嵌入式系统简介优质PPT.ppt

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随后，出现了如VxWorks、WinCE，嵌嵌入入式式Linux，uCOS，以及国内的Hopen、DeltaOS等嵌入式操作系统。

今天RTOS（实时操作系统）已经在全球形成了一个产业。

4IEEEIEEE定义定义什么是嵌入式系统：

是将计算机硬件和软件结合起来，构成一个专门的计算装置，完成特定的功能和任务。

它工作在一个与外界发生交互并受到时间约束的环境中，在没有人工干预的情况下进行实时控制。

由于被嵌入对象的体系结构、应用环境要求不同，因此嵌入式系统可分为有许多种类。

根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：

嵌嵌入入式式系系统是是“用用于于控控制制、监视或或者者辅助助操操作作机机器器和和设备的的装装置置”（原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。

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。

5一般定一般定义“以以应用用为中心、以中心、以计算机技算机技术为基基础、软硬件可硬件可裁减，裁减，功能、可靠性、成本、体功能、可靠性、成本、体积、功耗、功耗严格要求格要求的的专用用计算机系算机系统。

”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。

总之，嵌入式系统是采用“量体裁衣”的方式把所需的功能嵌入到各种应用系统中。

61.2嵌入式系嵌入式系统的的应用用领域及域及发展展趋势1.2.1嵌入式系嵌入式系统的的现状状随随着着信信息息化化、智智能能化化、网网络化化的的发展展，嵌嵌入入式式系系统技技术也也将将获得得广广阔的的发展展空空间。

美美国国著著名名未未来来学学家家尼尼葛葛洛洛庞帝帝预言言，嵌嵌入入式式智智能能工工具具将将是是PC和和Intel网网之之后后最最伟大大的的发明。

明。

硬硬件件方方面面，不不仅有有各各大大公公司司的的微微处理理器器芯芯片片，还有有用用于于学学习和和研研发的的各各种种配配套套的的软件件开开发包包。

目目前前底底层系系统和和硬硬件件平平台台已已经相相对比比较成成熟熟，实现各各种种功功能能的的芯芯片片应有有尽尽有有。

而而且且巨巨大大的的市市场需需求求给我我们提提供供了了学学习研研发的的资金金和和技技术力量。

力量。

7软件件方方面面讲，也也有有相相当当多多的的成成熟熟软件件系系统。

国国外外的的嵌嵌入入式式实时操操作作系系统有有WindRiver、Microsoft、QNX和和Nuclear等等产品品。

我我国国自自主主开开发的的嵌嵌入入式式系系统软件件产品品，如如科科银京京城城（CoreTek）公公司司的的开开发平平台台DeltaSystem，中中科科院院推推出出的的Hopen嵌嵌入入式式操操作作系系统。

读者者可可以以在在网网上上找找到到各各种种各各样的的免免费资源源及及各各种种驱动程序源代程序源代码。

v嵌入式系嵌入式系统技技术的的发展，大致展，大致经历了以下四个了以下四个阶段：

段：

v无操作系无操作系统阶段，如段，如单片机。

片机。

v简单操作系操作系统，如，如PowerPC.v实时操作系操作系统，如，如DSP。

v面向面向Internet阶段。

段。

81.2.2嵌入式系嵌入式系统的的应用用领域域v工工业控制、交通管理、信息家控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系、家庭智能管理系统、POS网网络及及电子商子商务、环境境监测和机器人和机器人。

v无无线设备:

无线设备（手机等）和PDA一类的无线设备中都采用了嵌入式技术。

v消消费电子子:

在数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机等应用广泛。

v汽汽车:

包括驾驶、安全和车载娱乐等各种功能在内的设备采用五、六个微处理器统一实现。

嵌入式系统虽然是未来计算机科学的最要成员，但它并不能作为通用计算机的替代物。

原因就是它的专用性。

比如资源有限（存储能力、运算能力和I/O资源），没有非常友好的人机交互界面等。

我们不仅拥有那种放在桌上处理文档、进行工作管理和生产控制的计算机“机器”，而且一一个个普普通通人人也也可可能能拥有从大到小的各种使用嵌入式技有从大到小的各种使用嵌入式技术的的电子子产品品：

MP3、PDA、手机、智能玩具等；

电子病历，数字血压仪，无线收费超市,物流，网络家电等；

智能车载电子设备，安全监控、GPS、倒车雷达等;

在工业和服务领域中，大量嵌入式技术也已经应用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器人、服务机器人等各个行业，正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式。

10嵌入式系嵌入式系统的的应用用领域示意域示意图嵌入式嵌入式应用用信息家信息家电智能玩具智能玩具军事事电子子通信通信设备移移动存存贮工控工控设备智能智能仪表表汽汽车电子子网网络设备消消费电子子军事国防事国防电子商子商务网网络工工业控制控制12嵌入式系嵌入式系统的的应用用v家用方面：

数字电视、信息家电、智能玩具、手持通讯、存储设备的核心。

13v家庭智能管理系统:

社区建筑的水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，远程点菜器等。

14社会发展方面：

嵌入式Internet应用15汽车电子:

汽车电子产品（18个嵌入式控制模块）CAN总线网络VOLVOS80汽车的CAN总线网络微型飞行器微型飞行器-“黑寡妇黑寡妇”空中空中飞行器行器基于WinCE的移动机器人平台基于RTLinux的仿人机器人高48cm重:

6kg灵活性：

20DOF操作系统:

RT-Linux接口形式:

USB1.0（12Mbps）响应周期:

1ms能源：

DC24Vx6.2A（150W）制造：

富士通基于VXworks的火星探路者2004年“勇气号”再次登陆火星WayToInnovationWayToInnovationWayToInnovationWayToInnovationWayToInnovationWayToInnovation24经济性性计算机要很便宜，让更多的人能买得起；

小型化小型化（笔记本、PDA）人们携带方便；

可靠性可靠性（汽车VCD，跳动问题）能够在一般环境条件下或者是苛刻的环境条件下运行；

高速度高速度（飞机刹车系统）能够迅速地完成数据计算或数据传输；

智能性智能性（知识推理、模糊查询、识别、感知运动）使人们用起来更习惯，对人们更有使价值。

1.2.3嵌入式技嵌入式技术的的发展展趋势嵌入式行业现在前景如何？

目前全球嵌入式软件市场的规模超过1000亿美元，而且每年以超过30%的速度在增长。

在中国，嵌入式市场规模已超过500多亿元，预计未来三年中国嵌入式软件产业仍将有高达40%左右的年增长率，而到2010年中国嵌入式软件市场规模将达到1000亿元。

诱人的市场使得全球IT巨头纷纷进军嵌入式市场，国家政策也对嵌入式软件行业实行“增值税优惠”的政策倾斜。

但调查数据显示，嵌入式开发人才需求目前仍然是供不应求，接近80%参与调查的工程师都表示，自己公司目前都急缺嵌入式开发方面的人才。

专业的嵌入式开发人才已成为整个行业发展的一个瓶颈，如何培养适合企业需求的嵌入式开发人才？

如今嵌入式开发人员的生存现状到底如何？

http:

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（1）嵌入式）嵌入式应用用软件的开件的开发需要需要强大的开大的开发工具和操作系工具和操作系统的支持的支持嵌入式开发是一项系统工程，因此要求厂商不仅提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。

为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或信号处理器DSP增强处理能力；

同时还采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。

目前，国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。

我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银公司的软件开发平台DeltaSystem,此外，中科院也推出了Hopen嵌入式操作系统。

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（2）联网成网成为必然必然趋势网络化、信息化的要求随着IntelNet技术的成熟、带宽的提高而日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂，功能更强。

为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。

针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持；

由于家用电器相互关联（如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息）及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。

为了支持应用软件的特定编程模式，如Web或无线Web编程模式，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。

28（3）精）精简系系统内核、算法，内核、算法，设备实现小尺寸、小尺寸、微功耗和低成本微功耗和低成本为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能，限制内存容量和复用接口芯片。

这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。

如，选用最佳的编程模型和不断改进算法，采用Java编程模式，优化编译器性能。

因此，既要软件人员有丰富经验，更需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。

（4）提供精巧的多媒体人机界面提供精巧的多媒体人机界面嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是它们与使用者之间的亲和利，自然的人机交互界面，如司机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。

人们与信息终端交互要求以GUI屏幕为中心的多媒体界面。

手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。

目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，但离掌式语言、同声翻译还有很大距离。

301.3.1嵌入式系嵌入式系统的架构的架构嵌入式系统是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件所组成。

输入输入输出输出操作系统操作系统应用程序应用程序软件软件结构结构硬件硬件结构结构1.3嵌入式系嵌入式系统组成成简介介311.3.2嵌入式系嵌入式系统的的组成成嵌入式系统的组成框架如下图所示。

1）嵌入式系）嵌入式系统硬件系硬件系统嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，配置必要的外围接口部件。

在嵌入式系统设计中，应尽可能选择适用于系统功能接口的SoC/SOPC芯片，以最少的外围部件构成一个应用系统，满足嵌入式系统的特殊要求。

一般包括有：

嵌入式处理器;

存储器;

I/O系统和外设2）嵌入式系）嵌入式系统的的软件系件系统包括：

操作系统应用软件嵌入式系嵌入式系统的开的开发工具工具

（1）硬件开发工具包括：

仿真器等；

其它（示波器等）

（2）软件开发工具包括：

编译、连接、定位软件，通常使用C语言；

调试软件。

321.3.3嵌入式系嵌入式系统的的软/硬件框架硬件框架