1、12022-11-15课程目的n本课程介绍了嵌入式系统的前沿技术和发本课程介绍了嵌入式系统的前沿技术和发展趋势，重点讲述了基于展趋势，重点讲述了基于ARMARM微处理器微处理器的嵌的嵌入式硬件平台、嵌入式处理器的指令系统、入式硬件平台、嵌入式处理器的指令系统、嵌入式操作系统。使学生熟悉开发环境与嵌入式操作系统。使学生熟悉开发环境与开发流程、能够掌握嵌入式系统设计的基开发流程、能够掌握嵌入式系统设计的基本方法。本方法。22022-11-15n“嵌入式课程是软、硬结合、实践性很强的嵌入式课程是软、硬结合、实践性很强的课。越来越软之后课。越来越软之后,学生不敢动硬件学生不敢动硬件,敲键盘敲键盘的人烧
2、不了机器。同学们对硬件、软件都要的人烧不了机器。同学们对硬件、软件都要掌握了解掌握了解,否则计算机越来越软之后很危险。否则计算机越来越软之后很危险。”清华大学计算机科学与技术系的杨士强老师清华大学计算机科学与技术系的杨士强老师在谈到嵌入式系统时说。在谈到嵌入式系统时说。32022-11-15n采用仿真软件采用仿真软件SkyEyeSkyEye（天目）。（天目）。“这是清华大这是清华大学博士做的一个工作学博士做的一个工作,XScale,XScale已经都做上去了已经都做上去了,我们我们开实验也用到了。开实验也用到了。”n北航出版社北航出版社源码开放的嵌入式系统软件分析源码开放的嵌入式系统软件分析与
3、实践与实践基于基于SkyEyeSkyEye和和ARMARM开发平台开发平台,“,“这样在这样在微机上就可以做一部分的嵌入式系统实验微机上就可以做一部分的嵌入式系统实验,在实验在实验箱较少的情况下可以辅助教学箱较少的情况下可以辅助教学”。42022-11-15需要的基础知识n先导课程先导课程计算机操作系统（计算机操作系统（LinuxLinux）微机原理微机原理汇编语言汇编语言C/CC/C语言（包括算法）语言（包括算法）现代嵌入式逐渐向网络方面发展，计算机网络。现代嵌入式逐渐向网络方面发展，计算机网络。n需要了解的基础知识需要了解的基础知识了解操作系统、单片机和微机原理的基本概念，了解操作系统、单
4、片机和微机原理的基本概念，能够熟练使用能够熟练使用C/CC/C语言。语言。52022-11-15n掌握一种学习方法掌握一种学习方法-理论学习和实践并理论学习和实践并重重n学习嵌入式软硬件系统的基本概念、基学习嵌入式软硬件系统的基本概念、基本原理和设计方法本原理和设计方法n为未来职场的发展奠定技术基础为未来职场的发展奠定技术基础n前景非常好，现在这方面的人才短缺。前景非常好，现在这方面的人才短缺。而且而且做这方面的越有经验就越高薪，做这方面的越有经验就越高薪，一般不存在一般不存在程序员程序员3535岁失去优势的问题。岁失去优势的问题。不过相对来说，不过相对来说，嵌入式需要的软、硬件知识比较多，所
5、以显嵌入式需要的软、硬件知识比较多，所以显得门槛较高。得门槛较高。大家能够期望的收获62022-11-151.1.马维华马维华 编著编著.嵌入式系统原理与应用嵌入式系统原理与应用.北京：北京邮电大学出版社，北京：北京邮电大学出版社，200620062.2.李驹光李驹光 编著编著.ARM.ARM应用系统开发详解应用系统开发详解.北京：北京航空航天大学出版社，北京：北京航空航天大学出版社，2004 2004 3.3.怯肇乾怯肇乾 编著编著.嵌入式硬件体系设计嵌入式硬件体系设计.北京：机械工业出版社，北京：机械工业出版社，20072007参考教材72022-11-151C H A P T E R绪论
6、绪论82022-11-15主要内容嵌入式系统简介嵌入式系统简介嵌入式处理器嵌入式处理器嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式系统的典型应用嵌入式系统的典型应用92022-11-15嵌入式系统简介n计算机系统的三大领域计算机系统的三大领域n服务器市场服务器市场n功能强功能强n利润最大的市场利润最大的市场n可用性强可用性强n可扩展性可扩展性n桌面市场桌面市场n最广阔的市场最广阔的市场n嵌入式市场嵌入式市场n潜力最大的市场潜力最大的市场102022-11-15嵌入式系统简介n以往计算机分类：以往计算机分类：n巨型机、大型计算机、中型机、小型机和微计巨型机、大型计算机、中型机、小型机和微计算机算机n目前计
7、算机分类：目前计算机分类：超级计算机，大型计算机、工作站、微计算机、超级计算机，大型计算机、工作站、微计算机、亚微计算机亚微计算机112022-11-15n电子计算机就其规模或系统功能而言，可分为巨型、电子计算机就其规模或系统功能而言，可分为巨型、大型、中型、小型、微型计算机和单片机。大型、中型、小型、微型计算机和单片机。综合综合起来说，计算机的分类是这样的：起来说，计算机的分类是这样的：n按照性能指标分类按照性能指标分类n 巨型机：巨型机：高速度、大容量高速度、大容量n 大型机：大型机：速度快、应用于军事技术科研领域速度快、应用于军事技术科研领域 n 小型机：小型机：结构简单、造价低、性能价
8、格比突出结构简单、造价低、性能价格比突出 微型机：微型机：体积小、重量轻、价格低体积小、重量轻、价格低 122022-11-15n超级计算机：超级计算机：通常是指由数百数千甚至更多的处理通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通器（机）组成的、能计算普通PCPC机和服务器不能机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。完成的大型复杂课题的计算机。n工作站工作站：是一种以个人计算机和分布式网络计算为：是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画算与图形、图像处
9、理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。亚微计算机亚微计算机(嵌入式计算机嵌入式计算机)是以嵌入式系统的是以嵌入式系统的 形式隐藏在各种装置、产品和系统中。形式隐藏在各种装置、产品和系统中。132022-11-15嵌入式系统简介嵌入式系统简介n 一般定义一般定义n以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用应用系统对功能、可靠性、成本
10、、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、环境有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统（技术角度）操作系统和计算机硬件集成在一起的系统（技术角度）n嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使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。（系统角度）其紧密耦合在一起的计算机系统。（系统角度）n广义定义广义定义n任何一个非计算机的计算系统任何一个非计算机的计算系统142022-11-15nIEEEIEEE定义定义n嵌入式系统是嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作用于控制、监视或者辅助操作的机器、设备或
11、装置的机器、设备或装置”（原文为（原文为devices used devices used to control,monitor,or assist the to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or operation of equipment,machinery or plantsplants）。）。n通常执行特定功能通常执行特定功能n嵌入式系统的核心嵌入式系统的核心-嵌入式微处理器嵌入式微处理器n严格的时序和稳定性要求严格的时序和稳定性要求n全自动操作循环全自动操作循环嵌入式系统简介152022
12、-11-15nInstitute of Electrical and Electronics Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)Engineers(IEEE)美国电气和电子工程师协会美国电气和电子工程师协会n美国电气和电子工程师协会美国电气和电子工程师协会(IEEE)(IEEE)是一个国际性的是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技术组织之一（成员人数），拥有来自的专业技术组织之一（成员人数），拥有来自175175个国家的个国家的3636万会员万会员
13、(到到20052005年年)。nIEEEIEEE是非盈利机构，活动经费来源主要是会费。是非盈利机构，活动经费来源主要是会费。nIEEEIEEE设有近设有近2020个奖励项目，部分是个奖励项目，部分是IEEEIEEE的资金；有的资金；有的是公司赞助，如的是公司赞助，如IBMIBM、LucentLucent、日立、东芝等。、日立、东芝等。nIEEEIEEE有有600600多个义务工作者从事认证工作，充分利多个义务工作者从事认证工作，充分利用互联网的优势发布各种最新技术信息。用互联网的优势发布各种最新技术信息。162022-11-15嵌入式系统的特点n专用性强专用性强 n由于嵌入式系统通常是面向某个
14、特定应用的，所以嵌入式由于嵌入式系统通常是面向某个特定应用的，所以嵌入式系统的硬件和软件，尤其是软件，都是为特定用户群来设系统的硬件和软件，尤其是软件，都是为特定用户群来设计的，它通常都具有某种专用性的特点。计的，它通常都具有某种专用性的特点。n可靠性高可靠性高 n由于有些嵌入式系统所承担的计算任务涉及产品质量、人由于有些嵌入式系统所承担的计算任务涉及产品质量、人身设备安全、国家机密等重大事务，加之有些嵌入式系统身设备安全、国家机密等重大事务，加之有些嵌入式系统的宿主对象要工作在无人值守的场合，例如危险性高的工的宿主对象要工作在无人值守的场合，例如危险性高的工业环境中、内嵌有嵌入式系统的仪器仪
15、表中、在人际罕至业环境中、内嵌有嵌入式系统的仪器仪表中、在人际罕至的气象检测系统中以及为侦察敌方行动的小型智能装置中的气象检测系统中以及为侦察敌方行动的小型智能装置中等。所以与普通系统相比较，对嵌入式系统可靠性的要求等。所以与普通系统相比较，对嵌入式系统可靠性的要求极高。极高。172022-11-15嵌入式系统的特点n实时性好实时性好 n目前，嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、数据采集、目前，嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、数据采集、传输通信等场合，主要用来对宿主对象进行控制，所以都传输通信等场合，主要用来对宿主对象进行控制，所以都对嵌入式系统有或多或少的实时性。对嵌入式系统有或多或少的实时
16、性。n例如，对嵌入在武器装各中的嵌入式系统、在火箭中的嵌例如，对嵌入在武器装各中的嵌入式系统、在火箭中的嵌入式系统、一些工业控制装置中的控制系统等应用中的实入式系统、一些工业控制装置中的控制系统等应用中的实时性要求就极高。也正因为这种要求，在硬件上嵌人式系时性要求就极高。也正因为这种要求，在硬件上嵌人式系统极少使用存取速度慢的磁盘等存储器，在软件上更是加统极少使用存取速度慢的磁盘等存储器，在软件上更是加以精心设计，从而可使嵌入式系统快速地响应外部事件。以精心设计，从而可使嵌入式系统快速地响应外部事件。n当然，随着嵌入式系统应用的扩展，有些系统对实时性要当然，随着嵌入式系统应用的扩展，有些系统对
17、实时性要求也并不是很高，例如近年来发展速度比较快的手持式计求也并不是很高，例如近年来发展速度比较快的手持式计算机、掌上电脑等。但总体来说，实时性是对嵌入式系统算机、掌上电脑等。但总体来说，实时性是对嵌入式系统的普遍要求，是设计者和用户重点考虑的一个重要指标。的普遍要求，是设计者和用户重点考虑的一个重要指标。182022-11-15嵌入式系统的特点n可裁剪性好可裁剪性好 n从嵌入式系统专用性的特点来看，作为嵌入式系统的供应从嵌入式系统专用性的特点来看，作为嵌入式系统的供应者，理应提供各式各样的硬件和软件以各选用。但是，这者，理应提供各式各样的硬件和软件以各选用。但是，这样做势必会提高产品的成本。
18、样做势必会提高产品的成本。n为了既不提高成本，又满足专用性的需要，嵌入式系统的为了既不提高成本，又满足专用性的需要，嵌入式系统的供应者必须采取相应措施使产品在通用和专用之间进行某供应者必须采取相应措施使产品在通用和专用之间进行某种平衡。种平衡。n目前的做法是，把嵌人式系统硬件和操作系统设计成可裁目前的做法是，把嵌人式系统硬件和操作系统设计成可裁剪的，以便使嵌入式系统开发入员根据实际应用需要来量剪的，以便使嵌入式系统开发入员根据实际应用需要来量体裁衣，去除冗余，从而使系统在满足应用要求的前提下体裁衣，去除冗余，从而使系统在满足应用要求的前提下达到最精简的配置。达到最精简的配置。192022-11
19、-15嵌入式系统的特点n功耗低功耗低 n有很多嵌入式系统的宿主对象都是一些小型应用系统，例有很多嵌入式系统的宿主对象都是一些小型应用系统，例如移动电话、如移动电话、pdapda、mp3mp3、飞机、舰船、数码相机等，这些、飞机、舰船、数码相机等，这些设各不可能配各容量较大的电源，因此低功耗一直是嵌入设各不可能配各容量较大的电源，因此低功耗一直是嵌入式系统最求的目标。式系统最求的目标。n当然也是为了降低系统的功耗，嵌入式系统中的软件一般当然也是为了降低系统的功耗，嵌入式系统中的软件一般不存储于磁盘等载体中，而都固化在存储器芯片或单片系不存储于磁盘等载体中，而都固化在存储器芯片或单片系统的存储器之
20、中。统的存储器之中。n嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后嵌入式系统本身不具备自举开发能力，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的，必须有用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。一套开发工具和环境才能进行开发。202022-11-15嵌入式系统的特点n不可垄断性不可垄断性nPCPC有有WinTelWinTel垄断垄断n嵌入式系统工业的基础是以应用为中心的嵌入式系统工业的基础是以应用为中心的“芯片芯片”设设计和面向应用的软件产品开发。计和面向应用的软件产品开发。n产品相对稳定性产品相对稳定性n普通处理器普通处理器1818
21、月月n嵌入式处理器嵌入式处理器8 81010年年212022-11-15嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展n嵌入式系统的出现至今已经有嵌入式系统的出现至今已经有3030多年的历史，近几多年的历史，近几年来，计算机、通信、消费电子的一体化趋势日益年来，计算机、通信、消费电子的一体化趋势日益明显，嵌入式技术已成为一个研究热点。纵观嵌入明显，嵌入式技术已成为一个研究热点。纵观嵌入式技术的发展过程，大致经历四个阶段。式技术的发展过程，大致经历四个阶段。222022-11-15第一阶段n以单片机为核心低级嵌入式系统系统以单片机为核心低级嵌入式系统系统n以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、以
22、单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。这类系统大部分应用于一伺服、指示设备相配合的功能。这类系统大部分应用于一些专业性强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，些专业性强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控制。通过汇编语言编程对系统进行直接控制。n这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简单、价格低。这种嵌入式系统使用简单、价格低。n以前在
23、国内工业领域应用较为普遍，但是已经远不能适应以前在国内工业领域应用较为普遍，但是已经远不能适应高效的、需要大容量存储的现代工业控制和新兴信息家电高效的、需要大容量存储的现代工业控制和新兴信息家电等领域的需求。等领域的需求。232022-11-15第二阶段第二阶段n以嵌入式以嵌入式CPUCPU为基础、以简单操作系统为核为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。心的嵌入式系统。n主要特点是：主要特点是：CPUCPU种类繁多，通用性比较弱；种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；操作系统达到一定的系统开销小，效率高；操作系统达到一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业化，用户兼容性和扩展性；应用软件
24、较专业化，用户界面不够友好。界面不够友好。242022-11-15第三阶段n以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。n主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核小、效率高，并且具有高度的模块化统内核小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、多任务、和扩展性；具备文件和目录管理、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口具有大量的应用程序接口APIAPI，开发应用程，
25、开发应用程序较简单；嵌入式应用软件丰富。序较简单；嵌入式应用软件丰富。252022-11-15nAPI(ApplicationAPI(Application Programming Interface,Programming Interface,应用应用程序编程接口程序编程接口)是一些预先定义的函数，目的是提是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节，工作机制的细节，API API 接口属于一种操作系统或程接口属于一种
26、操作系统或程序接口。序接口。n APIAPI除了有应用除了有应用“应用程序接口应用程序接口”的意思外，还特的意思外，还特指指 APIAPI的说明文档，也称为帮助文档。另外，也是的说明文档，也称为帮助文档。另外，也是美国石油协会、空气污染指数、医药、空中位置指美国石油协会、空气污染指数、医药、空中位置指示器的英文简称。示器的英文简称。262022-11-15nAPI API 分为四种类型：分为四种类型：n远程过程调用（远程过程调用（RPCRPC）：通过作用在共享数据缓存）：通过作用在共享数据缓存器上的过程（或任务）实现程序间的通信。器上的过程（或任务）实现程序间的通信。n标准查询语言（标准查询语
27、言（SQLSQL）：是标准的访问数据的查询）：是标准的访问数据的查询语言，通过通用数据库实现应用程序间的数据共享。语言，通过通用数据库实现应用程序间的数据共享。n文件传输：文件传输通过发送格式化文件实现应用文件传输：文件传输通过发送格式化文件实现应用程序间数据共享。程序间数据共享。n信息交付：指松耦合或紧耦合应用程序间的小型格信息交付：指松耦合或紧耦合应用程序间的小型格式化信息，通过程序间的直接通信实现数据共享。式化信息，通过程序间的直接通信实现数据共享。n 272022-11-15n图形用户接口（图形用户接口（GUIGUI）nGUI GUI 是是Graphic User InterfaceG
28、raphic User Interface，是图形用，是图形用户接口，主要提供可视化界面方面的接口户接口，主要提供可视化界面方面的接口 ，属于直接用户接口属于直接用户接口 282022-11-15第四阶段n以以InternetInternet为标志的嵌入式系统。为标志的嵌入式系统。n这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于嵌入式系统还孤立于InternetInternet之外，但随着之外，但随着InternetInternet的发展以及的发展以及InternetInternet技术与信息家技术与信息家电、工业控制技术结合日益密切，嵌入式设电
29、、工业控制技术结合日益密切，嵌入式设备与备与InternetInternet的结合将代表嵌入式系统的未的结合将代表嵌入式系统的未来来292022-11-152 2、未来嵌入式系统的发展趋势、未来嵌入式系统的发展趋势n信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得信息时代，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统的几大发展趋势：302022-11-15n1 1嵌入式开发是一项系
30、统工程，因此要求嵌入式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。还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。n目前很多厂商已经充分考虑到这一点，在主推系统的同时，目前很多厂商已经充分考虑到这一点，在主推系统的同时，将开发环境也作为重点推广。将开发环境也作为重点推广。n比如三星在推广比如三星在推广Arm7Arm7，Arm9Arm9芯片的同时还提供开发板和版芯片的同时还提供开发板和版及支持包（及支持包（BSPBSP），而），而WindowCEWindowCE在主推系统时也提
31、供在主推系统时也提供Embedded VCEmbedded VC作为开发工具，还有作为开发工具，还有VxworksVxworks的的TonadoTonado开开发环境，当然，这也是市场竞争的结果。发环境，当然，这也是市场竞争的结果。312022-11-15n2 2网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如带宽的提高日益提高，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，结构电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂。更加复杂。n这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能，为了满这就
32、要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能，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处理器如3232位、位、6464位位RISCRISC芯片或信号处理器芯片或信号处理器DSPDSP增强处理能增强处理能力，同时增加功能接口，如力，同时增加功能接口，如USBUSB，扩展总线类型加强对多媒，扩展总线类型加强对多媒体、图形等的处理，逐步实施片上系统（体、图形等的处理，逐步实施片上系统（SOCSOC）的概念。）的概念。n软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来软件方面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，
33、简化应用程序设计、保障软件质量和缩控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。短开发周期。322022-11-15n3 3网络互联成为必然趋势。网络互联成为必然趋势。n未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬件上提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持件上提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持不足，而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，不足，而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持除了支持TCPTCPIPIP协议，还有的支持协议，还有的支持IEEE1394IEEE1394、USBUSB
34、、CANCAN、BluetoothBluetooth通信接口中的一种或者几种，同时也需要提供相通信接口中的一种或者几种，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。应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。n软件方面系统系统内核支持网络模块，甚至可以在设备上软件方面系统系统内核支持网络模块，甚至可以在设备上嵌入嵌入WebWeb浏览器，真正实现随时随地用各种设备上网。浏览器，真正实现随时随地用各种设备上网。332022-11-15n4 4提供友好的多媒体人机界面提供友好的多媒体人机界面 n嵌入式设备能与用户亲密接触，最重要的因素就是它能提嵌入式设备能与用户亲密接触，最重要的因素就是它能提供
35、非常友好的用户界面。图像界面，灵活的控制方式，使供非常友好的用户界面。图像界面，灵活的控制方式，使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。n这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面，多媒这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面，多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。受。n目前一些先进的目前一些先进的PDAPDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息在显示屏幕上已实现汉字写入、
36、短消息语音发布，但一般的嵌入式设备距离这个要求还有很长的语音发布，但一般的嵌入式设备距离这个要求还有很长的路要走路要走 342022-11-15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352022-11-15goReader Internet eBookSamsung AnyWebInternet Screen PhoneeRemoteIntelligent Home Contro
37、llerTektronix TDS7000 Digital OscilloscopesNixvue Digital AlbumDigital Photo Album一些典型的嵌入式系统应用实例362022-11-15嵌入式系统的应用n家用方面：数字电视、信息家电、智能玩具、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。手持通讯、存储设备的核心。372022-11-15嵌入式视频服务器382022-11-15现代化家庭392022-11-15嵌入式Internet应用402022-11-15嵌入式系统在信息家电中的应用n信息家电信息家电(Information Applian
38、ce(Information Appliance）n一般可认为，那些低单价、操作简单、可一般可认为，那些低单价、操作简单、可通过因特网发送或获取信息，将逐步分割通过因特网发送或获取信息，将逐步分割或替代或替代PCPC的某些功能，并能与其它信息产的某些功能，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品交换资料或讯息的产品可统称为信息家电。电。412022-11-15信息家电的分类及特点n信息家电的分类信息家电的分类n网络电视（网络电视（NetTVNetTV）n网上游戏机（网上游戏机（Internet gaming deviceInternet gaming device）n智能掌上型设
39、备智能掌上型设备(Internet smart handheld device)(Internet smart handheld device)n网络电话（网络电话（Internet screen PhoneInternet screen Phone）nConsumer NC clientConsumer NC client等。等。n信息家电技术特点信息家电技术特点n处理器发展趋向低成本、高整合性与低耗能。处理器发展趋向低成本、高整合性与低耗能。n整合数字与模拟处理的技术。整合数字与模拟处理的技术。n较较PCPC更强调通讯能力。更强调通讯能力。n利用软件增加产品的差异性利用软件增加产品的差异性
40、(高附加价值的关键高附加价值的关键)422022-11-15典型的信息家电产品信息家电信息家电定义定义代表性产品代表性产品网络电视网络电视具有机顶盒或内建网络具有机顶盒或内建网络连接的电视连接的电视Microsoft WebTVMicrosoft WebTV网络可视电话网络可视电话具有集成网络接入的屏具有集成网络接入的屏幕电话幕电话InfoGearInfoGear iPhone iPhone网络游戏机网络游戏机具有集成网络接入的游具有集成网络接入的游戏操纵台戏操纵台Sega DreamcastSega Dreamcast网络智能手持器网络智能手持器件件蜂窝电话、个人数据助蜂窝电话、个人数据助理
41、（理（PDAPDA）和其它集成网）和其它集成网络接入的便携式器件络接入的便携式器件3Com Palm AT&T PocketNet3Com Palm AT&T PocketNet Phone Phone Nokia 9000,9000I,9110,7110Nokia 9000,9000I,9110,7110NCNC委托（委托（clientsclients）提供网络接入以及能下提供网络接入以及能下载应用软件的器件载应用软件的器件IBM NetStationIBM NetStationPC-PC-中间器件中间器件通过通过PCPC接入网络以下载接入网络以下载内容的器件内容的器件DIAMON Mult
42、imedia Rio DIAMON Multimedia Rio Player Player NuvomediaNuvomedia Rocket e-Book Rocket e-BookAudible Mobile PlayerAudible Mobile PlayerSource:IDC,Hambrecht&Quist432022-11-15信息家电数字机顶盒442022-11-15汽车电子产品（汽车电子产品（18个嵌入式控制模块）个嵌入式控制模块）CAN总线网络总线网络VOLVO S80汽车的汽车的CAN总线网络总线网络嵌入式应用汽车电子452022-11-15智能玩具与机器人462022
43、-11-15嵌入式技术应用工业控制n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472022-11-15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。军事侦察482022-11-15 20022002年年1111月月2828日，以色日，以色列一选举投票列一选举投票点，发生枪击点，发生枪击事件，造成至事件，造成至少少7 7人死亡，人死亡，数十人受伤。数十人受伤。以警方用机器以警方用机器人在检查一具人在检查一具巴勒斯坦枪手巴勒斯坦枪手的尸体。的尸体。反恐防暴492
44、022-11-15微型飞行器微型飞行器-“黑寡妇黑寡妇”空中飞行器502022-11-15基于Win CE的移动机器人平台512022-11-15基于RTLinux的仿人机器人 高高 48 cm48 cm重重:6 kg:6 kg灵活性：灵活性：20 DOF20 DOF操作系统操作系统:RT-Linux:RT-Linux接口形式接口形式:USB 1.0(12Mbps):USB 1.0(12Mbps)响应周期响应周期:1ms:1ms能源：能源：DC24V x 6.2A(150W)DC24V x 6.2A(150W)制造：富士通制造：富士通 522022-11-15基于VXworks的火星探路者53
45、2022-11-152004年“勇气号”再次登陆火星542022-11-15嵌入式系统学习方法n嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的ITIT应用领域应用领域之一。嵌入式系统用在一些特定专用设备上，通常这些设之一。嵌入式系统用在一些特定专用设备上，通常这些设备的硬件资源（如处理器、存储器等）非常有限，并且对备的硬件资源（如处理器、存储器等）非常有限，并且对成本很敏感，有时对实时响应要求很高等。特别是随着消成本很敏感，有时对实时响应要求很高等。特别是随着消费家电的智能化，嵌入式更显重要。费家电的智能化，嵌入式更显重要。n像我们平常常见到的手机、像我们平常
46、常见到的手机、PDAPDA、电子字典、可视电话、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3 PlayerVCD/DVD/MP3 Player、数字相机（、数字相机（DCDC）、数字摄像机）、数字摄像机(DV)(DV)、U-DiskU-Disk、机顶盒、机顶盒(Set Top Box)(Set Top Box)、高清电视、高清电视(HDTV)(HDTV)、游戏机、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。嵌入式系统。
47、552022-11-15n嵌入式系统是软硬结合的东西，搞嵌入式开发的人嵌入式系统是软硬结合的东西，搞嵌入式开发的人有两类。有两类。n一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，主要是搞硬件设计，有时要开发一些与硬件关人，主要是搞硬件设计，有时要开发一些与硬件关系最密切的最底层软件，如系最密切的最底层软件，如BootLoaderBootLoader、Board Board Support Package(Support Package(像像PCPC的的BIOSBIOS一样，往下驱动硬件，一样，往下驱动硬件，往上支持操作系统），最初级的硬件驱动程序等
48、。往上支持操作系统），最初级的硬件驱动程序等。n优势是对硬件原理非常清楚，不足是他们更擅长定优势是对硬件原理非常清楚，不足是他们更擅长定义各种硬件接口，但对复杂软件系统往往力不从心义各种硬件接口，但对复杂软件系统往往力不从心（例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等）。（例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等）。562022-11-15n另一类是学软件、计算机专业出身的人，主要从事另一类是学软件、计算机专业出身的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。嵌入式操作系统和应用软件的开发。n如果学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，完全也如果学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，完全也可写可写
49、BSPBSP和硬件驱动程序。和硬件驱动程序。n嵌入式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌嵌入式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作（目前有很多公司将硬件设计包给入式系统的最主要工作（目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司了专门的硬件公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计，国内的硬件设计力量很弱，很多嵌入式公司自己只设计，国内的硬件设计力量很弱，很多嵌入式公司自己只负责开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大负责
50、开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大程度在软件上，在软件方面是最有程度在软件上，在软件方面是最有“花头花头”可做的），可做的），n所以搞软件的人完全不用担心在嵌入式市场上的用武之地，所以搞软件的人完全不用担心在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势。是目前的趋势。572022-11-15na a 掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理 nb b 必须掌握一个嵌入式操作系统必须掌握一个嵌入式操作系统 nc c 熟悉嵌入式软件开发流程。熟悉嵌入式软件开发流程。5
