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1、嵌入式系嵌入式系统Embedded system蓝色注：和橙色背景(bijng)的为备注第一页，共61页。嵌入式系统的概念嵌入式系统的组成嵌入式系统的应用嵌入式系统的发展状况嵌入式系统的未来趋势第二页，共61页。嵌入式系统的概念英国电气工程师协会:嵌入式系统是“控制(kngzh)、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统。国内普遍定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。第三页，共61页。嵌入式系统（Embedded system
2、）是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车(qch)等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。第四页，共61页。嵌入式系统的组成一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成。嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、操作系统层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制(kngzh)命令，执行所规定的操作或任务。第五页，共61页。嵌入式计算
3、机系统硬件层驱动层操作系统层中间件层应用软件层第六页，共61页。硬件层硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM,ROM)、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块(m kui)。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。第七页，共61页。1、嵌入式微处理器、嵌入式微处理器嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，只保留和嵌入式应用紧密相关的功
4、能硬件，去除其他的冗余功能部分,从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。2、存储器、存储器嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器。3、通用设备接口和、通用设备接口和I/O接口接口嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现微处理器的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能，它可以在芯片外也可以内置芯片中。第八页，共61页。硬件层，是整个嵌入式系统的根本，如果现在单片机及接口这块很熟悉，并且能用C和汇编语言来编程的话，从嵌入式系统的硬件层
5、走起来相对容易，硬件层也是驱动层的基础，一个优秀的驱动工程师是要能够看懂硬件的电路图和自行完成CPLD的逻辑设计的，同时还要对操作系统内核及其调度性相当的熟悉的。第九页，共61页。嵌入式系统的软件部分嵌入式系统(xtng)的软件体系是面向嵌入式系统(xtng)特定的硬件体系和用户要求而设计的，是嵌入式系统(xtng)的重要组成部分，是实现嵌入式系统(xtng)功能的关键。嵌入式系统(xtng)软件系统(xtng)和通用计算机软件体系类似，分成驱动层、操作系统(xtng)层、中间件层和应用软件层等四层，各有其特点。下图显示了嵌入式系统(xtng)的软件体系。第十页，共61页。设备驱动层设备驱动层
6、是嵌入式系统(xtng)中必不可少的重要部分；使用任何外部设备都需要有相应的驱动程序的支持，它为上层软件提供了设备的操作接口。上层软件不用理会设备的具体内部操作，只须调用驱动层程序提供的接口即可。驱动层一般包括：硬件抽象层(HAL)板级支持包(BSP)设备驱动程序第十一页，共61页。操作系统层嵌入式系统中的操作系统具有一般操作系统的核心功能，负责嵌入式系统的全部软硬件资源的分配、调度工作，控制、协调并发活动。它仍具有嵌入式的特点，属于嵌入式操作系统（Embedded Operating System，EOS）。主流的嵌入式操作系统有Windows CE、Palm OS、Linux、VxWork
7、s、等。有了嵌入式操作系统，编写应用程序就更加(gnji)快速、高效、稳定。第十二页，共61页。中间件层中间件是用于帮助和支持应用软件开发的软件，通常(tngchng)包括数据库、网络协议、图形支持及相应开发工具等。例如，MySQL、TCP/IP、GUI等都属于这一类软件。第十三页，共61页。MySQL1是一个关系型数据库管理系统，是一个关系型数据库管理系统，是一个是一个数据库数据库TPC/IP 是是通信协议GUI：（Graphical User Interface）图形用户界面第十四页，共61页。应用用软件件层嵌入式应用软件是针对特定应用领域，用来实现用户预期目标的软件。嵌入式应用软件和普通
8、应用软件有一定的区别，它不仅要求在准确性、安全性和稳定性等方面(fngmin)能够满足实际应用的需要，而且还要尽可能地进行优化，以减少对系统资源的消耗，降低硬件成本。第十五页，共61页。嵌入式系统中的应用软件是最活跃的力量，每种应用软件均有特定的应用背景。尽管规模较小，但专业性较强，所以嵌入式应用软件不像操作系统和支撑软件那样受制于国外产品，是我国嵌入式软件的优势领域。第十六页，共61页。执行装置执行装置可以很简单，如手机上的一个微小型的电机，当手机处于震动接收状态时打开；也可以很复杂，如SONY 智能机器狗，上面集成(j chn)了多个微小型控制电机和多种传感器，从而可以执行各种复杂的动作和
9、感受各种状态信息。第十七页，共61页。嵌入式系统的发展现状目前，我国嵌入式系统市场处于快速增长时期，我国政府充分认识到它的重要作用，在政策、资金(zjn)等方面给予大力支持。相关统计表明，2012 年我国电子制造规模达 5.45 万亿元，位居世界第二；电视、程控交换机、笔记本电脑、显示器和智能手机等主要电子信息产品的产量居全球首位。我国嵌入式系统的应用主要分布在电信、医疗、汽车、安全和消费类等行业。来自 2010-2011 年度的行业调查数据显示，目前嵌入式产品应用最多的三大领域：第十八页，共61页。第十九页，共61页。消费电子：信息家电，电视机、微波炉、数字电话通信设备：手机、平板电脑工业控
10、制:自动化与测控仪器仪表 在工控和仿真领域，几乎所有的计算机控制系统都采用嵌入式系统.新型的测控仪器仪表无一不是嵌入式系统三大(sn d)领域所占比例之和接近60%第二十页，共61页。嵌入式系统作为“物联网”的核心，是当前最热门最有前景的IT应用领域之一。嵌入式技术(jsh)已经无处不在，从随身携带的mp3、语言复读机、手机、PDA到家庭之中的智能电视、智能冰箱、机顶盒，再到工业生存、娱乐中的机器人，无不采用嵌入式技术(jsh)。各大跨国公司及国内家电巨头如INTEL、TI、SONY、三星、TCL、联想和康佳等都面临着嵌入式人才严重短缺的挑战。第二十一页，共61页。近几年，嵌入式系统产品渐渐完
11、善，并在全世界各行业得到广泛应用。2004年，全球(qunqi)嵌入式系统产品的产值已达2000亿美元，国内嵌入式软件的产值也达到600亿人民币。更大的应用领域马上带来了更大的人才需求。第二十二页，共61页。我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银(CoreTek)公司(n s)的嵌入式软件开发平台DeltaSystem,中科院推出的Hopen嵌入式操作系统.第二十三页，共61页。据悉，目前国内核心嵌入式人才不足万人，其中华为约拥有5000-6000人，中兴通讯、大唐各有约2000人，以区区万人的阵容去争夺据称上千亿元的市场，肯定不敷所用。专家预测，未来几年，国家嵌入式人才缺口每年将以20万人递
12、增。据中华英才网最新的薪酬报告，初入门的嵌入式开发人员年薪一般能达到4-7万元，有3年以上经验的人员年薪都在10万元以上，有10年工作经验的高级嵌入式工程师年薪在30万元左右。第二十四页，共61页。嵌入式系统的应用嵌入式开发板嵌入式开发板（Embedded development board）就是(jish)半导体行业分工合作的载体之一，它为开发产品的厂商提供基本的底层硬件、系统和驱动等资源，使得用户不需要再投入人力和时间来完成这些底层的工作。第二十五页，共61页。ARM9开发板基本(jbn)配置第二十六页，共61页。第二十七页，共61页。第二十八页，共61页。WindowsCE操作系统是Wi
13、ndows家族中的成员，专门设计给掌上电脑（HPCs）以及嵌入式设备所使用的电脑环境。WindowsCE是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统第二十九页，共61页。嵌入式开发板:从概念上来讲，与软件外包非常类似。像嵌入式产品的硬件、驱动程序、协议层、基本应用软件这些方面，都是电子产品的公共和通用部分(b fen)，并不是产品能够形成差异化的关键技术，在这个讲求分工合作的时代，如果是这部分(b fen)的工作量比较大，或者是厂商没有相关的开发人员的时候，就能够选择由第三方完成这些软件开发的工作，加快产品研发的进程，
14、实现产品的迅速上市，抢占市场先机。第三十页，共61页。（软件外包是指软件外包提供商为了集中精力从事核心竞争力业务,降低项目成本,同时提高项目实施的质量,将自己的软件项目中的全部或部分工作发包给合适的软件企业去完成）第三十一页，共61页。嵌入式系统在工业上的应用嵌入式工控机嵌入式工控机（Embedded Industrial Computer）是一种加固的增强型工业计算机，它可以作为一个(y)工业控制器在工业环境中可靠运行。第三十二页，共61页。嵌入式工业嵌入式工业(GNGY)触控一体机触控一体机第三十三页，共61页。工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工
15、业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。第三十四页，共61页。嵌入式工控机的优势1、嵌入式工业触控平板电脑是一体机的结构，主机、液晶显示器、触摸屏合为一体，稳定性比较好。2、采用目前比较流行的触摸功能，可以简化工作，更方便快捷，比较人性化。3、嵌入式工业触控平板电脑体
16、积较小，安装(nzhung)维护非常简便。第三十五页，共61页。4、嵌入式工业触控平板电脑前面板大多采用铝镁合金压铸成型，坚固结实，持久耐用，而且重量比较轻。5、大多数嵌入式工业触控平板电脑采用无风扇设计，利用大面积鳍状铝块散热，功耗更小，噪音也小。第三十六页，共61页。应用领域1、工业现场可嵌入(qin r)到机器、机柜中或置于操作台上，做人机显示操作界面2、应用于电信、电力、多媒体、国防、自动化设备、制造业等各领域，多数用作人机界面，客户端，PLC和POS等通讯、控制终端。第三十七页，共61页。嵌入式工控机，更时髦的叫法是盒式电脑或无风扇工控机。嵌入式工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计
17、的机构紧凑的计算机。工控机经常会在环境比较恶劣的环境下运行，对数据的安全性要求也更高，所以工控机通常会进行加固、防尘、防潮(fngcho)、防腐蚀、防辐射等特殊设计。工控机对于扩展性的要求也非常高，接口的设计需要满足特定的外部设备，因此大多数情况下工控机需要单独定制才能满足需求。第三十八页，共61页。嵌入式工控机的优点性能可靠体积小巧免维护低功耗、无风扇、宽温设计(shj)、适应恶劣工作环境第三十九页，共61页。嵌入式工控机的三大(sn d)缺点。一是性能较低；二是扩展性较差；三是缺乏标准化。第四十页，共61页。性能低是因为体积限制和散热设计要求，嵌入式工控机普遍选用低功耗的处理器设计方案，性
18、能普遍不高；也是由于空间限制，不可能做太多扩展槽，扩展性必然大受影响，一般最多提供两个扩展。目前，嵌入式工控机是“百花齐放”，没有统一的标准，既没有内部架构标准，也没有接口标准。标准化未来是制约嵌入式工控机发展的重要因素。第四十一页，共61页。嵌入式系统在车载系统中的应用车载终端是智能交通系统中关键的一环，车辆的所有信息都必须通过(tnggu)车载终端得到，而且车载终端还必须具备一定的处理能力，以便能够对搜集到的信息进行必要的处理，最后车载终端要能够接收并处理监控中心发出的命令。第四十二页，共61页。车载系统要能够实现的功能适应大容量、大范围要求具备全天候工作能力;定位精度尽可能高;具备高可靠
19、性、准实时的通信能力;具备丰富的接口;具备强大的信息处理能力;低成本;车载导航因其特殊的应用场合，决定了它的实现只能(zh nn)采用嵌入式系统。只有嵌入式系统能满足车载台的高移动性，极低功耗，轻便性，以及某些场合的隐蔽性要求。第四十三页，共61页。车载(ch zi)系统的嵌入式开发板第四十四页，共61页。凯迪拉克CUE车载系统在2012年底凯迪拉克发布了其历时四年之久打造的CUE（Cadillac User Experience）车载智能系统。凯迪拉克 CUE 移动互联系统分为四个组成部分：中控台触控屏，仪表盘显示屏，方向盘控制装置和语音识别系统。其中中控台为 CUE 核心装置。主要功能：全
20、程音控领航，碰撞(pn zhun)自动求助，全音控免提通话和车门远程应急开启、娱乐搜索、车辆信息显示。第四十五页，共61页。凯迪拉克CUE采用Linux操作系统(co zu x tn)和ARM 11三核处理器，可以实现400MIPS运算处理能力，比现有系统快3.5倍；由于采用开放的软件平台，这意味着全球软件开发者可以为搭载该系统的凯迪拉克车型开发应用程序，供车主下载使用。第四十六页，共61页。2014苹果公司发布(fb)的车载系统CarPlay（映射）第四十七页，共61页。其中一大亮点就是支持链接智能车载系统CarPlay，只要将用户的iPhone连接到启用了CarPlay的汽车，可支持“电话
21、”、“音乐”、“地图”、“信息”和第三方音频应用程序，并可通过Siri，汽车触摸屏进行控制，为carplay提供了操作系统的支持。第四十八页，共61页。尽管CUE像IPAD，但“凯迪拉克CUE不能取代智能手机或iPad。但是它能使消费者在使用这些移动设备传输信息的过程中安全地存储信息。与此同时通过凯迪拉克的中央控制入口，你可以使用导航工具，多普勒天气雷达的气象图，AM/FM和XM卫星广播，即时消息和电子邮件，还能保持手不离方向盘和眼不离道路。第四十九页，共61页。车联网(LIN WN)相信在不就的将来，此系统必然能够利用现有(xin yu)的道路设施，更有效的减少交通拥挤，加强车辆的集中管理和
22、调度，为驾驶员提供足够的交通、公安、娱乐等信息，实现人、车、路的密切结合和和谐统一，将极大地提高交通运输效率，保障交通安全，增强行车的舒适性，改善环保质量，提高能源的利用率。第五十页，共61页。发展趋势信息时代,数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机,为嵌入式市场展现了美好的前景,同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战,从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势：1嵌入式开发是一项系统工程,因此要求嵌入式系统厂商不仅要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2网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益(ry)提高,使得以往单一功能的设备如电话、手
23、机、冰箱、微波炉等功能不再单一,结构更加复杂第五十一页，共61页。3网络互联成为必然趋势4精简系统(xtng)内核、算法,降低功耗和软硬件成本5提供友好的多媒体人机界面第五十二页，共61页。谢谢！第五十三页，共61页。嵌入式开发板与单片机开发板的区别(QBI)【嵌入式开发】就是设计特定功能的计算机系统，手机，mp3、mp4.mp5、自动供水系统，洗衣机，油井监控系统等等都是嵌入式系统，形象的说就是开发一种嵌入在一个机器上实现特定功能的一个系统。单片机开发是简单的嵌入式开发，因此单片机开发可以形象的说是，通过设程序，来控制引脚按一定输出高低单片来控制外围电路去控制机器运行 2.单片机开发就是嵌入
24、式开发的一部分，单片机开发是嵌入式开发起步3.他们都应用于工业，他们是包含关系，单片机开发就是简单的嵌入式开发，现在arm嵌入开发应用比较广泛手机，mp3、mp4.mp5等等还有航天上的供电系统，导弹寻轨啊，单片机也称【嵌入式芯片】。【通俗的来讲】嵌入式=单片机+操作系统第五十四页，共61页。单片机：硬件最简单，字长一般为8位，也有16位的，存储空间最小。集成的片内外设比较丰富。由于硬件的局限性，导致软件上就不能太大，一般没有操作系统。嵌入式系统：硬件集成度高，集成的片内外设很多，通常集成串口，USB，CAN等各种控制器，通讯方便。字长一般32位。性能高，速度快，主频一般100M左右，ARM9
25、可达600M。存储空间大，可以支持操作系统。第五十五页，共61页。嵌入式系统设计者在选择嵌入式处理器时要考虑的主要因素有：处理性能。如时钟频率，内部寄存器的大小，指令是否对等处理所有的寄存器等。对于许多需用处理器的嵌入式系统设计来说，目标不是在于挑选速度最快的处理器，而是在于选取能够完成作业的处理器和I/O子系统。技术指标。开发人员首先考虑的是，系统所要求的一些硬件能否无需过多的胶合逻辑(GL，Glue Logic)就可以连接到处理器上。其次是考虑该处理器的一些支持芯片，如DMA控制器，内存管理器，中断控制器，串行设备、时钟等的配套。功耗。嵌入式微处理器最大并且增长最快的市场是手持设备、电子记
26、事本、PDA、手机、GPS导航器、智能家电等消费类电子产品。这些产品中选购的微处理器，典型的特点是要求高性能、低功耗。软件支持工具。仅有一个处理器，没有较好的软件开发工具的支持也是不行的，因此选择合适的软件开发工具对系统的实现会起到很好的作用。第五十六页，共61页。嵌入式计算机系统和通用计算机系统有什么区别或是(HU SH)说什么样的技术要求与技术发展方向通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。第
27、五十七页，共61页。嵌入式系统就是指嵌入式Linux系统吗？嵌 人 式Linux 是 指对Linux 经 过 裁 剪 小 型 化 后,可 固 化 在 存 储 器 或单 片机 中,应 用 于 特 定 嵌 人 式 场 合 的 专 用Linux操作 系 统。与 其 他 嵌入 式 操作 系 统相 比,Linux的 特 点 有：体 系 结 构 是 层 次 结构 且 内 核完 全 开 放 强 大 的 网 络支 持 具 备 一 整 套工 具 链,容 易 自 行 建 立 嵌 入 式 系 统 的 开 发 环 境 和交叉 运 行 环 境,可 以 跨 越 嵌 入 式 系 统 开 发 中 仿 真工 具 的 障碍 具
28、有 较 好 的 可 移 植 性 和 广 泛 的 硬 件.第五十八页，共61页。嵌入式平板电脑是不是我们(W MEN)常用的平板电脑？嵌入式工业平板电脑说白了就是一个跟手机，PDA，Ipad差不多的带工业接口的平板电脑，操作系统有WinCE,Linux,Android三大主流操作系统。而我们所用的平板电脑没有工业接口，一般只有充电口，耳机口，主流系统为IOS，Android，Window.第五十九页，共61页。嵌入式系统嵌入式系统(XTNG)和嵌入式操作系统和嵌入式操作系统(XTNG)嵌入式系统是个大主题，下面就包括小主题：嵌入式操作系统，嵌入式硬件系统（芯片、外围设备等），其中嵌入式操作系统常见的包括linux、winCE、vxworks等等，当中又包含比如WORD这类的应用程序，这是上层应用部分。嵌入式硬件系统部分如果没有嵌入式操作系统的话，这个系统就不叫嵌入式系统了，就是一个单片机而已，只需要烧写进运行程序就可以工作了，不用来进行像嵌入式系统那样的复杂工作。第六十页，共61页。嵌入式操作系统EOS（Embedded OperatingSystem）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。第六十一页，共61页。