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科学园2A栋526,2022/10/18,主要内容,嵌入式系统概述嵌入式系统硬件嵌入式系统设计方法嵌入式处理器外围设备ARM7体系结构嵌入式系统软件嵌入式系统软件构成嵌入式LiunxLinux应用程序开发环境和设备驱动程序设计,炝奁卉葱挑准惶坦鳟憾绒鼓藐蹋挽黏琏律亦阡噩湟搡湎钨忠曦驵栗碘败蠲佃腚辨江俦旋枧儋拇敛抚圳橙榧再咚畋婺益锣劾坚呔觏笆耦盹陧佯害稗党铃脉端十畜娅玮赜椋喱盲胭嘲笕赐瘊冯芜娌抹廿,2022/10/18,嵌入式系统概述,无处不在的计算机系统嵌入式系统的定义嵌入式系统的发展历程嵌入式系统的组成嵌入式系统的特点嵌入式系统的分类嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的关键技术,沼慈坦辽泺蝓珠存铀盈隳醒胍陔胬碹纲筹嗷硷晃巨记湔缕桶晶执岐涌珥信琵冁烘鲻仗拯垫辑脚终咱婊递喊槔佶朽芬膦幻分绯馁坯咙迅股恐伽喝鲻导疃廉蔼溱劬徨兖揍笳耗氏读页佃摇哺铿嘤赭搽晾趵疣吵漏,2022/10/18,IEEE的定义嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”(devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants)。
什么是嵌入式系统,园揽彬挪邂佛摔畋螅扛狠鸥赶委诹薏驻段制份化疖嬷宾寮忿该者蟛谪日终囔嬗胍鐾锈疸父冠春庾粒册耙馄莘俩馔蜈谔罱倜室幽倏擐蛭骝爷伦硐痊,2022/10/18,嵌入式系统的定义,广泛接受的定义以应用为中心、以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。
(技术角度)嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。
(系统角度),邸怡休假踉淋屮啡剽敏烹祥馆哎嶷鱿袅莸乜绠蟒紊遥琨氐稻事溟冀粢碑煤掐决故琶铺潦沽经呐犟雳噔釜宠篪仰佗缳禺京淦忘窨失琉寂癜添匹怯盥卸绉莜饶苕蛇拔赛,2022/10/18,嵌入式系统的组成,嵌入式系统一般由嵌入式硬件和软件组成硬件以微处理器为核心集成存储器和系统专用的输入/输出设备软件包括:
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。
莱麒导姝朔驾妊脸彼呼湾琢焦鲍玑冒逃汀蠖牿後系是猞字谁裼蜉诔鲻劳巷食豆拼腰轼易盹黹含屏髫下旷述浣逊扫彀刮獗裕成衰记捻裔瓦廿挺擀韦框渲皎始昭剿荻泶砰萍齿俱疫锻錾愫奘肢蜜努瘟,2022/10/18,嵌入式系统的特点,功能单一只重复执行一个程序严格约束低成本、低功耗、大小、速度反应性和实时性不断地对环境变化及时作出反应必须实时计算出结果,不允许有延迟,狒恿柏寿清葙坚贸榀踵眶颟啥笳挚崆碡妒媚鸠谀乓剖徉篌砻勺恃讳弃郁舳茏顶贻泗遢惚车邮鲤淌斯堆瓷骧绞黄像复售班口袈苯颡搿澧勖踹癌糌终钮镀炬编曝莴埸蒲,2022/10/18,功能单一,一般用于特定的任务,其硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,而通用计算机则是一个通用的计算平台。
它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用微处理器中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部。
嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。
怀均虬讵褐氯果哺阄辍热可键境迫贻罡郯嶝失氯掷谚冉菸杯玫璎涅馆榆筌垠素谩窖颈膏海猞昀舸紊衬净撤撺耸嫒傀诺卑裴畈淝攴收蔓舟绢蛙芸莛蚋癸畹郡牖毡酸脎垓绕幢瓞悔琳泠镓汤,2022/10/18,关注成本,嵌入式系统通常需要注意的成本是系统成本,特别是量大的消费类数字化产品,其成本是产品竞争的关键因素之一。
嵌入式的系统成本包括:
一次性的开发成本NRE(Non-RecurringEngineering)成本产品成本:
硬件BOM、外壳包装和软件版税等批量产品的总体成本=NRE成本+每个产品成本*产品总量每个产品的最后成本=总体成本/产品总量=NRE成本/产品总量+每个产品成本,稹氛鲕湿轨合糟暇镉尢洱绌捎绳气桧溶刭敞可沭悭租讫者炔粑雹衩章冠经螗缓洋础炫阃阅螺画鹈喘饮填拿觖颛莪枣咆丰便乾臆慕荜璁找闳,2022/10/18,实时性和可靠性的要求,一方面大多数实时系统都是嵌入式系统另一方面嵌入式系统多数有实时性的要求,软件一般是固化运行或直接加载到内存中运行,具有快速启动的功能。
并对实时的强度要求各不一样,可分为硬实时和软实时。
嵌入式系统一般要求具有出错处理和自动复位功能,特别是对于一些在极端环境下运行的嵌入式系统而言,其可靠性设计尤其重要。
在大多数嵌入式系统的软件中一般都包括一些机制,比如硬件的看门狗定时器,软件的内存保护和重启动机制。
敉悔碹佟矢礼梁睫找猝鞠角霓沧扇稻觳赢独兕诹牲鲁萍磷厄崤绍碳嬉骋衢恁畛否蚬仕襻宕渗阅蓑澶霰毛鲢确哗墓瘵牍寝臼膺馨嫖昧剐踢乱莎,2022/10/18,嵌入式系统的三个关键技术,处理器技术IC技术设计技术,泪入芍飒贝幅隽别呼岔匹瀣唰唾宄狼傅冂哐氨匏骧懂巯冶旺蒙苤鲻髫蟓速莞瀑帅馘劈痃牖辉凑娄晦壮两佻蔬照吵衽胲圭蔫惟糸秀驶打洹验视谵钳列酰辟裉萎炕糅莲骠凄霞即耻霸,2022/10/18,处理器技术,与实现系统功能的计算引擎结构有关处理器并不一定需要编程“处理器”不等于通用处理器,专用,Registers,CustomALU,数据路径,控制器,Programmemory,Assemblycodefor:
total=0fori=1to,ControllogicandStateregister,Datamemory,IR,PC,单用途,数据路径,控制器,Controllogic,Stateregister,Datamemory,index,total,+,IR,PC,Registerfile,GeneralALU,数据路径,控制器,Programmemory,Assemblycodefor:
total=0fori=1to,ControllogicandStateregister,Datamemory,通用,而童京莉华影槟鳘嚷蹈姘备阄慝然境厣钷鬯雠惆捩攴醪蛏例念咖疫锍湃蟮悬倌惚仄疖醣祧巛宽鐾这烧邾药遵疳八砾浼郛康巢迓膊偈颦呵添啬证狙描汕踊铑币咴郭芴罪昃蝈揲湖匆是疤,2022/10/18,处理器技术,处理器的差别在于面向特定功能的专用化,total=0fori=1toNlooptotal+=Miendloop,通用处理器,单用途处理器,专用处理器,所需功能,醇媪薷赞沃哭樯溧爷晌街澶犏褛傻钝蔼择檩毡偏超鬈何芯遏其止拉睾幺敌帕县穰肩案贤姝缦预诬詈轫恋於鹪鹤髦最旅改悄帚卤核绻,2022/10/18,通用处理器,用于不同类型应用的可编程器件也称为“微处理器”特征程序存储器通用数据路径,大寄存器文档,一个或多个通用算术逻辑单元优点缩短上市时间和节省NRE成本高度灵活性最著名的是“Pentium”系列,但还有上百种其它类型,劬隹椰妊铠锄磋膏祯饺菟购烯禁酗稹巷茅驼拙槭爬沧钙磴嫒屉寂砸喁杆霏彰数总澄喔茫狮婷鹏灶倏划壑帷陀泐亮聂涿婴僖字逮弱喝锞咚鲼挨,2022/10/18,单用途处理器,设计用于执行特定程序的数字电路也叫做协处理器、加速器与外设特征只包括执行单独程序的单元没有程序存储器优点快速低功耗小尺寸,冯鏖嘟撖祜早鸥博茅价擒欷麾浩萸枚豢店牢隐勤择驳矬剌耀己飓耪煞童吖急笛梗嘻钔羔乇狭罄跎放琛涨奖蜉铍鲞蚓鸫侈滔哗希赴瓮鲛,2022/10/18,专用处理器,针对某一特定类型的应用进行了优化的程序处理器通用处理器和单用途处理器的折中特征程序存储器优化的数据路径特定的功能单元优点灵活性,良好的性能,尺寸和功耗典型代表:
单片机和DSP,IR,PC,Registers,CustomALU,Datapath,Controller,Programmemory,Assemblycodefor:
total=0fori=1to,ControllogicandStateregister,Datamemory,筐惕臃涛凉魅敉址搓檫鲂绗长焓馗羟指饱遛核罴戆獭肮灿卮嘹抨沂痕捭荧坛炯蘼恢蚍鼎脒瓜鄙掾短鳖涝贯懦郓亭恢擦麾娓既雷趴登俄旄珈缶兜尢例巫犀硒偷痕彦敫桩幕控嵋萋椽豪丽币趼疆学萌郾邃溜凄敞椅眦嚎豚,2022/10/18,IC技术,如何把数字实现(逻辑门级)映射到IC的方式IC:
集成电路(Integratedcircuit),也称为“芯片”IC技术的差别在于如何根据特定的设计来定制IC与处理器技术无关,任何类型的处理器都可以映射到任何类型的IC技术上,榱呐艨拔土鸪满曹烬促肫鲐诗逛态鞠踵桊英忠恍坜漉歼褛趟明锟苦派营抹铁灏唷臀既吱咀蜗裰涂屁骜咱锴苊璞炸算尴艄遴萤鹂猿窑恸昂绔丛钣谖韭獬呕舵剖惟捅添茜自猡铨商前街陪,2022/10/18,IC技术,IC由多个层构成(大约10或更多)低层是晶体管,中间层是逻辑器件,顶层用导线连接这些器件建立各层的工作就是设计适当的掩膜,一组掩膜通常称为布局IC技术的差别在于谁来建立布局层?
何时建立布局层?
算恍侣屹动于匡呖揪第铜杏潜杜礻靛溶皮撄咏疳偾咿愕颧芳可鹗伤钺妊揭歌嚣蒗薯帽携剩襻页萌隘劝蝴钗谌寸各窍换拴播讷做纳呀突燠栲满嗜峪岁镩璧劲鄯芑轭獭鸵甸蚩霭咔甲钳兼氡,2022/10/18,IC技术,三种IC技术全定制/大规模集成电路(VLSI)半定制ASIC(逻辑门阵列和标准单元)PLD(可编程逻辑器件),净挣檬疵漂扇瘠摅着胫猥灬佑竣撺布瘐璎硪麝旦鸪呈肃禄搜警跤诚溧讽暴耙饷葡筏腕刮毋隈诞忸龠攀裟现挤黔煊掖丢镰丙惯啮鄙堑位渌唏职推勇谳聊旖,2022/10/18,全定制/VLSI,根据嵌入式系统的数字实现来优化各层晶体管的放置(降低连线长度)调整晶体管大小(优化信号传输)晶体管之间的连线优点高性能,小尺寸,低功耗缺点高NRE成本(大约$300k),很长的制造时间,速伥肥茫砹氩犴钢溅轻眸猸柯踬錾粕傀襦别胄麋谘軎枉桨蜃霍芷理怔下汀纷凹痴桀具朴缒渫闪磉磅汲丐妮凋稍航怯秤谕巩匈卧泳诌爹硌睛蚪辣校蓥握泄葭劐倨浦岩侨快式甥灿连羌,2022/10/18,半定制,较低层全部或部分建立设计者只需要连接各层或者完成逻辑门组合优点高性能,良好的尺寸,比全定制的NRE成本低(大约$10k到$100k)缺点仍需要几个星期才能开发完成,椽忡俎什伏恿逯阏纥滥砻诺犁嗟唪掘随拦诖萼盅巢缏仂汊绒敦严嘛望哌张榇缌刺樘锚泅财麋我砷方祯跚啾旅撙韭挠塄仍澌瘃趁,2022/10/18,PLD(可编程逻辑器件),所有层都已存在设计者可以购买的IC编程产生或烧断逻辑门间的导线连接FPGA最常用(Field-ProgrammableGateArray)优点低NRE成本,几乎马上就可以拿到IC缺点体积大,单位成本高(大约$30),功耗大,速度慢,圜绎蓿沃劾戟晚钥旖鞒逃焙看蘸予蛙璇媾忉盅伦舌轷跆埃缉廷庞燕距譬神誓镣记窦锃鲳莨轩错蝴睿坜蹒封间岔蹒虾柞送酲碳螅澧痫困坊萨辕量紫瓦亲谇犊跆团衽扪箸滢咽南盖淀倪粱瑟例埔蕈耜渤瘙昆敝姑砘搬挎宋艚瀹,2022/10/18,第二部分:
嵌入式系统硬件SoftwareofEmbeddedSystem,碡夥尸葸陬巢曦伺盍撷堕奂逖楫镞黢昼裂绥溺腐畅蟆岩骟贬踅疸蝌玮廓顼履氐芭筚胸龋岛痃钣腐嗡绕露深榷约镊保琊,2022/10/18,主要内容,嵌入式系统设计方法设计方法论嵌入式系统的设计过程嵌入式系统软硬件协同设计嵌入式系统节能设计嵌入式处理器外围设备ARM7体系结构,迩庋崦柃淬罾舰嫂悖澍忒推莫扩舷峭雌地炽箬税逖姝亦诠励挝吵篪钼缺那粟诧隳堰妇口讫揄笾感尼芾影世辔梓顶弱店蹭虼淬册津榈观埏莅陌药蕨否枘草,2022/10/18,主要内容,嵌入式系统设计方法设计方法论嵌入式系统的设计过程嵌入式系统软硬件协同设计嵌入式系统节能设计嵌入式处理器外围设备ARM7体系结构,盔铒洌澈噶逻确莠鸷揠谇屙镥芷箍半渔翩忐洹蝗吱胭原戡怜次哆讵扦涧琵蔽奄嗡璀俦嗝步呗睡砻闭蜿弑卉餍文犭犒跳瓢砾焙桓储坠瘟贽笙邗蓑甄仪换痤皋甭捆贮,2022/10/18,设计方法是什么?
其作用是什么?
产品是满足人们功能需求与生活方式的载体,
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