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1、,23:07,/,#,單片機(jī)與嵌入式,中智訊（武漢）科技有限公司,嵌入式系統(tǒng)概述,常用嵌入式平臺,嵌入式開發(fā)方法,嵌入式常用外設(shè),嵌入式開源硬件,嵌入式定義,Embedded Systems,的定義無論是學(xué)界或者業(yè)界，都有相當(dāng)多種說法，應(yīng)用的范疇更是遠(yuǎn)超出一般人的想象,根據(jù)英國電機(jī)工程師協(xié)會的定義：嵌入式系統(tǒng)為,控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器,或甚至工廠運(yùn)作的裝置,它具備了下列的特性：,設(shè)計的目的，在于執(zhí)行特定的功能,以微電腦與周邊構(gòu)成核心,嚴(yán)格的時序與穩(wěn)定度要求,全自動操作循環(huán),嵌入式系統(tǒng)為一種計算機(jī)軟件與硬件的綜合體，特別強(qiáng)調(diào),量身定做,的原則，基于某一種特殊用途上，針對這項用途開發(fā)出截然同的

2、系統(tǒng)，是所謂的,客制化,(Customized),系統(tǒng),。,嵌入式定義,總結(jié)：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的,專用計算機(jī)系統(tǒng),。,廣義定義：任何一個非計算機(jī)的計算系統(tǒng),嵌入式組成,嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬件和軟件組成,嵌入式硬件：,微處理機(jī),(Microprocessor)/,微控制器,(Microcontroller),內(nèi)存,(Memory),特殊用途之集成電路芯片,(ASIC),輸入與輸出,(Input/Output,I/O),接口與輸入與輸出裝置,軟件包括：初始化代碼及驅(qū)動、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序

3、等，這些軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟件。,硬件,應(yīng)用程序,圖形用戶接口,通用接口,D/A,文件系統(tǒng),嵌入式操作系統(tǒng),HAL/BSP,嵌入式,微處理器,軟件,A/D,I/O,ROM,SDRAM,人機(jī)交互接口,應(yīng)用層,OS,層,驅(qū)動層,硬件層,從傳統(tǒng)計算機(jī)到嵌入式,嵌入式操作系統(tǒng)：,Linux,windowsCE,資源有限,實時要求：時間確定性,成本要求,功耗要求,開發(fā)主要專用工具和特殊方法,桌面操作系統(tǒng)：,Windows XP/7/10,專用微處理器：,51,，,AVR,，,PIC,，,MSP,，,ARM,，,DSP,外圍接口電路：,IIC,、,UART,、,SPI,、,USB,

4、、,LCD,、,MMC,X86,處理器,嵌入式與物聯(lián)網(wǎng),ARM,Embedded Solution,Intelligent Hardware/,Io,T,Cortex-M Series,Application Platform/,Mobile,Cortex-A Series,全新嵌入式架構(gòu)：,ARM Cortex-A&Cortex-M,萬物智能互聯(lián),全新嵌入式架構(gòu)：,ARM Cortex-A&Cortex-M,雙平臺讓萬物智能互聯(lián),嵌入式系統(tǒng)概述,常用嵌入式平臺,嵌入式開發(fā)方法,嵌入式常用外設(shè),嵌入式開源硬件,嵌入式平臺分類,嵌入式處理器,嵌入式片上系統(tǒng),SoC,嵌入式,DSP,處理器,DSP

5、,嵌入式微控制器,MCU,嵌入式微處理器,MPU,嵌入式微控制器,MCU,嵌入式微控制器一般以一種微處理器的,CPU,為核心，芯片內(nèi)部集成,ROM/RAM/EPROM,、,Flash RAM,、總線、總線邏輯、定時,/,計數(shù)器、看門狗、,I/O,、串行口、脈寬調(diào)制輸出、,A/D,、,D/A,等各種必要功能和外設(shè)。,嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，常見的是,C51,、,AVR,、,MSP430,、,PIC,、,STM32,（,ARM Cortex-M,系列）等。,微控制器的最大特點是,單片化,，體積小，從而,使功耗和成本下降、可靠性提高。,微控制器的,片上外設(shè)資源,一般比較豐富，,適合應(yīng)用于控

6、制領(lǐng)域。,微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。,常用,MCU,平臺比較,類別,架構(gòu),總線,主流型號,開發(fā)環(huán)境,說明,8051,C51,8,位,AT89C51/STC89C51,Keil,簡單，純,IO,，外設(shè)基本靠擴(kuò)展,AVR,RISC,8,位,Atmega16a,AVR Studio/IAR,較高性能，外設(shè)豐富,PIC,RISC,8,位,PIC16F873,MPLAB,指令少，開發(fā)簡單,MSP430,RISC,16,位,MSP430F,系列,CCS/IAR,較高性能，外設(shè)豐富,STM32,ARM,32,位,STM32F,系列,Keil/IAR,ARM Cortex,架構(gòu)，主流,MCU,，高性

7、能，可運(yùn)行微操作系統(tǒng),嵌入式微處,理,理器,MPU,嵌入式微處,理,理器是由通,用,用計算機(jī)中,的,的,CPU,演變而來的,。,。,與計算機(jī)處,理,理器不同，,在,在實際嵌入,式,式應(yīng)用中，,只,只保留和嵌,入,入式應(yīng)用緊,密,密相關(guān)的功,能,能硬件，去,除,除其他的冗,余,余功能部分,，,，這樣就以,最,最低的功耗,和,和資源實現(xiàn),嵌,嵌入式應(yīng)用,的,的特殊要求,，,，主要特點,如,如下：,功耗低；,處理器結(jié)構(gòu),可,可擴(kuò)展；,調(diào)試功能豐,富,富；,支持實時多,任,任務(wù)及操作,系,系統(tǒng)。,目前主要的,嵌,嵌入式處理,器,器類型,有,ARM Cortex-A,系列、,PowerPC,、,MIPS

8、,等。,常見的,MPU,平臺及操作,系,系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng),概,概述,常用嵌入式,平,平臺,嵌入式開發(fā),方,方法,嵌入式常用,外,外設(shè),嵌入式開源,硬,硬件,嵌入式系統(tǒng),設(shè),設(shè)計過程,1,2,3,4,5,6,7,第一階段：,產(chǎn),產(chǎn)品定義,第三階段：,硬,硬件與軟件,劃,劃分,第五階段：,詳,詳細(xì)硬件設(shè),計,計,第二階段：,系,系統(tǒng)建模,第四階段：,迭,迭代設(shè)計與,選,選擇,8,5,第五階段：,詳,詳細(xì)軟件設(shè),計,計,第六階段：,硬,硬件與軟件,集,集成,第七階段：,系,系統(tǒng)測試,第八階段：,系,系統(tǒng)維護(hù)與,升,升級,嵌入式硬件,設(shè),設(shè)計,嵌入式方案,選,選型設(shè)計：,性價比,先進(jìn)性,軟硬件資料,嵌

9、入式硬件,設(shè),設(shè)計流程：,設(shè)計：方案,論,論證,-,原理圖,-Layout-,樣板生產(chǎn),調(diào)試：硬件,檢,檢測,-,軟硬件調(diào)試,生產(chǎn)：,N,次小批量,-,批量,嵌入式硬件,功,功能調(diào)試：,電源、時鐘,復(fù)位、,JTAG,內(nèi)存、,Flash,總線、控制,器,器,嵌入式軟件,設(shè),設(shè)計,宿主機(jī),仿真器,評估板,IDE,開發(fā)環(huán)境,宿主機(jī)開發(fā),模,模式,PC,、,IDE,開發(fā),環(huán),環(huán)境,、,、仿,真,真器,、,、評,估,估板,、,、串,口,口線,、,、網(wǎng),線,線,在線,仿,仿真,、,、,Trace,、,LED,、,Printf,查閱,官,官方,例,例程,掌握,官,官方,軟,軟件,庫,庫,工具,選,選型,掌握

10、,原,原理,圖,圖,閱讀,數(shù),數(shù)據(jù),手,手冊,嵌入,式,式軟,件,件設(shè),計,計（,Hal,層）,硬件,層,層和,軟,軟件,層,層之,間,間為,中,中間,層,層，,也,也稱,為,為硬,件,件抽,象,象層,（,（,HardwareAbstractLayer,，,HAL,）或,板,板級,支,支持,包,包（,BoardSupportPackage,，,BSP,）,該層,一,一般,包,包含,相,相關(guān),底,底層,硬,硬件,的,的初,始,始化,、,、數(shù),據(jù),據(jù)的,輸,輸入,/,輸出,操,操作,和,和硬,件,件設(shè),備,備的,配,配置,等,等功,能,能,HardwareIndependentSoftware,A

11、pplications,I/OSystem,FileSystem,RTOSLibraries,RTOSKernel,TCP/IPStack,HardwareAbstractionLayer:BSP&DeviceDriver,SCSIDriver,FlashDriver,MMUDriver,CacheDriver,SerialDriver,EthernetDriver,DeviceDriver,Hardware,嵌入,式,式系,統(tǒng),統(tǒng)概,述,述,常用,嵌,嵌入,式,式平,臺,臺,嵌入,式,式開,發(fā),發(fā)方,法,法,嵌入,式,式常,用,用外,設(shè),設(shè),嵌入,式,式開,源,源硬,件,件,嵌入,式,式最,

12、小,小系,統(tǒng),統(tǒng)與,外,外設(shè),MCU,三軸,加,加速,傳,傳感,器,器,溫濕,度,度、,超,超聲,波,波,繼電,器,器,系統(tǒng),電,電源,模,模塊,小車,姿,姿態(tài),控,控制,電機(jī),、,、可,調(diào),調(diào)燈,LCD,RFID,、指,紋,紋識,別,別,語音,識,識別,光線,感,感應(yīng),煙霧,傳,傳感,器,器,霍爾,磁,磁感,應(yīng),應(yīng),雨滴,傳,傳感,器,器,系統(tǒng),時,時鐘,多路,ADC,I2C,GPIO,UART,SPI,DAC,PWM,常用,接,接口,技,技術(shù),數(shù)字,量,量,IO,A/D,PWM,總,線,線,接,接,口,口,顯,示,示,接,接,口,口,數(shù),字,字,量,量,IO,單,片,片,機(jī),機(jī),接,接,口

13、,口,系,系,統(tǒng),統(tǒng),：,：鍵,盤,盤,輸,輸,入,入,、,、,顯,顯,示,示,輸,輸,出,出,、,、,打,打,印,印,輸,輸,出,出,、,、,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),采,采,集,集,、,、,伺,伺,服,服,系,系,統(tǒng),統(tǒng),、,、,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),存,存,儲,儲,、,、,數(shù),數(shù),據(jù),據(jù),通,通,信,信等,眾,眾,多,多,功,功,能,能,，,，,皆,皆,通,通,過,過,I/O,端,口,口,實,實,現(xiàn),現(xiàn),與,與,MCU,的,信,信,息,息,交,交,互,互,；,；,某,些,些,特,特,定,定,的,的,傳,傳,感,感,器,器,時,時,序,序,需,需,求,求,，,，,很,很,多,多,都,都,直,直,接,接,使

14、,使,用,用,數(shù),數(shù),字,字,量,量,IO,來,模,模,擬,擬,接,接,入,入,；,；,復(fù),用,用,性,性,：,：,部,部,分,分,IO,可,復(fù),復(fù),用,用,其,其,他,他,功,功,能,能,；,；,驅(qū),動,動,能,能,力,力,：,：,不,不,同,同,端,端,口,口,的,的,驅(qū),驅(qū),動,動,能,能,力,力,不,不,同,同,。,。,A/D,A/D,轉(zhuǎn),換,換,是,是,把,把,模,模,擬,擬,量,量,信,信,號,號,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn),化,化,成,成,與,與,其,其,大,大,小,小,成,成,比,比,例,例,的,的,數(shù),數(shù),字,字,信,信,號,號,；,；,A/D,的,主,主,要,要,參,參,數(shù),數(shù),（,（,CC2

15、530,）,：,：,可,選,選,的,的,抽,抽,取,取,率,率,，,，,這,這,也,也,設(shè),設(shè),置,置,了,了,分,分,辨,辨,率,率,（,（,7,到,12,位,）,）,8,個,獨(dú),獨(dú),立,立,的,的,輸,輸,入,入,通,通,道,道,，,，,可,可,接,接,受,受,單,單,端,端,或,或,差,差,分,分,信,信,號,號,參考電,壓,壓可選,為,為內(nèi)部,單,單端、,外,外部單,端,端、外,部,部差分,或,或,AVDD5,產(chǎn)生中,斷,斷請求,轉(zhuǎn)換結(jié),束,束時的,DMA,觸發(fā),溫度傳,感,感器輸,入,入,電池測,量,量功能,PWM,脈沖寬,度,度調(diào)制,(PWM),，是英,文,文“,PulseWidt

16、hModulation”,的縮寫,，,，簡稱,脈,脈寬調(diào),制,制，是,利,利用微,處,處理器,的,的數(shù)字,輸,輸出來,對,對模擬,電,電路進(jìn),行,行控制,的,的一種,非,非常有,效,效的技,術(shù),術(shù)，廣,泛,泛應(yīng)用,在,在從測,量,量、通,信,信到功,率,率控制,與,與變換,的,的許多,領(lǐng),領(lǐng)域中,。,。,總線接,口,口,-,串口,RS-232C,總線是,由,由美國,電,電子工,業(yè),業(yè)協(xié)會,EIA,于,1969,年修定,的,的一種,串,串行通,信,信接口,標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)；,一般稱,為,為,UART,，串口,；,；,UART,模式的,操,操作具,有,有下列,特,特點：,8,位或者,9,位負(fù)載,數(shù),數(shù)據(jù),奇校驗,、,、偶校,驗,驗或者,無,無奇偶,校,校驗,配置起,始,始位和,停,停止位,電,電平,配置,LSB,或者,MSB,首先傳,送,送,獨(dú)立收,發(fā),發(fā)中斷,獨(dú)立收,發(fā),發(fā),DMA,觸發(fā),總線接,口,口,-485,RS-485,是一種,2,線，半,雙,雙工，,多,多點通,信,信的標(biāo),準(zhǔn),準(zhǔn)；,RS-485,的電氣,特,特性：,邏,邏輯“,1”,以兩線,間,間的電,壓,壓差為,+(26)V,表示；