1.2 嵌入式处理器
分类——嵌入式微处理器
ROM CPU RAM
外设1 外设2
单板计算机
1.2 嵌入式处理器

分类——嵌入式微控制器
又称单片机 是将整个计算机系统集成到一块芯片中。以某一种微处理器内核为 核心，内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、 WatchDog、I/O、串行口、PWM、A/D、D/A、Flash、EEPROM等必要功 能和外设。为适应不同应用，一个系列的具有多种衍生品，衍生品 处理器内核一样，不同的是存储器、外设的配置及封装。可以最大 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 微控制器 和嵌入式微处理器相比，最大特点是单片化，体积大大减小，功耗 和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系统工业的主流。片上外 设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器 数量最多 品种和数量最多，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、数目众 多ARM芯片等。目前MCU占嵌入式系统约70％的市场份额
无处不在 即使不可见，嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很 多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包 括工业自动化、国防、运输和航天领域。如神州飞船和 长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹制导系统也是 嵌入式系统，高档汽车中有多达几十个嵌入式系统 日常生活中，人们使用各种嵌入式系统 但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能” 的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲…）都是嵌入式系 统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、 工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统
基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠 性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统 从系统的角度定义：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。 术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个 完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共 存多个嵌入式系统
发展到现在，广泛使用的有三种操作系统： 多道批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统
1.3 嵌入式操作系统
概述
监 控 程 序
操 作 系 统
多道批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统 时 间 先 后
适用于计算中心等 较大的计算机系统 适用于多个用户 共享系统资源 适用于嵌入式设备和 有实时性要求的系统中
本教材的定义： 嵌入到对象体系中的专用计算机系统
1.1 嵌入式系统
嵌入式系统的特点
嵌入性：嵌入产品内部 内含计算机：嵌有微处理器或微计算机 专用性：按要求的软、硬件剪裁
嵌入式系统的相关技术
多学科：计算机、电子技术、微电子、集成电路等
嵌入式系统的前沿技术

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嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统 1.2 嵌入式处理器 1.3 嵌入式操作系统
1.3 嵌入式操作系统
概述
监控程序 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 操作系统 随着计算机技术发展，计算机系统硬件、软件资源也愈 来愈丰富，监控程序已不能适应计算机应用的要求。于 是在六十年代中期监控程序又进一步发展形成了操作系 统(Operating System)
1.2 嵌入式处理器
简介
早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机（PC）中
的通用处理器。近年来，随着大量先进的微处理器制 造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理 器建造，而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处 理器可以大致分为以下几类：
注重嵌入式处理器的尺寸、能耗和价格——应用于PDA
1.2 嵌入式处理器
分类——嵌入式DSP处理器
1.2 嵌入式处理器

分类——嵌入式片上系统(SOC)
EDA / VLSI 随着EDA的推广和VLSI设计的普及化及半导体工艺的迅速发展，在一 个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临，这就是System On Chip(SOC)。各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，和 许多其它嵌入式系统外设一样，成为VLSI设计中一种标准的器件， 用标准的VHDL等语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其整 个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。 这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成 到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小 体积和功耗、提高可靠性非常有利 通用 / 专用 SoC可以分为通用和专用两类。通用系列包括Infineon的TriCore、 Motorola的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和Motorola联合研 制的Neuron芯片等。专用SoC一般专用于某个或某类系统中，不为一 般用户所知。一个有代表性的产品是Philips的Smart XA，它将XA单 片机内核和支持超过2048位复杂RSA算法的CCU单元制作在一块硅片 上，形成一个可加载JAVA或C语言的专用的SOC，可用于公众互联网 如Internet安全方面
控制的要求发展
经过几十年的发展，已经在很大程度上改变了人们的
生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速 具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性
MP3、数码相机与打印机就有很大的不同 汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻快、更
干净、更容易驾驶
1.1 嵌入式系统
现实中的嵌入式系统
1.1 嵌入式系统
现实中的嵌入式系统
1.1 嵌入式系统
嵌入式系统示例——汽车控制系统
1.1 嵌入式系统
嵌入式系统示例——汽车控制系统
前车门控 制系统 后车门控 制系统 尾灯控制 系统
发动器控 制系统
所有的控 制系统都 是一个完 整的嵌入 式系统 马达
控制器
座椅控制 系统
车灯
1.1 嵌入式系统
IEEE实时UNIX分会认为实时操作系统应具备： 异步的事件响应(在要求的时间内响应异步的外部
事件，有异步IO和中断处理能力。受内存访问、盘访 问、总线速度的限制)
切换时间和中断延迟时间确定 优先级中断和调度 抢占式调度(高优先级任务一旦准备好马上抢占低优 先级任务的执行) 内存锁定(将程序或部分程序锁定在内存的能力) 连续文件(提供存取盘上数据的优化方法) 同步(提供同步和协调共享数据使用和时间执行的手 段)
嵌入式系统的概念
嵌入式系统源于微型计算机，是嵌入到对象体系中、
实现嵌入式对象智能化的计算机 由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式 要求的体积、价位、可靠性，嵌入式系统迅速走上 了独立发展的单片机道路
首先是计算机芯片化，成为单片微型计算机(SCMP) 其后是满足对象体系的控制要求，单片机不断从SCMP
基于集成开发环境的应用开发 应用系统的用户SoC设计 操作系统的普遍应用 普遍的网络接入 先进的电源技术 多处理器SoC技术
1.1 嵌入式系统
嵌入式系统的未来
早在1990年之前，嵌入式系统通常是很简单的且具有
很长的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：
产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到6～9个月 全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间 互联现在是一个需求而不是辅助性的，包括用有线和
从实时系统的应用特点来看实时操作系统可以分为两
种：
一般实时操作系统 嵌入式实时操作系统
1.2 嵌入式处理器
分类——嵌入式微控制器
复位 部件 定时器 部件 SRAM 部件
看门狗 部件
晶振 部件 I/O 部件 中断 部件
CPU核
ROM 部件
1.2 嵌入式处理器
分类——嵌入式DSP处理器
特殊设计 对系统结构和指令进行了特殊设计，适合于执行DSP算法， 编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、 谱分析等方面，DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡 到采用嵌入式DSP处理器 TI、Motorola 有代表性的产品是Texas Instruments的TMS320系列、 Motorola的DSP56000系列。TMS320包括用于控制的C2000 系列、移动通信的C5000系列、性能更高的C6000和C8000 系列。DSP56000目前已经发展成为DSP56000、56100、 56200、56300等几个不同系列。PHILIPS公司近年也推出 了基于可重置嵌入式DSP结构、低成本、低功耗技术上制 造的R.E.A.L DSP处理器，特点是具备双Harvard结构和 双乘/累加单元，应用目标是大批量消费类产品
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嵌入式系统概述
1.1 1.2 1.3 嵌入式系统 嵌入式处理器 嵌入式操作系统
1.1 嵌入式系统
概述
嵌入式系统诞生于微型计算机时代，与通用计算机的
发展道路完全不同，形成了独立的单芯片的技术发展 道路，形成两大分支的独立发展
通用计算机按高速、海量的技术发展 嵌入式计算机系统则为满足对象按照嵌入式、智能化
刚刚显露头角的无线技术 基于电子的产品更复杂化 互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应用 微处理器的处理能力按莫尔定律（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个月翻一番
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嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统 1.2 嵌入式处理器 1.3 嵌入式操作系统
微控制器 Micro-Controller Uint，MCU
DSP处理器 Digital Signal Processor Uint，DSP 片上系统（SOC） System on Chip，SoC1.2 Nhomakorabea嵌入式处理器