嵌入式系统设计基础课件.pptxVIP

嵌入式系統設計基礎1.1嵌入式系統簡介嵌入式系統已經廣泛應用於各個科技領域和日常生活的每個角落，由於其本身的特性，使得我們很難發現它的存在。甚至一些從事嵌入式系統開發的科技人員也只知單片機，不知道嵌入式系統。本節從嵌入式系統的定義開始，闡述嵌入式系統的含義、特點等，以使讀者加深對嵌入式系統的理解。§1.1.1嵌入式系統的定義§1.1.2嵌入式系統的組成§1.1.3嵌入式系統的特點§1.1.4嵌入式系統的應用§1.1.5嵌入式系統的發展什麼是嵌入式系統（EmbeddedSystem）？廣義地講，凡是不用於通用目的的可編程電腦設備，就可以算是嵌入式電腦系統。舉例來說，個人電腦（PC）不是一種嵌入式系統，因為它是用於通用目的的系統。而一些電話系統就是採用個人電腦技術建立的嵌入式電腦系統，最典型的嵌入式系統如手機、可視電話等；另外還有一些嵌入式系統採用特殊的微處理器，如傳真機、印表機等。狹義上而言，嵌入式系統是指以應用為核心，以電腦技術為基礎，軟硬體可裁剪，適於應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的專用電腦系統。一般嵌入式系統的設計過程是：從產品定義開始，接著進行硬體設計，然後將軟體或操作系統移植到硬體上，並且進行應用程式的開發，最後經過測試與調試後即開始銷售或使用。根據英國電機工程師協會所做的定義“嵌入式系統是控制、監視或輔助某個設備、機器甚至工廠運行的設備”，嵌入式系統應該具備以下4個特性：執行特定的功能；以微處理器與週邊設備構成核心；需要嚴格的時序與穩定性；全自動操作。由上述可知，嵌入式系統是電腦軟體與硬體的綜合體，整個綜合體的設計目的在於滿足某種特殊功能，並應用於各類具體的應用系統中，例如，實驗儀器、辦公設備、醫療設備甚至航太設備，等等。由於對嵌入式系統含義的理解因人而異，所以不同的書籍對嵌入式系統的定義也不盡相同。下麵給出了一些文獻中對嵌入式系統的定義：“ComputerasComponents–PrinciplesofEmbeddedComputingSystemDesign”一書的作者WayneWolf認為：“什麼是嵌入式計算系統？如果不嚴格地定義，它是任何一個包含可編程電腦的設備，但是它本身卻不是一個通用電腦。”“EmbeddedMicrocontrollers”一書的作者ToddD.Morton認為：“嵌入式系統是一種電子系統，它包含微處理器或者微控制器，但是我們不認為它是電腦——電腦隱藏或者嵌入在系統中。”“EmbeddedSoftwarePrimer”一書的作者DavieE.Simon認為：“人們使用嵌入式系統這個術語，指的是隱藏在任一產品中的電腦系統。”“AnIntroductiontotheDesignofSmallScaleEmbeddedSystemwithexamplefromPIC，80C51and68HC05/08Microcontrollers”一書的作者TimWilmshurst認為：“嵌入式系統是這樣一個系統，它的首要功能並不是計算，而是受嵌入其中的電腦控制的一個系統。‘嵌入’暗示了它存在於整個系統中，從外部觀察不到，形成了更大整體的一個完整部分。”可以看出，雖然各種書籍對嵌入式系統的定義稍有差異，但是基本的思想和理解是相同的。我們可以從以下幾個方面來理解嵌入式系統的含義：?嵌入式系統是面向用戶、面向產品、面向應用的，必須與具體應用相結合才會具有生命力。正因為與具體應用的緊密結合，嵌入式系統才具有很強的專用性。?嵌入式系統將先進的半導體技術、電腦技術和電子技術，以及各個行業的具體應用相結合，是一個技術密集、資金密集、學科交叉和不斷創新的知識集成系統。?由於嵌入式系統必須根據應用需要對硬體和軟體進行裁剪，以滿足應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗的要求。因此，嵌入式系統的開發難度比較大，技術門檻較高。比較好的開發模式是：首先建立相對通用的硬體和軟體基礎，然後針對具體的應用做最少量的軟硬體改動。由上述可以看出，嵌入式系統是一個外延極廣的概念，凡是與產品結合在一起的、具有嵌入式系統特點的系統都可以稱為嵌入式系統。複位及振盪電路ROMRAM系統專用電路處理器圖1.1嵌入式系統的硬體組成定時器串行口中斷控制並口輸入/輸出設備介面及驅動電路嵌入式系統的組成嵌入式系統一般有3個主要的組成部分：?硬體。圖1.1給出了嵌入式系統的硬體組成。其中，處理器是系統的運算核心；記憶體（ROM、RAM）用來保存可執行代碼，以及中間結果；輸入輸出設備完成與系統外部的資訊交換；其他部分輔助系統完成功能。?應用軟體。應用軟體是完成系統功能的主要軟體，它可以由單獨的一個任務來實現，也可以由多個並行的