第1章 嵌入式系统概述5246432133.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 1.2 嵌入式系统的特点 7.嵌入式系统开发工作和环境 由于嵌入式系统本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，因此必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 主要内容 1.1 什么是嵌入式系统 1.2 嵌入式系统的特点 1.3 嵌入式系统的体系结构 1.4 嵌入式系统的分类 1.5 嵌入式系统的应用 1.3 嵌入式系统的体系结构 早期嵌入式系统包含三个部分： 自底向上为： 硬件平台 嵌入式实时操作系统（RTOS） 嵌入式实时应用程序 1.3 嵌入式系统的体系结构 早期嵌入式系统的体系结构 1.3 嵌入式系统的体系结构 经过不断的发展，原先嵌入式系统的三层结构逐步演化成为一种四层结构： 新增加的中间层次位于操作系统和硬件之间，通过特定的上层接口与操作系统进行交互，向操作系统提供底层的硬件信息；并根据操作系统的要求完成对硬件的直接操作。 这个中间层次叫做硬件抽象层(Hardware Abstraction Layer，HAL) 1.3 嵌入式系统的体系结构 嵌入式系统的体系结构 1.3 嵌入式系统的体系结构 1.3.1 硬件平台 嵌入式系统的硬件平台以嵌入式处理器为核心，由存储器、I/O单元电路、通信模块、外部设备等必要的辅助接口组成的。 不同的应用通常有不同的硬件环境，硬件平台的多样性是嵌入式系统的一个主要特点。 1.3嵌入式系统的体系结构 嵌入式系统硬件基本组成 1.3嵌入式系统的体系结构 1.3.2 硬件抽象层 硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，其目的是将硬件抽象化，即可以通过程序来控制所有硬件电路（如CPU、I/O设备、存储器等）的操作。 硬件抽象层通过硬件抽象层接口向操作系统以及应用程序提供对硬件进行抽象后的服务。 硬件抽象层一般应包含相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作、硬件设备的配置操作等功能。 1.3嵌入式系统的体系结构 硬件抽象层接口的特点： 硬件抽象层具有与硬件的密切相关性； 硬件抽象层具有与操作系统的无关性； 接口定义的功能应包含硬件或系统所需硬件支持的所有功能； 具有定义简单明了，太多接口函数会增加软件模拟的复杂性； 具有可测性的接口设计有利于系统的软硬件测试和集成。 1.3嵌入式系统的体系结构 板级支持包（Board Support Package，BSP）是现有的大多数商用嵌入式操作系统实现可移植性所采用的一种方案，是硬件抽象层的一种实现。 BSP隔离了所支持的嵌入式操作系统与底层硬件平台之间的相关性，使嵌入式操作系统能够通用于BSP所支持的硬件平台，从而实现嵌入式操作系统的可移植性和跨平台性，以及通用性、复用性。 1.3嵌入式系统的体系结构 BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP。 BSP实现的功能主要有两个方面： 系统启动时，完成对硬件的初始化; 为驱动程序提供访问硬件的手段。 1.3嵌入式系统的体系结构 1.3.3 实时操作系统 实时多任务操作系统（Real Time multi-tasking Operation System，RTOS）简称实时操作系统，主要用来完成嵌入式实时应用的任务调度和控制等核心功能。 实时操作系统可根据实际应用环境的要求对内核进行裁剪和重新配置，根据不同的应用，其组成有所不同。 1.3嵌入式系统的体系结构 RTOS的体系结构图 1.3嵌入式系统的体系结构 1.3.4 实时应用程序 实时应用程序运行于操作系统之上，利用操作系统提供的实时机制完成特定功能的嵌入式应用。 不同的系统需要设计不同的嵌入式实时应用程序。 应用程序是面向被控对象和用户的，当需要用户操作时，往往需要提供一个友好的人机界面。 主要内容 1.1 什么是嵌入式系统 1.2 嵌入式系统的特点 1.3 嵌入式系统的体系结构 1.4 嵌入式系统的分类 1.5 嵌入式系统的应用 1.4 嵌入式系统的分类 1.4.1 按嵌入式微处理器的位数分类 嵌入式系统可分为4位、8位、16位、32位和64位等，其中，4位、8位、16位嵌入式系统已经获得了大量应用，32位嵌入式系统正成为主流发展趋势，而一些高度复杂和要求高速处理的嵌入式系统已经开始使用64位嵌入式微处理器。 1.4 嵌入式系统的分类 1.4.2 按软件实时性需求分类 嵌入式系统可分为： 非实时系统（如PDA）; 软实时系统（如消费类产品）; 硬实时系统（如工业实时控制系统）。 1.4 嵌入式系统的分类 硬实时系统是指系统对响应时间有严格要求，如不能满足响应时限、响应不及时或反应过早，都会引起系统崩溃或致命错误