物聯(lián)網(wǎng)系列專業(yè)課程之單片機(jī)與嵌入式概述課件

單片機(jī)與嵌入式中智訊（武漢）科技有限公司單片機(jī)與嵌入式中智訊（武漢）科技有限公司嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式定義EmbeddedSystems的定義無(wú)論是學(xué)界或者業(yè)界，都有相當(dāng)多種說(shuō)法，應(yīng)用的范疇更是遠(yuǎn)超出一般人的想象根據(jù)英國(guó)電機(jī)工程師協(xié)會(huì)的定義：嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或甚至工廠運(yùn)作的裝置它具備了下列的特性：設(shè)計(jì)的目的，在于執(zhí)行特定的功能以微電腦與周邊構(gòu)成核心嚴(yán)格的時(shí)序與穩(wěn)定度要求全自動(dòng)操作循環(huán)嵌入式系統(tǒng)為一種計(jì)算機(jī)軟件與硬件的綜合體，特別強(qiáng)調(diào)「量身定做」的原則，基于某一種特殊用途上，針對(duì)這項(xiàng)用途開(kāi)發(fā)出截然不同的系統(tǒng)，是所謂的客制化(Customized)系統(tǒng)。嵌入式定義EmbeddedSystems的定義無(wú)論是學(xué)界嵌入式定義總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，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)。廣義定義：任何一個(gè)非計(jì)算機(jī)的計(jì)算系統(tǒng)嵌入式定義總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，嵌入式組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成嵌入式硬件：微處理機(jī)(Microprocessor)/微控制器(Microcontroller)內(nèi)存(Memory)特殊用途之集成電路芯片(ASIC)輸入與輸出(Input/Output,I/O)接口與輸入與輸出裝置軟件包括：初始化代碼及驅(qū)動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等，這些軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟件。硬件應(yīng)用程序圖形用戶接口通用接口D/A文件系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)HAL/BSP嵌入式微處理器軟件A/DI/OROMSDRAM人機(jī)交互接口應(yīng)用層OS層驅(qū)動(dòng)層硬件層嵌入式組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成硬件應(yīng)用程序圖從傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)到嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)：Linux,windowsCE,…資源有限實(shí)時(shí)要求：時(shí)間確定性成本要求功耗要求開(kāi)發(fā)主要專用工具和特殊方法桌面操作系統(tǒng)：WindowsXP/7/10專用微處理器：51，AVR，PIC，MSP，ARM，DSP…外圍接口電路：IIC、UART、SPI、USB、LCD、MMC…X86處理器從傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)到嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)：Linux,windo嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)ARMEmbeddedSolutionIntelligentHardware/

IoTCortex-MSeriesApplicationPlatform/

MobileCortex-ASeries全新嵌入式架構(gòu)：ARMCortex-A&Cortex-M萬(wàn)物智能互聯(lián)全新嵌入式架構(gòu)：ARMCortex-A&Cortex-M雙平臺(tái)讓萬(wàn)物智能互聯(lián)嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)ARMIntelligentHardware嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式平臺(tái)分類嵌入式處理器嵌入式片上系統(tǒng)SoC嵌入式DSP處理器DSP嵌入式微控制器MCU嵌入式微處理器MPU嵌入式平臺(tái)分類嵌入式處理器嵌入式片上系統(tǒng)SoC嵌入式DSP嵌入式微控制器MCU嵌入式微控制器一般以一種微處理器的CPU為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/RAM/EPROM、FlashRAM、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等各種必要功能和外設(shè)。嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，常見(jiàn)的是C51、AVR、MSP430、PIC、STM32（ARMCortex-M系列）等。微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積小，從而

使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，

適合應(yīng)用于控制領(lǐng)域。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。嵌入式微控制器MCU嵌入式微控制器一般以一種微處理器的CP常用MCU平臺(tái)比較類別架構(gòu)總線主流型號(hào)開(kāi)發(fā)環(huán)境說(shuō)明8051C518位AT89C51/STC89C51Keil簡(jiǎn)單，純IO，外設(shè)基本靠擴(kuò)展AVRRISC8位Atmega16aAVRStudio/IAR較高性能，外設(shè)豐富PICRISC8位PIC16F873MPLAB指令少，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單MSP430RISC16位MSP430F系列CCS/IAR較高性能，外設(shè)豐富STM32ARM32位STM32F系列Keil/IARARMCortex架構(gòu)，主流MCU，高性能，可運(yùn)行微操作系統(tǒng)常用MCU平臺(tái)比較類別架構(gòu)總線主流型號(hào)開(kāi)發(fā)環(huán)境說(shuō)明8051C嵌入式微處理器MPU嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來(lái)的。與計(jì)算機(jī)處理器不同，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，主要特點(diǎn)如下：功耗低；處理器結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展；調(diào)試功能豐富；支持實(shí)時(shí)多任務(wù)及操作系統(tǒng)。目前主要的嵌入式處理器類型

有ARMCortex-A系列、PowerPC、MIPS等。嵌入式微處理器MPU嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU常見(jiàn)的MPU平臺(tái)及操作系統(tǒng)常見(jiàn)的MPU平臺(tái)及操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程1234567第一階段：產(chǎn)品定義第三階段：硬件與軟件劃分第五階段：詳細(xì)硬件設(shè)計(jì)第二階段：系統(tǒng)建模第四階段：迭代設(shè)計(jì)與選擇85第五階段：詳細(xì)軟件設(shè)計(jì)第六階段：硬件與軟件集成第七階段：系統(tǒng)測(cè)試第八階段：系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程1234567第一階段：產(chǎn)品定義第三階段：嵌入式硬件設(shè)計(jì)嵌入式方案選型設(shè)計(jì)：性價(jià)比先進(jìn)性軟硬件資料嵌入式硬件設(shè)計(jì)流程：設(shè)計(jì)：方案論證->原理圖->Layout->樣板生產(chǎn)調(diào)試：硬件檢測(cè)->軟硬件調(diào)試生產(chǎn)：N次小批量->批量嵌入式硬件功能調(diào)試：電源、時(shí)鐘復(fù)位、JTAG內(nèi)存、Flash總線、控制器嵌入式硬件設(shè)計(jì)嵌入式方案選型設(shè)計(jì)：嵌入式軟件設(shè)計(jì)宿主機(jī)仿真器評(píng)估板IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境宿主機(jī)開(kāi)發(fā)模式PC、IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器、評(píng)估板、串口線、網(wǎng)線在線仿真、Trace、LED、Printf……查閱官方例程掌握官方軟件庫(kù)工具選型掌握原理圖閱讀數(shù)據(jù)手冊(cè)嵌入式軟件設(shè)計(jì)宿主機(jī)仿真器評(píng)估板IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境宿主機(jī)開(kāi)發(fā)模式嵌入式軟件設(shè)計(jì)（Hal層）硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級(jí)支持包（BoardSupportPackage，BSP）該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能HardwareIndependentSoftwareApplicationsI/OSystemFileSystemRTOSLibrariesRTOSKernelTCP/IPStackHardwareAbstractionLayer:BSP&DeviceDriverSCSIDriverFlashDriverMMUDriverCacheDriverSerialDriverEthernetDriverDeviceDriverHardware嵌入式軟件設(shè)計(jì)（Hal層）硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式最小系統(tǒng)與外設(shè)MCU三軸加速傳感器溫濕度、超聲波繼電器系統(tǒng)電源模塊小車姿態(tài)控制電機(jī)、可調(diào)燈LCDRFID、指紋識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別光線感應(yīng)煙霧傳感器霍爾磁感應(yīng)雨滴傳感器系統(tǒng)時(shí)鐘多路ADCI2CGPIOUARTSPIDACPWM嵌入式最小系統(tǒng)與外設(shè)MCU三軸加速傳感器溫濕度、超聲波系統(tǒng)電常用接口技術(shù)數(shù)字量IOA/DPWM總線接口顯示接口常用接口技術(shù)數(shù)字量IO數(shù)字量IO單片機(jī)接口系統(tǒng)：鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出、數(shù)據(jù)采集、伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信等眾多功能，皆通過(guò)I/O端口實(shí)現(xiàn)與MCU的信息交互；某些特定的傳感器時(shí)序需求，很多都直接使用數(shù)字量IO來(lái)模擬接入；復(fù)用性：部分IO可復(fù)用其他功能；驅(qū)動(dòng)能力：不同端口的驅(qū)動(dòng)能力不同。數(shù)字量IO單片機(jī)接口系統(tǒng)：鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出、數(shù)據(jù)A/DA/D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其大小成比例的數(shù)字信號(hào)；A/D的主要參數(shù)（CC2530）：可選的抽取率，這也設(shè)置了分辨率（7到12位）8個(gè)獨(dú)立的輸入通道，可接受單端或差分信號(hào)參考電壓可選為內(nèi)部單端、外部單端、外部差分或AVDD5產(chǎn)生中斷請(qǐng)求轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)的DMA觸發(fā)溫度傳感器輸入電池測(cè)量功能A/DA/D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其大小成比例的數(shù)字信號(hào)PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidth總線接口-串口RS-232C總線是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA于1969年修定的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)；一般稱為UART，串口；UART模式的操作具有下列特點(diǎn)：8位或者9位負(fù)載數(shù)據(jù)奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)或者無(wú)奇偶校驗(yàn)配置起始位和停止位電平配置LSB或者M(jìn)SB首先傳送獨(dú)立收發(fā)中斷獨(dú)立收發(fā)DMA觸發(fā)總線接口-串口RS-232C總線是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EI總線接口-485RS-485是一種2線，半雙工，多點(diǎn)通信的標(biāo)準(zhǔn)；RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接；RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps；RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好；RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長(zhǎng)的距離，需要加485中繼器?？偩€接口-485RS-485是一種2線，半雙工，多點(diǎn)通信總線接口-IICI2C總線是PHILIPS公司推出的一種串行總線。它是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速設(shè)備同步等功能的高性能串行總線，是一種近年來(lái)應(yīng)用較多的串行總線；I2C串行總線只有兩根信號(hào)線,一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA,一根是時(shí)鐘線SCL；I2C總線是多主機(jī)總線；I2C總線為雙向I／O總線，通過(guò)上拉電阻接正電源?？偩€接口-IICI2C總線是PHILIPS公司推出的一種總線接口-SPISPI串行總線是Motorola公司推出的一種串行總線技術(shù)；SPI串行總線是一種四線同步串行技術(shù)，數(shù)據(jù)通信從器件選擇或片選(CSB)為低時(shí)有效。全雙工，串行數(shù)據(jù)同時(shí)輸入輸出，1.05Mbps的最大主機(jī)數(shù)據(jù)傳輸速率，總線競(jìng)爭(zhēng)保護(hù)；SPI串行總線包含四個(gè)信號(hào)線：串行數(shù)據(jù)輸入(MOSI)、串行數(shù)據(jù)輸入(MOSI)、串行數(shù)據(jù)輸出(MISO)、串行時(shí)鐘信號(hào)(SCK)、串行片選信號(hào)線(SS)?？偩€接口-SPISPI串行總線是Motorola公司推出總線接口-CANCAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,CAN)的簡(jiǎn)稱，CAN總線是由德國(guó)BOSCH公司提出，目的是為了解決汽車內(nèi)部硬件信號(hào)線的復(fù)雜走線，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一；CAN總線采用差分信號(hào)傳輸，有很強(qiáng)的錯(cuò)誤檢測(cè)能力，通信距離遠(yuǎn)，因此被用到一些特殊的場(chǎng)合，比如汽車，廠礦等干擾較強(qiáng)的地方；CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從；CAN節(jié)點(diǎn)只需通過(guò)對(duì)報(bào)文的標(biāo)志符進(jìn)行濾波就可以方便的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種傳送接收方式。總線接口-CANCAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Contro顯示接口顯示接口嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述Arduino-開(kāi)源硬件Arduino是一個(gè)開(kāi)放源碼電子原型平臺(tái)，擁有靈活、易用的硬件和軟件。Arduino基于單片機(jī)/ARM微控制器，可以接收來(lái)自各種傳感器的輸入信號(hào)從而做到監(jiān)測(cè)環(huán)境的效果，并通過(guò)控制光源，電機(jī)以及其他驅(qū)動(dòng)器來(lái)影響其周圍環(huán)境Arduino的硬件原理圖、電路圖、IDE

軟件及核心庫(kù)文件都是開(kāi)源的，在開(kāi)源

協(xié)議范圍內(nèi)里可以任意修改原始設(shè)計(jì)及

相應(yīng)代碼。硬件低廉，軟件免費(fèi)，入門簡(jiǎn)單全球最流行的開(kāi)源硬件Arduino-開(kāi)源硬件Arduino是一個(gè)開(kāi)放源碼電子Arduino-開(kāi)發(fā)環(huán)境Arduino-開(kāi)發(fā)環(huán)境Arduino各種衍生版本Arduino各種衍生版本Arduino周邊外設(shè)及作品展示Arduino周邊外設(shè)及作品展示RaspberryPi（樹(shù)莓派

）-卡片電腦樹(shù)莓派由英國(guó)的慈善組織“RaspberryPi基金會(huì)”開(kāi)發(fā)，剛開(kāi)始為了學(xué)生編程而設(shè)計(jì)。2012年3月，英國(guó)劍橋大學(xué)埃本·阿普頓（EbenEpton）正式發(fā)售世界上最小的臺(tái)式機(jī)，又稱卡片式電腦，外形只有信用卡大小，卻具有電腦的所有基本功能，這就是RaspberryPi，中文譯名"樹(shù)莓派"。由于開(kāi)源和豐富的外擴(kuò)接口而吸引了廣大的學(xué)生和玩家。RaspberryPi（樹(shù)莓派）-卡片電腦樹(shù)莓派由英國(guó)RaspberryPi（樹(shù)莓派

）-卡片電腦RaspberryPi（樹(shù)莓派）-卡片電腦RaspberryPi（樹(shù)莓派

）-操作系統(tǒng)RaspberryPi（樹(shù)莓派）-操作系統(tǒng)基于樹(shù)莓派的各種項(xiàng)目用樹(shù)莓派打造一個(gè)家庭影院把樹(shù)莓派配置成無(wú)線路由器用樹(shù)莓派搭建BT下載服務(wù)器拿樹(shù)莓派當(dāng)FTP文件服務(wù)器在樹(shù)莓派上搭建代碼托管服務(wù)(SVN)用樹(shù)莓派當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)播放FM電臺(tái)在樹(shù)莓派上搭建LNMP環(huán)境，作為網(wǎng)站服務(wù)器基于Samba實(shí)現(xiàn)NAS系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中心）用樹(shù)莓派實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)批量自動(dòng)安裝CentOS用樹(shù)莓派建立家庭媒體中心在樹(shù)莓派上搭建LAMP服務(wù)在樹(shù)莓派上獲取美國(guó)天氣預(yù)報(bào)使用MarkdownOnRaspberryPi寫博客樹(shù)莓派制作單雙休鬧鐘用樹(shù)莓派搭建Git私有服務(wù)器用樹(shù)莓派做VPN路由網(wǎng)關(guān)樹(shù)莓派上使用迅雷遠(yuǎn)程下載樹(shù)莓派做下載機(jī)，Aria2！樹(shù)莓派下搭建shadowsocks服務(wù)器空氣指數(shù)之PM2.5顯示器（基于SAKS擴(kuò)展板）站點(diǎn)宕機(jī)指示（基于SAKS擴(kuò)展板）數(shù)字溫度計(jì)（基于SAKS擴(kuò)展板）給樹(shù)莓派安裝攝像頭模塊實(shí)現(xiàn)拍照、攝像功能在樹(shù)莓派上實(shí)現(xiàn)文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音服務(wù)樹(shù)莓派使用MJPG-Streamer實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控樹(shù)莓派+溫度傳感器實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度監(jiān)控用樹(shù)莓派實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站訪客LED閃亮提醒樹(shù)莓派用作FM電臺(tái)發(fā)射器用樹(shù)莓派改裝的智能微博爐樹(shù)莓派打造超低成本廉價(jià)盲文顯示器用樹(shù)莓派打造一個(gè)帶WIFI的數(shù)碼照相機(jī)用樹(shù)莓派做個(gè)專屬iBeacon基站樹(shù)莓派搭建hadoop集群將樹(shù)莓派打造成音樂(lè)播放服務(wù)器紅外感應(yīng)模塊+蜂鳴器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易報(bào)警基于樹(shù)莓派的各種項(xiàng)目用樹(shù)莓派打造一個(gè)家庭影院樹(shù)莓派下搭建shmbed-ARM原型平臺(tái)mbed是一個(gè)面向ARM處理器的原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它具體包括免費(fèi)的軟件庫(kù)（SDK），硬件參考設(shè)計(jì)（HDK）和在線工具（Web）三部分內(nèi)容。SDK：mbed設(shè)計(jì)了一個(gè)硬件抽象層，從而屏蔽了不同mcu廠商提供了微處理之間的差異。HDK：HDK是mbed提供的硬件參考設(shè)計(jì)，提供了統(tǒng)一了程序上載接口，單步調(diào)試接口，串口調(diào)試接口。WEB：mbed提供了一個(gè)完備的基于瀏覽器的微處理器軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括代碼編寫，程序編譯，版本控制等功能，，編譯結(jié)果只要下載保存到mbed開(kāi)發(fā)板上即可工作，非常方便。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，mbed就是一個(gè)開(kāi)放平臺(tái)，一個(gè)基于ARMCortex-M系列的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。mbed-ARM原型平臺(tái)mbed是一個(gè)面向ARM處理器的物聯(lián)網(wǎng)系列專業(yè)課程之單片機(jī)與嵌入式概述單片機(jī)與嵌入式中智訊（武漢）科技有限公司單片機(jī)與嵌入式中智訊（武漢）科技有限公司嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式定義EmbeddedSystems的定義無(wú)論是學(xué)界或者業(yè)界，都有相當(dāng)多種說(shuō)法，應(yīng)用的范疇更是遠(yuǎn)超出一般人的想象根據(jù)英國(guó)電機(jī)工程師協(xié)會(huì)的定義：嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或甚至工廠運(yùn)作的裝置它具備了下列的特性：設(shè)計(jì)的目的，在于執(zhí)行特定的功能以微電腦與周邊構(gòu)成核心嚴(yán)格的時(shí)序與穩(wěn)定度要求全自動(dòng)操作循環(huán)嵌入式系統(tǒng)為一種計(jì)算機(jī)軟件與硬件的綜合體，特別強(qiáng)調(diào)「量身定做」的原則，基于某一種特殊用途上，針對(duì)這項(xiàng)用途開(kāi)發(fā)出截然不同的系統(tǒng)，是所謂的客制化(Customized)系統(tǒng)。嵌入式定義EmbeddedSystems的定義無(wú)論是學(xué)界嵌入式定義總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，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)。廣義定義：任何一個(gè)非計(jì)算機(jī)的計(jì)算系統(tǒng)嵌入式定義總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，嵌入式組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成嵌入式硬件：微處理機(jī)(Microprocessor)/微控制器(Microcontroller)內(nèi)存(Memory)特殊用途之集成電路芯片(ASIC)輸入與輸出(Input/Output,I/O)接口與輸入與輸出裝置軟件包括：初始化代碼及驅(qū)動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等，這些軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟件。硬件應(yīng)用程序圖形用戶接口通用接口D/A文件系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)HAL/BSP嵌入式微處理器軟件A/DI/OROMSDRAM人機(jī)交互接口應(yīng)用層OS層驅(qū)動(dòng)層硬件層嵌入式組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成硬件應(yīng)用程序圖從傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)到嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)：Linux,windowsCE,…資源有限實(shí)時(shí)要求：時(shí)間確定性成本要求功耗要求開(kāi)發(fā)主要專用工具和特殊方法桌面操作系統(tǒng)：WindowsXP/7/10專用微處理器：51，AVR，PIC，MSP，ARM，DSP…外圍接口電路：IIC、UART、SPI、USB、LCD、MMC…X86處理器從傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)到嵌入式嵌入式操作系統(tǒng)：Linux,windo嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)ARMEmbeddedSolutionIntelligentHardware/

IoTCortex-MSeriesApplicationPlatform/

MobileCortex-ASeries全新嵌入式架構(gòu)：ARMCortex-A&Cortex-M萬(wàn)物智能互聯(lián)全新嵌入式架構(gòu)：ARMCortex-A&Cortex-M雙平臺(tái)讓萬(wàn)物智能互聯(lián)嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)ARMIntelligentHardware嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式平臺(tái)分類嵌入式處理器嵌入式片上系統(tǒng)SoC嵌入式DSP處理器DSP嵌入式微控制器MCU嵌入式微處理器MPU嵌入式平臺(tái)分類嵌入式處理器嵌入式片上系統(tǒng)SoC嵌入式DSP嵌入式微控制器MCU嵌入式微控制器一般以一種微處理器的CPU為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/RAM/EPROM、FlashRAM、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等各種必要功能和外設(shè)。嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，常見(jiàn)的是C51、AVR、MSP430、PIC、STM32（ARMCortex-M系列）等。微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積小，從而

使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，

適合應(yīng)用于控制領(lǐng)域。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。嵌入式微控制器MCU嵌入式微控制器一般以一種微處理器的CP常用MCU平臺(tái)比較類別架構(gòu)總線主流型號(hào)開(kāi)發(fā)環(huán)境說(shuō)明8051C518位AT89C51/STC89C51Keil簡(jiǎn)單，純IO，外設(shè)基本靠擴(kuò)展AVRRISC8位Atmega16aAVRStudio/IAR較高性能，外設(shè)豐富PICRISC8位PIC16F873MPLAB指令少，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單MSP430RISC16位MSP430F系列CCS/IAR較高性能，外設(shè)豐富STM32ARM32位STM32F系列Keil/IARARMCortex架構(gòu)，主流MCU，高性能，可運(yùn)行微操作系統(tǒng)常用MCU平臺(tái)比較類別架構(gòu)總線主流型號(hào)開(kāi)發(fā)環(huán)境說(shuō)明8051C嵌入式微處理器MPU嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來(lái)的。與計(jì)算機(jī)處理器不同，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，主要特點(diǎn)如下：功耗低；處理器結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展；調(diào)試功能豐富；支持實(shí)時(shí)多任務(wù)及操作系統(tǒng)。目前主要的嵌入式處理器類型

有ARMCortex-A系列、PowerPC、MIPS等。嵌入式微處理器MPU嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU常見(jiàn)的MPU平臺(tái)及操作系統(tǒng)常見(jiàn)的MPU平臺(tái)及操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程1234567第一階段：產(chǎn)品定義第三階段：硬件與軟件劃分第五階段：詳細(xì)硬件設(shè)計(jì)第二階段：系統(tǒng)建模第四階段：迭代設(shè)計(jì)與選擇85第五階段：詳細(xì)軟件設(shè)計(jì)第六階段：硬件與軟件集成第七階段：系統(tǒng)測(cè)試第八階段：系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程1234567第一階段：產(chǎn)品定義第三階段：嵌入式硬件設(shè)計(jì)嵌入式方案選型設(shè)計(jì)：性價(jià)比先進(jìn)性軟硬件資料嵌入式硬件設(shè)計(jì)流程：設(shè)計(jì)：方案論證->原理圖->Layout->樣板生產(chǎn)調(diào)試：硬件檢測(cè)->軟硬件調(diào)試生產(chǎn)：N次小批量->批量嵌入式硬件功能調(diào)試：電源、時(shí)鐘復(fù)位、JTAG內(nèi)存、Flash總線、控制器嵌入式硬件設(shè)計(jì)嵌入式方案選型設(shè)計(jì)：嵌入式軟件設(shè)計(jì)宿主機(jī)仿真器評(píng)估板IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境宿主機(jī)開(kāi)發(fā)模式PC、IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器、評(píng)估板、串口線、網(wǎng)線在線仿真、Trace、LED、Printf……查閱官方例程掌握官方軟件庫(kù)工具選型掌握原理圖閱讀數(shù)據(jù)手冊(cè)嵌入式軟件設(shè)計(jì)宿主機(jī)仿真器評(píng)估板IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境宿主機(jī)開(kāi)發(fā)模式嵌入式軟件設(shè)計(jì)（Hal層）硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級(jí)支持包（BoardSupportPackage，BSP）該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能HardwareIndependentSoftwareApplicationsI/OSystemFileSystemRTOSLibrariesRTOSKernelTCP/IPStackHardwareAbstractionLayer:BSP&DeviceDriverSCSIDriverFlashDriverMMUDriverCacheDriverSerialDriverEthernetDriverDeviceDriverHardware嵌入式軟件設(shè)計(jì)（Hal層）硬件層和軟件層之間為中間層，也稱為嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式最小系統(tǒng)與外設(shè)MCU三軸加速傳感器溫濕度、超聲波繼電器系統(tǒng)電源模塊小車姿態(tài)控制電機(jī)、可調(diào)燈LCDRFID、指紋識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別光線感應(yīng)煙霧傳感器霍爾磁感應(yīng)雨滴傳感器系統(tǒng)時(shí)鐘多路ADCI2CGPIOUARTSPIDACPWM嵌入式最小系統(tǒng)與外設(shè)MCU三軸加速傳感器溫濕度、超聲波系統(tǒng)電常用接口技術(shù)數(shù)字量IOA/DPWM總線接口顯示接口常用接口技術(shù)數(shù)字量IO數(shù)字量IO單片機(jī)接口系統(tǒng)：鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出、數(shù)據(jù)采集、伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信等眾多功能，皆通過(guò)I/O端口實(shí)現(xiàn)與MCU的信息交互；某些特定的傳感器時(shí)序需求，很多都直接使用數(shù)字量IO來(lái)模擬接入；復(fù)用性：部分IO可復(fù)用其他功能；驅(qū)動(dòng)能力：不同端口的驅(qū)動(dòng)能力不同。數(shù)字量IO單片機(jī)接口系統(tǒng)：鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出、數(shù)據(jù)A/DA/D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其大小成比例的數(shù)字信號(hào)；A/D的主要參數(shù)（CC2530）：可選的抽取率，這也設(shè)置了分辨率（7到12位）8個(gè)獨(dú)立的輸入通道，可接受單端或差分信號(hào)參考電壓可選為內(nèi)部單端、外部單端、外部差分或AVDD5產(chǎn)生中斷請(qǐng)求轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)的DMA觸發(fā)溫度傳感器輸入電池測(cè)量功能A/DA/D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其大小成比例的數(shù)字信號(hào)PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidth總線接口-串口RS-232C總線是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA于1969年修定的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)；一般稱為UART，串口；UART模式的操作具有下列特點(diǎn)：8位或者9位負(fù)載數(shù)據(jù)奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)或者無(wú)奇偶校驗(yàn)配置起始位和停止位電平配置LSB或者M(jìn)SB首先傳送獨(dú)立收發(fā)中斷獨(dú)立收發(fā)DMA觸發(fā)總線接口-串口RS-232C總線是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EI總線接口-485RS-485是一種2線，半雙工，多點(diǎn)通信的標(biāo)準(zhǔn)；RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接；RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps；RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好；RS-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長(zhǎng)的距離，需要加485中繼器?？偩€接口-485RS-485是一種2線，半雙工，多點(diǎn)通信總線接口-IICI2C總線是PHILIPS公司推出的一種串行總線。它是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速設(shè)備同步等功能的高性能串行總線，是一種近年來(lái)應(yīng)用較多的串行總線；I2C串行總線只有兩根信號(hào)線,一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA,一根是時(shí)鐘線SCL；I2C總線是多主機(jī)總線；I2C總線為雙向I／O總線，通過(guò)上拉電阻接正電源。總線接口-IICI2C總線是PHILIPS公司推出的一種總線接口-SPISPI串行總線是Motorola公司推出的一種串行總線技術(shù)；SPI串行總線是一種四線同步串行技術(shù)，數(shù)據(jù)通信從器件選擇或片選(CSB)為低時(shí)有效。全雙工，串行數(shù)據(jù)同時(shí)輸入輸出，1.05Mbps的最大主機(jī)數(shù)據(jù)傳輸速率，總線競(jìng)爭(zhēng)保護(hù)；SPI串行總線包含四個(gè)信號(hào)線：串行數(shù)據(jù)輸入(MOSI)、串行數(shù)據(jù)輸入(MOSI)、串行數(shù)據(jù)輸出(MISO)、串行時(shí)鐘信號(hào)(SCK)、串行片選信號(hào)線(SS)?？偩€接口-SPISPI串行總線是Motorola公司推出總線接口-CANCAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,CAN)的簡(jiǎn)稱，CAN總線是由德國(guó)BOSCH公司提出，目的是為了解決汽車內(nèi)部硬件信號(hào)線的復(fù)雜走線，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一；CAN總線采用差分信號(hào)傳輸，有很強(qiáng)的錯(cuò)誤檢測(cè)能力，通信距離遠(yuǎn)，因此被用到一些特殊的場(chǎng)合，比如汽車，廠礦等干擾較強(qiáng)的地方；CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從；CAN節(jié)點(diǎn)只需通過(guò)對(duì)報(bào)文的標(biāo)志符進(jìn)行濾波就可以方便的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種傳送接收方式?？偩€接口-CANCAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Contro顯示接口顯示接口嵌入式系統(tǒng)概述常用嵌入式平臺(tái)嵌入式開(kāi)發(fā)方法嵌入式常用外設(shè)嵌入式開(kāi)源硬件嵌入式系統(tǒng)概述Arduino-開(kāi)源硬件Arduino是一個(gè)開(kāi)放源碼電子原型平臺(tái)，擁有靈活、易用的硬件和軟件。Arduino基于單片機(jī)/ARM微控制器，可以接收來(lái)自各種傳感器的輸入信號(hào)從而做到監(jiān)測(cè)環(huán)境的效果，并通過(guò)控制光源，電機(jī)以及其他驅(qū)動(dòng)器來(lái)影響其周圍環(huán)境Arduino的硬件原理圖、電路圖、IDE

軟件及核心庫(kù)文件都是開(kāi)源的，在開(kāi)源

協(xié)議范圍內(nèi)里可以任意修改原始設(shè)計(jì)及

相應(yīng)代碼。硬件低廉，軟件免費(fèi)，入門簡(jiǎn)單全球最流行的開(kāi)源硬件Arduino-開(kāi)源硬件Arduino是一個(gè)開(kāi)放源碼電子Arduino-開(kāi)發(fā)環(huán)境Arduino-開(kāi)發(fā)環(huán)境Arduino各種衍生版本Arduin