试好的应用程序，系统才能运行。如果研制人员对单片机的结构、系统的硬件结构、指令系统十分熟悉，能确保所编制的程序不会出错，可以不需要开发装置，只要将所编制的程序固化到程序存储器中就可以了。否则就需要用开发工具。 开发工具的主要作用 系统硬件电路的诊断与检查 程序的输入与修改 程序的运行、调试 能将程序固化到程序存储器中 有较齐全的开发用软件工具 有全速跟踪调试，运行的能力 软件转储、程序文本打印等功能 一般的开发工具 完善的开发工具 单片机系统 高级单片系统 缩减PC系统 嵌入式系统 I／O端口 外设器件 存储器 微处理器 应用程序 操作系统软件 硬件部分 软件部分 本课程的内容 本课程的内容 课程的整体框架 单片机的硬件结构 单片机的软件 单片机的接口设计 单片机的开发过程 理论部分 实验部分 实例教学 第一讲 单片机应用系统概述 《嵌入式系统设计与应用》 《增强型80C51单片机速成与实战》 目前流行的几种嵌入式系统 缩减PC系统 高级单片系统 单片机系统 所谓单片机是将CPU、存储器、I/O接口等集成在一块芯片上，因此称为“Single-Chip Microcomputer”。单片机主要是针对工业控制以及与控制有关的数据处理而设计。 单片机的优势