第1章-嵌入式系统概述

实时、可裁减特性。
Windows Embedded:


支持具有丰富应用程序和服 务的32位嵌入式系统。主要系列：Windows CE3.0， Windows NT Embedded 4.0和带有Server Appliance Kit的 Windows 2000。 Palm OS：Compag公司产品，在PDA市场占据很大分额。 具有开放的操作系统应用程序接口（API），可以让用户灵 活方便地定制操作系统。 嵌入式Linux: 近两年, Linux在嵌入式领域异军突起,它 的独特性,将使其作为开发嵌入式产品的操作系统具备巨大 的潜力。Linux具有一些独特的优势：层次结构及内核完全 开放；强大的网络支持功能；具备一整套工具链；广泛的硬 件支持特性。
第1章 嵌入式系统概述
梅魁志 副教授 kzmei@ 人工智能与机器人研究所
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课程内容安排







嵌入式系统概述(2学时) ARM体系结构(6学时) ARM指令系统(4学时) XScale微处理器的体系结构(4学时) W90P710应用处理机的介绍(4学时) 嵌入式Linux、操作系统移植(2学时) 嵌入式软件开发环境的建立(2学时) W90P710开发平台Boot Loader与System Library(4学时) ARM ADS与W90P710g开发板的程序验证(4学时)
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嵌入式系统
main(){ int a=98 , b; -> b=a-32; b=b+5/9.0; }
嵌入式系统 在线 仿真器
主机
模拟器 模拟器 （运行于主机） （运行于主机）
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技术开发平台化标准化开放化
1. 2. 3. 4. 5. PNE：网络设备平台;IXP1200网络处理器 PCD：消费设备平台; PIC：工业设备平台; PCI：汽车信息平台; PSC：关键安全平台 ---Wind River
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MP3播放器主芯片解决方案
1、MCU+ASIC（DSP）：珠海炬力等 2、DSP：Motorola、TI、ADI 3、ARM: Philips、Telechips
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嵌入式处理器
ARM架构微处理器 ARM公司是嵌入式RISC处理器的知识产权IP供应商。典型 的ARM处理器内核：ARM7TDMI、ARM9TDMI及ARM10TDMI。 ARM7—ARM系列32位整数运算核； T —内含16位压缩指令集Thumb; D —支持片内DEBUG调试； M —增强型乘法器； I — 嵌入式ICE宏单元。 StrongARM架构处理器 针对手持式消费类电子设备核移动计算与通信的嵌入 式处理器。 Intel XScale架构处理器 针对无线手持应用产品的嵌入式处理器。 见教材P7页
编码空间体积小； 面向应用，可裁减和定制； 实时性强； 可靠性高。
通用类：Window CE、嵌入式LINUX。 面向工业和通信类： Symbian, VxWorks； 单片机类：uC/OS 面向Internet类：PalmOS。
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嵌入式操作系统

VxWorks：美国WindRiver公司于1983年开发，具有可靠、
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Intel Xscale开发平台
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Sitsang平台体系结构
Ir D A
FF UART
M M C /S D C ard
BT UART
S P I to T o u c h Screen
T ouch Screen
U S B C lie n t LCD T o sh ib a L T M 04C 380 K
A u d io J a c k
F la sh M em ory
E th e r n e t C o n tr o lle r
P ow er S y ste m
B oot R O M
E x p a n sio n c a r d slo t
C P L D & B oard le v e l R e g iste r s
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嵌入式系统应用领域
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汽车电子应用
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嵌入式系统的分类
①硬件范畴 芯片级：包含程序与算法的处理器 模块级：系统中的核心模块部件 系统级：片上系统（SOC） ②软件范畴 非实时系统：PDA个人数字助理 软实时系统：消费类电子产品 硬实时系统：GPS全球定位系统
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嵌入式硬件方案选择－P1
微控制器MCU：MCS-51 数字信号处理器DSP：TMS320C6000 微处理器MPU (1) X86微处理器 优点：开发方便，移植容易。 缺点：体积大，功耗高，实时性差。 (2) 嵌入式微处理器 StrongARM, Xscale. 片上系统SOC
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ARM多处理器平台
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诺基亚手机典型应用方案 操作系统：Symbian OS S60
应用处理器： 高频经济型——MXC300-30：E71,E65, 单核可变频的ARM 11 369MHz处理器，包括通讯、数据、多媒体等诸多功能的处理任 务，支持3G网络，增加了对GPS功能的支持，缺少很多解码器， 3D处理性能较低等，在多媒体表现方面稍稍逊色。
D ebug L ed s
H E X -e n c o d in g sw itc h e s
A c c e le r o m e te r se n so r
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芯片制造和设计的不断进步
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未来嵌入式技术演进
Mobile phone
Digital Cameras Home entertainment
高画质型——OMAP2420: N95、N93i等，使用ARM1136，频率 可以达到330MHz，集成了2D/3D图形处理器，支持openGL，运 算速度高达每秒2百万个多边形。
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嵌入式系统的学习内容



硬件设计以及底层软件，如BootLoader、 Board Support Package(像PC的BIOS一样， 往下驱动硬件，往上支持操作系统） 嵌入式操作系统和应用软件的开发： 掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理 熟悉嵌入式操作系统 熟悉嵌入式软件开发流程与项目。
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嵌入式软件系统的特征
系统内核小：最小可达5K 专用性强：通用芯片向专用芯片发展 系统精简：指令精练、效率高 高实时性操作系统：VxWorks 嵌入式软件面向标准化 嵌入技术应用需要开发工具和开发环境 嵌入技术的软件工作量增大
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嵌入式操作系统的特点和种类
(1) (2) (3) (4)
(1) (2) (3) (4)
实 验
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教材及其参考资料


1 陈章龙 主编，《嵌入式技术与系统-Intel XScale结构与开发》，北京航空航天出版社，2004 年2月第1版。 Wayne Wolf，《嵌入式计算系统设计原理》，机械 工业出版社，2002年。
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嵌入式系统定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技 术为基础，且软硬件可裁减，适应应用系统对 功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求 的专用计算机系统。
Mobile SOC platform
DC SOC platform
HDTV SOC platform
voice + video+ audio + data
WLAN VoIP
QoS AAC
mpeg4
H.264
Integrated HW/SW platform for Embedded SOC
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多核媒体处理器
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应用软件开发

嵌入式系统的编程语言 汇编和C/C++
C/C++ C/C++ 汇编语言
编译器
编译器
汇编语言
目标文件
目标文件
目标文件
链接器
交叉编译器
可重定位程序
定址器
可执行文件
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系统软件调试
(1) 模拟开发调试SIMULATION (2) 嵌入式在线仿真Embedded-ICE (3) 远程调试
PX A 250 A p p lica tio n p ro ce sso r
C o m pact F la sh
Intel Sitsang 平台结构
A C 97 C M D r iv e r a n d T r a n sc e iv e r
U S B H o st c o n tr o lle r
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Intel PCA架构-P2
Personal Internet Client Architecture.
(1) 应用子系统 (2) 通信子系统 (3) 内存子系统
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摩托罗拉 A1200

手机制式：GSM 手机昵称：A1200,明,尚品 PDA 外观样式：翻盖 支持频段： 850/900/1800/1900MHz 网络连接：GPRS 标配电池：850mAh 摄像头像素：200万像素 手机通话时间：270-420分 钟 CPU：Intel® XScale 312MHz
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平台支撑系统软件




①实时操作系统 RTOS-Real Time Operation System ②板级支持包 BSP-Board support Package ③设备驱动程序 Device Driver ④协议栈 Protocol Stack ⑤中间件 Middleware 位于平台（硬件与操 作系统）和应用之间的通用服务）集成、通 用、基础性中间件 ⑥应用程序 Application