物联网系列专业课程之单片机与嵌入式概述PPT(共 41张)
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单片机原理与嵌入式系统设计[张齐]PPT第1章
![单片机原理与嵌入式系统设计[张齐]PPT第1章](https://img.taocdn.com/s3/m/64fdef1a52d380eb62946da5.png)
可装卸性 强实时性 统一的接口 操作方便、简单 提供强大的网络功能 强稳定性，弱交互性 固化代码： 更好的硬件适应性
1.4 嵌入式操作系统
基本概念
——实时操作系统（RTOS）
实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执 行的背景程序，用户的应用程序是运行于RTOS之上的 各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包括 存储器、外设等)管理、消息管理、任务调度、异常处 理等工作。在RTOS支持的系统中， 每个任务均有一个 优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各 个任务，保证对实时性的要求。
ROM
RAM
外设1
CPU 外设2
单板计算机
嵌入式微控制器
嵌入式微控制器又称单片机，它是将整个计算机系 统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理 器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线 逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输 出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。 为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍 复位 看门狗 晶振 生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是 部件 部件 部件 存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地 和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本。 定时器 I/O CPU核 部件 部件 和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单 片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。 中断 SRAM ROM 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外 部件 部件 部件 设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。 嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代 表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300、数目 众多ARM芯片等。目前MCU占嵌入式系统约70％的市场份额。
1单片机嵌入式系统概述新共83页PPT
1.4.2 程序的设计语言
程序的设计语言：
程序设计语言
机器语言
汇编语言
高级语言
45
机器语言：
机器语言是完全面向芯片的语言，由二进制码“0”和“1” 组成。在单片机的程序存储器中存放就是以“0”和“1” 构成的二进制序列指令字，它是单片机CPU直接识别和执 行的语言。用机器语言表示的程序称为机器语言程序或目 标程序。
1.4.1、程序的实质 1.4.2、程序设计语言 1.4.3、C语言的编写 1.4.4、单片机程序开发平台
43
1.4.1 程序的实质
程序的实质：
单片机的最小工作系工作了 ，具体要做什
么工作，还需要大脑来支配，那么大脑的思维从哪里
来?
——程序
44
30
ATmega16的时 钟：
ATmega16提供系统时钟源时，有三种主要的选择： （1）直接使用片内的1/2/4/8M的RC振荡源； （2）在引脚XTAL1和XTAL2上外接由石英晶体和电容组
成的谐振回路，配合片内的OSC（Oscillator）振 荡电路构成的振荡源； （3）直接使用外部的时钟源输出的脉冲信号。
熔丝位一经选择在程序中已不能修改，对熔丝位的修 改须连接一定的设备在相关软件上完成，通常使用Atmel公 司提供的IAR软件或者AVRstudio软件进行熔丝位的设置。 熔丝实质上是非易失的存储器，mega16的熔丝除了控制时 钟外，还有FLASH存储器分区和调试功能控制等方面的作用。 熔丝位由低字节、高字节和扩展字节三个字节组成，其中 低字节的低四位用于配置芯片所要使用的系统时钟源，对 于熔丝位的高字节以及扩展字节可以使用芯片出厂默认值。
至3.3V。 第四代：FLASH的使用使MCU技术进入了第四代
嵌入式教学PPT-第1 章 嵌入式系统概述PPT文档共45页
与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大 减小，从而使功耗和成本下降，可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系 统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制， 因此称为微控制器。
微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括 8051 、 P51XA、MCS - 251 、MCS – 96/196/296 、C166/167 、 MC68HC05/11/12/16 、68300和数目众多的ARM芯片等。目前MCU约 占嵌入式系统70%的市场份额。
嵌入式系统概述
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
1.3 嵌入式操作系统
·概述
计算机系统由硬件和软件组成，在发展初
期没有操作系统这个概念，用户使用监控程序
来使用计算机。随着计算机技术的发展，计算
机系统的硬件、软件资源也越来越丰富，监控
嵌入式系统概述
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
·嵌入式系统控制示例—— 汽车控制系统
·嵌入式系统控制示例—— 汽车控制系统系统通常是很简单的具有很 长产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式工业经 历了巨大的变革：
1.产品市场窗口现在预计翻番的周期甚至达到6～9个月； 2.全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间； 3.互联网现在是一种需求而不是一种辅助性的手段，包 括采用有线技术和刚刚显露头角的无线技术； 4.基于电子的产品更复杂化； 5.互联嵌入式系统能够产生新的依赖网络基础设施的应 用； 6.微处理器的处理功能按摩尔定律（Moore’s Law）预 计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数每 18个月翻一倍。
嵌入式教学PPT-第1 章 嵌入式系统概 述
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括 8051 、 P51XA、MCS - 251 、MCS – 96/196/296 、C166/167 、 MC68HC05/11/12/16 、68300和数目众多的ARM芯片等。目前MCU约 占嵌入式系统70%的市场份额。
嵌入式系统概述
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
1.3 嵌入式操作系统
·概述
计算机系统由硬件和软件组成，在发展初
期没有操作系统这个概念，用户使用监控程序
来使用计算机。随着计算机技术的发展，计算
机系统的硬件、软件资源也越来越丰富，监控
嵌入式系统概述
1.嵌入式系统 2.嵌入式处理器 3.嵌入式操作系统
·嵌入式系统控制示例—— 汽车控制系统
·嵌入式系统控制示例—— 汽车控制系统系统通常是很简单的具有很 长产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式工业经 历了巨大的变革：
1.产品市场窗口现在预计翻番的周期甚至达到6～9个月； 2.全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间； 3.互联网现在是一种需求而不是一种辅助性的手段，包 括采用有线技术和刚刚显露头角的无线技术； 4.基于电子的产品更复杂化； 5.互联嵌入式系统能够产生新的依赖网络基础设施的应 用； 6.微处理器的处理功能按摩尔定律（Moore’s Law）预 计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管个数每 18个月翻一倍。
嵌入式教学PPT-第1 章 嵌入式系统概 述
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
单片机与嵌入式系统ppt课件
2. 常数访问 MOVC A, @A+DPTR MOVC A, @A+PC
14.10.2020
23
4.2 汇编程序设计过程
<1> 明确课题的任务(硬件/功能/精度等); <2> 按功能,分块规划程序结构(模块设计/子程序); <3> 分配存储器资源(定义变量/设堆栈….); <4> 根据功能选择合适的指令组合; <5> 对源程序进行编译,调试和修改; <6> 烧写代码(下载代码….)。
time_tick: DBIT 1 ;1秒定时标志
sendfull: DBIT 1 ;发送缓冲区满标志
display: DBIT 1 ;显示cnt值标志
temp_bit: DBIT 1 ;临时位变量
14.10.2020
7
DSEG AT t_1000ms: t_100ms: t_set: ISEG AT inbuf: outbuf: ; ; CSEG AT
例如，ANL P1, A
;逻辑与指令…….
CPL P2.0
;取反……
INC P3
;P3的内容增1…..
14.10.2020
14
外扩RAM、ROM时，使用锁存器
14.10.2020
15
14.10.2020
16
一、扩展的基本信息 （1）地址总线（Address Bus，AB）
A15….A8,A7…A0 （2）数据总线（Data Bus，DB）
<8> 定义汇编结束指令 [标号:] END [地址或标号]
END 指令一定要放到程序的最后,否则不会编译!
14.10.2020
6
;NAMESERIAL
14.10.2020
23
4.2 汇编程序设计过程
<1> 明确课题的任务(硬件/功能/精度等); <2> 按功能,分块规划程序结构(模块设计/子程序); <3> 分配存储器资源(定义变量/设堆栈….); <4> 根据功能选择合适的指令组合; <5> 对源程序进行编译,调试和修改; <6> 烧写代码(下载代码….)。
time_tick: DBIT 1 ;1秒定时标志
sendfull: DBIT 1 ;发送缓冲区满标志
display: DBIT 1 ;显示cnt值标志
temp_bit: DBIT 1 ;临时位变量
14.10.2020
7
DSEG AT t_1000ms: t_100ms: t_set: ISEG AT inbuf: outbuf: ; ; CSEG AT
例如，ANL P1, A
;逻辑与指令…….
CPL P2.0
;取反……
INC P3
;P3的内容增1…..
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外扩RAM、ROM时，使用锁存器
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15
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16
一、扩展的基本信息 （1）地址总线（Address Bus，AB）
A15….A8,A7…A0 （2）数据总线（Data Bus，DB）
<8> 定义汇编结束指令 [标号:] END [地址或标号]
END 指令一定要放到程序的最后,否则不会编译!
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6
;NAMESERIAL
单片机原理及其嵌入式应用实验-PPT精选
MOV #$01,$0036
MOV #$01,$0038
MOV #$2C,$0039
MOV #$80,$003A
2020/1/6
30
BSET 5,$0036 BSET 7,$0037 BSET 4,$0036 RTS
*--------复位矢量----------------------------
;复位后程序从此开始执行
;系统初始化
SEI
;禁止所有中断
LDHX #$023F
;堆栈初始化，放入GP32的RAM最高端
TXS
JSR Init0
;调系统初始化子程序Init0，初始学习时跳过此处
;I/O初始化
BSET 1,DDRA
;设置PTA.1为输出
BSET 1,PTA
;初始时，PTA.1指示灯"暗"
ADD TmpVar
;经过此运算 若A=0,两个均闭合
;若=1,有一个闭合;=2,均未闭合
CBEQA #$0,Light0 ;比较,相等转移,A=0转向Light0
2020/1/6
26
NOP
CBEQA #$1,Light1 ;A=1转Light1
NOP
;A=2,两排均不亮
LDA #$FF
;两排灯均不亮 1-不亮
;初始化CONFIG1
STA $001F
CLR $0036
;初始化PTCL
MOV #$01,$0036
MOV #$01,$0038
MOV #$2C,$0039
MOV #$80,$003A
BSET 5,$0036
BSET 7,$0037
BSET 4,$0036
RTS
物联网与嵌入式系统(PPT57页)
另一方面，发展物联网将带动传感器、芯片、 设备制造、软件、系统集成、网络运营以及内 容提供和服务等诸多产业发展。
20
第二十页，共56页。
特点之三： 渗透范围广 物联网将物理基础设施和IT基础设
施整合为一体，将使全球信息化进程发展重要转 折，即从“数字化”阶段向“智能化”阶段迈进 (màijìn)。
本质是实体经济滞后于虚拟经济发展。
为摆脱金融危机，实现经济持续发展，主
要国家均将培育新的经济增长点作为“治 病良方”。
10
第十页，共56页。
代表性的物联网(lián wǎnɡ)事件
• 麻省理工学院1999: Auto-ID Center提出物联网 (IoT）。 • 2005年国际电信联盟（ITU）：“物联网”通信时代即将来临。 • 2008年11月IBM公司发表《智慧地球：下一代领导人议程》、
• 研究前沿 • 开放式中间件平台，满足低成本、可互动、模块抽象化
28
第二十八页，共56页。
6）硬件(yìnɡ jiàn)
• 物联网硬件的关键指标：尺寸、价格、功耗、数据预处理能力、
传输速率，需要如下研究配合：
• 射频应用环境分析：天线的类型（定向、非定向）、尺寸、发
射频率（ HF/UHF/SHF/EHF）、功耗、敏感度、覆盖面等；
须互相理解；
• 智能化的语义理解技术，使“物”之间可通过不同的通
信协议或自然语言可以进行沟通。
• 智能语义理解是物联网SOA架构的支柱 • 丰富(fēngfù)的理解与表达力，实现“物-物”联通下
分布式资源的使用；
• 模块化：可理解、构造复杂语句； • 可扩展、兼容，被不同“物”使用； • 学习能力：“物”与其他“物”交互，从而获得对自身、
20
第二十页，共56页。
特点之三： 渗透范围广 物联网将物理基础设施和IT基础设
施整合为一体，将使全球信息化进程发展重要转 折，即从“数字化”阶段向“智能化”阶段迈进 (màijìn)。
本质是实体经济滞后于虚拟经济发展。
为摆脱金融危机，实现经济持续发展，主
要国家均将培育新的经济增长点作为“治 病良方”。
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第十页，共56页。
代表性的物联网(lián wǎnɡ)事件
• 麻省理工学院1999: Auto-ID Center提出物联网 (IoT）。 • 2005年国际电信联盟（ITU）：“物联网”通信时代即将来临。 • 2008年11月IBM公司发表《智慧地球：下一代领导人议程》、
• 研究前沿 • 开放式中间件平台，满足低成本、可互动、模块抽象化
28
第二十八页，共56页。
6）硬件(yìnɡ jiàn)
• 物联网硬件的关键指标：尺寸、价格、功耗、数据预处理能力、
传输速率，需要如下研究配合：
• 射频应用环境分析：天线的类型（定向、非定向）、尺寸、发
射频率（ HF/UHF/SHF/EHF）、功耗、敏感度、覆盖面等；
须互相理解；
• 智能化的语义理解技术，使“物”之间可通过不同的通
信协议或自然语言可以进行沟通。
• 智能语义理解是物联网SOA架构的支柱 • 丰富(fēngfù)的理解与表达力，实现“物-物”联通下
分布式资源的使用；
• 模块化：可理解、构造复杂语句； • 可扩展、兼容，被不同“物”使用； • 学习能力：“物”与其他“物”交互，从而获得对自身、
物联网系列专业课程之单片机与嵌入式概述(ppt 41页)
2019/10/16 / 22
A/D
A/D转换是把模拟量信号转化成与其大小成比例的数字信号； A/D的主要参数（CC2530）：
可选的抽取率，这也设置了分辨率（7 到 12 位） 8个独立的输入通道，可接受单端或差分信号 参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或AVDD5 产生中断请求 转换结束时的DMA触发 温度传感器输入 电池测量功能
使功耗和成本下降、可靠性提高。 微控制器的片上外设资源一般比较丰富，
适合应用于控制领域。 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
2019/10/16 / 10
常用MCU平台比较
类别 8051 AVR PIC MSP430 STM32
架构 C51 RISC RISC RISC ARM
总线 8位 8位
Arduino是一个开放源码电子原型平台，拥有灵活、易用的 硬件和软件。 Arduino基于单片机/ARM微控制器，可以接收来自各种传感 器的输入信号从而做到监测环境的效果，并通过控制光源，电 机以及其他驱动器来影响其周围环境 Arduino的硬件原理图、电路图、IDE
软件及核心库文件都是开源的，在开源 协议范围内里可以任意修改原始设计及 相应代码。 硬件低廉，软件免费，入门简单 全球最流行的开源硬件 2019/10/16 / 32
嵌入式硬件设计
嵌入式方案选型设计：
性价比 先进性 软硬件资料
嵌入式硬件设计流程：
设计：方案论证->原理图->Layout ->样 板生产
调试：硬件检测->软硬件调试 生产：N次小批量->批量
嵌入式硬件功能调试：
电源、时钟 复位、JTAG 内存、Flash 总线、控制器
A/D
A/D转换是把模拟量信号转化成与其大小成比例的数字信号； A/D的主要参数（CC2530）：
可选的抽取率，这也设置了分辨率（7 到 12 位） 8个独立的输入通道，可接受单端或差分信号 参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或AVDD5 产生中断请求 转换结束时的DMA触发 温度传感器输入 电池测量功能
使功耗和成本下降、可靠性提高。 微控制器的片上外设资源一般比较丰富，
适合应用于控制领域。 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
2019/10/16 / 10
常用MCU平台比较
类别 8051 AVR PIC MSP430 STM32
架构 C51 RISC RISC RISC ARM
总线 8位 8位
Arduino是一个开放源码电子原型平台，拥有灵活、易用的 硬件和软件。 Arduino基于单片机/ARM微控制器，可以接收来自各种传感 器的输入信号从而做到监测环境的效果，并通过控制光源，电 机以及其他驱动器来影响其周围环境 Arduino的硬件原理图、电路图、IDE
软件及核心库文件都是开源的，在开源 协议范围内里可以任意修改原始设计及 相应代码。 硬件低廉，软件免费，入门简单 全球最流行的开源硬件 2019/10/16 / 32
嵌入式硬件设计
嵌入式方案选型设计：
性价比 先进性 软硬件资料
嵌入式硬件设计流程：
设计：方案论证->原理图->Layout ->样 板生产
调试：硬件检测->软硬件调试 生产：N次小批量->批量
嵌入式硬件功能调试：
电源、时钟 复位、JTAG 内存、Flash 总线、控制器
单片机及嵌入式系统课程教学PPT文档共66页
谢谢！
66
单片机及嵌入式系统课程教学
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
嵌入式课件(ppt)
1.1 嵌入式系统简介
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
物联网智能设备与嵌入式技术教材(PPT 70页)
智能手表产品 1 Apple iwatch
功能：最值得期待的智能手表！
智能手表产品 2 索尼 SmartWatch
功能：支持阅读来电信息，短信， 日历等，支持邮件/微博/人人以及 更多扩展应用，支持音乐播放。这 款智能手表是智能手机的扩展，设 置需要通过应用与智能手机相连然 后进行设置 上市时间：2012年 价格：149美元
4.6.2 可穿戴计算概念产生的背景
• 可穿戴计算技术体现出“以人为本，人机合一”和 “无处不在的计算”的理念，有力地支持着“从人围 着计算机转，转向计算机围着人转” 这一计算机演变 的重要趋势
4.6 可穿戴计算研究及其在物联网中的应用
4.6.1 可穿戴计算机在物联网中的应用
• 可穿戴计算机可以应用于物联网远程支 援、抢险救灾、医疗救护、社会治安、 新闻采访、社会娱乐与军事方面
• 为了适应不同的用户需求，不同的可穿 戴计算机根据其功能、与人交互方式的 不同，而被设计成不同的内部结构发的便携式可穿戴设备， 可实现活动监测、睡眠监 测、活动提醒、智能闹钟 四大功能 上市时间：2013.6 价格：399人民币
产品类别之 智能手表
智能手表： 是将手表内置智能化系统、搭载智能手机系统而连接于网络而实现多功能， 能同步手机中的电话、短信、邮件、照片、音乐等。2013年3月媒体报道， 苹果、三星、谷歌等科技巨头都将在2013年晚些时候发布智能手表。美国市 场研究公司Current Analysis分析师Avi Greengart认为2013年可能会成为智能手 表元年。
• 目前，最有代表性的是UC Berkeley的 TinyOS，它是一种面向无线传感器网络 的新型嵌入式操作系统
4.5.5 无线传感器网络系统应用软件设计
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2019/8/31 / 5
从传统计算机到嵌入式
X86处理器
桌面操作系统：Windows XP/7/10
2019/8/31 / 6
专用微处理器： 51，AVR， PIC，MSP，ARM，DSP… 外围接口电路：IIC、UART、 SPI、USB、LCD、MMC…
嵌入式操作系统：Linux, windowsCE,…
嵌入式处理器
嵌入式微处理器 MPU 嵌入式DSP处理器 DSP
嵌入式片上系统 SoC
2019/8/31 / 9
嵌入式微控制器 MCU
嵌入式微控制器一般以一种微处理器的CPU为核心，芯片内部集成ROM/RAM/ EPROM 、Flash RAM 、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、 脉宽调制输出、A/D、D/A等各种必要功能和外设。 嵌入式微控制器的典型代表是单片机，常见的是C51 、AVR 、MSP430 、PIC 、 STM32（ARM Cortex-M系列）等。 微控制器的最大特点是单片化，体积小，从而
2019/8/31 / 11
嵌入式微处理器 MPU
嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。 与计算机处理器不同，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功 能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的 特殊要求，主要特点如下：
功耗低； 处理器结构可扩展； 调试功能丰富； 支持实时多任务及操作系统。
广义定义：任何一个非计算机的计算系统
2019/8/31 / 4
嵌入式组成
嵌入式系统一般由嵌入式硬件和软件 组成
嵌入式硬件：
微处理机(Microprocessor)/微控制器 (Microcontroller)
内存(Memory) 特殊用途之集成电路芯片(ASIC) 输入与输出(Input/Output, I/O)接口
使功耗和成本下降、可靠性提高。 微控制器的片上外设资源一般比较丰富，
适合应用于控制领域。 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
2019/8/31 / 10
常用MCU平台比较
类别 8051 AVR PIC MSP430 STM32
架构 C51 RISC RISC RISC ARM
总线 8位 8位 8位 16位 32位
单片机与嵌入式
中智讯（武汉）科技有限公司
2019/8/31 / 1
嵌入式系统概述 常用嵌入式平台 嵌入式开发方法 嵌入式常用外设 嵌入式开源硬件
2019/8/31 / 2
嵌入式定义
总结：嵌入式系统是以应用为中心，计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适 用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
• 资源有限 • 实时要求：时间确定性 • 成本要求 • 功耗要求 • 开发主要专用工具和特殊方法
嵌入式与物联网
全新嵌全入新式嵌架入式构架：构A：RMARCMoCrtoerxte-Ax-A&&CCoortretexx--MM 万双平物台智让能万互物联智能互联
Intelligent Hardware / IoT Cortex-M Series
主流型号
开发环境
AT89C51/STC8 9C51
Keil
Atmega16a
AVR Studio/IAR
PIC16F873
MPLAB
MSP430F系列 CCS/IAR
STM32F系列 Keil/IAR
说明
简单，纯IO，外设基本靠扩展
较高性能，外设丰富 指令少，开发简单 较高性能，外设丰富 ARM Cortex架构，主流MCU，高 性能，可运行微操作系统
该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置等功能
与输入与输出装置
软件包括：初始化代码及驱动、嵌入 式操作系统和应用程序等，这些软件 有机地结合在一起，形成系统特定的 一体化软件。
应用层 OS层 驱动层
应用程序
文件系统
图形用户接口
软
嵌入式操作系统
件
HAL/BSP
D/A
硬件层 A/D
I/O
通用接口
嵌入式 微处理器
ROM 硬 件
SDRAM
人机交互接口
嵌入式软件设计
宿主机开发模式
PC、IDE开发环境、仿真器、评估板、串口线、网线 在线仿真、Trace、LED、Printf … …
IDE开发环境
宿主机
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仿真器
评估板
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嵌入式软件设计（Hal层）
硬件层和软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或 板级支持包（ Board Support Package，BSP）
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ARM
Embedded Solution
Application Platform / Mobile Cortex-A Series
嵌入式系统概述 常用嵌入式平台 嵌入式开发方法 嵌入式常用外设 嵌入式开源硬件
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嵌入式平台分类
嵌入式微控制器 MCU
性价比 先进性 软硬件资料
嵌入式硬件设计流程：
设计：方案论证->原理图->Layout ->样 板生产
调试：硬件检测->软硬件调试 生产：N次小批量->批量
嵌入式硬件功能调试：
电源、时钟 复位、JTAG 内存、Flash 总线、控制器
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目前主要的嵌入式处理器类型 有ARM Cortex-A系列、 Power PC、MIPS等。
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常见的MPU平台及操作系统
2019/8/3 嵌入式开发方法 嵌入式常用外设 嵌入式开源硬件
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嵌入式系统设计过程
第一阶段：产品定义
第三阶段：硬件与 软件划分
第五阶段：详细 硬件设计
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第二阶段：系统建模
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第四阶段：迭代 设计与选择
第五阶段：详细 软件设计
第六阶段：硬件与 软件集成
第八阶段：系统维 护与升级
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第七阶段：系统 测试
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嵌入式硬件设计
嵌入式方案选型设计：