gA嵌入式系统设计与实例开发.ppt
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1、嵌入式系统设计与实例开发ARM与C/OS-第一讲 嵌入式系统概述周 亦 敏,嵌入式系统课程开设的背景 在当今 后PC时代,无论通讯、工控、机械冶金、信息家电、仪器仪表、航空航天、军工、船舶等领域都需要大量的嵌入式开发人员。为了为国家培养兼具软硬件开发能力的人才,增加学生就业竞争力。嵌入式系统人才需求分析 学校教育中存在偏向极硬(hardware design),或偏向超软(software development),硬件设计人员作风通常非常保守,比较缺乏系统整合设计能力,而软件设计人员只要遇到硬件问题就无能为力,对硬件知识缺少了解。因此,目前国内非常缺乏嵌入式系统所需要的软硬件系统整合人才,大
2、部分都还是靠硬件设计人员兼职。,嵌入式系统工程师既要精通一定的硬件技术、同时还要掌握嵌入式操作系统以及特定软硬件平台上的开发技术;另外,还需要有专门的开发调试设备、软件和资料等特殊条件才能系统学习。企业大都不愿投入人力和财力去培养自己企业的嵌入式系统工程师,而是愿意招聘现成的嵌入式系统工程师。嵌入式系统人才短缺!据估计,中国目前软件人才缺口为42万人,其中嵌入式软件的人才缺口更大。国内外大量需求嵌入式系统工程师 Motorola、Ericsson、Lucent、Huawei、Intel、Legend等著名IT企业高薪聘请的技术人员,绝大多数都是嵌入式系统工程师。从最近的由中华英才网提供的行业薪
3、酬调查报告显示,通信、医疗设备、金融名列三甲。而通信、医疗设备就是嵌入式系统的典型应用领域。从国内求职类权威网站 51job、中华英才网的近期的工作搜索分类来看,嵌入式系统工程师的需求已成为热门职业。结论:嵌入式系统的教学是大势所趋且刻不容缓!,嵌入式系统课程开设的目的从传统的51、X86等低级的8、16位处理器平台,向目前实用的32位高级RISC处理器平台转移;从纯粹的CPU单任务控制向实时多任务转移;从传统CPU教育的汇编语言、机器指令教学方式,上升到使用规范的C语言来进行条理的模块化嵌入式开发;彻底解决传统操作系统课程,理论与实践严重脱节的情况;学生更深入地理解硬件和底层软件间的配合问题
4、;弥补学生动手能力差的问题,避免学生只会纯粹在Windows平台做一些简单劳动的软件编写工作,真正去深入理解嵌入式系统。,关于课程目前国内高校及我校现状内容的选择与组织 微处理器ARM内核 实时操作系统UCOS-II意义:社会对嵌入式系统设计开发人才与日俱增的需求 由技术发展趋势的必然所决定特点 综合性:涉及多门专业基础课 汇编语言 C语言 微机原理 系统结构 操作系统 接口与通信 是软硬件设计的完美结合 基础性:作为计算机 电子电气 自动控制等专业的基础平台课 实践性:实验是嵌入式系统教学的重要环节 关于教材课程安排,本节提纲,嵌入式系统的定义与特点嵌入式微处理器的相关基本知识嵌入式实时操作
5、系统的相关基本知识嵌入式系统的设计方法概述,典型嵌入式系统基本组成硬件,典型嵌入式系统基本组成软件,处理器,存储器,输入,输出,操作系统,应用程序,软件结构,硬件结构,嵌入式系统的发展,嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入式系统。嵌入式系统已经有了近30年的发展历史,它是硬件和软件交替发展的双螺旋式发展。最早的单片机是Intel公司的4044,它出现在1971年Motorola同时推出了68HC05,Zilog公司推出了Z80系列,这些早期的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1个全双工串行口、两个16
6、位定时器。之后在80年代初,Intel又进一步完善了8048,在它的基础上研制成功了8051。,1981年Ready System发展了世界上第1个商业嵌入式实时内核(VTRX32)包含了许多传统操作系统的特征,包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。随后,出现了如Integrated System Incorporation(ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等,Palm OS,WinCE,嵌入式Linux,Lynx,uCOS、Nucleux,以及国内的Hopen、Delta OS等嵌入式操作系统。今天RTOS已经在全球形成了1个产业,
7、根据美国EMF(电子市场分析)报告,1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美元,而相关的整个嵌入式开发工具(包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器)则高达9亿美元。,IEEE定义,根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)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”(原文为devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants)。可以看出此定义是从应用上考虑的,嵌入式系统是软件和硬件的综合体,还可以涵盖机电等附属装置。,一般定义,“以应用为中心、以
8、计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”,嵌入式系统定义要素,专用计算机系统(非PC智能电子设备)以应用为中心以计算机技术为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、功耗等的严格要求 知识集成应用系统(CSEA)技术密集 资金密集高度分散 不可垄断面向应用 不断创新,嵌入式系统的分类,按表现形式分:(硬件范畴)芯片级嵌入(含程序或算法的处理器)模块级嵌入(系统中的某个核心模块)系统级嵌入按实时性要求分:(软件范畴)非实时系统(PDA)软实时系统(电子消费类产品)硬实时系统(数控、航空航天等工业和军工系统),嵌入式系统的几个重要
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