1、 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)倪福川倪福川華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院計(jì)算機(jī)系華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院計(jì)算機(jī)系2主要內(nèi)容嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式處理器嵌入式處理器嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)典型應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)典型應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)過程嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)過程3嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)簡介n微處理器微處理器(Microprocessor Unit, MPU) n微控制器微控制器(Microcontroller Unit, MCU) n嵌入式嵌入式DSP (Embedded Digital Signal Processor, EDSP) n片上系統(tǒng)片上系統(tǒng)(System On Chip) 4嵌入

2、式處理器分類n微處理器微處理器(Microprocessor Unit, MPU) n微控制器微控制器(Microcontroller Unit, MCU) n嵌入式嵌入式DSP (Embedded Digital Signal Processor, EDSP) n片上系統(tǒng)片上系統(tǒng)(System On Chip) 5嵌入式微處理器6n目前主要的嵌入式處理器類型有目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88Am186/88、386EX386EX、SC-400SC-400、PowerPCPowerPC、6800068000、MIPSMIPS、ARM/StrongARMARM/StrongARM系列

3、等系列等嵌入式微處理器7嵌入式微控制器n又稱單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計(jì)數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。n代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12 /16、68300等。8嵌入式微控制器n微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。從而使功耗和成本下降、可靠性提高。n微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控

4、制微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱為微控制器。因此稱為微控制器。9嵌入式DSP處理器nDSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。nDSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。10嵌入式DSP處理器n有代表性的產(chǎn)品是Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。nMotorola公司

5、的DSP56000已經(jīng)發(fā)展成為DSP56000，DSP56100, DSP56200和DSP56300等幾個不同系列的處理器。nPHILIPS公司今年來也推出了基于可重置嵌入式DSP結(jié)構(gòu)低成本、低功耗技術(shù)上制造的DSP處理器，特點(diǎn)是具備雙Harvard結(jié)構(gòu)和雙乘/累加器單元，應(yīng)用目標(biāo)是大批量消費(fèi)類電子產(chǎn)品。11n嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)SoC就是System on Chip，SoC是一種基于IP（Intellectual Property）核嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。它結(jié)合了許多功能區(qū)塊，將功能做在一個芯片上，ARM RISC、MIPS RISC、DSP或是其他的微處理器核心，加上通信的接口單元，例

6、如通用串行端口（USB）、TCP/IP通信單元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、藍(lán)牙模塊接口等等，這些單元以往都是依照各單元的功能做成一個個獨(dú)立的處理芯片。12SOC體系結(jié)構(gòu)ASIC CoreMemoryEmbedded ProcessorCoreAnalogFunctionsCommunicationSensorInterface13SOC體系結(jié)構(gòu)n在一個硅片上實(shí)現(xiàn)一個復(fù)雜的系統(tǒng)n各種通用處理器內(nèi)核將作為標(biāo)準(zhǔn)庫，和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為VLSI設(shè)計(jì)中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，用標(biāo)準(zhǔn)的VHDL等語言描述，存儲在器件庫中。n用戶只需定義出其整個應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后就可以將設(shè)計(jì)

7、圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。 14知識產(chǎn)權(quán)15主要內(nèi)容嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式處理器嵌入式處理器嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的典型應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的典型應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)過程嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)過程16嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式應(yīng)用嵌入式應(yīng)用信息家電信息家電智能玩具智能玩具軍事電子軍事電子通信設(shè)備通信設(shè)備移動存貯移動存貯工控設(shè)備工控設(shè)備智能儀表智能儀表汽車電子汽車電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備消費(fèi)電子消費(fèi)電子軍事國防軍事國防電子商務(wù)電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制工業(yè)控制17goRead

8、er Internet eBookSamsung AnyWebInternet Screen PhoneeRemoteIntelligent Home ControllerTektronix TDS7000 Digital OscilloscopesNixvue Digital AlbumDigital Photo Album一些典型的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例18嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用n家用方面：數(shù)字電視、信息家電、智能玩具、手持通訊、存儲設(shè)備的核心。19嵌入式視頻服務(wù)器20現(xiàn)代化家庭21嵌入式Internet應(yīng)用22嵌入式系統(tǒng)在信息家電中的應(yīng)用n信息家電(Information Appliance）n一

9、般可認(rèn)為，那些低單價、操作簡單、可通過因特網(wǎng)發(fā)送或獲取信息，將逐步分割或替代PC的某些功能，并能與其它信息產(chǎn)品交換資料或訊息的產(chǎn)品可統(tǒng)稱為信息家電。23信息家電的分類及特點(diǎn)n信息家電的分類n網(wǎng)絡(luò)電視（NetTV）n網(wǎng)上游戲機(jī)（Internet gaming device）n智能掌上型設(shè)備(Internet smart handheld device)n網(wǎng)絡(luò)電話（Internet screen Phone）nConsumer NC client等。n信息家電技術(shù)特點(diǎn)n處理器發(fā)展趨向低成本、高整合性與低耗能。n整合數(shù)字與模擬處理的技術(shù)。n較PC更強(qiáng)調(diào)通訊能力。n利用軟件增加產(chǎn)品的差異性(高附加價值

10、的關(guān)鍵)24典型的信息家電產(chǎn)品信息家電定義代表性產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)電視具有機(jī)頂盒或內(nèi)建網(wǎng)絡(luò)連接的電視Microsoft WebTV網(wǎng)絡(luò)可視電話具有集成網(wǎng)絡(luò)接入的屏幕電話InfoGear iPhone網(wǎng)絡(luò)游戲機(jī)具有集成網(wǎng)絡(luò)接入的游戲操縱臺Sega Dreamcast網(wǎng)絡(luò)智能手持器件蜂窩電話、個人數(shù)據(jù)助理（PDA）和其它集成網(wǎng)絡(luò)接入的便攜式器件3Com Palm AT&T PocketNet Phone Nokia 9000,9000I,9110,7110NC委托（clients）提供網(wǎng)絡(luò)接入以及能下載應(yīng)用軟件的器件IBM NetStationPC-中間器件通過PC接入網(wǎng)絡(luò)以下載內(nèi)容的器件DIAMO

11、N Multimedia Rio Player Nuvomedia Rocket e-BookAudible Mobile PlayerSource: IDC, Hambrecht & Quist2526信息家電數(shù)字機(jī)頂盒27VOLVO S80汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)嵌入式應(yīng)用汽車電子28智能玩具與機(jī)器人29嵌入式技術(shù)應(yīng)用工業(yè)控制n工業(yè)方面：機(jī)床、冶金、電子、交通、航空航天等行業(yè)技術(shù)升級的重要基礎(chǔ)30阿富汗參加反恐作戰(zhàn)的阿富汗參加反恐作戰(zhàn)的“赫耳墨斯赫耳墨斯”價值價值4 4萬美元，萬美元，可攜帶可攜帶2 2架攝像機(jī)，發(fā)揮了架攝像機(jī)，發(fā)揮了很好作用。很好作用。軍事偵察31反恐防暴32微型飛行器微型飛行器-“黑寡婦黑寡婦”空中飛行器33基于Win CE的移動機(jī)器人平臺34基于RTLinux的仿人機(jī)器人 高高 48 cm48 cm重重: 6 kg: 6 kg靈活性：靈活性：20 DOF20 DOF操作系統(tǒng)