嵌入式系統(tǒng)教案(1-嵌入式系統(tǒng)概述)new

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1、—————————————————————————————教　　案課程題目DSP及ARM技術(shù)專(zhuān)題題目ARM技術(shù)第一講　　　嵌入式系統(tǒng)概述授課教員王金洪授課單位研究六室　14第一講　　嵌入式系統(tǒng)概述一、教學(xué)目的、要求使學(xué)員從總體上掌握嵌入式系統(tǒng)的概念和嵌入式處理器的分類(lèi)；重點(diǎn)掌握嵌入式操作系統(tǒng)的基本概念、使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的必要性以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)；了解常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)的概念，嵌入式處理器的分類(lèi)，嵌入式操作系統(tǒng)。難點(diǎn)：嵌入式操作系統(tǒng)。三、課堂講授設(shè)計(jì)采用PowerPoint課件講授。

2、四、講授內(nèi)容（本課程的預(yù)備課程是《微機(jī)原理及應(yīng)用》、《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》。具備《操作系統(tǒng)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》知識(shí)就更好了。）（本課程是講述“嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的，在后面簡(jiǎn)稱(chēng)“嵌入式系統(tǒng)”。）（一）嵌入式系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在很大程度上改變了人們的生活、工作和娛樂(lè)方式，而且這些改變還在加速。嵌入式系統(tǒng)具有無(wú)數(shù)的種類(lèi)，每類(lèi)都具有自己獨(dú)特的個(gè)性。如：MP3、數(shù)碼相機(jī)與打印機(jī)就有很大的不同；汽車(chē)中更具有多個(gè)嵌入式系統(tǒng)，使汽車(chē)更輕快、更干凈和更容易駕駛。這樣，定義嵌入式系統(tǒng)的概念卻不容易了。備注141、嵌入式系統(tǒng)的概念目前，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義多種多樣，但

3、沒(méi)有一種是全面。下面給出兩種比較合理的定義：（1）嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積及功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（2）嵌入式系統(tǒng)是設(shè)計(jì)完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)“嵌入式”反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個(gè)完整的部分，成為嵌入的系統(tǒng)。嵌入的系統(tǒng)中可以共存多個(gè)嵌入式系統(tǒng)。（以汽車(chē)控制系統(tǒng)說(shuō)明上面兩個(gè)概念。）（說(shuō)明：在民用和軍用的自動(dòng)化、信息化、智能化系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)無(wú)處不在。）2、嵌入式系統(tǒng)的未來(lái)1990年之前，嵌入式系統(tǒng)通常是很簡(jiǎn)單，而且具有很長(zhǎng)

4、產(chǎn)品生命周期的自主設(shè)備。近些年來(lái)，嵌入式工業(yè)經(jīng)歷了巨大的變革：（1）全球重新定義市場(chǎng)的機(jī)會(huì)和膨脹的應(yīng)用空間。（2）互聯(lián)，現(xiàn)在是一個(gè)需求而不是輔助性的，包括有線和無(wú)線的互通。（3）基于電子的產(chǎn)品更復(fù)雜化。（4）互聯(lián)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生新的依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用。（5）微處理器的處理能力按莫爾定律預(yù)計(jì)的速度增加。該定律認(rèn)為集成電路的晶體管個(gè)數(shù)每18個(gè)月翻番。（6）嵌入式軟件繼續(xù)增加新的應(yīng)用，并產(chǎn)生更加靈巧的產(chǎn)品種類(lèi)。（既然是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，大家已經(jīng)對(duì)計(jì)算機(jī)非常熟悉了，一臺(tái)計(jì)算機(jī)的核心是處理器，下面介紹嵌入式處理器。）（二）嵌入式處理器141、嵌入式處理器簡(jiǎn)介普通

5、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）中的處理器是通用目的的處理器，其設(shè)計(jì)非常豐富，因?yàn)檫@些處理器提供全部的特性和廣泛的功能，故可以用于各種應(yīng)用中。使用這些通用處理器的系統(tǒng)有大量的應(yīng)用編程資源。例如，現(xiàn)代處理器具有內(nèi)置的內(nèi)存管理單元（MMU），提供內(nèi)存保護(hù)和多任務(wù)能力的虛擬內(nèi)存和通用目的的操作系統(tǒng)。這些通用的處理器具有先進(jìn)的高速緩存邏輯，許多還具有執(zhí)行快速浮點(diǎn)運(yùn)算的內(nèi)置數(shù)字協(xié)處理器。它們提供接口，支持各種各樣的外部設(shè)備，而且能源消耗大，產(chǎn)生的熱量多，尺寸也大。其復(fù)雜性意味著這些處理器的制造成本昂貴。早期的嵌入式系統(tǒng)通常用通用目的的處理器建造。由于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用廣泛，再加上

6、大量先進(jìn)的微處理器制造技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)用嵌入式處理器建造，而不再用通用目的的處理器。主要從4個(gè)方面來(lái)考慮，即性能、尺寸、能耗、價(jià)格。（1）注重嵌入式處理器的尺寸、能耗和價(jià)格。應(yīng)用于PDA-個(gè)人數(shù)字助理等不注重計(jì)算的設(shè)備。（2）更關(guān)注嵌入式處理器的性能。應(yīng)用于路由器等計(jì)算密集型的設(shè)備。（3）注重嵌入式處理器的尺寸、能耗、價(jià)格和性能4個(gè)需求。應(yīng)用于蜂窩電話（如手機(jī)）等設(shè)備。（根據(jù)嵌入式處理器的應(yīng)用，可以進(jìn)行以下分類(lèi)）2、嵌入式處理器的分類(lèi)（1）嵌入式微處理器（EmbeddedMicroProcessorUnit，EMPU）由于嵌入式微處理器的

7、基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)中的CPU，在應(yīng)用中，將微處理器裝配在專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，雖然嵌入式微處理器在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但一般在工作溫度、抗電磁干擾及可靠性等方面都做了各種增強(qiáng)。嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是在電路板上必須包含ROM、RAM、總線接口及各種外設(shè)等器件。14目前主要有：PowerPc、68000、MIPS和ARM系列等。（2）嵌入式微控制器（MicroControlUnit，MCU）嵌入式微控制器又稱(chēng)單片

8、機(jī)，顧名思義，就是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微