課件 嵌入式系統(tǒng)簡介

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1、基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計合肥工業(yè)大學(xué)吳曄,張陽,滕勤參考教材吳曄,張陽,滕勤.基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計.電子工業(yè)出版社,2010.王宜懷,劉曉升.嵌入式系統(tǒng)——使用HCS12微控制器的設(shè)計與應(yīng)用.北京航空航天大學(xué)出版社,2008.孫同景,陳桂友.Freescale9S12十六位單片機原理及嵌入式開發(fā)技術(shù).機械工業(yè)出版社,2008.張陽合肥工業(yè)大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院TEL:13966717615《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》第1章嵌入式系統(tǒng)簡介本章內(nèi)容1.1嵌入式系統(tǒng)1.2嵌入式系統(tǒng)硬件1.3嵌入式系統(tǒng)軟件1.

2、4嵌入式操作系統(tǒng)1.5嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法1.6HCS12和HCS12X系列單片機簡介《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》概述【單片微型計算機】簡稱單片機(Single-chipMicrocomputer),是將中央處理單元(CPU)、存儲器(RAM、ROM、EPROM、EEPROM、Flash等)、外圍接口(并行I/O、串行I/O、高速I/O)、定時/計數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換器、PWM、通信接口(SCI、SPI、I2C、USB、CAN、以太網(wǎng))等集成在單個芯片內(nèi)的高集成度器件?!緫?yīng)用】汽車、家電、航空航天及工業(yè)控制等領(lǐng)域。也稱為微控制器

3、(Microcontroller)或微控制單元(MCU)。《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》概述MC9S12EVK教學(xué)與評估核心板《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》概述智能小車控制電路板《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》概述發(fā)動機電控單元(ECU)《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》概述世界上著名的單片機供應(yīng)商主要有Freescale(Motorola)、Infineon、Microchip、Atmel、Philips、ST、TI、NEC、西門子、日立、東芝、三菱等。迄今為止,市場上出售的單片機產(chǎn)品已達70多個系列、上千個品種。從

4、單片機的年產(chǎn)量來看,8位、16位、32位單片機的需求與供給呈現(xiàn)逐漸上升的態(tài)勢。從市場產(chǎn)值份額上看,大有8位、16位、32位單片機三分天下的趨勢?!痘贖CS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》1.1嵌入式系統(tǒng)【嵌入式系統(tǒng)】一種專用計算機系統(tǒng),它包含微處理器或微控制器——計算機隱藏或嵌入在系統(tǒng)中?!窘M成】嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等。是可獨立工作的“機器”或“器件”?!痘贖CS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》1.1嵌入式系統(tǒng)圖1.1嵌入式系統(tǒng)的基本架構(gòu)《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的分類小型嵌

5、入式系統(tǒng)采用8位或16位微控制器。硬件和軟件復(fù)雜度小,需要進行板級設(shè)計。開發(fā)嵌入式軟件時,主要編程工具是微控制器或微處理器專用的編輯器、匯編器和交叉匯編器等,系統(tǒng)的軟件通常利用C語言開發(fā)?!痘贖CS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的分類中型嵌入式系統(tǒng)采用16位或32位微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)或精簡指令集(RISC)計算機等設(shè)計,硬件和軟件復(fù)雜度較高。對于復(fù)雜的軟件設(shè)計,可以使用如下編程工具:RTOS、源代碼設(shè)計工具、模擬器、調(diào)試器和集成開發(fā)環(huán)境(IDE)等,軟件工具往往還提供硬件復(fù)雜性的解決和分析方法

6、。《基于HCS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》1.1嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的分類復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)軟件和硬件都非常復(fù)雜,需要可升級的處理器或可配置的處理器和可編程邏輯陣列(如FPGA、CPLD)等器件。用于邊緣應(yīng)用,需要硬件和軟件協(xié)同設(shè)計,并且都集成到最終的系統(tǒng)中,但受到硬件單元所提供的處理速度、存儲器等資源的限制。為了解決時間問題,提高系統(tǒng)運行速度,可以在硬件中實現(xiàn)一部分軟件功能,例如加密和解密算法、TCP/IP協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序等功能。系統(tǒng)中某些硬件資源的功能模塊也可以用軟件來實現(xiàn)。系統(tǒng)的開發(fā)工具一般十分昂貴,有時還需要為這些系統(tǒng)開發(fā)編譯

7、器或者重定目標的編譯器等?!痘贖CS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》1.2嵌入式系統(tǒng)硬件嵌入式微處理器一般具備4個特點:對實時和多任務(wù)有很強的支持能力,能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間,從而使內(nèi)部代碼和實時操作系統(tǒng)的執(zhí)行時間減少到最低限度;具有功能很強的存儲區(qū)保護功能,這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化,而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用,需要設(shè)計強大的存儲區(qū)保護功能,同時也有利于軟件診斷;可擴展的處理器結(jié)構(gòu),以便能夠迅速地擴展?jié)M足應(yīng)用的高性能嵌入式微處理器;嵌入式微處理器的功耗低,尤其是用于便攜式無線及移動計算和通信設(shè)備

8、,對于靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此,功耗往往為mW甚至uW級?!痘贖CS12的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》1.2嵌入式系統(tǒng)硬件1.2.1嵌入式微處理器【微處理器CPU】集中取址和處理一組通用指令的單元,包含一個控制單元和一個ALU單元。嵌入式微處理器采用的是“增強型”通

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