嵌入式系統(tǒng)技術(shù)概述

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1、題目嵌入式系統(tǒng)技術(shù)概述姓名嵇朋朋學(xué)號(hào)20111221317學(xué)院信息與控制學(xué)院專業(yè)系統(tǒng)分析與集成指導(dǎo)老師張自嘉二Ｏ一二年Ｏ四月Ｏ八日-13-嵌入式系統(tǒng)技術(shù)概述嵇朋朋南京信息工程大學(xué)信息與控制學(xué)院南京210044摘要本文主要介紹嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史、嵌入式系統(tǒng)的組成、嵌入式系統(tǒng)的分類、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)、嵌入式系統(tǒng)硬件部分、嵌入式系統(tǒng)軟件部分、嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具，以及對(duì)嵌入式系統(tǒng)未來的展望。關(guān)鍵詞：嵌入式；ARM；DSP1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是把計(jì)算機(jī)直接嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中，它融合了計(jì)算機(jī)軟/硬件技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)。隨著微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，超大

2、規(guī)模集成電路技術(shù)和深亞微米制造工藝已十分成熟，從而使高性能系統(tǒng)芯片的集成成為可能，并推動(dòng)著嵌入式系統(tǒng)向最高級(jí)構(gòu)建形式，即片上系統(tǒng)SOC（SystemonaChip）的水平發(fā)展，進(jìn)而促使嵌入式系統(tǒng)得到更深入、更廣闊的應(yīng)用。嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展不僅使其成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的一個(gè)重要分支，同時(shí)也使計(jì)算機(jī)的分類從以前的巨型機(jī)/大型機(jī)/小型機(jī)/微型機(jī)變?yōu)橥ㄓ糜?jì)算機(jī)/嵌入式計(jì)算機(jī)（即嵌入式系統(tǒng)）。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)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng);它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備

3、、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。1.1嵌入式系統(tǒng)的組成一個(gè)嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對(duì)象，它可以接受嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務(wù)。圖1嵌入式系統(tǒng)框架2嵌入式系統(tǒng)的分類-13-由于嵌入式系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，所以其分類也可以從硬件和軟件進(jìn)行劃分。從硬件方面來講，各式各樣的嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件中的最核心的部分，而目前世界上具有嵌入式功能

4、特點(diǎn)的處理器己經(jīng)超過1000種，流行體系結(jié)構(gòu)包括MCUMPU等30多個(gè)系列。鑒于嵌入式系統(tǒng)廣闊的發(fā)展前景，很多半導(dǎo)體制造商都大規(guī)模生產(chǎn)嵌入式處理器，并且公司自主設(shè)計(jì)處理器也已經(jīng)成為了未來嵌入式領(lǐng)域的一大趨勢(shì)，其中從單片機(jī)、DSP到FPGA,ARM有著各式各樣的品種，速度越來越快，性能越來越強(qiáng)，價(jià)格也越來越低。目前嵌入式處理器的尋址空間可以從64kB到16MB，處理速度最快可以達(dá)到2000MIPS，封裝從8個(gè)引腳到144個(gè)引腳不等。嵌入式處理器可以分成下面幾類:（1）嵌入式微處理器(MicroProcessorUnitMPU)嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演

5、變而來的。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，當(dāng)然其價(jià)格也相應(yīng)較高。但與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。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)。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88,386EX,SC-400，PowerPC，68000，MIPS，ARM/StrongARM系列等。其中Arm/StrongArm是專為手持設(shè)備開發(fā)的嵌入式微處理器，屬于中檔的價(jià)位。（2）嵌入式微控制器(M

6、icrocontrollerUnit，MCU)嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，從70年代末單片機(jī)出現(xiàn)到今天，雖然已經(jīng)經(jīng)過了20多年的歷史，但這種8位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROMIEPROM，RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D，D/A，F(xiàn)lashRAM，EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。和嵌入式微處理器相比，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。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

7、稱微控制器。由于MCU低廉的價(jià)格，優(yōu)良的功能，所以擁有的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的包括8051，MCS-251，MCS-96/196/296，PS1XA，C166/167，68K系列以及MCU8XC930i931，C540，C541，并且有支持I2C，CAN-Bus，LCD及眾多專用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70%的市場(chǎng)份額。近來Atmel出產(chǎn)的Avr單片機(jī)由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性價(jià)比，勢(shì)必將推動(dòng)單片機(jī)獲得更高的發(fā)展。嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP)DSP處理器是專

8、門用于信號(hào)