第一章-嵌入式系统概况二课件.ppt

1、1嵌入式系统嵌入式系统2复习复习1 1、什么是嵌入式系统什么是嵌入式系统 “以以应用应用为中心，以计算机技术为基为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁减，础，软件、硬件可裁减，功能功能、可靠性可靠性、成本成本、体积体积、功耗严格要求功耗严格要求的专用计算的专用计算机系统。机系统。32 2、嵌入式系统应用、嵌入式系统应用工控设备工控设备嵌入式应用嵌入式应用信息家电信息家电智能玩具智能玩具军事电子军事电子通信设备通信设备移动存贮移动存贮智能仪表智能仪表汽车电子汽车电子网络设备网络设备消费电子消费电子军事国防军事国防电子商务电子商务工业控制工业控制网络网络4 应用程序应用程序实时操作系统（实时操

2、作系统（RTOS）输入输入输出输出接口接口处理器处理器/ARM核核MMU/CacheSOC/SOPCUSBGPIOIISLCDUART和和IrDAADC/DACFPGA/CPLDDSP/浮点运算协处理器浮点运算协处理器DMA电源管理电源管理人机交互接口人机交互接口LCD/触摸屏、键盘、鼠标触摸屏、键盘、鼠标设备驱动程序、设备驱动程序、HAL、BSP文件系统文件系统/图形用户应用程序接口图形用户应用程序接口驱动层驱动层OS层层应用层应用层软软 件件以太网以太网看门狗及看门狗及复位电路复位电路Timer/RTCCANFlashSDRAMSRAM内内存存硬硬 件件3 3、嵌入式系统组成、嵌入式系统组

3、成54 4、嵌入式系统基本硬件架构、嵌入式系统基本硬件架构 主要包括有主要包括有处理器处理器、外围电路外围电路及及接口和外部设备接口和外部设备三大部分。其中外围电路一般包括有三大部分。其中外围电路一般包括有时钟、复位电时钟、复位电路、程序存储器、数据存储器和电源模块等路、程序存储器、数据存储器和电源模块等部件组部件组成。外部设备一般应配有成。外部设备一般应配有USBUSB、显示器、键盘和其他、显示器、键盘和其他等设备及接口电路等设备及接口电路。在一。在一片嵌入式微处理器基础上片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了增加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式

4、一个嵌入式核心控制模块核心控制模块。其中操作系统和应用程。其中操作系统和应用程序都可以固化在序都可以固化在ROMROM中。中。65 5、典型嵌式系统的硬件组成、典型嵌式系统的硬件组成MPU微处理器微处理器电源电源模块模块时钟时钟复位复位FlashRAMROMUSBLCDKeyboard外围电路外围电路Other外设外设7JTAG仿真仿真调试接口电路调试接口电路复位电路复位电路NORFLASH（28F128J3A）NANDLASH（K9F208UDOC）SDRAMW986416DH-7 时钟电路时钟电路电源电路电源电路8以太网以太网芯片芯片CS8900嵌入式微处理器嵌入式微处理器（ARMS342

5、410）SDRAMW986416DH-7JTAG仿真仿真调试接口电路调试接口电路NORFLASH（28F128J3A）NANDLASH（K9F208UDOC）LCD显示显示设备设备音频处理音频处理（UDA1341TS）IIS扫描仪扫描仪RS232USB接口接口电路电路电源电源时钟时钟复位复位电路电路物流盘点机系统硬件构成物流盘点机系统硬件构成9LCD显示显示设备设备以太网以太网芯片芯片CS8900扬声器、麦克风扬声器、麦克风嵌入式微处理器嵌入式微处理器（ARMS342410）SDRAMW986416DH-7JTAG仿真仿真调试接口电路调试接口电路NORFLASH（28F128J3A）NANDL

6、ASH（K9F208UDOC）音频处理模块音频处理模块（UDA1341TS）IISGPS模块模块RS232USB接口接口电路电路电源电源时钟时钟复位复位电路电路CDMA模块模块GPS智能终端系统硬件构成、10GSM移移动通信动通信网网嵌入式核心板嵌入式核心板（ARMS342410）SIM100-ESIM卡RS232移动终端移动终端LCD显示电路触摸屏触摸屏信息家电信息家电控制接口电路控制接口电路传感器传感器接口电路接口电路信息家电或电源信息家电或电源智能家居控制器硬件构成111.2 嵌入式处理器n 支持实时多任务支持实时多任务.n 较短的中断响应较短的中断响应时间时间n 存储区保护功能存储区保

7、护功能n 可扩展的处理器可扩展的处理器结构结构n 较低的功耗较低的功耗分类：嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）嵌入式DSP处理器EDSP(Embedded Digital Signal Processor)嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit)嵌入式片上系统SOC(System On Chip)121 1、嵌入式微控制器（嵌入式微控制器（MCUMCU）嵌入式嵌入式MCUMCU的典型代表是单片机，这种位的的典型代表是单片机，这种位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。应用。目前通

8、常使用单片机芯片内部集成目前通常使用单片机芯片内部集成FlashROM FlashROM、RAMRAM、总线、总线逻辑、定时、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、计数器、看门狗、I/OI/O、串行口、脉宽调制输出等必要功能和外设。、串行口、脉宽调制输出等必要功能和外设。MCUMCU的最大特点是的最大特点是单片化，体积大大减小，单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控微控制器目前在工业中的应用还是很多，由于适合于控制器目前在工业中的应用还是很多，由于适合于控制，因此称为微控制器。制，因此称为微控制器。13 嵌入式微控制器嵌入式微控制器嵌入式

9、微控制器就是将整个计算机系统的主嵌入式微控制器就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块芯片中要硬件集成到一块芯片中,芯片内部集成芯片内部集成ROM/EPROM,RAM,ROM/EPROM,RAM,总线总线,总线逻辑总线逻辑,定时定时/计数计数器器,Watchdog,I/O,Watchdog,I/O,串行口等各种必要功能和外串行口等各种必要功能和外设设.其特点为其特点为:l单片化单片化,体积大大减小体积大大减小,功耗和成本降低功耗和成本降低,可靠性可靠性提高提高;l多是多是8 8位和位和1616位处理器位处理器l流行的嵌入式微控制器流行的嵌入式微控制器l通用系列通用系列:8051,MCS251,

10、MCS-96/196/296:8051,MCS251,MCS-96/196/296l半通用系列半通用系列:支持支持I2C,CAN BUS,LCDI2C,CAN BUS,LCD及众多专及众多专用用MCUMCU和兼容系列和兼容系列142 2、嵌入式嵌入式DSPDSP处理器处理器 DSPDSP（Digital Signal Digital Signal Processor Processor）数字信号处理器）数字信号处理器 2020世纪世纪6060年代发展起来的一门新兴技术，所涉年代发展起来的一门新兴技术，所涉及的领域非常广泛。如在数学领域中，微积分、概及的领域非常广泛。如在数学领域中，微积分、概率

11、统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。的基础工具。近年来，人工智能、模式识别、神经网络等新兴近年来，人工智能、模式识别、神经网络等新兴学科都与数字信号处理密不可分。数字信号处理包学科都与数字信号处理密不可分。数字信号处理包括算法的研究和数字信号处理的实现两个方面的内括算法的研究和数字信号处理的实现两个方面的内容。容。15DSPDSP芯片的特点芯片的特点 l采用哈佛结构采用哈佛结构l采用流水线技术采用流水线技术l配有专用的硬件乘法配有专用的硬件乘法-累加器累加器l具有特殊的具有特殊的DSPDSP指令指令l快速的指令周期快速的指令周期l支

12、持多处理器结构。支持多处理器结构。l省电管理和低功耗省电管理和低功耗16DSPDSP的应用的应用l信号处理：数字滤波、快速傅里叶变换、频谱分析、信号处理：数字滤波、快速傅里叶变换、频谱分析、波形产生等。波形产生等。l通信：调制解调、自适应均衡、数据加密和压缩、多通信：调制解调、自适应均衡、数据加密和压缩、多路复用、移动通信、可视电话、路由器等。路复用、移动通信、可视电话、路由器等。l语音和图象的处理：语音编码与合成、文本语音和图象的处理：语音编码与合成、文本-语音转语音转换、图象压缩与传输、鉴别、转换、模式识别、动画、换、图象压缩与传输、鉴别、转换、模式识别、动画、电子地图、机器人视觉。电子地

13、图、机器人视觉。l军事：保密通信、雷达处理、导航、导弹制导、军事：保密通信、雷达处理、导航、导弹制导、GPSGPS、电子对抗、搜索与跟踪等。电子对抗、搜索与跟踪等。l仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、锁相环、仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、锁相环、暂态分析。暂态分析。l还有在自动控制、医疗工程、家用电器等方面的应用。还有在自动控制、医疗工程、家用电器等方面的应用。173 3、嵌入式微处理器嵌入式微处理器 嵌入式微处理器是由通用计算机中的嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPUCPU演变而演变而来的。与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应来的。与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用

14、中，用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。l功能与和标准微处理器基本类似，在工作温度、抗功能与和标准微处理器基本类似，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。电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。l与工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积与工业控制计算机相比，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。小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。l主流芯片主流芯片ARM AR

15、M、Am186/88Am186/88、Power PCPower PC、M68000M68000、MIPSMIPS系列等。系列等。18 ARM ARM公司是全球领先的公司是全球领先的16/3216/32位位RISCRISC微处理器微处理器知知识产权设计供应商。识产权设计供应商。ARMARM公司通过转让高性能、低公司通过转让高性能、低成本的、低功耗的成本的、低功耗的RISCRISC微处理器、外围和系统芯片微处理器、外围和系统芯片设计技术给合作伙伴，使他们能用这些技术来生产设计技术给合作伙伴，使他们能用这些技术来生产各具特色的芯片。各具特色的芯片。ARMARM已经成为移动通信、手持设已经成为移动通

16、信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的RISCRISC标准。标准。ARMARM处理器有三个主要的特点：小体积、低功耗、处理器有三个主要的特点：小体积、低功耗、低成本而高性能；低成本而高性能；16/3216/32位指令集；全球众多的合位指令集；全球众多的合作伙伴。作伙伴。ARMARM处理器目前有五个系列的产品：处理器目前有五个系列的产品：ARM7ARM7、ARM9ARM9、ARM9EARM9E、ARM10ARM10和和SecurCoreSecurCore。ARMARM（Advanced RISC MachinesAdvanced RISC Machines

17、）19S3C2410S3C2410及核心板及核心板 三星公司三星公司S3C2410S3C2410的最小系统的最小系统提供提供LinuxLinux系统内核系统内核系统稳定工作在系统稳定工作在203MHz203MHz主频主频上上模块包括模块包括64MB SDRAM64MB SDRAM、161664MB flashROM64MB flashROM模块给出了模块给出了S3C2410S3C2410几乎所几乎所有的信号，有的信号，3232位的数据总线，位的数据总线，保留充分扩展空间保留充分扩展空间为嵌入式技术爱好者提供了为嵌入式技术爱好者提供了一个廉价的中高端平台一个廉价的中高端平台科研人员高效的开发工具

18、科研人员高效的开发工具 20MIPSMIPS处理器处理器MIPSMIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式次及嵌入式3232位和位和6464位处理器的厂商。位处理器的厂商。MIPSMIPS的意思是的意思是“无内锁流水段微处理器无内锁流水段微处理器”最早是在最早是在8080年代初期由美国斯坦福大学研制年代初期由美国斯坦福大学研制出来的。出来的。在嵌入式方面，在嵌入式方面，MIPS MIPS 系列微处理器是目前系列微处理器是目前仅次于仅次于ARMARM的用得最多的处理器之一（的用得最多的处理器之一（19991999年以前年以前MIPSMIPS是世界上用得

19、最多的处理器），是世界上用得最多的处理器），其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。机、掌上电脑等各个方面。21PowerPCPowerPC处理器处理器PowerPCPowerPC架构的特点是可伸缩性好，方便灵活。架构的特点是可伸缩性好，方便灵活。PowerPCPowerPC处理器品种很多，既有通用的处理器，处理器品种很多，既有通用的处理器，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛，从高端的工作站、服务器到桌面计算机系统，从高端的工作站、服务器到桌面计算机系统，从消费类电子产品到大型通信设备，

20、无所不包。从消费类电子产品到大型通信设备，无所不包。嵌入式的嵌入式的PowerPC 405PowerPC 405（主频最高为（主频最高为266MHz266MHz）和和PowerPC 440PowerPC 440（主频最高为（主频最高为550MHz550MHz）处理器）处理器内核可以用于各种内核可以用于各种SoCSoC设计上，在电信、金融设计上，在电信、金融和其他许多行业具有广泛的应用。和其他许多行业具有广泛的应用。224 4、嵌入式片上系统嵌入式片上系统(System On(System On Chip)Chip)SOC SOC技术是一种高度集成化、固件化的系统集技术是一种高度集成化、固件化的

21、系统集成技术。其核心思想就是要把整个应用电子系统全成技术。其核心思想就是要把整个应用电子系统全部集成在一个芯片中。如将部集成在一个芯片中。如将ARM RISCARM RISC、MIPS RISCMIPS RISC、DSPDSP等微处理器核，加上一些通用的接口单元集成等微处理器核，加上一些通用的接口单元集成在一起。如信号采集、转换、存储、处理等功能模在一起。如信号采集、转换、存储、处理等功能模块，通用串行端口（块，通用串行端口（USBUSB），），TCP/IPTCP/IP通信单元、通信单元、GPRSGPRS通信接口、通信接口、GSMGSM通信接口、通信接口、IEEE1394IEEE1394、蓝牙

22、模、蓝牙模块接口等等。这些单元以往都是依照各单元的功能块接口等等。这些单元以往都是依照各单元的功能做成一个个独立的处理芯片。做成一个个独立的处理芯片。SOCSOC是追求产品系统最大包容的集成器件，是追求产品系统最大包容的集成器件，最最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。理器片内嵌入操作系统的代码模块。23嵌入式片上系统（嵌入式片上系统（SOCSOC）241.3 1.3 嵌入式外围接口电路和设备接口嵌入式外围接口电路和设备接口 根据外围设备的功能可分为以下根据外围设备的功能可分为以下5 5类类 l存储器类型存储器

23、类型l通信接口通信接口l输入输出设备输入输出设备 l设备扩展接口设备扩展接口 电源及辅助设备电源及辅助设备 25 1 1、存储器类型：、存储器类型：l存储器是嵌入式系统中存储数据和程序的存储器是嵌入式系统中存储数据和程序的功能部件，目前常见的存储设备按使用的功能部件，目前常见的存储设备按使用的存储器类型分为：存储器类型分为：l 静态易失型存储器（静态易失型存储器（RAMRAM，SRAMSRAM）；）；l 动态存储器（动态存储器（DRAMDRAM）；）；l 非易失性存储器非易失性存储器ROMROM（ROMEPROMROMEPROM，EEPROMEEPROM，FLASHFLASH）；）；l 硬盘、

24、软盘、硬盘、软盘、CDCDROMROM等。等。26 2 2、通信接口、通信接口 目前存在的所有计算机通信接口在嵌入式领域目前存在的所有计算机通信接口在嵌入式领域中都有其广泛的应用，应用最为广泛的接口设备中都有其广泛的应用，应用最为广泛的接口设备包括包括 RS-232RS-232接口（串口接口（串口UARTUART）USBUSB接口（通用串行总线接口）接口（通用串行总线接口）IrDAIrDA（红外线接口）、（红外线接口）、SPISPI（串行外围设备接口）、（串行外围设备接口）、I2CI2C、CANCAN总线接口、总线接口、蓝牙接口（蓝牙接口（BluetoothBluetooth）Ethernet

25、Ethernet（以太网接口）、（以太网接口）、IEEE1394IEEE1394接口和通用可编程接口接口和通用可编程接口GPIOGPIO。27 3 3、输入输出设备、输入输出设备 CRTCRT、LCDLCD和触摸屏等，构成了嵌入式系和触摸屏等，构成了嵌入式系 统中重要的信息输入输出设备，应用广统中重要的信息输入输出设备，应用广泛。泛。触摸屏可以方便的实现鼠标和键盘触摸屏可以方便的实现鼠标和键盘功能。功能。284 4、设备扩展接口、设备扩展接口 由于目前的嵌入式系统功能越来越复杂，需要由于目前的嵌入式系统功能越来越复杂，需要大容量内存，大的内存使得系统成本和体积加大容量内存，大的内存使得系统成本

26、和体积加大。大。目前一些高端的嵌入式系统都会预留可扩展存目前一些高端的嵌入式系统都会预留可扩展存储设备接口，为日后用户有特别需求时，可购储设备接口，为日后用户有特别需求时，可购买符合扩展接口规格的装置直接接入系统使用。买符合扩展接口规格的装置直接接入系统使用。常用的扩展卡还有各种常用的扩展卡还有各种CFCF卡、卡、SDSD卡、卡、Memory Memory StickStick等。目前高端的嵌入式系统都留有一定的等。目前高端的嵌入式系统都留有一定的扩展卡接口。扩展卡接口。29 5 5、电源及辅助设备、电源及辅助设备 嵌人式系统力求外观小型化、重量轻以及电嵌人式系统力求外观小型化、重量轻以及电源

27、使用寿命长，例如移动电话或源使用寿命长，例如移动电话或PDAPDA，体积较，体积较大或者过重的机型已经被淘汰。大或者过重的机型已经被淘汰。目前发展的目标是体积小、易携带和外观设计目前发展的目标是体积小、易携带和外观设计新颖等。在便携式嵌入式系统的应用中，必须新颖等。在便携式嵌入式系统的应用中，必须特别关注电源装置等辅助设备。特别关注电源装置等辅助设备。301.4 1.4 嵌入式系统的软件组成嵌入式系统的软件组成 嵌入式系统的软件包括嵌入式操作系统和相应嵌入式系统的软件包括嵌入式操作系统和相应的各种应用程序。的各种应用程序。1 1、嵌入式操作系统、嵌入式操作系统EOSEOS 为了使嵌入式系统的开

28、发更加方便和快捷，需为了使嵌入式系统的开发更加方便和快捷，需要有专门负责管理存储器分配、中断处理及任务调要有专门负责管理存储器分配、中断处理及任务调度等功能的软件模块，这就是度等功能的软件模块，这就是EOSEOS。EOSEOS是用来支持是用来支持嵌入式应用的系统软件，是嵌入式系统极为重要的嵌入式应用的系统软件，是嵌入式系统极为重要的组成部分。组成部分。通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面核、设备驱动接口、通信协议、图形界面GUIGUI、标、标准化浏览器等。嵌入式操作系统具有编码体积小，准化浏览器等。嵌入式操作系统具

29、有编码体积小，面向应用，可裁剪和移植，实时性强，可靠性高，面向应用，可裁剪和移植，实时性强，可靠性高，专用性强等特点。专用性强等特点。311、嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发嵌入式操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台平台.嵌入式系统的出现嵌入式系统的出现,解决了嵌入式软件开发标准解决了嵌入式软件开发标准化的难题化的难题.嵌入式系统具有操作系统的最基本的功能嵌入式系统具有操作系统的最基本的功能:l进程调度进程调度l内存管理内存管理l设备管理设备管理l文件管理文件管理l操作系统接口操作系统接口(API(API调用调用)嵌入式操作系统具有的特点嵌入式操作系统

30、具有的特点:l系统可裁减系统可裁减,可配置可配置.l系统具备网络支持功能系统具备网络支持功能l系统具有一定的实时性系统具有一定的实时性32嵌入式操作系统的分类嵌入式操作系统的分类l按照对实时系统的定义按照对实时系统的定义,嵌入式系统可分为实嵌入式系统可分为实时嵌入式系统与非实时嵌入式系统时嵌入式系统与非实时嵌入式系统:l实时系统的定义：能够对外部事件做出及时响实时系统的定义：能够对外部事件做出及时响应的系统。响应时间要有保证。应的系统。响应时间要有保证。l对外部事件的响应包括对外部事件的响应包括l事件发生时要识别出来事件发生时要识别出来l在给定时间约束内必须输出结果在给定时间约束内必须输出结果

31、实时操作系统实时操作系统:VxWorks:VxWorks，WinCEWinCE，QNX,NucleusQNX,Nucleus非实时操作系统非实时操作系统:嵌入式嵌入式LinuxLinux33嵌入式实时操作系统的特点嵌入式实时操作系统的特点l实时系统必须产生正确的结果实时系统必须产生正确的结果l实时系统的响应必须在预定的周期内完成实时系统的响应必须在预定的周期内完成l这两点同样重要这两点同样重要l实时系统是具有确定性的。在这些实时系统中，实时系统是具有确定性的。在这些实时系统中，响应时间决定事件是有界的。一个确定的实时响应时间决定事件是有界的。一个确定的实时系统意味着系统的每个部件都必须具有确定

32、的系统意味着系统的每个部件都必须具有确定的行为，使得整个系统是确定性的。行为，使得整个系统是确定性的。34几种主流的嵌入式操作系统几种主流的嵌入式操作系统lVxworks:Vxworks:美国美国WindRiverWindRiver公司于公司于19831983年开发，具有可年开发，具有可靠、实时、可裁减特性靠、实时、可裁减特性。lWindows Embedded:Windows Embedded:支持具有丰富应用程序和服务的支持具有丰富应用程序和服务的3232位嵌入式系统。位嵌入式系统。lPalm OS:Palm OS:ComCom公司产品，在公司产品，在PDAPDA市场占据很大份额，具市场占

33、据很大份额，具有开放的操作系统应用程序接口有开放的操作系统应用程序接口(API)(API)，可让用户灵活，可让用户灵活方便地定制操作系统。方便地定制操作系统。l嵌入式嵌入式LinuxLinux：近两年来，近两年来，LinuxLinux在嵌入式领域异军突在嵌入式领域异军突起，他的独特性，使其作为开发嵌入式产品的操作系起，他的独特性，使其作为开发嵌入式产品的操作系统具备巨大的潜力。统具备巨大的潜力。LinuxLinux具有一些独特的优势：层次具有一些独特的优势：层次结构及内核完全开放；强大的网络支持功能；具备一结构及内核完全开放；强大的网络支持功能；具备一整套工具链；广泛的硬件支持特性。整套工具链

34、；广泛的硬件支持特性。35嵌入式系统软件的层次结构嵌入式系统软件的层次结构具有操作系统的嵌入式软件层次具有操作系统的嵌入式软件层次驱动层程序驱动层程序 实时操作系统（实时操作系统（RTOSRTOS）操作系统的应用程序接口（操作系统的应用程序接口（APIAPI）应用程序应用程序 362 2、启动程序启动程序BootLoaderBootLoader介绍介绍对于对于PCPC机，其开机后的初始化处理器配置、硬机，其开机后的初始化处理器配置、硬件初始化等操作是由件初始化等操作是由BIOSBIOS（Basic Input Basic Input/Output System/Output System）完成

35、的，但对于嵌入式系统）完成的，但对于嵌入式系统来说，出于经济性、价格方面考虑一般不配置来说，出于经济性、价格方面考虑一般不配置BIOSBIOS，因此我们必须自行编写完成这些工作的，因此我们必须自行编写完成这些工作的程序。这就是所需要的开机程序，在嵌入式中程序。这就是所需要的开机程序，在嵌入式中称为称为BootLoaderBootLoader程序。程序。系统加电复位后，几乎所有的系统加电复位后，几乎所有的 CPUCPU都从由复位都从由复位地址上取指令。地址上取指令。因此在系统加电复位后，处理器将首先执行因此在系统加电复位后，处理器将首先执行 Boot Loader Boot Loader 程序。

36、程序。37启动程序启动程序BootLoaderBootLoader介绍介绍BootLoaderBootLoader是系统加电后、操作系统内核或用是系统加电后、操作系统内核或用户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序代码。通过这段程序序代码。通过这段程序,为最终调用操作系统内为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。核、运行用户应用程序准备好正确的环境。对于嵌入式系统来说，有的使用操作系统，也对于嵌入式系统来说，有的使用操作系统，也有的不使用操作系统，但在系统启动时都必须有的不使用操作系统，但在系统启动时都必须运行运行BootLoader

37、BootLoader，为系统运行准备好软硬件环，为系统运行准备好软硬件环境。境。系统启动代码完成基本软硬件环境初始化后，系统启动代码完成基本软硬件环境初始化后，对于有操作系统的情况下，启动操作系统、启对于有操作系统的情况下，启动操作系统、启动内存管理、任务调度、加载驱动程序等，最动内存管理、任务调度、加载驱动程序等，最后执行应用程序或等待用户命令；对于没有操后执行应用程序或等待用户命令；对于没有操作系统的系统直接执行应用程序或等待用户命作系统的系统直接执行应用程序或等待用户命令令38启动程序启动程序BootLoaderBootLoader介绍介绍系统的启动通常有两种方式，一种是可以直接系统的启

38、动通常有两种方式，一种是可以直接从从FlashFlash启动，另一种是可以将压缩的内存映启动，另一种是可以将压缩的内存映像文件从像文件从FlashFlash（为节省（为节省FlashFlash资源、提高速度）资源、提高速度）中复制、解压到中复制、解压到RAMRAM，再从，再从RAMRAM启动。启动。当电源打开时，一般的系统会去执行当电源打开时，一般的系统会去执行ROMROM（应（应用较多的是用较多的是FlashFlash）里面的启动代码。这些代）里面的启动代码。这些代码是用汇编语言编写的，其主要作用在于初始码是用汇编语言编写的，其主要作用在于初始化化CPUCPU和板上的必备硬件如内存、中断控制

39、器和板上的必备硬件如内存、中断控制器等。等。有时候用户必须根据自己板子的硬件资源情况有时候用户必须根据自己板子的硬件资源情况做适当的调整与修改。做适当的调整与修改。39主流主流bootloaderbootloader介绍介绍lU-bootlPPCbootlARMbootlBloblRedboot403 3、相应的各种应用程序、相应的各种应用程序 根据不同的应用场合，来编写不同的应根据不同的应用场合，来编写不同的应用程序。嵌入式应用软件不仅要求其准确性、用程序。嵌入式应用软件不仅要求其准确性、安全性和稳定性等方面能够满足实际的应用安全性和稳定性等方面能够满足实际的应用的需要，而且还要尽可能的进行

40、优化，以减的需要，而且还要尽可能的进行优化，以减少对系统资源的消耗，降低硬件成本。所以少对系统资源的消耗，降低硬件成本。所以对嵌入式系统而言，大而全的功能不是目标，对嵌入式系统而言，大而全的功能不是目标，少而精才是它的设计目标。少而精才是它的设计目标。41本章小结本章小结l嵌入式系统是软、硬件可裁剪，满足应用嵌入式系统是软、硬件可裁剪，满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。等严格要求的专用计算机系统。l嵌入式系统一般由硬件和软件两部分组成，嵌入式系统一般由硬件和软件两部分组成，硬件通常包含嵌入式微处理器、存储器和硬件通常包含

41、嵌入式微处理器、存储器和外围接口电路，软件通常由引导程序、操外围接口电路，软件通常由引导程序、操作系统和应用程序组成。作系统和应用程序组成。l嵌入式系统专用性强，系统内核小，具有嵌入式系统专用性强，系统内核小，具有高实时性和高可靠性。高实时性和高可靠性。42思考与练习思考与练习l什么是嵌入式系统？什么是嵌入式系统？l嵌入式系统是怎样组成的？嵌入式系统是怎样组成的？l嵌入式系统嵌入式系统有何特嵌入式系统嵌入式系统有何特点？点？l嵌入式系统有哪些应用？嵌入式系统有哪些应用？43第二章、嵌入式系统的开发第二章、嵌入式系统的开发 442.1 2.1 嵌入式系统开发模式嵌入式系统开发模式 软件开发过程，

42、从编写程序、编译和运行等过程全都在同一个PC机平台上完成。嵌入式系统开发的代码生成是在PC机上完成，但由于嵌入式目标平台的不同，就要求在开发机上的编译器能支持交叉编译（例如GCC）、链接，然后将程序的代码下载到目标机上指定位置，然后还要交叉调试。调试器还是运行在宿主机的操作系统上，被调试的程序是放在目标机上，通过串口或网络接口相连接。主要流程为：编写-交叉编译、链接-定位和下载-调试。嵌入式系统采用这种开发模式主要是自身的特点决定的。452.1 2.1 嵌入式系统的开发模式嵌入式系统的开发模式l嵌入式系统的软件使用交叉开发平台进行开发。l系统软件和应用软件在主机开发平台上开发l系统软件和应用软

43、件在嵌入式硬件平台上运行。l宿主机（Host）是用来开发嵌入式软件的系统。l目标机（Target）是被开发的目的嵌入式系统。l交叉编译器（Cross-compiler）是进行交叉平台开发的主要软件工具。它是运行在一种处理器体系结构上，但是可以生成在另一种不同的处理器体系结构上运行的目标代码的编译器。46交叉式的开发环境示意图交叉式的开发环境示意图 嵌入式系统开发所需的开发工具和环境嵌入式系统开发所需的开发工具和环境472.2 2.2 嵌入式系统的开发方法嵌入式系统的开发方法n嵌入式系统的设计准则嵌入式系统的设计准则n嵌入式系统的设计流程嵌入式系统的设计流程n嵌入式系统的开发方法嵌入式系统的开发

44、方法n嵌入式系统的开发模式嵌入式系统的开发模式n嵌入式系统的测试嵌入式系统的测试481、嵌入式系统的设计准则嵌入式系统的设计准则嵌入式系统设计不同于桌面系统嵌入式系统设计不同于桌面系统,它非常受它非常受制于功能和具体的应用环境。所以嵌入式系统制于功能和具体的应用环境。所以嵌入式系统的设计具有一些特殊的要求。的设计具有一些特殊的要求。嵌入式系统的设计要求嵌入式系统的设计要求:l并发处理并发处理,及时响应及时响应l接口方便接口方便,操作容易操作容易l稳定可靠稳定可靠,维护简便维护简便l功耗管理功耗管理,降低成本降低成本l功能实用功能实用,便于升级便于升级492 2、嵌入式系统的设计流程嵌入式系统的

45、设计流程嵌入式系统开发的最大特点就是需要软硬件嵌入式系统开发的最大特点就是需要软硬件综合开发。其原因在于综合开发。其原因在于:一方面一方面,任何一个嵌入式任何一个嵌入式产品都是软件和硬件的结合体产品都是软件和硬件的结合体;另一方面另一方面,一旦嵌一旦嵌入式产品研发完成入式产品研发完成,软件就固化在硬件环境中软件就固化在硬件环境中,嵌嵌入式软件是针对相应的嵌入式硬件开发的入式软件是针对相应的嵌入式硬件开发的,是专用是专用的。嵌入式系统的这一特点决定了嵌入式应用开的。嵌入式系统的这一特点决定了嵌入式应用开发方法不同于传统的软件工程方法。发方法不同于传统的软件工程方法。50 嵌入式系统的设计流程嵌入

46、式系统的设计流程51从生命周期看嵌入式系统的设计流程从生命周期看嵌入式系统的设计流程523 3、嵌入式系统开发方法嵌入式系统开发方法l设计过程的明确目标是建造一个有用的产品-产品功能-产品性能-制造成本-功耗特性-上市时间l嵌入式产品设计需要一个小组的技术人员协作完成l设计过程会受内外因素的影响而变化534 4、嵌入式系统分层设计模型、嵌入式系统分层设计模型54嵌入式系统的软硬件并行设计嵌入式系统的软硬件并行设计p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be写在最后感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings结束语讲师：XXXXXX XX年XX月XX日