嵌入式系统基础部分-嵌入式系统概述.ppt
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1、嵌入式系统原理与应用,“Being digital” 数字化生存 -1995年出版,尼葛洛庞帝的预言: 嵌入式智能工具(电脑)将是PC和互联网之后最伟大的应用发明。,嵌入式系统基础 -概述,嵌入式系统与你我,?,嵌入式系统与你我有什么关系?,嵌入式系统应用广泛吗?,应用及其广泛! 与你我大有关系!,种类繁多的嵌入式系统在你我的生活中几乎无处不在!,嵌入式系统应用范围广泛吗?,平均每个家庭使用60个嵌入式处理器 平均每个汽车需要35 个嵌入式处理器 2008年,Gartner估计存在800亿嵌入式处理器 800亿嵌入式处理器占据了 98% 处理器市场 Intel Pentium、Motorola
2、 PowerPC等通用处理器,仅占2%的处理器市场,嵌入式系统与你我,我们现代的生活中已经无法离开嵌入式系统了! 食 每天使用食堂的收款机付款。 行 每天乘坐公共汽车、汽车出行。 旅游必带物品,数码照相机、摄像机。 住 每天用的洗衣用的洗衣机、保鲜用的冰箱。,我们已经无法离开嵌入式系统了,你我身边嵌入式系统无处不在,嵌入式系统与你我,娱乐 每天听歌用到的MP3、CD机、音响、DVD。 学习 每天用到的计算机组成部分显卡、网卡、硬盘、U盘。 通信 每天与家人朋友通信需要手机、呼机 更多 。,我们已经无法离开嵌入式系统了,你我身边嵌入式系统无处不在,最早的嵌入式系统,历史上第一个真正的嵌入式系统是
3、什么?,Apollo 导航计算机,嵌入式系统的应用领域,电子通讯 信息家电 网络安全、设备 工业自动化 精密仪器 。,常见嵌入式系统产品1,消费类,常见嵌入式系统产品2,计算机内设,常见嵌入式系统产品3,网络设备及服务器,常见嵌入式系统产品4,军用产品,常见嵌入式系统产品5,工业控制产品,电子通讯,手机、小灵通、智能手机、3C合一,信息家电,信息家电,信息家电(Information Appliance,IA)。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。,信息家电消费电子,信息家电数字机
4、顶盒,SAN公司的信息家电产品,汽车电子,(18个嵌入式控制模块) CAN总线网络,VOLVO S80,BMW 745i,2,000,000 LOC Windows CE OS 53个8-bit 嵌入式处理器 7个16-bit嵌入式处理器 1个32-bit嵌入式处理器 多种网络技术,大型嵌入式系统,BMW 850i,brake,sensor,brake,sensor,brake,sensor,brake,sensor,ABS,hydraulic pump,大型复杂的嵌入式系统可由若干个小型嵌入式系统组成,汽车控制系统,汽车电子 分系统构成示意图,汽车电子 安全性能发展路线图,阿富汗参加反恐作战
5、的“赫耳墨斯”价值4万美元,可携带2架摄像机,发挥了很好作用。,军事,嵌入式系统高性能武器平台的基础,嵌入式Internet应用,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,只需要几千元 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 ,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),智能机器人,基于Win CE的移动机器人平台,基于Win CE的机器
6、人装配平台,基于RTLinux的仿人机器人,高 48 cm 重: 6 kg 灵活性:20 DOF 操作系统: RT-Linux 接口形式: USB 1.0 (12Mbps) 响应周期: 1ms 能源: DC24V x 6.2A (150W) 制造:富士通,基于VXworks的火星探路者,2004年“勇气号”再次登陆火星,勇气号,机器鱼的智能控制,模块化机器人的智能控制,机器蛇的智能控制,农业Hunter ICC 灌溉控制器,6,000 LOC (汇编语言) 微内核 (Hunter) 一个 8-bit 微处理器 (8051) I2C网络 高可靠,小型嵌入式系统,随身计算,应用领域实在太广泛了!,
7、嵌入式系统前景广阔,社会 新的电子产品,尤其消费电子产品发展及其迅速! 嵌入式市场广阔,但人才短缺 学生 嵌入式系统需要硬软件综合知识 需要更全面的系统知识和领域知识 更容易找到工作,嵌入式系统定义,如:PC机、服务器、大型计算机等。,通用计算机看得见的计算机,显示器,主 机,鼠 标,键 盘,硬 件,诸如主机、显示器、键 盘、鼠标等看得见部件,软件,应用程序可按用户 需要随时改变, 即重新编制。,通用计算机看得见的计算机,嵌入式系统定义,看不见的计算机,一般不能被用户编程, 它有一些专用的I/O设备, 对用户的接口是应用专用的。 An embedded system is a computer
8、 system contained within some larger device or product with the intent purpose of providing monitoring and control services to that device. “Any sort of device which includes a programmable computer but itself is not intended to be a general-purpose computer.” 通常将嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统。,嵌入式系统定义,IEEE: “Dev
9、ice used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants”. 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。,嵌入式系统定义,嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。 包含有计算机,但又不是通用计算机的计算机应用系统。,嵌入式系统定义,嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。 由包括微处理器、定时器、微控制器、存储器、传感器等一系列微电子芯片与
10、器件,和嵌入在存储器中的微型操作系统、控制应用软件组成 实现诸如实时控制、监视、管理、移动计算、数据处理等各种自动化处理任务。 以应用为中心,以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础,强调硬件软件协同性与整合性,软件与硬件可剪裁,以满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。,嵌入式系统与PC,嵌入式系统与PC,嵌入式系统与PC,体系结构之冯诺依曼结构,存储器,输出,输入,运算器,控制器,数据线路,控制信号,体系结构之冯诺依曼结构,体系结构之哈佛结构,程序存储器,输出,输入,运算器,控制器,数据线路,控制信号,数据存储器,体系结构之哈佛结构,桌面机系统结构,计算机系统结构,嵌入式系统结构
11、,嵌入式系统结构,计算机系统层次,硬件,固件,操作系统,应用程序,硬件,固件,操作系统,应用程序,硬件,固件,桌面计算机,复杂嵌入式系统,简单嵌入式系统,系统层次比较,华硕主板,Award BIOS,Window XP,FTP 服务器,硬件,固件,操作系统,应用程序,桌面系统层次示例,UC-EIS-LAB,EIS-BIOS,uClinux,Application,硬件,固件,操作系统,应用程序,嵌入式系统层次示例,硬件架构-桌面系统,Host Computer,Memory,Network Interface,I/O,硬件架构-嵌入式系统,UART,Bus Interface,RAM,Time
12、rs,Digital I/O,ROM,IIC,ADC,CPU,SPI,桌面机主板(单处理器),嵌入式系统主板(单处理器),桌面机主板(多处理器),嵌入式系统主板(多处理器),嵌入式系统开发板( S3C2410 ),OMAP5912嵌入式开发平台,Altera DE2开发板,嵌入式系统示例,举例 DC,Analog,Digital,Analog,Memory,Coprocessors,Controllers,Converters,Processor,Interface,Software (Application Programs),ASIC,DC,iPhone拆解,iPhone 无线网络控制器,
13、iPhone 存储控制器,802.11b/g wireless,iPhone 硬件结构图,嵌入式系统特点,嵌入式系统特点,多技术领域交叉融合 计算机、微电子、通讯、控制、多媒体、传感器、网络技术等,嵌入式系统特点,专用性强 嵌入式系统很多是面向特定应用的,用途比较固定,主要完成单一功能/用途。 软硬件的结合非常紧密,一般要针对不同的硬件平台进行软件的移植。 即使在同一品牌、同一系列的产品中软件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。,嵌入式系统特点,系统精简 系统资
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