1單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)第一講本次課主要內(nèi)容一、課程概述教學(xué)目標(biāo)、課程主要知識(shí)點(diǎn)、課程安排、考核等。二、嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展、特點(diǎn)、組成、種類、應(yīng)用、發(fā)展趨勢(shì)等。2一、課程概述1

教學(xué)目標(biāo)2主要知識(shí)點(diǎn)3課程內(nèi)容安排4考核5參考資料6如何學(xué)習(xí)本課程341.教學(xué)目標(biāo)課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)與嵌入式系統(tǒng)定位：專業(yè)選修課程教學(xué)目標(biāo)：掌握基本概念、了解本學(xué)科動(dòng)態(tài)、開(kāi)闊學(xué)習(xí)眼界，使學(xué)員對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)有全面的了解，具備一定的設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，為深入開(kāi)展相關(guān)研究奠定良好的基礎(chǔ)。52.課程主要知識(shí)點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)基本概念；嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)方法；嵌入式操作系統(tǒng)的基本概念、基本應(yīng)用；單片機(jī)、ARM的基本應(yīng)用。63.課程安排第一章嵌入式系統(tǒng)概述 2課時(shí)第二章嵌入式硬件系統(tǒng) 2課時(shí)第三章單片機(jī)原理 12課時(shí)第四章嵌入式軟件系統(tǒng)及嵌入式操作系統(tǒng) 6課時(shí)第五章ARM微處理器及應(yīng)用 6課時(shí)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

10課時(shí)考試 2課時(shí)

共40學(xué)時(shí)74考核課程考核以“筆試成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)”兩方面綜合確定成績(jī)。筆試成績(jī)占80%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%?？荚噧?nèi)容以上課內(nèi)容為主，從中提取考核點(diǎn)?？荚嚥扇￠_(kāi)卷方式。85參考資料MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用，自編教材；單片機(jī)原理及接口技術(shù)，李朝青，北京航空航天大學(xué)出版社；單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例，彭偉編著，電子工業(yè)出版社；51單片機(jī)C語(yǔ)言教程，郭天祥編著，電子工業(yè)出版社；6如何學(xué)習(xí)本課程實(shí)踐性仿真系統(tǒng)、實(shí)際開(kāi)發(fā)板基本應(yīng)用各種接口的應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)及其應(yīng)用必須掌握的軟件KeilμVisionProteus9后續(xù)應(yīng)學(xué)習(xí)的軟件PADS-PowerLogic、PowerPCBFPGADSPWinCE、Linux、Vxworks……10二、嵌入式系統(tǒng)概述1.本次課要達(dá)到的目標(biāo)2.生活周圍的嵌入式系統(tǒng)3.嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)4.嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)5.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史6.嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)7.創(chuàng)意思維的捕捉、分析與實(shí)現(xiàn)8.嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程111.本次課的目標(biāo)熟悉嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成、術(shù)語(yǔ)、基本概念、軟硬件開(kāi)發(fā)流程、開(kāi)發(fā)流程、發(fā)展趨勢(shì)。12二、嵌入式系統(tǒng)概述1.本次課要達(dá)到的目標(biāo)2.生活周圍的嵌入式系統(tǒng)3.嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)4.嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)5.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史6.嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)7.創(chuàng)意思維的捕捉、分析與實(shí)現(xiàn)8.嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程132.生活周圍的嵌入式系統(tǒng)據(jù)統(tǒng)計(jì)：歐美國(guó)家平均每人擁有的嵌入式處理器數(shù)量超過(guò)10個(gè)。福特公司所出售汽車中所含的處理器的計(jì)算能力大于IBM公司出售的計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。14消費(fèi)類電子：數(shù)字電視、信息家電、智能玩具、手持通訊等。15智能家居管理系統(tǒng)：社區(qū)建筑的水、電、煤氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)等。16社會(huì)發(fā)展方面：嵌入式Internet應(yīng)用17汽車電子：汽車電子產(chǎn)品（18個(gè)嵌入式控制模塊）——CAN總線網(wǎng)絡(luò)。18VOLVOS80汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)智能玩具與機(jī)器人19軍事偵察20阿富汗參加反恐作戰(zhàn)的“赫耳墨斯”價(jià)值4萬(wàn)美元，可攜帶2架攝像機(jī)，發(fā)揮了很好作用。反恐防暴212002年11月28日，以色列一選舉投票點(diǎn)，發(fā)生槍擊事件，造成至少7人死亡，數(shù)十人受傷。以警方用機(jī)器人在檢查一具巴勒斯坦槍手的尸體。22掌上電腦CPU:intelPXA255400MHzFLASH:64MSDRAM:64MBluetouth影音CompactFlash電源管理紅外線接口

事實(shí)上，嵌入式系統(tǒng)無(wú)外不在，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)也開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)被稱為后PC技術(shù)的春天。23二、嵌入式系統(tǒng)概述1.本次課要達(dá)到的目標(biāo)2.生活周圍的嵌入式系統(tǒng)3.嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)4.嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)5.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史6.嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)7.創(chuàng)意思維的捕捉、分析與實(shí)現(xiàn)8.嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程243.嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)（1）

嵌入式系統(tǒng)的IEEE定義（2）嵌入式系統(tǒng)的一般定義（3）嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)（4）嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)的區(qū)別2526（1）

嵌入式系統(tǒng)的IEEE定義IEEE(國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì))定義原文：devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants.

嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”?？梢钥闯?，此定義是從應(yīng)用上考慮的，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)電等附屬裝置。27（2）嵌入式系統(tǒng)的一般定義“以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件、硬件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。”根據(jù)該定義，嵌入式系統(tǒng)本身是一個(gè)相對(duì)模糊的定義。一個(gè)手持的MP3、MP4和一個(gè)PC104小型工控機(jī)都可以認(rèn)為是嵌入式系統(tǒng)。

總之，嵌入式系統(tǒng)采用“量體裁衣”的方式把所需的功能嵌入到各種應(yīng)用系統(tǒng)中。嵌入式系統(tǒng)為一種計(jì)算機(jī)軟件與硬件的綜合體，特別強(qiáng)調(diào)「量身定做」的原則，基于某一種特殊用途上，針對(duì)這項(xiàng)用途開(kāi)發(fā)出截然不同的一項(xiàng)系統(tǒng)出來(lái)，這就是所謂的客制化(Customized)系統(tǒng)。28它具備了下列四項(xiàng)特性：用來(lái)執(zhí)行特定功能以微電腦與周邊構(gòu)成核心需要嚴(yán)格的時(shí)序與穩(wěn)定度全自動(dòng)操作循環(huán)293030專用性

采用專用的嵌入式處理器 功能算法專用性 系統(tǒng)對(duì)用戶透明小型化與有限資源結(jié)構(gòu)緊湊處理速度、存儲(chǔ)容量、資源有限軟件需要專用設(shè)備進(jìn)行更新（3）嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)3131軟硬件協(xié)同一體化軟件硬件協(xié)同設(shè)計(jì)（Co-design）應(yīng)用軟件與操作系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)需要交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)平臺(tái)：宿主機(jī)（Host）執(zhí)行機(jī)：目標(biāo)機(jī)（Target）（4）嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)的區(qū)別一般專用于特定的任務(wù)，而PC是一個(gè)通用計(jì)算機(jī)；使用多種類型的處理器；極其關(guān)注成本；有實(shí)時(shí)約束；使用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)；軟件故障造成的后果比PC系統(tǒng)更嚴(yán)重；32大多有功耗約束；經(jīng)常在極端的環(huán)境下運(yùn)行；系統(tǒng)資源比PC系統(tǒng)少的多；通常所有目標(biāo)代碼存放在ROM/EPROM/EEPROM中；需要專用工具和方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)；嵌入式系統(tǒng)的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)PC。3334通用計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)形式與類型實(shí)實(shí)在在的計(jì)算機(jī)。按其體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度和規(guī)?？煞譃榇笮蜋C(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微機(jī)“看不見(jiàn)”的計(jì)算機(jī)，形式多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，按應(yīng)用進(jìn)行分類組成通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外設(shè)、軟硬件相對(duì)獨(dú)立面向特定應(yīng)用的微處理器，總線和外設(shè)一般集成在處理器內(nèi)部，軟硬件緊密結(jié)合系統(tǒng)資源系統(tǒng)資源充足，有豐富的編譯器、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、調(diào)試器等系統(tǒng)資源緊缺，沒(méi)有編譯器等相關(guān)開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)方式開(kāi)發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)都是通用計(jì)算機(jī)采用交叉編譯方式，開(kāi)發(fā)平臺(tái)一般是通用計(jì)算機(jī)，運(yùn)行平臺(tái)是嵌入式系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)性應(yīng)用程序可重新編程一般不能重新編程開(kāi)發(fā)發(fā)展目標(biāo)編程功能電腦，普遍進(jìn)入社會(huì)變?yōu)閷Ｓ秒娔X，實(shí)現(xiàn)“普及計(jì)算”二、嵌入式系統(tǒng)概述1.本次課要達(dá)到的目標(biāo)2.生活周圍的嵌入式系統(tǒng)3.嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)4.嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)5.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史6.嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)7.創(chuàng)意思維的捕捉、分析與實(shí)現(xiàn)8.嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程354.嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（1）

嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架（2）嵌入式系統(tǒng)的硬件組成（3）

嵌入式處理器（4）嵌入式系統(tǒng)的軟件組成（5）嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式36

（1）

嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)（可選），以及用戶的應(yīng)用軟件系統(tǒng)等四個(gè)部分組成。一個(gè)典型的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用3839嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例40iphone4手機(jī)處理器存儲(chǔ)器輸入模塊輸出模塊操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件（2）嵌入式系統(tǒng)的硬件組成

嵌入式系統(tǒng)的硬件以嵌入式處理器為核心，配置必要的外圍接口、外設(shè)部件。

一般包括有：嵌入式處理器、存儲(chǔ)器、I/O系統(tǒng)和外設(shè)。41第二章將詳細(xì)討論（3）

嵌入式處理器嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運(yùn)行的硬件單元。種類極多，目前已超過(guò)1000種。43嵌入式處理器的特點(diǎn)對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力；具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能；可擴(kuò)展、系列化的處理器結(jié)構(gòu)；通常，嵌入式微處理器功耗很低；高集成度，具有豐富的I/O功能和I/O種類。44主要類型：嵌入式微控制器MCU（MicrocontrollerUnit）嵌入式DSP處理器EDSP(EmbeddedDigitalSignalProcessor)嵌入式微處理器MPU(EmbeddedMicroprocessorUnit)嵌入式片上系統(tǒng)SOC(SystemOnChip)45嵌入式微控制器MCU（MicrocontrollerUnit）嵌入式微控制器將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要硬件集成到一塊芯片中。一般以微處理器內(nèi)核為核心，集成ROM/EPROM、RAM、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門(mén)狗、串口、A/D、D/A等各種必要的功能和外設(shè)。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱為微控制器。

單片機(jī)是嵌入式微控制器的典型代表。46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。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流，占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場(chǎng)份額。典型器件包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及MCU8XC930/931、C540、C541等。47嵌入式DSP處理器EDSPDSP處理器是專門(mén)用于信號(hào)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)，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。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。4870年代出現(xiàn)DSP的理論算法；1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。其運(yùn)算速度比MPU快了幾十倍，在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。到80年代后期，DSP的運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也從上述范圍擴(kuò)大到了通信和計(jì)算機(jī)方面。90年代后，DSP發(fā)展到了第五代產(chǎn)品，集成度更高，使用范圍也更加廣闊。49目前最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000/C6000系列。50嵌入式微處理器（MPU）嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來(lái)的。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，其價(jià)格也相應(yīng)較高。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。51目前主要的嵌入式處理器類型有PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等。52嵌入式片上系統(tǒng)SOCSOC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的熱門(mén)話題之一。SOC最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無(wú)縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。SOC具有極高的綜合性，在一個(gè)硅片內(nèi)部運(yùn)用VHDL等硬件描述語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)。用戶不需要繪制龐大復(fù)雜的電路板并進(jìn)行連接焊制。53只需要使用精確的語(yǔ)言，直接在器件庫(kù)中調(diào)用各種通用處理器的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過(guò)仿真之后就可以直接交付芯片廠商進(jìn)行生產(chǎn)。絕大部分系統(tǒng)構(gòu)件都是在系統(tǒng)內(nèi)部，整個(gè)系統(tǒng)就特別簡(jiǎn)潔，不僅減小了系統(tǒng)的體積和功耗，而且提高了系統(tǒng)的可靠性，提高了設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率。54SOC往往是專用的，大部分都不為用戶所知，典型的SOC產(chǎn)品是Philips的SmartXA，Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，XilinxAltera等公司推出的FPGA等。55嵌入式處理器小結(jié)：驅(qū)動(dòng)層軟件操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件57

（4）

嵌入式系統(tǒng)的軟件驅(qū)動(dòng)層軟件中間層為上層軟件提供了設(shè)備的操作接口。上層程序只需調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序提供的接口，而不用理會(huì)設(shè)備具體的內(nèi)部操作。驅(qū)動(dòng)層軟件（中間層）將系統(tǒng)軟件與底層硬件部分進(jìn)行了隔離，使得系統(tǒng)的底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與硬件無(wú)關(guān)。具體包括硬件抽象層HAL及其具體實(shí)現(xiàn)：板級(jí)支持包BSP。58硬件抽象層HALHAL（HardwareAbstractionLayer）是位于操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件電路之間的接口層，其目的是將硬件抽象化，可以通過(guò)程序來(lái)控制所有硬件電路，如CPU、I/O、存儲(chǔ)器等的操作，從而使設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與硬件無(wú)關(guān)，提高了系統(tǒng)的可移植性。在定義抽象層時(shí)需要根據(jù)系統(tǒng)需求規(guī)定統(tǒng)一的軟硬件接口標(biāo)準(zhǔn)。在功能上應(yīng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)硬件的初始化、數(shù)據(jù)的I/O操作、硬件設(shè)備的配置操作等功能。59板級(jí)支持包BSP

BSP主要是為驅(qū)動(dòng)程序提供訪問(wèn)硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)包，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)操作系統(tǒng)的支持。不同操作系統(tǒng)有不同的板級(jí)支持包。具體完成：①在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，完成對(duì)硬件的初始化。如對(duì)設(shè)備的中斷、CPU的寄存器和內(nèi)存區(qū)域的分配等進(jìn)行操作。初始化過(guò)程包括：片級(jí)初始化板級(jí)初始化系統(tǒng)初始化

60②為驅(qū)動(dòng)程序提供訪問(wèn)硬件的手段。如系統(tǒng)是統(tǒng)一編址的，則可以直接在驅(qū)動(dòng)程序中用C語(yǔ)言的函數(shù)進(jìn)行訪問(wèn)。如是單獨(dú)編址的，只能用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)函數(shù)進(jìn)行訪問(wèn)。BSP就是為上層的驅(qū)動(dòng)程序提供訪問(wèn)硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)包。61當(dāng)前，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的提供商基本上都要提供性能穩(wěn)定可靠、可移植性好、可配置性好、規(guī)范化的板級(jí)支持包。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者只需在原來(lái)板級(jí)支持包基礎(chǔ)上作一定改動(dòng)，就可以適應(yīng)性的目標(biāo)硬件環(huán)境。62操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)層包含嵌入式內(nèi)核、嵌入式TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、嵌入式文件系統(tǒng)、嵌入式GUI系統(tǒng)和電源管理等部分。其中嵌入式內(nèi)核是基礎(chǔ)和必備的部分，其他部分要根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的需要來(lái)確定。作為嵌入式系統(tǒng)軟硬件資源的管理者，負(fù)責(zé)系統(tǒng)軟硬件資源的調(diào)度與分配，保證系統(tǒng)資源被有效合理使用。嵌入式操作系統(tǒng)掩蓋了底層硬件的復(fù)雜性，提高了軟件的開(kāi)發(fā)效率和可維護(hù)性。6364嵌入式操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)在指定的時(shí)間內(nèi)未能實(shí)現(xiàn)某個(gè)確定的任務(wù)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的全面失敗，則系統(tǒng)被稱為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)，如精密車床、導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)。65

在軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，雖然響應(yīng)時(shí)間同樣重要，但是超時(shí)卻不會(huì)導(dǎo)致致命錯(cuò)誤，如DV視頻播放器，智能家電等。66應(yīng)用程序應(yīng)用層軟件主要是由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用任務(wù)組成，每個(gè)應(yīng)用任務(wù)完成特定的工作，如I/O任務(wù)、計(jì)算任務(wù)和通信任務(wù)等，一般由操作系統(tǒng)調(diào)度各個(gè)任務(wù)。應(yīng)用層要針對(duì)不同的應(yīng)用來(lái)編寫(xiě)程序。67嵌入式軟件與通用軟件的區(qū)別？通用軟件嵌入式軟件特性通用性軟件針對(duì)特殊應(yīng)用的軟件儲(chǔ)存于硬盤(pán)上儲(chǔ)存于芯片中可容忍出錯(cuò)不允許出錯(cuò)容易更換不容易更換容易被破壞不容易被破壞容易被盜用不容易被盜用68（5）嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式

軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，從編寫(xiě)程序、編譯和運(yùn)行等過(guò)程全都在同一個(gè)PC機(jī)平臺(tái)上完成。嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的代碼生成是在PC機(jī)上完成，但由于嵌入式目標(biāo)平臺(tái)的不同，就要求在開(kāi)發(fā)機(jī)上的編譯器能支持交叉編譯（例如GCC）、鏈接，然后將程序的代碼下載到目標(biāo)機(jī)上指定位置，然后還要交叉調(diào)試。調(diào)試器運(yùn)行在宿主機(jī)的操作系統(tǒng)上，被調(diào)試的程序是在目標(biāo)機(jī)上，通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)接口相連接。

69主要流程為：編寫(xiě)-交叉編譯、鏈接-定位和下載-調(diào)試。嵌入式系統(tǒng)采用這種開(kāi)發(fā)模式主要是自身的特點(diǎn)決定的。交叉編譯器(Cross-compiler)：是一種運(yùn)行在通用計(jì)算機(jī)上的、但是能夠生成在另一種處理器上運(yùn)行的目標(biāo)代碼的編譯器。交叉開(kāi)發(fā)：在一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行軟件編輯、編譯，然后下載到嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行調(diào)試。70

開(kāi)發(fā)環(huán)境和工具一般使用于開(kāi)發(fā)主機(jī)（如微機(jī)）的資源，包括語(yǔ)言編譯器、連接定位器、調(diào)試器等。開(kāi)發(fā)平臺(tái)一般有4部分組成：硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)工具。注意：嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件位于嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品本身，開(kāi)發(fā)工具則獨(dú)立于嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品之外。71二、嵌入式系統(tǒng)概述1.本次課要達(dá)到的目標(biāo)2.生活周圍的嵌入式系統(tǒng)3.嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)4.嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)5.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史6.嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)7.創(chuàng)意思維的捕捉、分析與實(shí)現(xiàn)8.嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程7273735.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史1.20世紀(jì)70年代普通的微處理器構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)硬件：8080（intel）、6800（Motorola）、Z80（zilog）、單板機(jī)軟件：匯編語(yǔ)言、宏語(yǔ)言74742.20世紀(jì)80年代以微控制器為主構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)硬件：?jiǎn)纹瑱C(jī)、DSP軟件：嵌入式操作系統(tǒng)75753.20世紀(jì)90年代至今嵌入式系統(tǒng)的核心處理器多樣化硬件：ARM、DSP、FPGA、ASIC等 高速、高精度、低功耗軟件：實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)二、嵌入式系統(tǒng)概述1.本次課要達(dá)到的目標(biāo)2.生活周圍的嵌入式系統(tǒng)3.嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)4.嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)5.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史6.嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)7.創(chuàng)意思維的捕捉、分析與實(shí)現(xiàn)8.嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程766.嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)（1）目前的發(fā)展（2）未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)7778（1）目前的發(fā)展經(jīng)濟(jì)性要很便宜，讓更多的人能買得起；小型化（掌上電腦、PDA）人們攜帶方便；可靠性（車載VCD，跳動(dòng)問(wèn)題);穩(wěn)定性（礦山安全設(shè)備）能夠在一般環(huán)境條件下或者是苛刻的環(huán)境條件下運(yùn)行；高速度（飛機(jī)剎車系統(tǒng)）;實(shí)時(shí)性（DVD播放系統(tǒng)）能夠迅速地完成數(shù)據(jù)計(jì)算或數(shù)據(jù)傳輸；智能性（知識(shí)推理、模糊查詢、識(shí)別、感知運(yùn)動(dòng)）;實(shí)用性使人們用起來(lái)更方便。（2）未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)更好地支持開(kāi)發(fā)的工具和操作系統(tǒng)；聯(lián)網(wǎng)成為必然趨勢(shì)；精簡(jiǎn)系統(tǒng)內(nèi)核、算法，設(shè)備實(shí)現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本；提供精巧的多媒體人機(jī)界面。79二、嵌入式系統(tǒng)概述1.本次課要達(dá)到的目標(biāo)2.生活周圍的嵌入式系統(tǒng)3.嵌入式系統(tǒng)的定義與特點(diǎn)4.嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)5.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史6.嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)7.創(chuàng)意思維的捕捉、分析與實(shí)現(xiàn)8.嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程807.創(chuàng)意思維的捕捉、分析與實(shí)現(xiàn)基于RFID與GSM技術(shù)的高保密移動(dòng)硬盤(pán)創(chuàng)意來(lái)源：科研項(xiàng)目、市場(chǎng)調(diào)研可行性分析：產(chǎn)品所處的生命周期（是否導(dǎo)入期或者成長(zhǎng)期）市場(chǎng)規(guī)模、市場(chǎng)增長(zhǎng)性技術(shù)可行性學(xué)校第十屆“創(chuàng)新杯”二等獎(jiǎng)82基于RFID與GSM技術(shù)的高保密移動(dòng)硬盤(pán)+=信息安全保密的嚴(yán)峻形勢(shì)1保密移動(dòng)硬盤(pán)的組成架構(gòu)2本系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)的安全防護(hù)措施3本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)4（1）信息安全保密的嚴(yán)峻形勢(shì)隨著移動(dòng)硬盤(pán)的不斷普及，它帶來(lái)的信息安全問(wèn)題也不斷凸顯出來(lái)。尤其是軍工、政府、國(guó)有企業(yè)等部門(mén)的涉密移動(dòng)硬盤(pán)一旦丟失，其中的軍事機(jī)密，國(guó)家重要文件或者企業(yè)核心技術(shù)等敏感數(shù)據(jù)極有可能外泄，造成的損失往往無(wú)法估量。波耐蒙研究所（PonemonInstitute）最近在一份報(bào)道中稱公司丟失或被盜電腦的平均成本是49,246美元，其中大部分損失是由于硬盤(pán)中的信息泄露造成的。

BaseStation（2）高保密移動(dòng)硬盤(pán)的架構(gòu)USB2.0涉密存儲(chǔ)盤(pán)

遠(yuǎn)程遙控銷毀

數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)

涉密數(shù)據(jù)保存

訪問(wèn)身份認(rèn)證遠(yuǎn)程遙控控制模塊訪問(wèn)身份認(rèn)證模塊GSMNet組成架構(gòu)主控MCUSSD模塊SSD控制器SATAIIFlashControllerGPIO電源鋰電池管理硬件拆動(dòng)檢測(cè)電路遠(yuǎn)程控制模塊SIMGSMNetBaseStation硬盤(pán)讀寫(xiě)鎖定模塊數(shù)據(jù)加密模塊身份認(rèn)證模塊RFID讀寫(xiě)器ToPC接口轉(zhuǎn)換（3）高保密移動(dòng)硬盤(pán)安全防護(hù)措施GSM通信綁定防非法訪問(wèn)認(rèn)證智能銷毀數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)五大安全屏障遠(yuǎn)程遙控銷毀

遠(yuǎn)程遙控銷毀

當(dāng)確認(rèn)移動(dòng)硬盤(pán)丟失或失控后，可通過(guò)與移動(dòng)硬盤(pán)一一綁定的手機(jī)發(fā)送短息或打入電話徹底銷毀保密移動(dòng)硬盤(pán)中的所有數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)安全防護(hù)兩大特色數(shù)據(jù)訪問(wèn)認(rèn)證保密移動(dòng)硬盤(pán)默認(rèn)情況下不為電腦所識(shí)別。當(dāng)需要使用時(shí)，必須通過(guò)與保密硬盤(pán)一一對(duì)應(yīng)的RFID密鑰卡才能解鎖對(duì)保密移動(dòng)硬盤(pán)的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。涉密存儲(chǔ)盤(pán)讀寫(xiě)訪問(wèn)認(rèn)證遠(yuǎn)程遙控銷毀四種數(shù)據(jù)防護(hù)措施智能銷毀防非法拆動(dòng)銷毀遠(yuǎn)程控制模塊涉密存儲(chǔ)盤(pán)電腦開(kāi)機(jī)X涉密存儲(chǔ)盤(pán)遠(yuǎn)程控制模塊數(shù)據(jù)智能銷毀遠(yuǎn)程控制模塊涉密存儲(chǔ)盤(pán)硬盤(pán)掉電定時(shí)器鋰電池PC涉密存儲(chǔ)盤(pán)遠(yuǎn)程控制模塊X數(shù)據(jù)銷毀RFID訪問(wèn)認(rèn)證數(shù)據(jù)智能銷毀（4）本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)高保密移動(dòng)硬盤(pán)普通硬盤(pán)RFID認(rèn)證及加密GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控不可恢復(fù)的數(shù)據(jù)銷毀方式快速的數(shù)據(jù)銷毀速度智能銷毀功能92二、嵌入式系統(tǒng)概述1.本次課要達(dá)到的目標(biāo)2