1、2课程目的 以mini2440为硬件平台、以嵌入式Linux为软件平台，介绍嵌入式系统设计的原理和方法,内容涵盖内核、设备驱动开发、应用编程等,介绍了嵌入式系统前沿发展趋势，理解其设计方法，学会嵌入式Linux编程技术。3理论教学课程大纲 第一章第一章 嵌入式技术及其发展现状与趋势嵌入式技术及其发展现状与趋势 第二章第二章 C语言基础语言基础 第二章第二章 嵌入式系统的硬件嵌入式系统的硬件(基于基于mini2440)第四章第四章 嵌入式操作系统嵌入式操作系统 第五章第五章 嵌入式系统的应用程序开发嵌入式系统的应用程序开发 第五章第五章 嵌入式系统的设备驱动程序开发嵌入式系统的设备驱动程序开发
2、第六章第六章 嵌入式系统的图形界面应用编程嵌入式系统的图形界面应用编程7嵌入式技术及其发展现状与趋势嵌入式技术及其发展现状与趋势为什么要学习嵌入式系统为什么要学习嵌入式系统嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的定义、特点及架构嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统与单片机、嵌入式系统与单片机、PC的区别的区别嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的行业发展现状嵌入式系统的行业发展现状8一、为什么要学习嵌入式技术 嵌入式智能（电脑)工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。(MIT的尼葛洛庞帝教授)嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元，它正在成为信息技术（IT）产业
3、争夺的重点之一。每年只有10%-20%的计算机芯片用于台式机或笔记本电脑等，每年有10-20亿块CPU是为嵌入式系统设计制造的：每年有超过1万个新的嵌入式系统计划产生。福特出售的计算能力已超过了IBM，由此可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。9 应用领域日益广泛 被广泛地应用到工业控制系统、仿真系统、医疗仪器、信息家电、通信设备等众多领域中。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。在自动控制领域，用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，硬
4、件方面，不仅有各大公司的微处理器芯片，还有用于学习和研发的各种配套开发包。最近几年，嵌入式设备不断地进入到新的应用领域，比如PDA、手持设备、智能电话和机顶盒（STB）等。10嵌入式系统市场分析嵌入式系统市场分析 嵌入式系统市场是一个增长非常快，规模近嵌入式系统市场是一个增长非常快，规模近3350亿美元的市场。中国在三网融合、互联网、云计亿美元的市场。中国在三网融合、互联网、云计算方面都走在前沿，因此英特尔把嵌入式系统研算方面都走在前沿，因此英特尔把嵌入式系统研究院放在中国。究院放在中国。据统计，全球目前嵌入式市场规模超过据统计，全球目前嵌入式市场规模超过1000亿美亿美元，而且每年以超过元，
5、而且每年以超过30%的速度在增长。在中国的速度在增长。在中国，嵌入式市场规模已超过，嵌入式市场规模已超过500多亿元，预计未来多亿元，预计未来三年中国嵌入式产业仍将有高达三年中国嵌入式产业仍将有高达40%左右的年增左右的年增长率，而到了长率，而到了2012年中国嵌入式市场规模将达年中国嵌入式市场规模将达1000亿元。亿元。2011年中国嵌入式软件市场规模将达到年中国嵌入式软件市场规模将达到4600亿左亿左右。文章链接：工控网右。文章链接：工控网http:/ 英特尔英特尔通信业务部中国区技术支持经理张通信业务部中国区技术支持经理张志斌：英特尔在嵌入式领域的年收入超过志斌：英特尔在嵌入式领域的年收
6、入超过10亿美元，已经成为了继消费电子、亿美元，已经成为了继消费电子、移动移动互联网互联网终端、低成本终端、低成本PC之后的增长支柱市之后的增长支柱市场之一。场之一。2011年第四季度中国智能手机市场销量达到2283万部，同比增长79.6%，环比增长16.8%；中国智能手机用户保有量为2.23亿，占总手机用户的23.2%。2011Q4中国智能手机市场主流的操作系统中，Symbian占32.3%，iOS占11.7%，而Android的表现非常令人欣喜，已经飙升到47.3%2012年中国MCU销售额将突破300亿元，其销量和销售额的增长将始终保持在10以上的较好水平。从增长速度来看，32位产品仍是
7、中国MCU市场增长最快的明星产品，销量和销售额均实现超过70的增长(图3)。14应用例证应用例证 高级酒店，电话、TV、INTERNET、PLAY、EMAIL、KEY、无线集成；美国正在启动一项计划，网络无线介入平台 飞机的电子设备，巴黎、东京、汉城等城市地铁买票系统 电子菜单、数码相机等；施乐Xerox公司于70年代初开始实施其无纸办公室的计划，首先开发了自动付款机系统。它设想要求超市中的每件商品都有一个存贮商品价钱的芯片。当商品小推车经过记帐。当信用卡“扫过”时，就给出清单，这样记账时就不用排队了。医疗电子病历、手持医疗仪器、血压仪。15对提高专业知识和实践能力大有帮助对提高专业知识和实践
8、能力大有帮助 嵌入式系统设计是一门综合性的课程，涉及涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性强，可包括微机原理、单片机设计、操作系统等课程内容。嵌入式系统是软件、硬件设计的完美结合。理论与实践相结合：实践是嵌入式系统课程的重要环节，缺乏实践的嵌入式系统课程是纸上谈兵。通过嵌入式系统课程学习，可提升嵌入式系统设计的专业知识和实际设计能力。知识的积累是与精力和时间的付出成正比的，要成为高手和专家，就需要不断的努力。人才紧缺 目前国内外这方面的人都很稀缺。一方面，是因为这一领域入门门槛较高，不仅要懂较底层软件(例如操作系统级、驱动程序级软件)，对软件专业水平要求较高(嵌入式系统对软件设计的时
9、间和空间效率要求较高)，而且必须懂得硬件的工作原理，所以非专业IT人员很难切入这一领域另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，很多软硬件技术出现时间不长或正在出现(如ARM处理器、嵌入式操作系统、MPEG（Moving Pictures Experts Group/Motin Pictures Experts Group）技术、无线通信协议等)，掌握这些新技术的人当然很少。嵌入式人才稀缺，身价自然就高，越有经验价格就越高。其实嵌入式人才稀少根本原因可能是大多数人无条件接触这需要相应的嵌入式开发板和软件另外需要有经验的人进行指导开发流程 工作环境更为人性化 与企业计算等应用软件不同，嵌入式领
10、域人才的工作强度通常低一些(但收入不低)。搞企业应用软件的IT企业，这个用户的系统搞完了，又得去搞下一个用户的，而且每个用户的需求和完成时间都得按客户要求改变，往往疲于奔命，重复劳动。相比而言，搞嵌入式系统的公司，都有自己的产品计划，按自己的节奏行事。所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同而修改。一个产品型号开发完了，往往有较长一段空闲时间(或只是对软件进行一些小修补)，有时间进行充电和休整。另外，从事嵌入式软件的每个人工作范围相对狭窄，所涉及的专业技术范围就是那些(ARM、RTOS、MPEG、802.11等)，时间长了这些东西会越搞越有经验，卖卖老本，几句指导也够让那些初入道者琢磨半年的
11、。若搞应用软件，可能下一个客户要换成一个完全不同的软件开发平台，那就苦了。易于自主创业 哪天若想创业，搞自已的产品，那么嵌入式是一个不错的主意，这可不像应用软件那样容易被盗版。同济大学土木学院有一个叫启明星的公司开发出一个好象叫“工程e”的掌上PDA，施工技术人员用该PDA可当场进行土木概预算和其它土木计算，据说销路特好。某大学老师开发的饭馆用的点菜PDA(WinCE平台，可无线连网和上网)，据他说销路不错，饭馆点点PDA让客户点菜，多显派头档次。同济大学00级22班当年有一组同学在学Windows程序设计课程时用VC设计了一个功能很强的点菜系统做为课程项目，如果当时将这个软件做成PDA，估计
12、会有些销路(上海火车站南广场的Macdonald便使用很漂亮的PDA给用户点食品，像摸像样的)。这些PDA的硬件设计一般都是请其它公司给订做(这叫“贴牌”:OEM)，都是通用的硬件，我们只管设计软件就变成自己的产品了。19二、嵌入式系统的定义、特点与体系结构 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants）。IEEE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
13、置20一般定义 “以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”21微机学会的定义 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统。可分为系统级、板级、片级 系统级：各种类型的工控器、PC模块 板级：各种类型的带CPU的主板及OEM产品 片级：各种以单片机、DSP、微处理器为核心的产品22嵌入式系统的几个重要特征（1）系统内核小 由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。比如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多，嵌入式Linux内核可裁减,几
14、百k。23（）专用性强 嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。24（）系统精简 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，要求其功能设计及实现上不过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。25（）高实时性OS 实时性是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。固态存储器
15、不同于磁盘、光盘是通过存储芯片内部晶体管的开关状态来存储数据的，由于固态存储器没有读写头、不需要转动，所以固态存储器拥有耗电少、抗震性强的优点。由于成本较高，目前大容量存储中仍然使用机械式硬盘；但在小容量、超高速、小体积的电子设备中，固态存储器拥有非常大的优势。26（5）嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（RealTime Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。27（6）嵌入式系统需要开
16、发工具和环境 由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。专门的交叉编译开发环境 宿主机和目标机一样时为本地编译 交叉编译指宿主机和目标机是不同的系统（必须 做成目标文件下载）28嵌入式系统的架构处理器处理器存储器存储器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29典型嵌入式系统基本组成硬件
17、MPUMPU微处理器微处理器电源电源模块模块时钟时钟复位复位FlashFlashRAMRAMROMROMUSBUSBLCDLCDKeyboardKeyboard外围电路外围电路OtherOther外设外设(Microprocessor Unit)30嵌入式微处理器的特点 对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。可扩展的处理器结构，以能最迅速地开发出满足应
18、用的最高性能的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至W级。31嵌入式微处理器全世界只有4%的计算机处理芯片用于计算机中Source:Embedded Systems Programming,May 1999Average car has about 15 microprocessors.Mercedes S-class:63 microprocessors!32-bit嵌入式微处理器16-bit8-bit4-bit250 million1 billion1 billion1 billion
19、125 million PCsIntel,AMDMotorola,ARM,MIPS,i960,x86,其中只有其中只有4%4%的的微处理器微处理器32嵌入式微处理器分类嵌入式处理器嵌入式微控制器 MCU嵌入式DSP处理器 DSP 嵌入式微处理器 MPU 嵌入式片上系统 SOC33（1）嵌入式微控制器 微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。嵌入式微控制器的典型代表是单片机，目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计
20、数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。34（2）嵌入式DSP处理器 DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、FFT、频谱分析等各种仪器上获得了大规模的应用。DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU等由分立元件实现。1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。目前最为广泛应用的嵌入式DSP处理器
21、是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的应用范围。35（3）、嵌入式微处理器（MPU)MPU（Micro Processor Unit)嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，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，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。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。目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM
22、/StrongARM系列等36（4）嵌入式片上系统(System On Chip)SoC 就是System on Chip，SoC嵌入式系统微处理器就是一种电路系统。它结合了许多功能区块，将多种功能做在一个芯片上，如ARM RISC、MIPS RISC、DSP或是其他的微处理器核心，以及通信接口单元，如USB、TCP/IP、GPRS、GSM、IEEE1394、蓝牙模块接口等等。37 SOC芯片也将在声音、图像、影视、网络及系统逻辑等应用领域中发挥重要作用。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。运用VHDL等硬件描述语言进行系统设计，直接在器件库中调用各种通用处理器的
23、标准，通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商进行生产。38SoC的其他的优点：利用改变内部工作电压，降低芯片功耗。减少芯片对外管脚数，简化制造过程。减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递，可以加快微处理器数据处理的速度。内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时所造成系统杂讯。39常见的嵌入式操作系统 RTOS是32位嵌入式CPU的软件基础RTOS内核 提供CPU的管理硬件初时化，MMU，定时器，中断 RTOS内核提供任务，内存管理 RTOS提供设备管理，文件和网络的支持 RTOS提供C/C+，JAVA，图形模块等编程接口40 实时嵌入式操作系统的种类繁多，大体上分为两种，商用型和免费型。商用型
24、的实操作系统功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，但往往价格昂贵。免费型的实时操作系统在价格方面具有优势，目前主要有Linux和C/OS，稳定性与服务性存在挑战。41VxWorks VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），具有良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域牢牢占据着一席之地。VxWorks所具有的显著特点是：可靠性、实时性和可裁减性。它支持多种处理器，如x86、i960、Sun Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS、POWER PC等等。大多数的VxWo
25、rks API是专有的。42Windows Embedded Windows CE 3.0：一种针对小容量、移动式、智能化、32位、连接设备的模块化实时嵌入式操作系统。针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和服务提供了一种功能丰富的操作系统平台，WindowsCE嵌入但不够实时，属于软实时操作系统，由于其Windows背景，界面比较统一认可。操作系统的基本内核需要至少200K的ROM。43Palm OS Palm OS是著名的网络设备制造商3COM旗下的Palm Computing掌上电脑公司的产品。3COM、CISCO竞争 Palm OS在PDA市场上占有很大的市场份额，Palm OS的市场份
26、额曾经占到将近90%，但现在已经风光不在，其老大地位已被Android抢占。44嵌入式Linux 嵌入式系统越来越追求数字化、网络化和智能化。因此原来在某些设备或领域中占主导地位的软件系统越来越难以为继，整个系统必须是开放的、提供标准的API，并且能够方便地与众多第三方的软硬件沟通。Linux是开放源码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多Linux爱好者又是Linux开发的强大技术后盾。Linux的内核小、功能强大、运行稳定、系统健壮、效率高，易于定制剪裁，在价格上极具竞争力。Linux不仅支持x86 CPU，还可以支持其他数十种CPU芯片。45 嵌入式Linux(Embedded Linux)
27、是指对Linux经过小型化裁剪后，能够固化在容量只有几百K字节或几兆字节的存储器芯片或单片机中，应用于特定嵌入式场合的专用Linux操作系统。嵌入式Linux的开发和研究是目前操作系统领域的一个热点。主要有RTLinux和CLinux linux嵌入项目的数量一再飙升，使其他一些有实力的嵌入式操作系统黯然失色Symbian Symbian系统是塞班公司为手机而设计的操作系系统是塞班公司为手机而设计的操作系统。统。2008年年12月月2日，塞班公司被日，塞班公司被诺基亚诺基亚收购。收购。2011年，诺基亚称年，诺基亚称Symbian只对企业开源，塞班只对企业开源，塞班开源变成只是种口号。由于对新
28、兴技术支持欠佳开源变成只是种口号。由于对新兴技术支持欠佳，塞班占，塞班占智能手机智能手机的市场份额日益萎缩。的市场份额日益萎缩。2011年年6月月22日，诺基亚将塞班项目承包给日，诺基亚将塞班项目承包给埃森哲埃森哲，埃，埃森哲将提供对塞班系统支持服务到森哲将提供对塞班系统支持服务到2016年。年。2011年年12月月21日，诺基亚官方宣布放弃塞班（日，诺基亚官方宣布放弃塞班（Symbian）系统品牌，下一版本操作系统将更名）系统品牌，下一版本操作系统将更名为为诺基亚诺基亚Belle。Symbian曾经在手机市场独占曾经在手机市场独占鳌头，但如今已风光不在。截止至鳌头，但如今已风光不在。截止至2
29、011年年11月，月，塞班系统的全球市场占有量仅为塞班系统的全球市场占有量仅为22.1%，中国中国市市场占有率则降至场占有率则降至23%，均被，均被安卓安卓超过。超过。Android Android是一种以是一种以Linux为基础的开放源码为基础的开放源码操作系操作系统统，主要使用于便携设备。目前尚未有统一中文，主要使用于便携设备。目前尚未有统一中文名称，名称，中国大陆中国大陆地区较多人使用安卓（非官方）地区较多人使用安卓（非官方）或安致（官方）。或安致（官方）。Android操作系统最初由操作系统最初由Andy Rubin开发，最初主要支持开发，最初主要支持手机手机。2005年由年由Goog
30、le收购注资，并组建收购注资，并组建开放手机联盟开放手机联盟开发改良开发改良，逐渐扩展到，逐渐扩展到平板电脑平板电脑及其他领域上。及其他领域上。Android的主要竞争对手是的主要竞争对手是苹果公司苹果公司的的iOS以及以及RIM的的Blackberry OS。2011年第一季度，年第一季度，Android在在全球的市场份额首次超过全球的市场份额首次超过塞班系统塞班系统，跃居全球第，跃居全球第一。一。2011年年11月数据，月数据，Android占据占据全球全球智能手智能手机操作系统市场机操作系统市场52.5%的份额，的份额，中国中国市场占有率市场占有率为为58%。iOS（史蒂夫史蒂夫.doc
31、）苹果苹果iOS是由是由苹果公司苹果公司开发的手持设备操作系统开发的手持设备操作系统。苹果公司最早于。苹果公司最早于2007年年1月月9日的日的Macworld大大会上公布这个系统，最初是设计给会上公布这个系统，最初是设计给iPhone使用的使用的，后来陆续套用到，后来陆续套用到iPod touch、iPad以及以及Apple TV等苹果产品上。等苹果产品上。iOS与苹果的与苹果的Mac OS X操作操作系统一样，它也是以系统一样，它也是以Darwin为基础的，因此同样为基础的，因此同样属于属于类类Unix的商业操作系统。原本这个系统名为的商业操作系统。原本这个系统名为iPhone OS，直到
32、，直到2010年年6月月7日日WWDC大会上大会上宣布改名为宣布改名为iOS。截止至。截止至2011年年11月，根据月，根据Canalys的数据显示，的数据显示，iOS已经占据了全球智能手已经占据了全球智能手机系统市场份额的机系统市场份额的30%，在，在美国美国的市场占有率为的市场占有率为43%。Bada Bada是三星研发的新型智能手机平台，与是三星研发的新型智能手机平台，与当前被广泛关注的当前被广泛关注的Android OS和和iPhone OS在将来形成竞争关系，该平台结合当前在将来形成竞争关系，该平台结合当前热度较高的体验操作方式，承接三星热度较高的体验操作方式，承接三星TouchWI
33、Z的经验，支持的经验，支持Flash界面，对互界面，对互联网应用、重力感应应用、联网应用、重力感应应用、SNS（Social Networking Services）应用有着很好的支）应用有着很好的支撑，电子商务与游戏开发也列入撑，电子商务与游戏开发也列入Bada的主的主体规划中，体规划中，Twitter、CAPCOM、EA和和Gameloft等公司为等公司为Bada的紧密合作伙伴。的紧密合作伙伴。50三、嵌入式系统与单片机、PC机的区别嵌入式系统嵌入式系统 单片机系统单片机系统l目前嵌入式系统的主流是以目前嵌入式系统的主流是以3232位嵌入式微处理器为核心位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和基
34、于实时操作系统（的硬件设计和基于实时操作系统（RTOSRTOS）的软件设计）的软件设计l单片机系统多为单片机系统多为4 4位、位、8 8位、位、1616位机，不适合运行操作系位机，不适合运行操作系统，难以进行复杂的运算及处理功能统，难以进行复杂的运算及处理功能l嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计，单嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计，单片机大多采用软硬件流水设计片机大多采用软硬件流水设计l嵌入式系统设计的核心是软件设计（占嵌入式系统设计的核心是软件设计（占70%70%左右的工作左右的工作量），单片机系统软硬件设计所占比例基本相同量），单片机系统软硬件设计所占比例基本相同51
35、嵌入式系统与单片机在学习方法上不同 单片机学习一般从硬件入手，从硬件体系结构、汇编语言到硬件设计、软件设计 嵌入式系统学习可以从软件入手，从应用层编程到操作系统移植、硬件平台设计较好，按单片机设计的学习流程较难掌握52嵌入式系统 PC机 嵌入式系统一般是专用系统，而PC是通用计算平台 嵌入式系统的资源比PC少得多 嵌入式系统软件故障带来的后果比PC机大得多 嵌入式系统一般采用实时操作系统 嵌入式系统大对成本、功耗的要求更高 嵌入式系统得到多种微处理体系的支持 嵌入式系统需要专用的开发工具53四、嵌入式系统的应用领域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
36、设备移动存贮移动存贮工控设备工控设备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网络网络工业控制工业控制54嵌入式系统在信息家电中的应用嵌入式系统在信息家电中的应用 信息家电（Information Appliance，IA）:低单价、操作简单、可通过因特网发送或获取信息，将逐步分割或替代PC的某些功能，并能与其它信息产品交换资料或讯息的产品可统称为信息家电。55信息家电的分类及特点信息家电的分类及特点信息家电的分类(1)网络电视（NetTV）(2)网上游戏机（Internet gaming device）(3)智能掌上型设备(Interne
37、t smart handheld device)(4)网络电话（Internet screen Phone）(5)Consumer NC（Network computer）client等。信息家电技术特点：(1)处理器发展趋向低成本、高整合性与低耗能。(2)整合数字与模拟处理的技术。(3)较PC更强调通讯能力。(4)利用软件增加产品的差异性(高附加价值的关键)56信息家电的应用信息家电的应用57Consumer Network Topology for BroadbandCable/xDSLResidentialGatewaySmart HomeNetworkGatewayBroadbandM
38、odemHome Network:q Ethernetq HomePNAq 802.11q HomeRFq HomePlugq Smart Home Network:q Power line q Wirelessq Phone lineq EthernetNodeNodeLeverage the existing broadband internet connectionSmart Home Gateway connects Smart Home Network to Home Network Home Network is higher bandwidth Smart Home Networ
39、k should require no new wiringAm186Am186Am186SC520/Am186To InternetPCsSTBPrinter58信息家电提供的服务信息家电提供的服务 安全防范,实时监控着非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生。消费电子产品的智能控制.交互式智能控制,实现智能信息家电的主动性动作响应。家庭信息服务,提供最新的新闻、天气预报、电视节目、交通流量状况，还可以自动管理用户的水电账单、银行和信用卡账户等财务信息。自动维护,实现智能化的故障自诊断、新功能自动扩展。家庭医疗保健,通过网络对用户进行身体检查。59典型的信息家电产品典型的信息家电产品信息家电
40、定义代表性产品网络电视具有机顶盒或内建网络连接的电视Microsoft WebTV网络可视电话具有集成网络接入的屏幕电话InfoGear iPhone网络游戏机具有集成网络接入的游戏操纵台Sega Dreamcast网络智能手持器件智能手机、个人数据助理（PDA）和其它集成网络接入的便携式器件3Com Palm AT&T PocketNet Phone Nokia 9000,9000I,9110,7110NC委托（clients）提供网络接入以及能下载应用软件的器件IBM NetStation 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。社区建筑的水、电、煤气表的远程自动
41、抄表，安全防火、防盗系统，远程点菜器等。62 2010年上半年，我国网民手机上网占比攀升至65.9%。63信息家电信息家电数字机顶盒数字机顶盒 全球高清STB的出货量最近几年保持快速增长。2009年，高清STB出货量增长600万个以上，从2008年的3910万个增长到4520万个。到2012年，高清STB出货量将首次超过标清(SD)STB。到2014年，高清STB将达到1.14亿个，复合年度增长率为20.3%。与此同时，2009年标清STB出货量从2008年的9190万个下降到8760万个。2010年出货量将持平于8730万个。由于服务提供商更加注重高清内容和消费者舍弃标清格式，未来五年标清S
42、TB出货量将继续下滑。6465嵌入式技术在汽车电子中的应用VOLVO S80汽车的CAN总线网络（1818个嵌入式控制模块）个嵌入式控制模块）CANCAN总线网络总线网络66嵌入式技术在军事方面的应用嵌入式技术在军事方面的应用阿富汗参加反恐作战的阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨斯赫耳墨斯”价值价值4 4万美元，万美元，可携带可携带2 2架摄像机，发挥了架摄像机，发挥了很好作用。很好作用。67嵌入式系统高性能武器平台的基础68嵌入式Internet应用69嵌入式技术在交通管理、环境监测中的应用 交通管理在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只
43、需要几百元 水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。加油站 停车场管理70嵌入式系统与机器人技术图：卡耐基梅隆大学和瑞士EPFL研制的机器人控制器 （采用卡西欧PDA和Windows CE）71反恐防暴 2002年11月28日，以色列一选举投票点，发生枪击事件，造成至少7人死亡，数十人受伤。以警方用机器人在检查一具巴勒斯坦枪手的尸体。嵌入式技术应用工业控制 工业方面：机床、冶金、电子、交通、航空航天等行业技术升级的重要基础；五、嵌入式系统技术发展现状http:/ 1.工作经验工作经验 2.学历要求学历要求 3、薪资分布、薪资分布 工作
44、经验不满一年（占35%）的嵌入式工程师月薪完全可以达到3000-5000元甚至5000元以上（占39%），而工作经验一年左右（占20%），月薪则可以上涨到5000-8000元甚至8000元以上（占33%，），三年以上工作经验（占29%）的嵌入式工程师绝大部分可以拿到月薪8000元以上（占24%）。(二二)嵌入式行业公司的基本状况嵌入式行业公司的基本状况 1.所属行业分布情况所属行业分布情况 2、公司规模、公司规模调查数据显示，100人以下的企业（包含“50人以下”和“50-100人”）所占比例为46%，相对去年调查数据的56%低了整整10个百分点，换言之，100人以上规模的企业比去年要高了整整
45、10个百分点。3、硬件开发平台的选择、硬件开发平台的选择 ARM9系列仍然是ARM市场占有率最高的ARM处理器（45%）。Cortex系列处理器作为未来ARM公司主打产品线，其市场份额目前已占15%，超过了ARM11系列，特别是Cortex-A8系列，基本上是目前流行消费电子产品硬件平台的代名词，包括苹果最新的iphone和ipad，均采用Cortex-A8处理器，是目前主流ARM处理器中性能最高的处理器。作为ARM公司未来的主打产品线，相信在ARM的全力推荐下，采用最新ARMv7架构的Cortex系列产品将会在未来的嵌入式处理器市场上，异军突起，大放异彩，抢占更多的市场份额。4、软件开发平台
46、的选择、软件开发平台的选择 嵌入式linux虽然比去年低了5个百分点，但依然占据了明显的优势（48%）。而智能手机操作系统平台竞争更加激烈，Symbian原来拥有的老大地位已风光不再，后来居上的Android及iPhone则大放异彩，特别是采用Linux内核的Android，仅正式上市两年就已经超越称霸十年的Symbian系统，一跃成为全球最受欢迎的智能手机平台。现在，Android不但是手机操作系统，应用于智能手机，也是一个可以广泛用于平板电脑、消费电子、智能家电领域内的综合开发平台，其应用领域和市场份额也在急速扩张。目前，随着国内3G行业的迅猛发展，各个企业对Android开发人才、特别是
47、Android底层系统开发人才的需求量也呈现爆炸式增长态势，而兼具Android应用开发和系统底层开发的全才型Android开发工程师更是成为行业稀缺。5、软件开发语言的使用、软件开发语言的使用 C语言作为嵌入式开发最经常使用的语言的地位依然无容置疑，所占比例高达67%，C+所占比例为15%，位居第二，Java所占比例为8%，位居第三。其他开发语言均占据了较少的比例。从这组数据也可以看出，嵌入式开发目前主要使用的还是C语言，无论是在传统的工业控制领域、通信领域，还是迅猛发展的消费电子，安防控制、信息家电等领域，C语言均是首选。而与去年的调查数据相比，我们不难发现，份额变化最大的是Java语言，
48、取得了3个百分点的增长，究其原因则是随着3G技术的推动，移动互联网发展迅速，特别是Android平台占有率的快速增长，Java语言将在嵌入式专业开发领域内得到了更大范围的使用。6、软硬件人员的安排、软硬件人员的安排 基本都是采用软硬件人员分工合作完成产品的开发方式（接近60%），由此我们可以看到企业最需要的还是擅长某一方向的专才。而从整体统计数据上看，软件开发技能的需求高于硬件开发人才的需求，从各大招聘网站的搜索数据中也可以看出，目前嵌入式软件开发人才的需求量远远大于硬件开发人才，嵌入式系统项目研发差不多80%以上的工作量都是在软件部分，软件是嵌入式系统最核心的部分，也是体现嵌入式系统优势最关
49、键的部分，企业对嵌入式软件开发人才的需求必将持续上涨。当然从求职的角度来讲，同时具备软硬件开发能力的工程师，在求职过程中会拥有更多的选择机会。7、企业人才需求现状、企业人才需求现状 78%左右参与调查的工程师都表示，自己公司目前左右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专业技术人才。相对比都急缺嵌入式开发方面的专业技术人才。相对比去年的去年的83%来说已经低了来说已经低了5个百分点，但人才需求个百分点，但人才需求缺口仍然很大缺口仍然很大（三）嵌入式工程师对职业生涯的看法（三）嵌入式工程师对职业生涯的看法 1、对工作薪资的满意度、对工作薪资的满意度 2、未来一年薪资涨幅、未来
50、一年薪资涨幅 在所有涨薪幅度中，与去年变化最大的一项就是认为薪资涨幅在41%-60%的数据，从去年调查数据的7%上升到今年的15%，增长了8个百分点。究其原因，一是随着嵌入式工程师工作经验的增长，具备多年嵌入式开发经验的工程师越来越多，在职业发展上也将获得越来越多的涨薪机会，另一方面，对比前两届统计数据，说明嵌入式工程师的薪资涨幅较前几年有明显的放大，核心的嵌入式人才是企业发展的动力，也是企业稳定发展的前提，薪资增幅是对他们最好的肯定。3、对公司所给予的发展空间的满意度、对公司所给予的发展空间的满意度 整体上非常满意和基本满意的总计占整体上非常满意和基本满意的总计占76%，接近，接近80%，相
