【课件】嵌入式系统基础PPT
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嵌入式系统的应用及基本概念PPT课件
医疗设备
医疗设备是嵌入式系统的又一重要应用领域， 通过嵌入式系统技术，可以实现医疗设备的智 能化和便携化，提高医疗服务的效率和精度。
嵌入式系统在医疗设备中广泛应用于各种便携 式医疗设备，如智能血压计、智能血糖仪、智 能心电图仪等。
嵌入式系统通过与各种传感器和执行器的连接 和控制，实现了医疗设备的自动化和智能化， 提高了医疗服务的效率和精度。
05
嵌入式系统的发展趋势 与挑战
发展趋势
智能化
微型化
随着人工智能技术的不断发展，嵌入式系 统将更加智能化，能够实现自主决策、学 习和适应环境变化。
随着微电子技术的进步，嵌入式系统的体 积将越来越小，性能更高，功耗更低。Fra bibliotek网络化
安全性增强
物联网的普及将推动嵌入式系统网络化的 发展，实现设备间的互联互通和远程控制 。
常见的输入设备包括按钮、开 关、传感器等，输出设备包括 显示器、打印机、LED显示屏 等。
输入输出设备的选择取决于嵌 入式系统的应用场景和功能需 求。
电源
电源为嵌入式系统提供电能。
根据系统需求，可以选择不同的电源方案，如电池、直流电源和交流电源。
电源的稳定性和效率对嵌入式系统的性能和可靠性具有重要影响。
嵌入式系统的应用及 基本概念ppt课件
目录
• 嵌入式系统简介 • 嵌入式系统的基本组成 • 嵌入式系统的软件 • 嵌入式系统的应用实例 • 嵌入式系统的发展趋势与挑战
01
嵌入式系统简介
定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机 系统，主要用于控制、监视或帮 助操作机器和设备。
特点
实时性、专用性、可靠性和低功 耗。
供应链管理
随着嵌入式系统复杂性的增加， 企业需要更加精细的供应链管理 以确保产品的质量和交付。
嵌入式系统课件
编程语言与工具选择
C/C语言
嵌入式软件开发中常用的编程语言，具有高效、灵活的特点。
集成开发环境（IDE）
选择适合的IDE，如Keil、IAR等，提高开发效率。
版本控制工具
使用Git等版本控制工具进行代码管理，便于团队协作和追踪修改 记录。
调试与测试技术
调试技术
01
掌握常用的调试手段，如断点调试、单步执行、查看
典型应用案例分析
工业控制
嵌入式操作系统在工业控制领域有着广泛的应用，如PLC、DCS等控制系统，实现自动化生产线的监控和管理。
智能家居
嵌入式操作系统可以应用于智能家居系统中，如智能门锁、智能照明等，实现家庭环境的智能化和便捷化。
物联网
嵌入式操作系统作为物联网终端设备的核心软件，可以实现设备的互联互通和智能化管理，如智能电表 、智能物流等。
02
01
X86处理器
丰富的软件资源、强大的性能，常用于工业 控制和嵌入式服务器。
04
03
存储器与外设接口
存储器分类
01
包括RAM、ROM、Flash等，用于存储程序和数据。
存储器层次结构
02
由寄存器、Cache、主存、外存等组成，提高数据访问速度。
外设接口
03
包括GPIO、SPI、I2C、UART等，用于连接外部设备和传感器
。
典型嵌入式硬件平台介绍
Raspberry Pi
基于ARM架构的微型电脑主板，具有丰富的外设接口和扩展能力 ，适用于教育、科研和创客等领域。
STM32系列
基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器，具有高性能、低功耗 和丰富的外设接口，适用于各种嵌入式应用。
嵌入式系统简介ppt
手持仪
监控仪
嵌入式技术得应用－交通相关
汽车电子
处理器个数可达三位数 车载
娱乐,定位等
车控
ABS、EBD等
其她
中国版月球车
汽车立体声音 响HD Radio扩展包
改装遮阳板 DVD / TV / MP3
嵌入式技术得应用－军工
武器控制系统 数字化单兵系统
有苛刻要求
尺寸与重量 功率消耗 震动与冲击 温度与湿度
计算机应用领域得划分
小型专用型
桌面通用型
服务器
服务器
服务器
高端服务型
嵌入式系统与桌面通用系统得区别(1/7)
嵌入式系统中运行得任务就是专用而确定得
心脏监视器只需运行信号输入、信号处理、心电图显示任务 如要更改任务,需要对整个系统进行重新设计或在线维护
桌面通用系统需要支持大量得、需求多样得应用程序
嵌入式系统得含义与构造原理
含义:通俗地说,嵌入式系统就就是将计算机得 硬件或软件嵌入到其她设备或应用系统中所构 成得一种新得系统。 构造原理:嵌入式系统就是以应用为中心,以计 算机技术为基础,采用可剪裁软硬件,适用于对 功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要 求得专用计算机系统,用于实现对其她设备得 控制、监视或管理功能。 嵌入式系统简单地讲,就就是定制硬、软件。
对系统中运行得程序不作假设 程序升级、更新等方便
嵌入式系统与桌面通用系统得区别(2/7)
嵌入式系统往往对实时性提出较高得要求。
实时系统:指系统能够在限定得响应时间内提供所需水平得服 务。(POSIX 1003、b )
嵌入式实时系统可分为:
强实时型:响应时间μs～ms级; 一般实时:响应时间ms～s级; 弱实时型:响应时间s级以上。
嵌入式系统开发入门 ppt课件
国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。
ppt课件 21
3-1 嵌入式操作系统分类
免费型
Linux：开放源码；内核小，效率高；易裁减；支持多种 CPU和硬件平台；众多的开发工具；强大的技术支持； 强大的网络功能；图像处理、文件管理、多任务支持。 μC/OS：源码公开；可移植，C+汇编；可固化，成为产 品的一部分；可剪裁；占先式，总是运行就绪条件下 优先级最高的任务；多任务，8+56；可确定性，执行 时间可知；任务栈；系统服务；中断管理，255层嵌套； 稳定性与可靠性。
ppt课件
8
2-3 MIPS
Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages 一种处理器内核的标准，由MIPS技术公 司开发。 MIPS技术公司是一家设计制造高性能、 高档次的嵌入式32位、64位处理器的厂 商。机顶盒设备、视频游戏机、Cisco路 由器、激光打印机。
ppt课件 20
3 嵌入式操作系统
(1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 (2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 (3)统一的接口。提供各种设备驱动接入. (4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用. (5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，为各种移动计算设 备预留接口. (6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干 预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用 户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。 (7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式 系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入 式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系 统. (8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性.
ppt课件 21
3-1 嵌入式操作系统分类
免费型
Linux：开放源码；内核小，效率高；易裁减；支持多种 CPU和硬件平台；众多的开发工具；强大的技术支持； 强大的网络功能；图像处理、文件管理、多任务支持。 μC/OS：源码公开；可移植，C+汇编；可固化，成为产 品的一部分；可剪裁；占先式，总是运行就绪条件下 优先级最高的任务；多任务，8+56；可确定性，执行 时间可知；任务栈；系统服务；中断管理，255层嵌套； 稳定性与可靠性。
ppt课件
8
2-3 MIPS
Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages 一种处理器内核的标准，由MIPS技术公 司开发。 MIPS技术公司是一家设计制造高性能、 高档次的嵌入式32位、64位处理器的厂 商。机顶盒设备、视频游戏机、Cisco路 由器、激光打印机。
ppt课件 20
3 嵌入式操作系统
(1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 (2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 (3)统一的接口。提供各种设备驱动接入. (4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用. (5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，为各种移动计算设 备预留接口. (6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干 预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用 户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。 (7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式 系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入 式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系 统. (8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性.
《嵌入式系统概述 》课件
实时操作系统
总结词
实时操作系统是嵌入式系统中用于实现实时处理的关键技术 。
详细描述
实时操作系统能够提供多任务管理和调度功能，确保关键任 务能够在规定的时间内完成。它具有高度的可靠性和确定性 ，能够处理突发事件和异常情况，保证系统的稳定性和实时 性。
精简指令集计算机
总结词
精简指令集计算机是一种针对嵌入式系统设计的计算机架构，它能够提高系统的性能和 能效。
可靠性设计涉及硬件和软件两个方面。硬件方面，选用高 质量的元器件、进行严格的测试和筛选是关键。软件方面 ，通过容错技术、恢复机制和错误检测与纠正等技术，提 高系统的可靠性和稳定性。此外，在系统设计中还需要考 虑环境适应性、安全性和电磁兼容性等方面，以确保嵌入 式系统在各种复杂环境中的稳定运行。
PART 04
《嵌入式系统概述》 ppt课件
REPORTING
• 嵌入式系统简介 • 嵌入式系统的组成 • 嵌入式系统的关键技术 • 嵌入式系统的发展趋势 • 嵌入式系统的未来展望
目录
PART 01
嵌入式系统简介
REPORTING
定义与特点
总结词
嵌入式系统的定义、特点
详细描述
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，作为这些设备的控制核心。它具有特定的功能和 性能要求，通常需要满足高可靠性、低功耗、小体积等要求。嵌入式系统的主要特点是软硬件紧密结合，软件需 要根据硬件平台进行定制。
低功耗设计
总结词
低功耗设计是嵌入式系统中的重要技术之一，它能够延长设备的运行时间并降低 能源消耗。
详细描述
嵌入式系统的低功耗设计主要涉及硬件和软件两个方面。硬件方面，低功耗的处 理器和外围设备是关键，它们能够降低整个系统的能耗。软件方面，通过优化算 法和调度策略，减少不必要的计算和等待时间，降低系统能耗。
第1章嵌入式系统基础.ppt
典型的嵌入式操作系统
(1)、嵌入式Linux Linux本身所具备的源码开放、内核可裁减 等种种特性使其成为嵌入式开发的首选。在进入 市场的前两年中，嵌入式Linux的设计通过广泛 应用而获得了巨大成功。随着嵌入式Linux技术 的成熟，定制需要的尺寸更加方便，同时支持更 多的平台。Linux已从早期的试用阶段大步迈进 到嵌入式市场的主流。
嵌入式系统的历史
90年代以后，随着对实时性要求的提高，软 件规模不断上升，实时核逐渐发展为实时多任务 操作系统（RTOS），并作为一种软件平台逐步 成为目前国际嵌入式系统的主流。这时候更多的 公司看到了嵌入式系统的广阔发展前景，开始大 力发展自己的嵌入式操作系统。除了上面的几家 老牌公司以外，还出现了Palm OS，WinCE，嵌 入式Linux，Lynx，Nucleux，以及国内的Hopen， Delta Os等嵌入式操作系统。
典型的嵌入式操作系统
(2)、Windows CE Windows CE是微软公司的产品，但不是 消减的Windows版本。它是从整体上为有限资源 的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操 作系统。它的模块化设计允许定制从掌上电脑到 专用工控电子设备。Windows CE的缺点是价格 过高，因此随着嵌入式操作系统领域日益激烈的 竞争，微软不得不应付来自Linux等免费系统的 冲击。
什么是嵌入式？
根据IEEE（国际电机工程师协会）的定义， 嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机 器和设备运行的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。这主要是 从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系 统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等 附属装置。
嵌入式入门(设计与实例开发)PPT课件
分析嵌入式系统的各种故障模式 及其影响，为可靠性设计和改进 提供依据。
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
《嵌入式系统基础》PPT课件
必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知
识集成系统。
今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元
嵌入式产品应用示例
themegallery
嵌入式Windows CE的应用领域
❖信息家电领域
❖移动计算领域
手机、PDA、掌上电脑。（以语音功能和数据处理
为中心）
❖工业控制领域
Company Logo
深刻理解Windows CE的重要组件及系统提供的可选特性，
并灵活运用Platform Builder的配置文
件.REG、.BIB、.DAT、.DB是定制适合目标平台的Windows
CE操作系统的关键。
Company Logo
themegallery
Platform Builder概况（2）
能够完成基本的控制任务，另外，还要向目标平台中加入外部
设备的驱动程序和一些附加的设置。但是，对于一些通用性较
强的嵌入式系统，如PDA、机顶盒、智能 等，微软都为其特
别定制了专用的操作系统，如SmartPhone、PocketPC 等。
开发者可以利用这些特定的操作系统，并在此基础上进行调整，
从而更快地定制出适合需要的目标操作系统平台。
特性。
导出SDK向导（Export SDK Wizard）：使用户
可以导出一个自定义的软件开发工具包（SDK）。即
可以将客户定制的SDK导出到特定的开发环境中（如
EVC）去。这样开发人员就可以使用特定的SDK写出
符合特定的操作系统平台要求的应用程序。
远程工具：可以执行同基于Windows CE的目标
甚至还能支持诸如手写体和声音识别、动态影像、
3D图形等特殊应用。
识集成系统。
今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元
嵌入式产品应用示例
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嵌入式Windows CE的应用领域
❖信息家电领域
❖移动计算领域
手机、PDA、掌上电脑。（以语音功能和数据处理
为中心）
❖工业控制领域
Company Logo
深刻理解Windows CE的重要组件及系统提供的可选特性，
并灵活运用Platform Builder的配置文
件.REG、.BIB、.DAT、.DB是定制适合目标平台的Windows
CE操作系统的关键。
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Platform Builder概况（2）
能够完成基本的控制任务，另外，还要向目标平台中加入外部
设备的驱动程序和一些附加的设置。但是，对于一些通用性较
强的嵌入式系统，如PDA、机顶盒、智能 等，微软都为其特
别定制了专用的操作系统，如SmartPhone、PocketPC 等。
开发者可以利用这些特定的操作系统，并在此基础上进行调整，
从而更快地定制出适合需要的目标操作系统平台。
特性。
导出SDK向导（Export SDK Wizard）：使用户
可以导出一个自定义的软件开发工具包（SDK）。即
可以将客户定制的SDK导出到特定的开发环境中（如
EVC）去。这样开发人员就可以使用特定的SDK写出
符合特定的操作系统平台要求的应用程序。
远程工具：可以执行同基于Windows CE的目标
甚至还能支持诸如手写体和声音识别、动态影像、
3D图形等特殊应用。
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嵌入式系统的硬件系统组成
嵌入式处理器：MPU、DSP 存储器系统：Flash＋RAM＋MEM card＋mini HD 输入：Keypad,video/audio in,A/D 输出：显示(LED/LCD/OLED)，video/audio out,A/D 通讯接口：Ehternet(802.3),WIFI(802.11) 总线接口：RS232/RS485,USB,1394(Firewire) 电源管理：待机、休眠、功耗管理等
嵌入式系统技术特点： 智能内核：嵌入式处理器－RISC结构/DSP 软硬一体化：无冗余；软件固化(Firmware)；硬件要求高 专用性：主要完成单一功能/用途 实时性：时间相关任务 高可靠性：适用于应用环境的多样性 移动性：低功耗、高性价比 技术融合性：计算机、微电子、通讯、控制、多媒体、传 感器、网络等技术
传统PC机是面向个人的，是一个通用平台 嵌入式计算机系统是面向设备的，是一个专用平台
嵌入式系统技术发展的历史 20世纪70年代：单片机引入 20世纪80年代：嵌入式RISC CPU与DSP 20世纪90年代：嵌入式实时操作系统占主导地位 21世纪初期：网络化、智能化的嵌入式系统
广泛的应用于： 网络、通讯 多媒体消费电子 工控、医疗电子、仪器仪表等领域
嵌入式产品开发流程图
WINDOWS CE的功能简介
Windows CE 的主要特点 Windows CE 的主要功能 Windows CE 的主要应用
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WINDOWS CE 的主要特点
精简的模块化操作系统 高度模块化，可裁减性，体积非常小，可定制 多硬件平台支持 x86，ARM，MIPS，SuperH等嵌入式领域主流的 CPU结构 支持有线和无线的网络连接
嵌入式系统结构框：MCU、MPU、DSP、SoC ������ 硬件：I/O interface、Memory... ������ 嵌入式应用软件：基于C、Java Assembler ������ 嵌入式实时操作系统：Windows CE、Linux、 VxWorks或用户自定义的专用系统
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WINDOWS CE 的主要功能
从操作系统内核的角度看，Windows CE具有 灵活的电源管理功能，包括睡眠/唤醒模式。
在Windows CE中，还使用对象存储（Object Store）技术，包括文件系统、注册表及数据库。
它还具有很多高性能、高效率的操作系统特性， 包括按需换页、共享存储、交叉处理同步、支 持大容量堆（Heap）等。
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WINDOWS CE 的主要特点
稳健的实时性支持
(1) 支持嵌套中断。(2) 允许更高优先级别的中断首 先得到响应，而不是等待低级别的ISR完成。(3) 更好的线程响应能力。(4) 对高级别IST（中断服 务线程）的响应时间上限的要求更加严格， (5) 更多的优先级别。 (6) 更强的控制能力
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WINDOWS CE 的主要功能
Windows CE是一个多任务的操作系统，可以同时执行多
个任务，并在他们之间来回切换，这其实就是Windows的
简化版本，可以通过我们熟悉的Windows操作方式来控制
Windows CE，它也带有“我的文档”，也有很多软件如
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WINDOWS CE 的主要功能
Windows CE拥有良好的通信能力。它广泛支 持各种通信硬件，亦支持直接的局域网连接以及 拨号连接，并提供与PC、内部网以及Internet的 连接，包括用于应用级数据传输的设备至设备间 的连接。在提供各种基本的通信基础结构的同时， Windows CE还提供与Windows9x/NT的最佳集成 和通信。
嵌入式产品的开发步骤
规格制定（Specification） 电路设计 印刷电路板(PCB)制作 印刷电路板(PCB)焊接 电路调试 Bootloader移植 底层驱动程序移植(BSP硬件相关部分) 测试与QA（Quality Assurance） 操作系统移植 高级驱动移植 应用程序开发(UI、Protocol)
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WINDOWS CE 的主要功能
Windows CE的图形用户界面相当出色。它拥有基 于Microsoft Internet Explorer的Internet浏览器， 此外，还支持TrueType字体。开发人员可以利用 丰富灵活的控件库在Windows CE环境下为嵌入式 应用建立各种专门的图形用户界面。Windows CE 甚至还能支持诸如手写体和声音识别、动态影像、 3D图形等特殊应用。
提示：关于实时性 实时系统需要软件和硬件的协作支持
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WINDOWS CE 的主要特点
丰富的多媒体和多语言支持 可以提供高性能的视频、音频、流式多媒体和3D图 形处理服务
强大的开发工具 应用程序开发人员： eMbedded Visual C++和Visual 操作系统定制设计人员 Platform Builder
WINDOWS CE嵌入式系 统
长春师范学院
嵌入式系统的定义 嵌入式到对象体系(设备或产品应用)中的专用计算机应用系统 嵌入性：完成应用系统或产品功能的智能内核 ������ 专用性：实现特定的用途 ������ 计算机系统：简化的、软硬件一体化 ������ 应用性：面向用户、面向产品、面向应用
MediaPlay、WordPad等。
Windows CE内置了多媒体功能，通过Windows Media