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嵌入式系统与嵌入式PLCPPT课件

一般定义:嵌入式系统是计算机软件与硬件的 综合体,它是以应用为中心,以计算机技术为基础, 软硬件可裁减,从而能够适应实际应用中对功能、 可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专业计算 机系统。
嵌入式系统的特点
(1)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术以及 电子技术与各个行业的具体应用结合的产物。
(4)嵌入式片上系统(SOC)
定义:依托当前快速发展的半导体工艺在一个硅片上实现 一个更为复杂的系统,System On Chip(SOC)。
特点:各通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库, 用户只需定义出整个应用系统,除个别无法集成的器件以外, 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,有体积小、功耗低、可靠性强等特点。
(2)嵌入式系统是面向产品、面向特定应用的 (3)嵌入式系统的升级换代和具体的产品同步进行的。有较长生命
周期 (4)嵌入式系统软件一般固化在存储器或单片机上 (5)嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力,在设
计完成后,用户如果修改其中的程序,须借助于一套开发工具和 环境。 (6)嵌入式系统开发人员是各个应用领域的专家。 (7)对成本、可靠性和实时性有特殊的要求。
嵌入式系统与嵌入式PLC
嵌入式系统
• 嵌入式系统的定义及特点 • 嵌入式处理器 •趋势
嵌入式系统的定义
IEE定义:嵌入式系统是用来控制、监视或辅助 设备、机器或工厂运行的装置。“嵌入式”一词表 明嵌入式系统是以上大规模系统中不可或缺的一部 分。
嵌入式处理器
嵌入式系统的核心是各种类型的嵌入式处理,根 据不完全统计,全世界微处理器的品种总量已达10 00多种,流行的体系结构有30多个系列,根据其 现状,嵌入式处理器可以分为:
(1)嵌入式微处理器 (2)嵌入式微控制器 (3)嵌入式DSP处理器 (4)嵌入式片上系统
(1)嵌入式微处理器
概念:是通用计算机中的CPU。在应用中,将微处理器装 配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入式应用有关的母板 功能,大幅度减小了系统体积和功耗。
(1)VxWorks
VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计 开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS),是Tornado嵌入 式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能 的内核以及友好的用户开发环境,在嵌入式实时操作系统领 域逐渐占据一席之地。
VxWorks具有可裁剪微内核结构;高效的任务管理; 灵活的任务间通讯;微秒级的中断处理;支持POSIX 1003. 1b实时扩展标准;支持多种物理介质及标准的、完整的TC P/IP网络协议等。但价格昂贵开发和维护成本较高。
嵌入式操作系统
嵌入式处理器是一个复杂的高技术系统,要在短时间内掌 握并开发出所有功能是很不容易的,而市场竞争则要求产品 能够快速上市,这一矛盾要求嵌入式处理器能够有容易掌握 和使用的软件开发平台,嵌入式操作系统为嵌入式应用软件 的开发提供了良好的基础和开发平台。目前主流的嵌入式操 作系统有:
(1)VxWorks (2)Windows Embedded (3)Uc/OS-Ⅱ (4)Linux
特点:DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使 其适合于执行DSP算法,编译效率较高,指令执行速度也较 高。
应用领域:在数字滤波、FFT、谱分析等运算量较大方 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D SP处理器。
主流产品:Texas Instruments的 TMS320系列和Mot orola的DSP56000系列。TMS320系列处理器包括用于控 制的C2000系列,移动通信的C5000系列,以及性能更高 的C6000和C8000系列。DSP56000目前已经发展成为DSP 56000,DSP56100,DSP56200和DSP56300等几个不同 系列的处理器。
SOC类型:分为通用和专用两类。通用系列包括Sieme ns的TriCore,Motorola的M-Core,某些ARM系列器件等。 专用SOC一般专用于某个或某类系统中,不为一般用户所 知。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。
(2)嵌入式微控制器
定义: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。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、定时/计数器、I/ O、串行口、A/D、D/A等各种必要功能和外设。
特点: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。
特点:在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都 做了各种增强。和工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具 有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点,但是在电路 板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件, 从而降低了系统的可靠性,技术保密性也较差。
主要类型:Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、 68000、MIPS、ARM系列等。
(2)Windows Embedded
Microsoft Windows CE是一个高效率的多平台操作系统, 它不是削减的Windows 95版本,而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。
主要类型:比较有代表性的通用系列包括8051、MCS251、MCS-96/196/296、68300等。另外还有许多半通用 系列如:支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540;支持 I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前M CU占嵌入式系统约70%的市场份额。
(3)嵌入式DSP处理器
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