第一章 嵌入式系統(tǒng)概述(第1講)

1、嵌入式系統(tǒng)教案嵌入式系統(tǒng)教案云南師范大學(xué)信息學(xué)院云南師范大學(xué)信息學(xué)院 2嵌入式系統(tǒng)的基本概念嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域第一章 嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式操作系統(tǒng)3 嵌入式技術(shù)無處不在q處理文檔、進行工作管理和生產(chǎn)控制的計算機；處理文檔、進行工作管理和生產(chǎn)控制的計算機；q各種使用嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品，如：各種使用嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品，如：MP3、PDA、手機、智能玩具，網(wǎng)絡(luò)家電、智能家電、手機、智能玩具，網(wǎng)絡(luò)家電、智能家電、車載電子設(shè)備等；車載電子設(shè)備等；q在工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，大量嵌入式技術(shù)也已經(jīng)應(yīng)在工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，大量嵌入式技術(shù)也已經(jīng)應(yīng)

2、用于工業(yè)控制、數(shù)控機床、智能工具、工業(yè)機器用于工業(yè)控制、數(shù)控機床、智能工具、工業(yè)機器人、服務(wù)機器人等各個行業(yè)，正在逐漸改變著傳人、服務(wù)機器人等各個行業(yè)，正在逐漸改變著傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)方式。統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)方式。4國際芯片市場來看q據(jù)統(tǒng)計每年只有據(jù)統(tǒng)計每年只有10-20%10-20%的計算機芯片是為的計算機芯片是為臺式臺式PCPC或膝上電腦而設(shè)計的；或膝上電腦而設(shè)計的； q嵌入式系統(tǒng)設(shè)計制造的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計制造的CPUCPU每年大概有每年大概有10-2010-20億片；億片；q每年又有每年又有1 1萬個新的嵌入式系統(tǒng)計劃產(chǎn)生，而且越萬個新的嵌入式系統(tǒng)計劃產(chǎn)生，而且越來越多的系統(tǒng)需要復(fù)雜的嵌

3、入式操作系統(tǒng)；來越多的系統(tǒng)需要復(fù)雜的嵌入式操作系統(tǒng)；q如：中國如：中國4 4億以上的電話用戶，為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)億以上的電話用戶，為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展提供了巨大市場。展提供了巨大市場。5中國信息家電市場q據(jù)工信部統(tǒng)計，據(jù)工信部統(tǒng)計，20142014年年1 1月份，全國電話用戶總數(shù)月份，全國電話用戶總數(shù)突破突破1515億戶大關(guān)，達到億戶大關(guān)，達到15.0115.01億戶；億戶；q移動電話用戶達到移動電話用戶達到12.3512.35億戶，即時通信網(wǎng)民規(guī)模億戶，即時通信網(wǎng)民規(guī)模達達4.974.97億，有線電視用戶數(shù)達億，有線電視用戶數(shù)達2.242.24億億。q業(yè)內(nèi)分析，未來業(yè)內(nèi)分析，未來1010年是國內(nèi)

4、機頂盒生產(chǎn)的黃金時年是國內(nèi)機頂盒生產(chǎn)的黃金時期，期，1010年總量可望達到年總量可望達到1 11.51.5億臺，總產(chǎn)值在億臺，總產(chǎn)值在60060015001500億元人民幣之間；億元人民幣之間；q僅此一項，嵌入式軟件開發(fā)商每年獲得的授權(quán)收僅此一項，嵌入式軟件開發(fā)商每年獲得的授權(quán)收入即可達到入即可達到10101515億元；億元；6嵌入式技術(shù)將成為后PC時代的主宰q嵌入式技術(shù)成為當前微電子技術(shù)與計算機嵌入式技術(shù)成為當前微電子技術(shù)與計算機技術(shù)中的一個重要分支；技術(shù)中的一個重要分支； q使計算機的分類從以前的巨型機、大型機、小型機、使計算機的分類從以前的巨型機、大型機、小型機、微機之分變?yōu)榱送ㄓ糜嬎銠C

5、和嵌入式系統(tǒng)之分；微機之分變?yōu)榱送ㄓ糜嬎銠C和嵌入式系統(tǒng)之分；q嵌入式的應(yīng)用更是涉及金融、航天、電信、網(wǎng)絡(luò)、嵌入式的應(yīng)用更是涉及金融、航天、電信、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、醫(yī)療、工業(yè)控制、軍事等各個領(lǐng)域，信息家電、醫(yī)療、工業(yè)控制、軍事等各個領(lǐng)域，以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后以致一些學(xué)者斷言嵌入式技術(shù)將成為后PC時代的時代的主宰。主宰。7后PC時代產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展8什么是嵌入式系統(tǒng)q根據(jù)根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：嵌入式系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置和設(shè)備的裝置”。q教材中從廣義和狹義兩個

6、方面進行了定義：教材中從廣義和狹義兩個方面進行了定義：u廣義地講，凡是不用于通用目的的可編程計算機廣義地講，凡是不用于通用目的的可編程計算機設(shè)備，就可以算是嵌入式計算機系統(tǒng)。也就是說，設(shè)備，就可以算是嵌入式計算機系統(tǒng)。也就是說，一個嵌入式系統(tǒng)就是一個具有特定功能或用途的一個嵌入式系統(tǒng)就是一個具有特定功能或用途的計算機軟硬件集合體。計算機軟硬件集合體。u狹義上講，嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，以計狹義上講，嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，對功能、可靠算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴格要求的專用計算機系性、成本、體積和功耗嚴格要求的專用計

7、算機系統(tǒng)。統(tǒng)。9怎樣來理解u嵌入性嵌入性：嵌入到對象體系中，有對象環(huán)境要求；：嵌入到對象體系中，有對象環(huán)境要求；u專用性專用性：軟、硬件按對象要求裁減；：軟、硬件按對象要求裁減；u計算機計算機：實現(xiàn)對象的智能化功能。：實現(xiàn)對象的智能化功能。q就是嵌入到對象體中的專用計算機系統(tǒng)；就是嵌入到對象體中的專用計算機系統(tǒng)；q三要素：三要素：嵌入、專用、計算機；嵌入、專用、計算機；q嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的特點: 由三要素引出由三要素引出q嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式片上系統(tǒng)（片上系統(tǒng)（SOC）。10嵌入式系統(tǒng)的分類u芯片級嵌入（含程序或算法的處理器）；u模塊級嵌入（系統(tǒng)中的某個核

8、心模塊）；u系統(tǒng)級嵌入。u非實時系統(tǒng)（PDA）；u軟實時系統(tǒng)（消費類產(chǎn)品）；u硬實時系統(tǒng)（工業(yè)和軍工系統(tǒng)）。q按表現(xiàn)形式分（硬件范疇）按表現(xiàn)形式分（硬件范疇） ：q按實時性要求分（軟件范疇）按實時性要求分（軟件范疇） ：11嵌入式系統(tǒng)的組成q嵌入式系統(tǒng)一般有嵌入式系統(tǒng)一般有3 3個主要的組成部分：個主要的組成部分：u硬件：硬件：是整個嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要包括處是整個嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要包括處理器、存儲器（理器、存儲器（ROMROM、RAMRAM）、輸入）、輸入/ /輸出設(shè)備輸出設(shè)備及其它輔助設(shè)備；及其它輔助設(shè)備；u應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件：用來完成某些特定的功能；用來完成某些特定的功能；u實時操

9、作系統(tǒng)（實時操作系統(tǒng)（RTOSRTOS）：）：用來管理應(yīng)用軟件，用來管理應(yīng)用軟件，并提供一種機制，使得處理器分時地執(zhí)行各個并提供一種機制，使得處理器分時地執(zhí)行各個任務(wù)并完成一定的時限要求。任務(wù)并完成一定的時限要求。q實際應(yīng)用中是否需要實際應(yīng)用中是否需要RTOSRTOS要根據(jù)需要來定。嵌入要根據(jù)需要來定。嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵在于，結(jié)合系統(tǒng)硬件電路與其特定式系統(tǒng)的關(guān)鍵在于，結(jié)合系統(tǒng)硬件電路與其特定的軟件，以達到系統(tǒng)運行性能成本的最高比。的軟件，以達到系統(tǒng)運行性能成本的最高比。12嵌入式系統(tǒng)的特點q嵌入式系統(tǒng)與通用計算機相比，有以下特點：嵌入式系統(tǒng)與通用計算機相比，有以下特點：u通常是面向特定應(yīng)用的；通

10、常是面向特定應(yīng)用的；u硬件和軟件必須高效率地設(shè)計，做到量體裁衣、硬件和軟件必須高效率地設(shè)計，做到量體裁衣、去除冗余；去除冗余；u有實時操作系統(tǒng)的支持；有實時操作系統(tǒng)的支持；u具有較長的生命周期；具有較長的生命周期；u軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存儲在磁盤等載體中；而不是存儲在磁盤等載體中；u具有專門的開發(fā)工具支持。具有專門的開發(fā)工具支持。13嵌入式處理器的分類和現(xiàn)狀q微控制器（微控制器（MCU）；q數(shù)字信號處理器（數(shù)字信號處理器（DSP）；q片上系統(tǒng)（片上系統(tǒng)（SOC）；q可編程片上系統(tǒng)（可編程片上系統(tǒng)（SOPC）。q微處理器（微處

11、理器（MPU）；14MPUq嵌入式微處理器嵌入式微處理器（Micro Processor Unit)；qMPU嵌入式微處理器是由通用計算機中的嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU演演變而來的，變而來的，8038680387；q 與計算機處理器不同的是，在實際嵌入式應(yīng)用中，與計算機處理器不同的是，在實際嵌入式應(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其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。q嵌入式處理器目前主要有，嵌入式處理器目前主要有，Aml8

12、6/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM系列等。系列等。15MCUq嵌入式微控制器的典型代表是單片機這種位的嵌入式微控制器的典型代表是單片機這種位的電子器件電子器件,目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。q單片機芯片內(nèi)部集成單片機芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總總線邏輯、定時線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、串行口、脈寬調(diào)制輸出、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash、EEPROM等等各種必要功能和外設(shè)。各種必要功能和外設(shè)。qMCU微控制器，總線寬度一般為微控制器，總線

13、寬度一般為4位、位、8位或位或16位，位，處理速度有限，一般在幾個處理速度有限，一般在幾個MIPS，進行一些復(fù)雜進行一些復(fù)雜的應(yīng)用很困難，運行操作系統(tǒng)就更難。的應(yīng)用很困難，運行操作系統(tǒng)就更難。16DSPqDSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，處理器是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進行了特殊設(shè)計，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進行了特殊設(shè)計，編譯效率較高，執(zhí)行速度較快，在數(shù)字濾波、編譯效率較高，執(zhí)行速度較快，在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等各種儀器上，頻譜分析等各種儀器上，DSP獲得了大規(guī)獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。模的應(yīng)用。qDSP是運算密集處理器，一般用在快速執(zhí)行算法，是運

14、算密集處理器，一般用在快速執(zhí)行算法，做控制比較困難。為了追求高執(zhí)行效率，不適合做控制比較困難。為了追求高執(zhí)行效率，不適合運行操作系統(tǒng)，核心代碼使用匯編語言。運行操作系統(tǒng)，核心代碼使用匯編語言。17SOCqSOC（片上系統(tǒng)）是片上系統(tǒng)）是IC設(shè)計的發(fā)展趨勢。采用設(shè)計的發(fā)展趨勢。采用SOC設(shè)計技術(shù)，可以大幅度地提高系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計技術(shù)，可以大幅度地提高系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)的面積和功耗，降低系統(tǒng)成本，極大地減少系統(tǒng)的面積和功耗，降低系統(tǒng)成本，極大地提高系統(tǒng)的性能價格比。提高系統(tǒng)的性能價格比。qSOC芯片已經(jīng)成為提高移動通信、網(wǎng)絡(luò)、信息家芯片已經(jīng)成為提高移動通信、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、高速計算、多媒體應(yīng)

15、用及軍用電子系統(tǒng)性能電、高速計算、多媒體應(yīng)用及軍用電子系統(tǒng)性能的核心器件。的核心器件。18SOPCq 用可編程邏輯技術(shù)把整個系統(tǒng)放到一塊硅片上，用可編程邏輯技術(shù)把整個系統(tǒng)放到一塊硅片上，稱作稱作SOPC?？删幊唐舷到y(tǒng)（可編程片上系統(tǒng)（SOPC）是一種特是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)；殊的嵌入式系統(tǒng)；q首先它是片上系統(tǒng)（首先它是片上系統(tǒng)（SOC），），即由單個芯片完成即由單個芯片完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能；整個系統(tǒng)的主要邏輯功能；q其次，它是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計方式，其次，它是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計方式，可裁減、可擴充、可升級，并具備軟硬件在系統(tǒng)可裁減、可擴充、可升級，并具備軟硬件在系統(tǒng)可編

16、程的功能?？删幊痰墓δ?。19q嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史 從單片機的出現(xiàn)到今天各種嵌入式微處理器、微從單片機的出現(xiàn)到今天各種嵌入式微處理器、微控制器的廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用可以追溯控制器的廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用可以追溯到到20世紀世紀60年代中期，例如阿波羅飛船的導(dǎo)航控年代中期，例如阿波羅飛船的導(dǎo)航控制系統(tǒng)制系統(tǒng)AGC。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了以下了以下4個階段。個階段。u無操作系統(tǒng)階段無操作系統(tǒng)階段 單片機是最早應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)，單片機作為單片機是最早應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)，單片機作為各類工業(yè)控制和飛機、導(dǎo)彈等武器裝備中的微各類工業(yè)控制

17、和飛機、導(dǎo)彈等武器裝備中的微控制器，用來執(zhí)行一些單線程的程序，完成監(jiān)控制器，用來執(zhí)行一些單線程的程序，完成監(jiān)測、伺服和設(shè)備指示等多種功能，一般沒有操測、伺服和設(shè)備指示等多種功能，一般沒有操作系統(tǒng)的支持，程序設(shè)計采用匯編語言。作系統(tǒng)的支持，程序設(shè)計采用匯編語言。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史20u簡單操作系統(tǒng)階段簡單操作系統(tǒng)階段 20世紀世紀80年代，出現(xiàn)了大量具有高可靠性、低功年代，出現(xiàn)了大量具有高可靠性、低功耗的嵌入式耗的嵌入式CPU（如（如Power PC等），芯片上集等），芯片上集成有微處理器、成有微處理器、I/O接口、串行接口及接口、串行接口及RAM、ROM等部件。一些簡單的

18、嵌入式操作系統(tǒng)開始等部件。一些簡單的嵌入式操作系統(tǒng)開始出現(xiàn)并得到迅速發(fā)展，程序設(shè)計人員也開始基于出現(xiàn)并得到迅速發(fā)展，程序設(shè)計人員也開始基于一些簡單的一些簡單的“操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)”開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件。開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件。此時的嵌入式操作系統(tǒng)雖然還比較簡單，但已經(jīng)此時的嵌入式操作系統(tǒng)雖然還比較簡單，但已經(jīng)初步具有了一定的兼容性和擴展性，內(nèi)核精巧且初步具有了一定的兼容性和擴展性，內(nèi)核精巧且效率高，大大縮短了開發(fā)周期，提高了開發(fā)效率。效率高，大大縮短了開發(fā)周期，提高了開發(fā)效率。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史21u實時操作系統(tǒng)階段實時操作系統(tǒng)階段 20世紀世紀90年代，面對分布控制、柔性制造、

19、數(shù)年代，面對分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信和信息家電等巨大市場的需求，嵌入字化通信和信息家電等巨大市場的需求，嵌入式系統(tǒng)飛速發(fā)展。隨著硬件實時性要求的提高，式系統(tǒng)飛速發(fā)展。隨著硬件實時性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴大，實時多任嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴大，實時多任務(wù)操作系統(tǒng)逐漸形成，系統(tǒng)能夠運行在各種不務(wù)操作系統(tǒng)逐漸形成，系統(tǒng)能夠運行在各種不同類型的微處理器上，具備了文件和目錄管理、同類型的微處理器上，具備了文件和目錄管理、設(shè)備管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、圖形用戶界面等功設(shè)備管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、圖形用戶界面等功能，并提供了大量的應(yīng)用程序接口能，并提供了大量的應(yīng)用程序接口API，從而，從而

20、使應(yīng)用軟件的開發(fā)變得更加簡單。使應(yīng)用軟件的開發(fā)變得更加簡單。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史22u面向面向Internet階段階段 進入進入21世紀，世紀，Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等的結(jié)合日益緊密，嵌入式技術(shù)與制技術(shù)等的結(jié)合日益緊密，嵌入式技術(shù)與Internet技術(shù)的結(jié)合正在推動著嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)的結(jié)合正在推動著嵌入式系統(tǒng)的飛速發(fā)展。飛速發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史23q嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 面對嵌入式技術(shù)與面對嵌入式技術(shù)與Internet技術(shù)的結(jié)合，嵌入式系技術(shù)的結(jié)合，嵌入式系統(tǒng)的研究和應(yīng)用在飛速發(fā)展。統(tǒng)

21、的研究和應(yīng)用在飛速發(fā)展。u新的微處理器層出不窮，精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關(guān)新的微處理器層出不窮，精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關(guān)鍵算法，降低功耗和軟硬件成本。提供更加友好鍵算法，降低功耗和軟硬件成本。提供更加友好的多媒體人機交互界面。的多媒體人機交互界面。uLinux、Windows CE等嵌入式操作系統(tǒng)迅速發(fā)等嵌入式操作系統(tǒng)迅速發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加便于移展。嵌入式操作系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加便于移植，具有源代碼開放、系統(tǒng)內(nèi)核小、執(zhí)行效率高、植，具有源代碼開放、系統(tǒng)內(nèi)核小、執(zhí)行效率高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整等特點，能夠在短時間內(nèi)支持更多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整等特點，能夠在短時間內(nèi)支持更多的微處理器。的微處理器。u嵌

22、入式系統(tǒng)的開發(fā)成了一項系統(tǒng)工程，開發(fā)廠商嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)成了一項系統(tǒng)工程，開發(fā)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還要提不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還要提供強大的硬件開發(fā)工具和軟件支持包。供強大的硬件開發(fā)工具和軟件支持包。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢24qIP核（核（Intellectual Property Core，知識產(chǎn)權(quán)核），知識產(chǎn)權(quán)核）uSOC是是90年代中期出現(xiàn)的一個概念，并成為現(xiàn)年代中期出現(xiàn)的一個概念，并成為現(xiàn)代集成電路設(shè)計的發(fā)展方向。代集成電路設(shè)計的發(fā)展方向。SOC是指在單芯是指在單芯片上集成數(shù)字信號處理器、微控制器、存儲器、片上集成數(shù)字信號處理器、微控

23、制器、存儲器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口電路等電路模塊，可以直接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口電路等電路模塊，可以直接實現(xiàn)信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲、處理等功能。實現(xiàn)信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲、處理等功能。IP核是指具有知識產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范、核是指具有知識產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范、可在多個集成電路設(shè)計中重復(fù)使用的功能模塊，可在多個集成電路設(shè)計中重復(fù)使用的功能模塊，是實現(xiàn)系統(tǒng)芯片（是實現(xiàn)系統(tǒng)芯片（SOC）的基本構(gòu)件。）的基本構(gòu)件。 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢25uIP核分為用硬件描述語言文本形式提交給用戶，核分為用硬件描述語言文本形式提交給用戶，經(jīng)過經(jīng)過RTL級設(shè)計優(yōu)化和功能驗證，但其中不含有級設(shè)計優(yōu)化和

24、功能驗證，但其中不含有任何具體的物理信息的任何具體的物理信息的軟核軟核；完成軟核所有的設(shè)；完成軟核所有的設(shè)計外，還完成了門級電路綜合和時序仿真等設(shè)計計外，還完成了門級電路綜合和時序仿真等設(shè)計環(huán)節(jié)，一般以門級電路網(wǎng)表的形式提供給用戶的環(huán)節(jié)，一般以門級電路網(wǎng)表的形式提供給用戶的固核固核；基于物理描述，并經(jīng)過工藝驗證，具有可；基于物理描述，并經(jīng)過工藝驗證，具有可保證的性能，提供給用戶的形式是電路物理結(jié)構(gòu)保證的性能，提供給用戶的形式是電路物理結(jié)構(gòu)掩模版圖和全套工藝文件的掩模版圖和全套工藝文件的硬核硬核。IP軟核以源代軟核以源代碼的形式提供的，碼的形式提供的，IP知識產(chǎn)權(quán)不易保護。知識產(chǎn)權(quán)不易保護。IP

25、硬核硬核易于實現(xiàn)易于實現(xiàn)IP保護，缺點是靈活性和可移植性差。保護，缺點是靈活性和可移植性差。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢26u目前全球目前全球IP核市場處于快速成長的階段，核市場處于快速成長的階段，EDA聯(lián)盟、聯(lián)盟、RAPID聯(lián)盟、聯(lián)盟、VCX聯(lián)盟與聯(lián)盟與VSIA聯(lián)盟等聯(lián)盟等都在積極推動都在積極推動IP核的開發(fā)、應(yīng)用及推廣。其中，核的開發(fā)、應(yīng)用及推廣。其中，EDA聯(lián)盟主要是以如何提供更好的聯(lián)盟主要是以如何提供更好的EDA軟件工軟件工具為主，具為主，VSIA聯(lián)盟主要針對聯(lián)盟主要針對IP核的定義、開發(fā)、核的定義、開發(fā)、授權(quán)及測試等建立一個公開的共性規(guī)范。授權(quán)及測試等建立一個公開的共性規(guī)

26、范。ARM、Rambus和和MIPS在十大在十大IP供應(yīng)商排行中居前供應(yīng)商排行中居前3位。位。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢27嵌入式操作系統(tǒng)q操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)的基本思想是隱藏底層不同硬件的操作系統(tǒng)的基本思想是隱藏底層不同硬件的差異，向在其上運行的應(yīng)用程序提供一個統(tǒng)一的差異，向在其上運行的應(yīng)用程序提供一個統(tǒng)一的調(diào)用接口。應(yīng)用程序通過這一接口實現(xiàn)對硬件的調(diào)用接口。應(yīng)用程序通過這一接口實現(xiàn)對硬件的使用和控制，不必考慮不同硬件操作方式的差異。使用和控制，不必考慮不同硬件操作方式的差異。q操作系統(tǒng)主要完成三項任務(wù)：操作系統(tǒng)主要完成三項任務(wù)：u內(nèi)存管理；內(nèi)存管理；u多任務(wù)管

27、理；多任務(wù)管理；u外圍設(shè)備管理外圍設(shè)備管理。28嵌入式操作系統(tǒng)的概念q嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)負責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、嵌入式操作系統(tǒng)負責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度、控制、協(xié)調(diào)；它必須體硬件資源的分配、調(diào)度、控制、協(xié)調(diào)；它必須體現(xiàn)所在系統(tǒng)的特征，能夠通過加載現(xiàn)所在系統(tǒng)的特征，能夠通過加載/ /卸載某些模塊卸載某些模塊來達到系統(tǒng)所要求的功能。來達到系統(tǒng)所要求的功能。qEOSEOS相對于一般的操作系統(tǒng)而言，它除了具備一般相對于一般的操作系統(tǒng)而言，它除了具備一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)的調(diào)度、同步機操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)的調(diào)度、同步機制、中斷處理、文件處理等外

28、，還有以下特點：制、中斷處理、文件處理等外，還有以下特點：u強穩(wěn)定性、弱交互性；強穩(wěn)定性、弱交互性；u較強的實時性；較強的實時性；u可伸縮性；可伸縮性；u外設(shè)接口的統(tǒng)一性。外設(shè)接口的統(tǒng)一性。29幾種主流的嵌入式操作系統(tǒng)qLinuxqC/OSqWindows CEqVxWorksqNucleus30應(yīng)用領(lǐng)域q社會經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生了一些新的需求，同時促進社會經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生了一些新的需求，同時促進了嵌入式技術(shù)的廣泛應(yīng)用；了嵌入式技術(shù)的廣泛應(yīng)用；q中國正在成為世界制造大國，在消費電子、工業(yè)中國正在成為世界制造大國，在消費電子、工業(yè)應(yīng)用、軍事國防、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域都有嵌入式系應(yīng)用、軍事國防、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域都有嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。統(tǒng)的應(yīng)用。31嵌入式技術(shù)刺激了許多新的應(yīng)用需求q嵌入式技術(shù)發(fā)展又在不斷刺激新的技術(shù)產(chǎn)生嵌入式技術(shù)發(fā)展又在不斷刺激新的技術(shù)產(chǎn)生 信信息家電、醫(yī)療電子病歷、微小型智能武器。息家電、醫(yī)療電子病歷、微小型智能武器。消費電子消費電子嵌入式應(yīng)用嵌入式應(yīng)用信息家電信息家電智能玩具智能玩具軍事電子軍事電子通信設(shè)備通信設(shè)備移動存貯移動存貯工控設(shè)備工控設(shè)備智能儀表智能儀表汽車電子汽車電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工業(yè)工