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1、1 1 嵌入式系统概述嵌入式系统概述1.1 1.1 嵌入式系统嵌入式系统1.2 1.2 嵌入式处理器嵌入式处理器1.3 1.3 嵌入式操作系统嵌入式操作系统1.1 嵌入式系统uu概述概述概述概述l l嵌入式系统诞生于微型计算机时代，与通用计算机的嵌入式系统诞生于微型计算机时代，与通用计算机的嵌入式系统诞生于微型计算机时代，与通用计算机的嵌入式系统诞生于微型计算机时代，与通用计算机的发展道路完全不同，形成了独立的单芯片的技术发展发展道路完全不同，形成了独立的单芯片的技术发展发展道路完全不同，形成了独立的单芯片的技术发展发展道路完全不同，形成了独立的单芯片的技术发展道路，形成两大分支的独立发展道路
2、，形成两大分支的独立发展道路，形成两大分支的独立发展道路，形成两大分支的独立发展通用计算机按高速、海量的技术发展通用计算机按高速、海量的技术发展通用计算机按高速、海量的技术发展通用计算机按高速、海量的技术发展嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化控制的要求发展控制的要求发展控制的要求发展控制的要求发展l l经过几十年的发展，已经在很大程度上改变了人们的经过几十年的发展，已经在很大程度上改变了人们的经过几十年的发展，已经在很大程度上改变了人们的经过几十
3、年的发展，已经在很大程度上改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速l l具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性MP3MP3MP3MP3、数码相机与打印机就有很大的不同、数码相机与打印机就有很大的不同、数码相机与打印机就有很大的不同、数码相机与打印机就有很大的不同汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻快、更汽车中更是具有多个嵌入式系统，
4、使汽车更轻快、更汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻快、更汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻快、更干净、更容易驾驶干净、更容易驾驶干净、更容易驾驶干净、更容易驾驶1.1 嵌入式系统uu现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统l l无处不在无处不在无处不在无处不在即使不可见，嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很即使不可见，嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很即使不可见，嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很即使不可见，嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包多产业中
5、得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹制导系统也是长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹制导系统也是长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹制导系统也是长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹制导系统也是嵌入式系统，高档汽车中有多达几十个嵌入式系统嵌入式系统，高档汽车中有多达几十个嵌入式系统嵌入式系统，高档汽车中有多达几十个嵌入式
6、系统嵌入式系统，高档汽车中有多达几十个嵌入式系统l l日常生活中，人们使用各种嵌入式系统日常生活中，人们使用各种嵌入式系统日常生活中，人们使用各种嵌入式系统日常生活中，人们使用各种嵌入式系统但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能智能智能智能”的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲）都是嵌入式系）都是嵌入式系）都是嵌入式系）都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听
7、、统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统1.1 嵌入式系统uu现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统现实中的嵌入式系统1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统示例嵌入式系统示例嵌入式系统示例嵌入式系统示例汽车控制系统汽车控制系统汽车控制系统汽车控制系统马达马达控制器控制器车灯车灯1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统示例嵌入式系统
8、示例嵌入式系统示例嵌入式系统示例汽车控制系统汽车控制系统汽车控制系统汽车控制系统尾灯控制尾灯控制系统系统后车门控后车门控制系统制系统前车门控前车门控制系统制系统座椅控制座椅控制系统系统发动器控发动器控制系统制系统所有的控所有的控制系统都制系统都是一个完是一个完整的嵌入整的嵌入式系统式系统1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统的概念嵌入式系统的概念嵌入式系统的概念嵌入式系统的概念l l嵌入式系统源于微型计算机，是嵌入到对象体系中、嵌入式系统源于微型计算机，是嵌入到对象体系中、嵌入式系统源于微型计算机，是嵌入到对象体系中、嵌入式系统源于微型计算机，是嵌入到对象体系中、实现嵌入式对象智能化的计算机实现嵌入
9、式对象智能化的计算机实现嵌入式对象智能化的计算机实现嵌入式对象智能化的计算机l l由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要求的体积、价位、可靠性，嵌入式系统迅速走上了独求的体积、价位、可靠性，嵌入式系统迅速走上了独求的体积、价位、可靠性，嵌入式系统迅速走上了独求的体积、价位、可靠性，嵌入式系统迅速走上了独立发展的单片机道路立发展的单片机道路立发展的单片机道路立发展的单片机道路首先是计算机芯片化，成为单片微型计算机首先是计算机芯片化，成为单片微型计算机首
10、先是计算机芯片化，成为单片微型计算机首先是计算机芯片化，成为单片微型计算机(SCMP)(SCMP)(SCMP)(SCMP)其后是满足对象体系的控制要求，单片机不断从其后是满足对象体系的控制要求，单片机不断从其后是满足对象体系的控制要求，单片机不断从其后是满足对象体系的控制要求，单片机不断从SCMPSCMPSCMPSCMP向微控制器（向微控制器（向微控制器（向微控制器（MCUMCUMCUMCU）和片上系统（）和片上系统（）和片上系统（）和片上系统（SoCSoCSoCSoC）发展）发展）发展）发展l l无论怎么发展变化，都改变不了以下技术本质无论怎么发展变化，都改变不了以下技术本质无论怎么发展变化
11、，都改变不了以下技术本质无论怎么发展变化，都改变不了以下技术本质内含计算机内含计算机内含计算机内含计算机嵌入到对象体系中嵌入到对象体系中嵌入到对象体系中嵌入到对象体系中满足对象智能化控制要求满足对象智能化控制要求满足对象智能化控制要求满足对象智能化控制要求1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义l l目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种比较合理定义：义是全面的。下面给出两种比较合
12、理定义：义是全面的。下面给出两种比较合理定义：义是全面的。下面给出两种比较合理定义：从从从从技术技术技术技术的角度定义：以应用为中心、以计算机技术为的角度定义：以应用为中心、以计算机技术为的角度定义：以应用为中心、以计算机技术为的角度定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统性、成本、体积、
13、功耗严格要求的专用计算机系统从从从从系统系统系统系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，
14、称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统存多个嵌入式系统存多个嵌入式系统存多个嵌入式系统l l本教材的定义：本教材的定义：本教材的定义：本教材的定义：嵌入到对象体系中的专用计算机系统嵌入到对象体系中的专用计算机系统嵌入到对象体系中的专用计算机系统嵌入到对象体系中的专用计算机系统1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点l l嵌入性：嵌入产品内部嵌入性：嵌入产品内部嵌入性：嵌入产品内部嵌入性：嵌入产品内部l
15、 l内含计算机：嵌有微处理器或微计算机内含计算机：嵌有微处理器或微计算机内含计算机：嵌有微处理器或微计算机内含计算机：嵌有微处理器或微计算机l l专用性：按要求的软、硬件剪裁专用性：按要求的软、硬件剪裁专用性：按要求的软、硬件剪裁专用性：按要求的软、硬件剪裁uu嵌入式系统的相关技术嵌入式系统的相关技术嵌入式系统的相关技术嵌入式系统的相关技术l l多学科：计算机、电子技术、微电子、集成电路等多学科：计算机、电子技术、微电子、集成电路等多学科：计算机、电子技术、微电子、集成电路等多学科：计算机、电子技术、微电子、集成电路等uu嵌入式系统的前沿技术嵌入式系统的前沿技术嵌入式系统的前沿技术嵌入式系统的
16、前沿技术l l基于集成开发环境的应用开发基于集成开发环境的应用开发基于集成开发环境的应用开发基于集成开发环境的应用开发l l应用系统的用户应用系统的用户应用系统的用户应用系统的用户SoCSoCSoCSoC设计设计设计设计l l操作系统的普遍应用操作系统的普遍应用操作系统的普遍应用操作系统的普遍应用l l普遍的网络接入普遍的网络接入普遍的网络接入普遍的网络接入l l先进的电源技术先进的电源技术先进的电源技术先进的电源技术l l多处理器多处理器多处理器多处理器SoCSoCSoCSoC技术技术技术技术1.1 嵌入式系统uu嵌入式系统的未来嵌入式系统的未来嵌入式系统的未来嵌入式系统的未来l l早在早在
17、早在早在1990199019901990年之前，嵌入式系统通常是很简单的且具有年之前，嵌入式系统通常是很简单的且具有年之前，嵌入式系统通常是很简单的且具有年之前，嵌入式系统通常是很简单的且具有很长的产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式很长的产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式很长的产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式很长的产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式工业经历了巨大的变革：工业经历了巨大的变革：工业经历了巨大的变革：工业经历了巨大的变革：产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到产品市场窗口现在预计翻番的周
18、期狂热到6 6 6 69 9 9 9个月个月个月个月全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间互联现在是一个需求而不是辅助性的，包括用有线和互联现在是一个需求而不是辅助性的，包括用有线和互联现在是一个需求而不是辅助性的，包括用有线和互联现在是一个需求而不是辅助性的，包括用有线和刚刚显露头角的无线技术刚刚显露头角的无线技术刚刚显露头角的无线技术刚刚显露头角的无线技术基于电子的产品更复杂化基于电子的产品更复杂化基于电子的产品更复杂化基于电子的产品更复杂化互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设
19、施的应用互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用微处理器的处理能力按莫尔定律（微处理器的处理能力按莫尔定律（微处理器的处理能力按莫尔定律（微处理器的处理能力按莫尔定律（MooreMooreMooreMoore s Laws Laws Laws Law）预）预）预）预计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数每每每每18181818个月翻一番个月翻一番个月翻一番个月
20、翻一番1 1 嵌入式系统概述嵌入式系统概述1.1 1.1 嵌入式系统嵌入式系统1.2 1.2 嵌入式处理器嵌入式处理器1.3 1.3 嵌入式操作系统嵌入式操作系统1.2 嵌入式处理器uu简介简介简介简介l l早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机（早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机（早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机（早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机（PCPCPCPC）中）中）中）中的通用处理器。近年来，随着大量先进的微处理器制的通用处理器。近年来，随着大量先进的微处理器制的通用处理器。近年来，随着大量先进的微处理器制的通用处理器。近年来，随着大量先进的微处理器制造技术的发展，越
21、来越多的嵌入式系统用嵌入式处理造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理器建造，而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处器建造，而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处器建造，而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处器建造，而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处理器可以大致分为以下几类：理器可以大致分为以下几类：理器可以大致分为以下几类：理器可以大致分为以下几类：注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的尺寸尺寸尺寸尺寸、能耗能耗能耗能耗和和和和价格价格价格价格应用于应用于应
22、用于应用于PDAPDAPDAPDA等不注重计算的设备等不注重计算的设备等不注重计算的设备等不注重计算的设备注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的性能性能性能性能应用于路由器等计算密应用于路由器等计算密应用于路由器等计算密应用于路由器等计算密集型的设备集型的设备集型的设备集型的设备注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的注重嵌入式处理器的性能性能性能性能、尺寸尺寸尺寸尺寸、能耗能耗能耗能耗和和和和价格价格价格价格应应应应用于蜂窝电话等设备用于蜂窝电话等设备用于蜂窝电话等设备用于蜂窝电话等设备1.2 嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式处理器可以分
23、为以下几大类：嵌入式处理器可以分为以下几大类：嵌入式处理器可以分为以下几大类：嵌入式处理器可以分为以下几大类：l l嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器Embedded Micro-Processor Embedded Micro-Processor Embedded Micro-Processor Embedded Micro-Processor UintUintUintUint，EMPUEMPUEMPUEMPUl l微控制器微控制器微控制器微控制器Micro-Controller Micro-Controller Micro-Controller Micro-Contr
24、oller UintUintUintUint，MCUMCUMCUMCUl lDSPDSPDSPDSP处理器处理器处理器处理器Digital Signal Processor Digital Signal Processor Digital Signal Processor Digital Signal Processor UintUintUintUint，DSPDSPDSPDSPl l片上系统（片上系统（片上系统（片上系统（SOCSOCSOCSOC）System on ChipSystem on ChipSystem on ChipSystem on Chip，SoCSoCSoCSoC1.2
25、嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器l l嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPUCPUCPUCPU将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，可以大幅度减小系统体积和功式应用有关的母板功能，可以大幅度减小系统体积和功式应用有关的母板功能，可以大幅度减小系统体积和功式
26、应用有关的母板功能，可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各
27、种增强l l单板计算机单板计算机单板计算机单板计算机和工控计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量和工控计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量和工控计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量和工控计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包轻、成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包轻、成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包轻、成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括括括括ROMROMROMROM、RAMRAMRAMRAM、总线接口、各种外设等器件，又降低了系、总线接口、各种外设等器件，又降低了系、总线接口、各种外设等器件，又
28、降低了系、总线接口、各种外设等器件，又降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其统的可靠性，技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其统的可靠性，技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其统的可靠性，技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机。如计算机。如计算机。如计算机。如STD-BUSSTD-BUSSTD-BUSSTD-BUS、PC104PC104PC104PC104等等等等1.2 嵌入式处理器uu
29、分类分类分类分类嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式微处理器CPUCPUROMROMRAMRAM外设外设1 1外设外设2 2单板计算机单板计算机1.2 嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式微控制器嵌入式微控制器嵌入式微控制器嵌入式微控制器l l又称单片机又称单片机又称单片机又称单片机是将整个计算机系统集成到一块芯片中。以某一种微处理器内核为是将整个计算机系统集成到一块芯片中。以某一种微处理器内核为是将整个计算机系统集成到一块芯片中。以某一种微处理器内核为是将整个计算机系统集成到一块芯片中。以某一种微处理器内核为核心，内部集成核心，内部集成核心，内部集成核心，内部集成ROM/EPR
30、OMROM/EPROMROM/EPROMROM/EPROM、RAMRAMRAMRAM、总线、总线逻辑、定时、总线、总线逻辑、定时、总线、总线逻辑、定时、总线、总线逻辑、定时/计数器、计数器、计数器、计数器、WatchDogWatchDogWatchDogWatchDog、I/OI/OI/OI/O、串行口、串行口、串行口、串行口、PWMPWMPWMPWM、A/DA/DA/DA/D、D/AD/AD/AD/A、FlashFlashFlashFlash、EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM等必要功等必要功等必要功等必要功能和外设。为适应不同应用，一个系列的具有多种衍生品，衍生品能和外设。为
31、适应不同应用，一个系列的具有多种衍生品，衍生品能和外设。为适应不同应用，一个系列的具有多种衍生品，衍生品能和外设。为适应不同应用，一个系列的具有多种衍生品，衍生品处理器内核一样，不同的是存储器、外设的配置及封装。可以最大处理器内核一样，不同的是存储器、外设的配置及封装。可以最大处理器内核一样，不同的是存储器、外设的配置及封装。可以最大处理器内核一样，不同的是存储器、外设的配置及封装。可以最大限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，
32、从而减少功耗和成本l l微控制器微控制器微控制器微控制器和嵌入式微处理器相比，最大特点是单片化，体积大大减小，功耗和嵌入式微处理器相比，最大特点是单片化，体积大大减小，功耗和嵌入式微处理器相比，最大特点是单片化，体积大大减小，功耗和嵌入式微处理器相比，最大特点是单片化，体积大大减小，功耗和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系统工业的主流。片上外和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系统工业的主流。片上外和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系统工业的主流。片上外和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系统工业的主流。片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器设资源一般比较丰富，适合于控制，因
33、此称微控制器设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器l l数量最多数量最多数量最多数量最多品种和数量最多，有代表性的通用系列包括品种和数量最多，有代表性的通用系列包括品种和数量最多，有代表性的通用系列包括品种和数量最多，有代表性的通用系列包括8051805180518051、P51XAP51XAP51XAP51XA、MCS-251MCS-251MCS-251MCS-251、MCS-96/196/296MCS-96/196/296MCS-96/196/296MCS-96/196/296、C166/167C166/167C166/167C166/
34、167、MC68HC05/11/12/16MC68HC05/11/12/16MC68HC05/11/12/16MC68HC05/11/12/16、68300683006830068300、数目众、数目众、数目众、数目众多多多多ARMARMARMARM芯片等。目前芯片等。目前芯片等。目前芯片等。目前MCUMCUMCUMCU占嵌入式系统约占嵌入式系统约占嵌入式系统约占嵌入式系统约70707070的市场份额的市场份额的市场份额的市场份额1.2 嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式微控制器嵌入式微控制器嵌入式微控制器嵌入式微控制器复位复位部件部件看门狗看门狗部件部件晶振晶振部件部件I/OI/O部件部
35、件中断中断部件部件ROMROM部件部件SRAMSRAM部件部件定时器定时器部件部件CPUCPU核核1.2 嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式DSPDSPDSPDSP处理器处理器处理器处理器l l特殊设计特殊设计特殊设计特殊设计对系统结构和指令进行了特殊设计，适合于执行对系统结构和指令进行了特殊设计，适合于执行对系统结构和指令进行了特殊设计，适合于执行对系统结构和指令进行了特殊设计，适合于执行DSPDSPDSPDSP算法，算法，算法，算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波
36、、编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFTFFTFFTFFT、谱分析等方面，谱分析等方面，谱分析等方面，谱分析等方面，DSPDSPDSPDSP算法正在大量进入嵌入式领域，算法正在大量进入嵌入式领域，算法正在大量进入嵌入式领域，算法正在大量进入嵌入式领域，DSPDSPDSPDSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现应用正从在通用单片机中以普通指令实现应用正从在通用单片机中以普通指令实现应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSPDSPDSPDSP功能，过渡功能，过渡功能，过渡功能，过渡到采用嵌入式到采用嵌入式到采用嵌入式到采用嵌入式DSPDSPDSPDSP处理器处理器处理器处理器l l
37、TITITITI、MotorolaMotorolaMotorolaMotorola有代表性的产品是有代表性的产品是有代表性的产品是有代表性的产品是Texas InstrumentsTexas InstrumentsTexas InstrumentsTexas Instruments的的的的TMS320TMS320TMS320TMS320系列、系列、系列、系列、MotorolaMotorolaMotorolaMotorola的的的的DSP56000DSP56000DSP56000DSP56000系列。系列。系列。系列。TMS320TMS320TMS320TMS320包括用于控制的包括用于控制的包
38、括用于控制的包括用于控制的C2000C2000C2000C2000系列、移动通信的系列、移动通信的系列、移动通信的系列、移动通信的C5000C5000C5000C5000系列、性能更高的系列、性能更高的系列、性能更高的系列、性能更高的C6000C6000C6000C6000和和和和C8000C8000C8000C8000系列。系列。系列。系列。DSP56000DSP56000DSP56000DSP56000目前已经发展成为目前已经发展成为目前已经发展成为目前已经发展成为DSP56000DSP56000DSP56000DSP56000、56100561005610056100、562005620
39、05620056200、56300563005630056300等几个不同系列。等几个不同系列。等几个不同系列。等几个不同系列。PHILIPSPHILIPSPHILIPSPHILIPS公司近年也推出公司近年也推出公司近年也推出公司近年也推出了基于可重置嵌入式了基于可重置嵌入式了基于可重置嵌入式了基于可重置嵌入式DSPDSPDSPDSP结构、低成本、低功耗技术上制结构、低成本、低功耗技术上制结构、低成本、低功耗技术上制结构、低成本、低功耗技术上制造的造的造的造的R.E.A.L DSPR.E.A.L DSPR.E.A.L DSPR.E.A.L DSP处理器，特点是具备双处理器，特点是具备双处理器，
40、特点是具备双处理器，特点是具备双HarvardHarvardHarvardHarvard结构和结构和结构和结构和双乘双乘双乘双乘/累加单元，应用目标是大批量消费类产品累加单元，应用目标是大批量消费类产品累加单元，应用目标是大批量消费类产品累加单元，应用目标是大批量消费类产品1.2 嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式DSPDSPDSPDSP处理器处理器处理器处理器1.2 嵌入式处理器uu分类分类分类分类嵌入式片上系统嵌入式片上系统嵌入式片上系统嵌入式片上系统(SOC)(SOC)(SOC)(SOC)l lEDA/VLSIEDA/VLSIEDA/VLSIEDA/VLSI随着随着
41、随着随着EDAEDAEDAEDA的推广和的推广和的推广和的推广和VLSIVLSIVLSIVLSI设计的普及化及半导体工艺的迅速发展，在一设计的普及化及半导体工艺的迅速发展，在一设计的普及化及半导体工艺的迅速发展，在一设计的普及化及半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临，这就是个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临，这就是个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临，这就是个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临，这就是System On System On System On System On Chip(SOCChip(SOCChip(SOCChip(SOC
42、)。各种通用处理器内核将作为。各种通用处理器内核将作为。各种通用处理器内核将作为。各种通用处理器内核将作为SOCSOCSOCSOC设计公司的标准库，和设计公司的标准库，和设计公司的标准库，和设计公司的标准库，和许多其它嵌入式系统外设一样，成为许多其它嵌入式系统外设一样，成为许多其它嵌入式系统外设一样，成为许多其它嵌入式系统外设一样，成为VLSIVLSIVLSIVLSI设计中一种标准的器件，设计中一种标准的器件，设计中一种标准的器件，设计中一种标准的器件，用标准的用标准的用标准的用标准的VHDLVHDLVHDLVHDL等语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其整等语言描述，存储在器件库中。用户
43、只需定义出其整等语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其整等语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，
44、应用系统电路板将变得很简洁，对于减小到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利体积和功耗、提高可靠性非常有利体积和功耗、提高可靠性非常有利体积和功耗、提高可靠性非常有利l l通用通用通用通用 /专用专用专用专用SoCSoCSoCSoC可以分为通用和专用两类。通用系列包括可以分为通用和专用两类。通用系列包括可以分为通用和专用两类。通用系列包括可以分为通用和专用两类。通用系列包括InfineonInfineonInfineonInfine
45、on的的的的TriCoreTriCoreTriCoreTriCore、MotorolaMotorolaMotorolaMotorola的的的的M-CoreM-CoreM-CoreM-Core、某些、某些、某些、某些ARMARMARMARM系列器件、系列器件、系列器件、系列器件、EchelonEchelonEchelonEchelon和和和和MotorolaMotorolaMotorolaMotorola联合研联合研联合研联合研制的制的制的制的NeuronNeuronNeuronNeuron芯片等。专用芯片等。专用芯片等。专用芯片等。专用SoCSoCSoCSoC一般专用于某个或某类系统中，不为一
46、一般专用于某个或某类系统中，不为一一般专用于某个或某类系统中，不为一一般专用于某个或某类系统中，不为一般用户所知。一个有代表性的产品是般用户所知。一个有代表性的产品是般用户所知。一个有代表性的产品是般用户所知。一个有代表性的产品是PhilipsPhilipsPhilipsPhilips的的的的Smart XASmart XASmart XASmart XA，它将，它将，它将，它将XAXAXAXA单单单单片机内核和支持超过片机内核和支持超过片机内核和支持超过片机内核和支持超过2048204820482048位复杂位复杂位复杂位复杂RSARSARSARSA算法的算法的算法的算法的CCUCCUCCU
47、CCU单元制作在一块硅片单元制作在一块硅片单元制作在一块硅片单元制作在一块硅片上，形成一个可加载上，形成一个可加载上，形成一个可加载上，形成一个可加载JAVAJAVAJAVAJAVA或或或或C C C C语言的专用的语言的专用的语言的专用的语言的专用的SOCSOCSOCSOC，可用于公众互联网，可用于公众互联网，可用于公众互联网，可用于公众互联网如如如如InternetInternetInternetInternet安全方面安全方面安全方面安全方面1 1 嵌入式系统概述嵌入式系统概述1.1 1.1 嵌入式系统嵌入式系统1.2 1.2 嵌入式处理器嵌入式处理器1.3 1.3 嵌入式操作系统嵌入式
48、操作系统1.3 嵌入式操作系统uu概述概述概述概述l l监控程序监控程序监控程序监控程序计算机系统由硬件和软件组成，在发展初期没有操作系计算机系统由硬件和软件组成，在发展初期没有操作系计算机系统由硬件和软件组成，在发展初期没有操作系计算机系统由硬件和软件组成，在发展初期没有操作系统这个概念，用户使用监控程序来使用计算机统这个概念，用户使用监控程序来使用计算机统这个概念，用户使用监控程序来使用计算机统这个概念，用户使用监控程序来使用计算机l l操作系统操作系统操作系统操作系统随着计算机技术发展，计算机系统硬件、软件资源也愈随着计算机技术发展，计算机系统硬件、软件资源也愈随着计算机技术发展，计算机
49、系统硬件、软件资源也愈随着计算机技术发展，计算机系统硬件、软件资源也愈来愈丰富，监控程序已不能适应计算机应用的要求。于来愈丰富，监控程序已不能适应计算机应用的要求。于来愈丰富，监控程序已不能适应计算机应用的要求。于来愈丰富，监控程序已不能适应计算机应用的要求。于是在六十年代中期监控程序又进一步发展形成了操作系是在六十年代中期监控程序又进一步发展形成了操作系是在六十年代中期监控程序又进一步发展形成了操作系是在六十年代中期监控程序又进一步发展形成了操作系统统统统(Operating System)(Operating System)(Operating System)(Operating Syst
50、em)l l发展到现在，广泛使用的有三种操作系统：发展到现在，广泛使用的有三种操作系统：发展到现在，广泛使用的有三种操作系统：发展到现在，广泛使用的有三种操作系统：多道批处理操作系统多道批处理操作系统多道批处理操作系统多道批处理操作系统分时操作系统分时操作系统分时操作系统分时操作系统实时操作系统实时操作系统实时操作系统实时操作系统1.3 嵌入式操作系统uu概述概述概述概述监监控控程程序序操操作作系系统统实时操作系统实时操作系统分时操作系统分时操作系统多道批处理操作系统多道批处理操作系统 时时 间间 先先 后后 适用于多个用户适用于多个用户共享系统资源共享系统资源适用于计算中心等适用于计算中心等