嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用(嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論-)

嵌入式實時操作系統(tǒng)及應(yīng)用開發(fā)參考書：羅蕾，嵌入式實時操作系統(tǒng)及用用開發(fā)（第三版）本課程目的

以理論介紹為主方式結(jié)合實例

以嵌入式系統(tǒng)工程思想為指導(dǎo)，以應(yīng)用為目的，介紹嵌入式系統(tǒng)及其開發(fā)技術(shù)

對嵌入式系統(tǒng)及開發(fā)有一個全景的把握。課程的主要內(nèi)容嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論（概念、分類、發(fā)展歷程、特點、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢）嵌入式硬件系統(tǒng)（基本組成，嵌入式微處理器，外圍電路等）嵌入式軟件系統(tǒng)（分類、特點、體系結(jié)構(gòu)、運行流程、操作系統(tǒng)、開發(fā)方法）嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的一些新動態(tài)和成果前言

從上個世紀(jì)九十年代中期到現(xiàn)在，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)從一個不起眼的單詞，發(fā)展成覆蓋所有應(yīng)用領(lǐng)域、家喻戶曉的時髦話題。前言

雖然我國已經(jīng)是嵌入式產(chǎn)品生產(chǎn)、應(yīng)用和消費的大國，但國內(nèi)工業(yè)界的技術(shù)水平、特別是設(shè)計水平相當(dāng)落后。前言

嵌入式開發(fā)的新要求：能夠使用工具縮短嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)周期；能夠自行規(guī)劃、選型、設(shè)計、并組織開發(fā)一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的嵌入式新產(chǎn)品。第一章嵌入式系統(tǒng)概論核心內(nèi)容無所不在的嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)的特征嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)嵌入式應(yīng)用開發(fā)1.1無所不在的嵌入式系統(tǒng)比爾.蓋茨曾經(jīng)預(yù)言：隨著后PC時代的到來，PC將無處不在。嵌入式PC科學(xué)家的共識計算機將變得小巧玲瓏，藏身在任何地方,又消失在所有地方；功能強大,無影無蹤。計算機變得無處不在：例如在墻里、在手腕上、在手寫紙上等等，隨用隨取、伸手可及。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域典型系統(tǒng)：采樣控制系統(tǒng)

典型系統(tǒng)：飛行控制系統(tǒng)

典型系統(tǒng)：實時信號處理系統(tǒng)

典型應(yīng)用領(lǐng)域：信息家電

典型應(yīng)用領(lǐng)域：普適計算

*普適計算又稱普存計算、普及計算（英文中叫做pervasivecomputing或者Ubiquitouscomputing）這一概念強調(diào)和環(huán)境融為一體的計算，而計算機本身則從人們的視線里消失。在普適計算的模式下，人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式進行信息的獲取與處理。典型應(yīng)用：車載綜合管理系統(tǒng)

小結(jié)嵌入式系統(tǒng)無處不在計算機與使用者的比率達到和超過100:1的階段95%以上都是嵌入式計算機系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用帶動了產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展1.2嵌入式系統(tǒng)的定義

不同的定義方式及其起源計算機工業(yè)的分類傳統(tǒng)的分類大型計算機、中型機、小型機和微型機特殊分類

PC新的分類嵌入式計算機和通用計算機定義一：當(dāng)前國內(nèi)通用嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可配置，對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格約束的專用系統(tǒng)。定義二：早期的定義

看不見的計算機，一般不能被用戶編程,它有一些專用的I/O設(shè)備,對用戶的接口是應(yīng)用專用的。定義三：IEEE定義

Deviceusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants定義四：跨行業(yè)

先進的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物定義五：基于OS

由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視、管理等功能定義六：廣義定義

作為某種技術(shù)過程的一核心處理環(huán)節(jié)，能直接與宿主環(huán)境接口或交互的計算機系統(tǒng)例導(dǎo)彈控制系統(tǒng)實時系統(tǒng)POSIX1003.b定義能夠在限定響應(yīng)時間內(nèi)提供所需水平服務(wù)的計算機系統(tǒng)（POSIX表示可移植操作系統(tǒng)接口）一般性定義一個實時系統(tǒng)是指計算的正確性不僅取決于程序的邏輯正確性，也取決于結(jié)果產(chǎn)生的時間：如果系統(tǒng)的時間約束條件得不到滿足，將會發(fā)生系統(tǒng)出錯。特別注意實時并不等于快！它是一個相對的概念，確切定義應(yīng)該是“及時”，即在系統(tǒng)允許的時間范圍內(nèi)完成任務(wù)

從廣義概念上講，嵌入式系統(tǒng)都可以看成是一個實時系統(tǒng)。實時系統(tǒng)衡量指標(biāo)響應(yīng)時間吞吐量生存時間1.3嵌入式系統(tǒng)的特征

技術(shù)密集專用緊湊安全可靠多種多樣及時相應(yīng)成本敏感開發(fā)困難不可壟斷其它技術(shù)密集

嵌入式系統(tǒng)是計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和行業(yè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。專用緊湊

嵌入式系統(tǒng)在體積、功耗、配置、處理能力、電磁兼容性等方面有明顯的應(yīng)用約束。安全可靠可靠性要求極高網(wǎng)絡(luò)信息安全防危安全多種多樣嵌入式處理器種類繁多外設(shè)隨應(yīng)用領(lǐng)域變化操作系統(tǒng)五花八門嵌入式開發(fā)工具不一嵌入式系統(tǒng)實時性多樣化應(yīng)用領(lǐng)域廣泛及時響應(yīng)

嵌入式系統(tǒng)需要實時性保障，能夠盡可能快地對外部技術(shù)過程的請求發(fā)出響應(yīng)，及時完成。成本敏感

嵌入式產(chǎn)品每一批次的產(chǎn)品數(shù)量大，單位成本對產(chǎn)品的市場前景和利潤影響極大。開發(fā)困難非壟斷

嵌入式系統(tǒng)是一個分散的工業(yè)。沒有哪一個系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場。其他：確定性任務(wù)個數(shù)確定每個任務(wù)執(zhí)行時序確定每個任務(wù)所占資源等確定任務(wù)間通信延遲確定1.4嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷程1.5嵌入式系統(tǒng)的分類

按處理器位數(shù)劃分

按應(yīng)用類別劃分

按系統(tǒng)的實時性劃分

按工業(yè)界應(yīng)用的復(fù)雜程度劃分按處理器位數(shù)劃分

按所采用的處理器位數(shù)，可以分為4位、8位、16位、32位和64位系統(tǒng)。按系統(tǒng)實時性劃分硬實時汽車的ABS和安全氣囊系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、核電控制系統(tǒng)軟實時電視信號、證券交易自適應(yīng)實時自動調(diào)整滿足環(huán)境需要，保證性能級別按工業(yè)界應(yīng)用的復(fù)雜程度劃分簡單單處理器系統(tǒng)可擴展單處理器系統(tǒng)復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)制造或過程控制中使用的計算機系統(tǒng)1.6嵌入式系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)嵌入式硬件組成嵌入式軟件組成1.7嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計要求

功能實用、便于升級

并發(fā)處理、及時響應(yīng)

造型自然、結(jié)構(gòu)緊湊

接口方便、操作容易

穩(wěn)定可靠、維護簡便

功耗管理、降低成本1.8嵌入式系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)過程（產(chǎn)品定義發(fā)布）設(shè)計方法編程測試嵌入式軟件的重用開發(fā)平臺一、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程二、嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計

軟件設(shè)計

硬件設(shè)計

集成設(shè)計三、嵌入式編程四、嵌入式系統(tǒng)測試軟件功能的測試依賴于硬件。魯棒性測試、可用性測試難。測試用例、測試結(jié)果上載困難。測試線程、任務(wù)、子系統(tǒng)之間的交互、并發(fā)和容錯能力難。嵌入式測試?yán)щy：常規(guī)測試之外，嵌入式系統(tǒng)測試還包括：

定期測試微處理器、存儲器、以及嵌入式程序占用的存儲空間。

外圍設(shè)備的測試。

電源測試。安全測試。

通信電纜測試。五、嵌入式軟件的重用遵循Moore定律，嵌入式軟件的規(guī)模和復(fù)雜性迅速增大。軟件多樣性迅速增加。開發(fā)周期縮短，軟件的質(zhì)量需要保證。嵌入式軟件開發(fā)面臨的問題：嵌入式構(gòu)件六、嵌入式軟件開發(fā)平臺為用戶開發(fā)（包括需求分析、規(guī)格說明、設(shè)計、編碼、測試、產(chǎn)品分配和維護等）嵌入式應(yīng)用程序而提供的高