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1、 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 2 單 位 ： 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 多 媒 體 研 究 所 姓 名 ： 付 少 鋒 主 要 研 究 工 作 ： 圖 像 輸 入 設(shè) 備 、 嵌 入 式 系 統(tǒng) 辦 公 地 點(diǎn) ： 科 技 試 驗(yàn) 樓 1301 辦 公 電 話 ： 88203643 88201029 手 機(jī) ： 13991120095 e-Mail ： 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 3 簡(jiǎn) 單 的 講 嵌 入 式 系 統(tǒng) ， 就 是 嵌 入 到 對(duì) 象 體中 的 專 用 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 。 理 性 的 分 析q 它 是 一 個(gè) 系 統(tǒng)q 涵 蓋 知
2、 識(shí) 范 圍 廣q 對(duì) 計(jì) 算 機(jī) 基 礎(chǔ) 課 程 系 統(tǒng) 的 總 結(jié) 感 性 的 分 析q 技 術(shù) 新q 市 場(chǎng) 大q 太 火 了 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 4 使 學(xué) 生 能 夠 掌 握 嵌 入 式 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 和 應(yīng)用 的 基 本 方 法 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 5 了 解 包 括 嵌 入 式 微 控 制 器 、 嵌 入 式 程序 設(shè) 計(jì) 、 實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) 、 設(shè) 計(jì) 方 法 學(xué) 、軟 件 硬 件 協(xié) 同 設(shè) 計(jì) 、 硬 件 建 模 和 計(jì) 算機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì) 等 知 識(shí) ， 并 完 成 必 要 的 實(shí)踐 。 西
3、安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 6 模 擬 電 子 技 術(shù)數(shù) 字 電 路 與 邏 輯 設(shè) 計(jì)計(jì) 算 機(jī) 組 織 與 體 系 結(jié) 構(gòu)微 機(jī) 系 統(tǒng) 及 應(yīng) 用編 譯 原 理計(jì) 算 機(jī) 程 序 設(shè) 計(jì)q匯 編qC 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 7 嵌 入 式 系 統(tǒng) 概 述嵌 入 式 微 處 理 器實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng)嵌 入 式 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)嵌 入 式 系 統(tǒng) 構(gòu) 建 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 8 平 時(shí) 成 績(jī) ： 10實(shí) 驗(yàn) 成 績(jī) ： 20筆 試 （ 閉 卷 ） ： 70 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院
4、9 嵌 入 式 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 教 程 q 馬 洪 連 等 編 電 子 工 業(yè) 出 版 社 嵌 入 式 系 統(tǒng) 導(dǎo) 論 q 胡 繼 陽 等 編 中 國 鐵 道 出 版 社 嵌 入 式 系 統(tǒng) 開 發(fā) 與 應(yīng) 用 q 田 澤 編 北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 出 版 社 嵌 入 式 實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) C/OS- 2q 美 Jean.Labrosse著 邵 貝 貝 等 譯 北 航 出 嵌 入 式 操 作 系 統(tǒng) 基 礎(chǔ) C/OS- 和 Linux q 任 哲 等 編 北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 出 版 社 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 10 由 于 信 息 技 術(shù)
5、 、 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 的 高 速 發(fā) 展和 后 PC時(shí) 代 的 到 來 ， 嵌 入 式 系 統(tǒng) 已 經(jīng)廣 泛 滲 透 到 科 學(xué) 研 究 、 工 程 設(shè) 計(jì) 、 軍事 技 術(shù) 、 各 類 產(chǎn) 業(yè) 和 商 業(yè) 文 化 藝 術(shù) 以及 人 們 的 日 常 生 活 中 。 嵌 入 式 系 統(tǒng) 應(yīng)用 的 例 子 比 比 皆 是 。 可 以 說 ， 嵌 入 式系 統(tǒng) 無 所 不 在 、 無 處 不 在 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 11 智 能 玩 具 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 12 汽 車 電 子 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 1
6、3 信 息 家 電 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 14 消 費(fèi) 電 子 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 15 工 業(yè) 國 防 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 16 嵌 入 式 系 統(tǒng) 的 應(yīng) 用 范 圍 如 此 之 廣 ， 涉及 面 如 此 之 大 ， 以 至 于 有 些 學(xué) 者 斷 言嵌 入 式 技 術(shù) 將 成 為 后 PC時(shí) 代 的 主 宰 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 17 簡(jiǎn) 單 的 講 ， 就 是 嵌 入 到 對(duì) 象 體 中 的 專用 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 。嵌 入 式 系 統(tǒng) 三 要 素 ：q嵌
7、入 性 ： 嵌 入 到 對(duì) 象 體 系 中 ， 有 對(duì) 象 環(huán)境 要 求 。q專 用 性 ： 軟 、 硬 件 按 對(duì) 象 要 求 裁 減 。q計(jì) 算 機(jī) ： 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 象 的 智 能 化 功 能 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 18 IEEE（ Institute of Electrical and Electronics Engineers） 的 定 義 ：devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants （ 用于 控 制 、 監(jiān) 視
8、 或 者 輔 助 操 作 設(shè) 備 和 機(jī) 器 的 裝 置 ） 目 前 國 內(nèi) 一 個(gè) 普 遍 被 認(rèn) 同 的 定 義 是 ： 以 應(yīng) 用 為 中 心 、 以 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 為 基 礎(chǔ) ， 軟 、 硬 件 可 裁剪 ， 適 應(yīng) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 對(duì) 功 能 、 可 靠 性 、 成 本 、 體 積 、 功 耗等 嚴(yán) 格 要 求 的 專 用 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 19 20世 紀(jì) 70年 代 單 片 機(jī) 的 出 現(xiàn) ， 這 時(shí) 的 應(yīng) 用 只 是 使 用 8位 的芯 片 執(zhí) 行 一 些 單 線 程 的 程 序 ， 還 談 不 上 “ 系 統(tǒng)
9、” 的 概 念 。 20世 紀(jì) 80年 代 出 現(xiàn) 商 業(yè) 級(jí) 的 嵌 入 式 “ 操 作 系 統(tǒng) ” ， 并 在 其上 編 寫 嵌 入 式 應(yīng) 用 軟 件 。1981年 ， Ready System開 發(fā) 出 世 界 上 第 一 個(gè) 商 業(yè) 嵌 入式 實(shí) 時(shí) 內(nèi) 核 （ VTRX32） 。 20世 紀(jì) 90年 代 以 后 ， 出 現(xiàn) 實(shí) 時(shí) 多 任 務(wù) 操 作 系 統(tǒng) （ RTOS） ，并 作 為 一 種 軟 件 平 臺(tái) 逐 步 成 為 目 前 國 際 嵌 入 式 系 統(tǒng) 的 主 流 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 20 嵌 入 式 系 統(tǒng) 是 應(yīng) 用 于 特 定 環(huán)
10、 境 下 執(zhí) 行 面 對(duì) 專 業(yè) 領(lǐng) 域的 應(yīng) 用 系 統(tǒng) ， 其 特 點(diǎn) 為 ：q 系 統(tǒng) 內(nèi) 核 小 ， 可 裁 剪 ；q 專 用 性 強(qiáng) ；q 系 統(tǒng) 精 簡(jiǎn) ；q 通 常 要 求 有 高 實(shí) 時(shí) 性 的 操 作 系 統(tǒng) ；q 嵌 入 式 系 統(tǒng) 開 發(fā) 需 要 專 門 的 開 發(fā) 工 具 和 環(huán) 境 ；q 一 旦 進(jìn) 入 市 場(chǎng) ， 就 具 有 較 長(zhǎng) 的 生 命 周 期 ； 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 21 硬 件 組 成 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 22 軟 件 組 成 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 23 驅(qū) 動(dòng)
11、 層 程 序q硬 件 抽 象 層 （ HAL）q板 級(jí) 支 持 包 （ BSP）q設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng) 程 序操 作 系 統(tǒng)API應(yīng) 用 程 序 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 24 按 表 現(xiàn) 形 式 分 （ 硬 件 范 疇 ） ：芯 片 級(jí) 嵌 入 （ 含 程 序 或 算 法 的 處 理器 ） 。模 塊 級(jí) 嵌 入 （ 系 統(tǒng) 中 的 某 個(gè) 核 心 模塊 ） 。系 統(tǒng) 級(jí) 嵌 入 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 25 按 實(shí) 時(shí) 性 要 求 分 （ 軟 件 范 疇 ） ：非 實(shí) 時(shí) 系 統(tǒng) （ PDA） 。軟 實(shí) 時(shí) 系 統(tǒng) （ 消 費(fèi) 類 產(chǎn) 品
12、） 。硬 實(shí) 時(shí) 系 統(tǒng) （ 工 業(yè) 和 軍 工 系 統(tǒng) ） 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 26 嵌 入 式 系 統(tǒng) 硬 件 的 核 心 部 件 是 嵌 入 式 處理 器 ， 按 嵌 入 式 處 理 器 用 途 可 分 為 ： 嵌 入 式 微 控 制 器 （ Micro Controller Unit MCU） 嵌 入 式 DSP（ Digital Signal Processor） 嵌 入 式 微 處 理 器 （ Micro Processor Unit MPU） SOC（ System On Chip） SOPC（ System On Programmable C
13、hip ） 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 27 嵌 入 式 微 控 制 器 的 典 型 代 表 是 單 片 機(jī) 。 單 片 機(jī) 芯 片 內(nèi) 部 集 成 了 ROM/EPROM， RAM，總 線 ， 定 時(shí) 器 /計(jì) 數(shù) 器 ， 看 門 狗 ， I/O， 串行 口 ， 脈 寬 調(diào) 制 輸 出 ， A/D，D/A,FLASH,E2PROM 等 。 微 控 制 器 是 目 前 嵌 入 式 系 統(tǒng) 工 業(yè) 的 主 流 。 微 控 制 器 的 片 上 外 設(shè) 資 源 豐 富 ， 適 合 用 于控 制 ， 因 此 稱 為 微 控 制 器 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī)
14、 學(xué) 院 28 DSP處 理 器 是 專 門 用 于 信 號(hào) 處 理 方面 的 處 理 器 ， 其 在 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 和 指 令 算法 方 面 進(jìn) 行 了 特 殊 設(shè) 計(jì) ， 具 有 很 高 的編 譯 效 率 和 指 令 執(zhí) 行 速 度 。 在 數(shù) 字 濾波 、 FFT、 頻 譜 分 析 等 儀 器 上 ， DSP獲得 了 大 規(guī) 模 的 應(yīng) 用 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 29 嵌 入 式 微 處 理 器 是 由 通 用 計(jì) 算 機(jī) 中的 CPU演 變 而 來 。 具 有 32位 以 上 的 處理 器 ， 在 實(shí) 際 嵌 入 式 應(yīng) 用 中 ， 它 只 保留 與
15、 嵌 入 式 應(yīng) 用 緊 密 相 關(guān) 的 功 能 硬 件以 實(shí) 現(xiàn) 嵌 入 式 應(yīng) 用 的 特 殊 要 求 。 目 前主 要 的 嵌 入 式 處 理 器 類 型 有 ARM、MIPS、 POWER PC等 。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 30 將 通 用 處 理 器 的 IP核 和 功 能 模 塊 的IP核 按 用 戶 要 求 組 成 系 統(tǒng) ， 仿 真 后 提交 芯 片 廠 商 生 產(chǎn) 。 （ 也 可 下 載 到 FPGA中 。 百 萬 門 ） 絕 大 部 分 系 統(tǒng) 構(gòu) 件 都 在系 統(tǒng) 內(nèi) 部 。 （ SOC技 術(shù) 與 前 三 種 嵌 入式 處 理 器 是 不 一
16、 樣 的 ） 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 31 用 可 編 程 邏 輯 技 術(shù) 把 整 個(gè) 系 統(tǒng) 放 到 一 塊 硅片 上 ， 稱 作 SOPC。 可 編 程 片 上 系 統(tǒng) （ SOPC）是 一 種 特 殊 的 嵌 入 式 系 統(tǒng) ： 首 先 它 是 片 上 系 統(tǒng) （ SOC） ， 即 由 單 個(gè) 芯片 完 成 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的 主 要 邏 輯 功 能 ； 其 次 ， 它 是 可 編 程 系 統(tǒng) ， 具 有 靈 活 的 設(shè)計(jì) 方 式 ， 可 裁 減 、 可 擴(kuò) 充 、 可 升 級(jí) ， 并 具備 軟 硬 件 在 系 統(tǒng) 可 編 程 的 功 能 。 西 安 電 子
17、科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 32 嵌 入 式 系 統(tǒng) 軟 件 一 般 由 嵌 入 式 操 作 系 統(tǒng) 和應(yīng) 用 軟 件 組 成 ； 操 作 系 統(tǒng) 是 連 接 計(jì) 算 機(jī) 硬件 與 應(yīng) 用 程 序 的 系 統(tǒng) 程 序 ， 可 分 為 ：q 順 序 執(zhí) 行 系 統(tǒng) （ 單 任 務(wù) 系 統(tǒng) ， 如 DOS） 。q 分 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) ： 其 特 點(diǎn) 包 括 多 路 性 、 交 互 性 、“ 獨(dú) 占 性 ” 和 及 時(shí) 性 （ UNIX） 。q 實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) （ RTOS） ： 計(jì) 算 的 正 確 性 不 僅 取決 于 程 序 的 邏 輯 正 確 性 ， 更 取 決 于 結(jié) 果
18、 產(chǎn) 生 的時(shí) 間 。根 據(jù) 對(duì) 產(chǎn) 生 時(shí) 間 要 求 的 嚴(yán) 格 程 度 又 可 分 為 ：硬 實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng)軟 實(shí) 時(shí) 操 作 系 統(tǒng) 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 33 交 叉 開 發(fā) 環(huán) 境q在 線 調(diào) 試q在 線 仿 真qROM監(jiān) 控 器軟 件 模 擬 環(huán) 境評(píng) 估 電 路 板 （ 最 為 常 見 ） 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 34 工 業(yè) 控 制交 通 管 理信 息 家 電家 庭 智 能 管 理 系 統(tǒng)POS網(wǎng) 絡(luò) 及 電 子 商 務(wù) ， 電 子 政 務(wù)環(huán) 境 檢 測(cè)機(jī) 器 人 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué)
19、 院 35 嵌 入 式 應(yīng) 用 軟 件 的 開 發(fā) 需 要 強(qiáng) 大 的 開發(fā) 工 具 和 操 作 系 統(tǒng) 的 支 持 互 聯(lián) 網(wǎng) 成 為 必 然 趨 勢(shì) 支 持 小 型 電 子 設(shè) 備 實(shí) 現(xiàn) 小 尺 寸 、 微 功耗 和 低 成 本 提 供 精 巧 的 多 媒 體 人 機(jī) 界 面 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 36 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 37 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 38 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 39 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 40 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 41
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