一、引言 嵌入式系统设计与实例开发课件.ppt

1嵌入式系统设计与实例开发—基于32位微处理器与实时操作系统第一讲 引言北京航空航天大学北京航空航天大学 机器人研究所机器人研究所王田苗王田苗 魏洪兴魏洪兴21、掌握一种学习方法2、学习了解嵌入式技术研发的基本概念、方 法和知识3、获得嵌入式开发设计实践经验4、获得学分希望大家有所收获3学时分配l总学时数：48 l课内学时：48l讲课学时数：30l实验学时数：184课程目的l本课程围绕基于ARM的微处理器和实时操作系统C/OS，介绍了嵌 入式系统前沿发展趋势，理解其设计方法，学会嵌入式编程技术l课程采用讲课与实验相结合的方式l着重培养学生的实际动手能力，通过熟悉开发环境与开发流程、 编程实践等基础实验，使学生能够掌握嵌入式系统设计的基本方法此 外还增加了网络接口设计、嵌入式游戏开发等开放式实验，供基础较好 的学生深入学习 l学生基础：是否学过C语言、微机原理或是单片机等5课程大纲（约30学时）课次学时形式内宾 第1周3讲课引言 第2周3讲课嵌入式系统基本概念 第3周3讲课ARM微处理器体系结构 第4周3讲课ARM汇编语言程序设计 第5周3讲课µC/OS-II实时操作系统分析 第6周3讲课嵌入式系统初始化与操作系统移植分析 第7周3讲课基于ARM的嵌入式硬件接口设计 第8周3讲课基于µC/OS-II的嵌入式软件设计 第9周3讲课嵌入式系统开发实例 第10周3考试考试地点：3号楼203 （周三晚6:30-9:30)6实验内容（约18学时）地点：6号楼302机房 （周日晚6:30-9:30)课次学时内宾 第6周3实验一：熟悉基本开发环境及软硬件平台第7周3实验二：串口控制程序设计第8周3实验三：触摸屏原理及S3C2410的AD接口的控制方 法 第9周3实验四：IIC总线控制 第10周3实验五：ARM初始化程序分析第11周3实验六：基于uCOS的显示正弦波的应用程序 注：1、实验1-6在实验室统一讲解，要求在课内18个学时内完成；2、大作业要求在课外完成；7嵌入式教学实验系统UP-NETARM24108l王田苗 主编. 嵌入式系统设计及实例开发——ARM 与μC/OS-Ⅱ（第二版）. 北京：清华大学出版社， 2003.92．（美）Jean J.Labrosse, 邵贝贝译. μC/OS-Ⅱ ——源码公开的实时嵌入式操作系统. 北京：中国电 力出版社，2001.83. 魏洪兴 主编. 嵌入式系统设计与实例开发实验教 程——ARM与μC/OS-Ⅱ. 北京：清华大学出版社， 2005.9参考资料9l主讲: 魏洪兴 （北航机器人研究所 博士/副教授）l实验指导:王松柏 李仕毅（硕士研究生）l答疑Tel: （010）82338271E-mail: whx1630@授课老师与实验答疑10一、考核方式：平时作业（大作业，占40%）+笔试（ 60%）考核方式和评分标准11您预期的收获通过本门课程的学习，你将获得以下知识：l提高C语言编程能力（期望值：★★★）l学会使用实时操作系统，了解多任务（期望值：★★）l了解嵌入式软件开发流程（期望值：★）l掌握基本嵌入式硬件知识（期望值：★★）l独立或合作开发出嵌入式应用软件（期望值：★★★）l掌握嵌入式软件编程（期望值：★★★）l掌握硬件设计知识（期望值：★★★★）l学会操作系统移植（期望值：★★★★）l成为嵌入式系统设计高手（期望值：★★★★★）12提 要1 13 32 24 4嵌入式系统的发展及应用领域嵌入式系统的定义与体系结构嵌入式系统的教学应用嵌入式系统的科研实践13嵌入式系统的应用领域嵌入式应用信息家电智能玩具军事电子通信设备移动存贮工控设备智能仪表汽车电子网络设备消费电子军事国防电子商务网络工业控制14goReader Internet eBookSamsung AnyWeb Internet Screen PhoneeRemote Intelligent Home ControllerTektronix TDS7000 Digital OscilloscopesNixvue Digital Album Digital Photo Album一些典型的嵌入式系统应用实例15嵌入式系统的应用l家用方面：数字电视、信息家电、智能玩具、手持通讯、存储 设备的核心。

16家庭智能管理系统l社区建筑的水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统 ，远程点菜器等17现代化家庭18社会发展方面：嵌入式Internet应用19嵌入式系统在信息家电中的应用信息家电（Information Appliance，IA）一 般可认为，那些低单价、操作简单、可通过因特网发送 或获取信息，将逐步分割或替代PC的某些功能，并能与 其它信息产品交换资料或讯息的产品可统称为信息家电 20信息家电的分类及特点信息家电的分类(1)网络电视（NetTV）(2)网上游戏机（Internet gaming device）(3)智能掌上型设备(Internet smart handheld device)(4)网络（Internet screen Phone）(5)Consumer NC client等信息家电技术特点：(1) 处理器发展趋向低成本、高整合性与低耗能2) 整合数字与模拟处理的技术3) 较PC更强调通讯能力4) 利用软件增加产品的差异性(高附加价值的关键)21信息家电的应用22信息家电提供的服务一、安全防范：智能安防可以实时监控着非法闯入、火灾、煤气泄露 、紧急呼救的发生。

二、消费电子产品的智能控制：例如可以自动控制加热时间、加热温 度的微波炉，可以自动调节温度、湿度的智能空调，可以根据指令自动搜索 电视节目并摄录的电视机/录像机等等 三、交互式智能控制：可以通过语音识别技术实现智能家电的声控功 能；通过各种主动式传感器（如温度、声音、动作等）实现智能信息家电的 主动性动作响应用户还可以自己定义不同场景智能信息家电的响应四、家庭信息服务：智能家庭服务器可以提供最新的股市情报、新闻 、天气预报、电视节目预报、甚至当前公路上的交通流量状况，还可以自动 管理用户的水电账单、银行和信用卡账户等财务信息 五、自动维护：智能信息家电可以通过服务器直接从制造商的服务网 站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功 能自动扩展 六、家庭医疗保健：通过网络化的智能传感器，医院可以通过网络对 用户进行身体检查23典型的信息家电产品信息家电定义代表性产品网络电视具有机顶盒或内建网络连 接的电视Microsoft WebTV网络可视具有集成网络接入的屏幕 InfoGear iPhone网络游戏机具有集成网络接入的游戏 操纵台Sega Dreamcast网络智能手持器件蜂窝 、个人数据助理 （PDA）和其它集成网络接 入的便携式器件3Com Palm ATl理解定点运算和浮点运算 的区别；l了解函数调用过程参数的 传递和堆栈的使用；l掌握程序的优化方法；l掌握低级汇编语言，能够 计算程序执行时间；l深入掌握计算机体系结构 和组成原理；118嵌入式系统Vs计算机系统：技能要求一、嵌入式系统工程师与计算机工程师的区别？l计算机工程师能够做嵌入式系统开发吗；（部分能，限于软件）l嵌入式系统工程师能够做计算机软硬件开发吗？（大都能）二、嵌入式系统教育与计算机教育的区别？l知识体系结构：区别不大；l嵌入式系统：硬件20%、软硬件结合30%、软件50%；l计算机系统：硬件5-20%、软件件结合0-5%、软件80%；119嵌入式系统Vs计算机系统：体系结构底层操作系统应用软件硬件中间层操作系统应用软件PC系统嵌入式系统120嵌入式产业是中国企业难得的发展机遇l中国制造，低端利润，缺乏核心技术，受制于人，DVD 、通讯、……l中国具有最大的嵌入式技术市场，智能、数字电 视、智能家居、……l华为、爱国者的成功经验……l中国制造向中国智造（设计+制造）的转变121发展嵌入式教育是中国企业成功的根本l人才是决定企业成功的根本因素；l中国企业落实的根本原因在于IT教育的落后；l全球嵌入式人才竞争的舞台上，中国和发达国家处于同一起跑线 ；l抓住嵌入式教育的历史发展机遇，中国工程师的质量和数量将超 过美国、印度，成为全球第一；l我们有机会创造历史！122软件工程师Vs嵌入式软件工程师123嵌入式教育的根本是研究制定嵌入式教育体系嵌入式系统教育硬件软件控制理论FPGAARM/X86机器人实践项目嵌入式项目实践124提 要1 13 32 24 4嵌入式系统的发展及应用领域嵌入式系统的定义与体系结构嵌入式系统的教学应用嵌入式系统的科研实践125嵌入式控制是智能机器人系统的核心嵌入式控制是智能机器人系统的核心126仿人型机器人Humanoid by University of Humanoid by Beijing Defense Technology in 1999Institute of Technology in 2002 127仿人型机器人128日本SONY机器人129关键技术lSDR-4X机器人中使用的芯片数超过了60个，包括3个 64位的RISC处理器，29个16位的MCU，4个定制的LSI芯片 ，23个DSP和其它的芯片。

lSDR-4X使用的3个RISC处理器，每个处理能力超过 560个MIPS，总共可以达到1680个MIPS16位的微控制器 每个大约有20个MIPS的性能，总共可以达到580个MIPS 因此，SDR-4X总的处理能力约为2260个MIPS（还不包括 ASIC和FPGA），已经接近于今天高性能PC的水平l很多专家，包括CMU的机器人专家Hans Moravee预计 未来10年内机器人的智能会象Moore定律一样剧增 130SDR-4D与AIBO相比的技术进步AIBOSDR-4X差别CUP64位RISC CPU3个64位 RISC CPU3倍Main Memory16MB192MB12倍发布年限199920023131机器人智能水平的进化历程132谢谢！。