嵌入式系统及接口技术PPT

这是一个关于嵌入式系统及接口技术PPT，包括了嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持，联网成为必然趋势，支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本，提供精巧的多媒体人机界面，嵌入式系统巨大的潜力，嵌入式系统的特点，嵌入式系统定义，嵌入式系统选择的标准，基于ARM的嵌入式的巨大魅力，嵌入式系统的应用和组成，嵌入式系统结构，ARM处理器的优点，ARM公司的32位处理器，处理器的分类，不同系统开发重点的转换，嵌入式系统开发方法，ARM的开发系统，系统的开发选择原则等内容。嵌入式系统 (流行的话语）何宾 2006.07 你们在随后大学两年中所要学习的知识 到底和你们在今后工作有什么样的关系??? 电子信息工程/通信工程的学习方法?? Why (发现问题）? How to？（解决问题）?　Practice( 仿真和实现） 一个典型的通信系统的例子将要用到你们将来所学的所有的知识 嵌入式系统发展 以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命；同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑战。这主要包括：支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息处理，此外，当然还需对付更加激烈的市场竞争。 2.联网成为必然趋势 为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联(如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件，欢迎点击下载嵌入式系统及接口技术PPT。

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嵌入式系统 (流行的话语）何宾 2006.07 你们在随后大学两年中所要学习的知识 到底和你们在今后工作有什么样的关系??? 电子信息工程/通信工程的学习方法?? Why (发现问题）? How to？（解决问题）?　Practice( 仿真和实现） 一个典型的通信系统的例子将要用到你们将来所学的所有的知识 嵌入式系统发展 以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命；同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑战。这主要包括：支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息处理，此外，当然还需对付更加激烈的市场竞争。 2.联网成为必然趋势 为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口，相应需要TCP/IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联(如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。为了支持应用软件的特定编程模式，如Web或无线Web编程模式，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。 3.支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本 为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能，限制内存容量和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。如，选用最佳的编程模型和不断改进算法，采用Java编程模式，优化编译器性能。因此，既要软件人员有丰富经验，更需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。 4.提供精巧的多媒体人机界面 嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是它们与使用者之间的亲和力，自然的人机交互界面，如司机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。人们与信息终端交互要求以GUI屏幕为中心的多媒体界面。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，但离掌式语言同声翻译还有很大距离。 嵌入式系统巨大的潜力 嵌入式市场非常广泛。目前嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元，未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生每年1500亿美元的新市场。在美国，到下一个世纪接入Internet将有一亿辆汽车、几千万台个人通讯装置、每个家庭中5-20个联网的家用电器。据预测，到2000年，嵌入式PC的销售额将达到10亿美元，到2001年，非PC的嵌入式装置将达到4000万台。 市场分额 2000年中国信息电器的市场规模为10亿人民币。预测2004年有望达到3500-5000亿元。IDC发布的统计表明，未来的4～5年内，信息家电市场会增长5～10倍，这将带动嵌入式操作系统的发展。如果将所有的信息产品计算进去，作为信息家电核心的嵌入式操作系统，每年将会有上百亿人民币的收入，市场具有巨大的潜力。 嵌入式系统的特点 1.嵌入式系统通常是面向特定应用的 嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。 2. 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。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 3.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。 4.嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。 5.为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。 6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 嵌入式系统定义 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 嵌入式系统就是可精简计算机系统，嵌入式技术目的就是在不适宜使用PC的场合替代pc系统，而对于很多场合工控机的很多功能没有用处而用户必须要付出成本，嵌入式系统解决了这个问题，兼顾功能而又节省成本把不需要的设备裁减掉。 凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。作为系统核心的微处理器又包括三类：微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式微处理器(MPU)。嵌入式系统选择的标准市场进入时间 制定产品时间表与选择操作系统有关系，实际产品和一般演示是不同的。目前是Windows程序员可能是人力资源最丰富的。现成资源最多的也就可能是WinCE。使用WinCE能够很快进入市场。因为WinCE+X86做产品实际上是在做减法，去掉你不要的功能，能很快出产品，但伴随的可能是成本高，核心竞争力差。而某些高效的操作系统可能由于编程人员缺乏，或由于这方面的技术积累不够，影响开发进度。 可移植性 操作系统相关性。当进行嵌入式软件开发时，可移植性是要重点考虑的问题。良好的软件移植性应该比较好，可以在不同平台、不同系统上运行，跟操作系统无关。软件的通用性和软件的性能通常是矛盾的。即通用以损失某些特定情况下的优化性能为代价。很难设想开发一个嵌入式浏览器而仅能在某一特定环境下应用。反过来说，当产品与平台和操作系统紧密结合时，往往你的产品的特色就蕴含其中。 可利用资源 产品开发不同于学术课题研究，它是以快速、低成本、高质量的推出适合用户需求的产品为目的的。集中精力研发出产品的特色，其他功能尽量由操作系统附加或采用第三方产品，因此操作系统的可利用资源对于选型是一个重要参考条件。Linux和WinCE都有大量的资源可以利用，这是他们被看好的重要原因。其它有些实时操作系统由于比较封闭，开发时可以利用的资源比较少，因此多数功能需要自己独立开发。从而影响开发进度。近来的市场需求显示，越来越多的嵌入式系统，均要求提供全功能的Web浏览器。而这要求有一个高性能、高可靠的GUI的支持。 系统定制能力 信息产品不同于传统PC的Wintel结构的单纯性，用户的需求是千差万别的，硬件平台也都不一样，所以对系统的定制能力提出了要求。要分析产品是否对系统底层有改动的需求，这种改动是否伴生着产品特色？Linux由于其源代码开放的天生魅力，在定制能力方面具有优势。随着Wince 3.0原码的开放，以及微软在嵌入式领域力度的加强，其定制能力会有所提升。 成本 成本是所有产品不得不考虑的问题。操作系统的选择会对成本有什么影响呢？Linux免费，WinCE等商业系统需要支付许可证使用费，但这都不是问题的答案。成本是需要综合权衡以后进行考虑的---选择某一系统可能会对其它一系列的因素产生影响，如对硬件设备的选型、人员投入、以及公司管理和与其它合作伙伴的共同开发之间的沟通等许多方面的影响。 中文内核支持 国内产品需要对中文的支持。由于操作系统多数是采用西文方式，是否支持双字节编码方式，是否遵循GBK，GB18030等各种国家标准，是否支持中文输入与处理，是否提供第三方中文输入接口是针对国内用户的嵌入式产品的必需考虑的重要因素。 基于ARM的嵌入式的巨大魅力 ARM的定义(Advanced RISC Machine) 32位嵌入式系统在各行各业 嵌入式系统的应用和组成 嵌入式系统结构以手机为例嵌入式系统的技术构架：应用程序 PROGRAM 设备驱动程序 DRIVER 操作系统 OS 板级支持软件包 BSP 硬件平台 HW 32位嵌入式系统处理器 DSP（TI：2000、3000、4000、5000、 6000系列），AD X86（PC104，Intel和AMD） POWER PC（Motorola和IBM PC）、MIPS、ARM ARM处理器的优点总共有100多家合作伙伴与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。优异的体系结构和开放的平台，使ARM处理器应用非常广泛，各大公司都同时投入大量的人力研究ARM内核的处理器，这不同于CPU几乎由2家公司垄断生产，ARM处理器的选择范围非常宽广。同内核可以选择任意一家厂商的芯片 ARM处理器的优点 ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集。一般来讲存储器比等价32位代码节省达35％，然而保留了32位系统的所有优势。 CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。 ARM的Jazelle技术使Java加速得到比基于软件的Java虚拟机(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80％。 ARM公司的32位处理器 ARM公司设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。 ARM概述--ARM内核介绍 处理器的分类 特点介绍 CPU:功能强大，32位机，主频最高达3G，应用程序完全在操作系统上运行，相应的设备也多，要求海量存储设备，如硬盘。 DSP:运算密集处理器，一般用在快速执行算法，做控制比较困难。为了追求高执行效率，不跑操作系统，核心代码使用汇编。 MCU：微控制器，4位、8位、16位等，处理速度有限，一般在几个MIPS，速度受限跑操作系统很吃力。 ARM：32位处理器，可精简的计算机系统，价格很低，逐渐转入单芯片应用解决方案。上可跑操作系统，下可做实时控制使用。 不同系统开发重点的转换 传统系统的组成计算机系统的组成：（以测控系统为例） 硬件的标准化 软件为关键 MCU系统的组成、DSP系统的组成（硬 件及各种接口、开发工具、软件） 开发ARM不同角色的入手点 ARM工程师由何而来？ MCU工程师 DSP工程师 PC软件工程师典型案例介绍－校园指纹管理系统需要扩展一个usb主控器和一个网卡，可以使用philips USB方案，philips已经提供了linux和wince的驱动软件方面需要中文界面，容易操作。除帐务计算外还应有通讯 车载GPS系统（公交车用） 应用方案设计：雷达的伺服系统 用AT91FR40162的方案框图流行的项目流程图嵌入式系统开发方法--设计原型 嵌入式系统开发方法--传统MCU 嵌入式系统开发方法--协同设计系统设计时需要考虑的因素 --项目风险的评估系统开发流程和手段 ARM的开发系统 硬件 ARM的开发系统 软件嵌入式系统的技术构架： 硬件平台 HW 板极支持软件包 BSP 操作系统 OS 设备驱动程序 DRIVER 应用程序 PROGRAM 系统的开发选择原则内核的性能；市场进入时间；产品的移植性；产品的升级换代；产品的成本；产品的特色性；产品的技术支持和服务Ca3红软基地