第一讲第一讲 嵌入式系统介绍嵌入式系统介绍电信学院电信学院 崔寅鸣崔寅鸣Email: ymcuiscut.edu.cnEmail: ymcuiscut.edu.cn本讲主要内容本讲主要内容n n嵌入式系统概述嵌入式系统概述实验室介绍与课程说明实验室介绍与课程说明嵌入式系统概要介绍嵌入式系统概要介绍n nEELiod270EELiod270开发系统介绍开发系统介绍ModuleModule板、板、EDREDR板板Banyan-UEBanyan-UE仿真器仿真器n nARMARM处理器简介处理器简介体系结构、编程模型、体系结构、编程模型、ARMARM指令系统指令系统嵌入式系统概述嵌入式系统概述应用于航空航天军事应用于航空航天军事应用于消费电子产品应用于消费电子产品嵌入式嵌入式InternetInternet应用应用嵌入式系统的定义（一）嵌入式系统的定义（一）IEEEIEEE对嵌入式系统的定义：对嵌入式系统的定义：Embedded system is a kind of device used Embedded system is a kind of device used to control, monitor or assist the operation to control, monitor or assist the operation of equipment, machinery or plant.of equipment, machinery or plant.“ “控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行 的装置的装置” ”嵌入式系统的定义（二）嵌入式系统的定义（二）一般的定义：一般的定义： 嵌入式系统是以应用为中心和以计算机技嵌入式系统是以应用为中心和以计算机技 术为基础的，并且软硬件是可裁减的，能术为基础的，并且软硬件是可裁减的，能 满足应用系统对功能、可靠性、实时性、满足应用系统对功能、可靠性、实时性、 成本、体积、功耗等指标的严格要求的专成本、体积、功耗等指标的严格要求的专 用计算机系统。用计算机系统。简单说，嵌入式系统就是应用软件与系统硬简单说，嵌入式系统就是应用软件与系统硬 件的一体化。件的一体化。嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点n n系统内核小：一般应用于小型电子装置。系统内核小：一般应用于小型电子装置。n n专用性强：软硬件结合紧密，针对硬件进专用性强：软硬件结合紧密，针对硬件进 行系统的移植。行系统的移植。n n系统精简：系统软件和应用软件紧密融合系统精简：系统软件和应用软件紧密融合 ，部分无明显区别。，部分无明显区别。n n实时多任务的操作系统：实时多任务的操作系统： 合理调度多任合理调度多任 务，务，RTOSRTOS开发平台。开发平台。n n专门的开发工具和环境。专门的开发工具和环境。实验室条件实验室条件n n深圳亿道公司深圳亿道公司EELiod270EELiod270教学开发平台教学开发平台n nIntel Xscale270 Intel Xscale270 微处理器，微处理器，520MHz520MHzn n完善的硬件平台完善的硬件平台n n支持支持WinCEWinCE和和LinuxLinux操作系统操作系统课程主要内容课程主要内容n nARMARM与与EEliod270EEliod270开发系统介绍开发系统介绍n n嵌入式嵌入式LinuxLinux系统的构建与启动分析系统的构建与启动分析n n嵌入式嵌入式LinuxLinux下程序开发下程序开发课程特点课程特点n n理论结合实践，通过实验掌握知识、锻炼理论结合实践，通过实验掌握知识、锻炼 能力能力n n课程涉及面广，要求软硬件综合能力高课程涉及面广，要求软硬件综合能力高硬件（嵌入式开发板、各种硬件接口）硬件（嵌入式开发板、各种硬件接口）ARMARM汇编语言编程汇编语言编程C/C+C/C+语言编程语言编程LinuxLinux操作系统操作系统QTQT、JavaJava等等课程安排（一）课程安排（一）3 31818周周n n3-53-5周理论课周理论课n n6-186-18周嵌入式周嵌入式LinuxLinux实验实验系统构建系统构建驱动程序实验驱动程序实验自选综合实验自选综合实验评分标准评分标准n n理论课：理论课：1010n n实验：实验：9090内部网络资源内部网络资源ftpftp服务器：服务器：218.192.169.1218.192.169.1，port: 21, user: port: 21, user: emb emb ，pwd: embeddedpwd: embeddedEELiodEELiod硬件平台资料硬件平台资料ADSADS开发系统资料开发系统资料嵌入式嵌入式LinuxLinux BSPBSP软件包软件包实验指导书实验指导书其他安装软件（虚拟机，其他安装软件（虚拟机，Redhat9Redhat9等）等）参考书及资料（一）参考书及资料（一）n nARMARM嵌入式处理器结构与应用基础，北嵌入式处理器结构与应用基础，北 航出版社，马忠梅等，航出版社，马忠梅等， 20022002n n嵌入式系统嵌入式系统Intel Intel StrongARMStrongARM结构与开结构与开 发，北航出版社，陈章龙等，发，北航出版社，陈章龙等， 20022002n nARMARM应用系统开发详解，清华大学出版应用系统开发详解，清华大学出版 社，李驹光等，社，李驹光等， 20032003n nRedhat Linux 9 Redhat Linux 9 从入门与精通，从入门与精通，Michael Michael JangJang著，邱仲潘等译，电子工业出版社著，邱仲潘等译，电子工业出版社n nLinuxLinux编程宝典，编程宝典，John GoerzenJohn Goerzen著，魏永著，魏永 明等译，电子工业出版社明等译，电子工业出版社参考书及资料（二）参考书及资料（二） Alessandro Alessandro RubiniRubini，魏永明等译，魏永明等译，linuxlinux设设 备驱动程序，第二版，中国电力出版社，备驱动程序，第二版，中国电力出版社， 20022002 中国中国LinuxLinux论坛论坛 www.linuxforum.netwww.linuxforum.net 嵌入式开发网嵌入式开发网www.embed.com.cnwww.embed.com.cn嵌入式系统的基本构成嵌入式系统的基本构成存储器及外围电路嵌入式处理器嵌入式操作系统应用软件n n嵌入式硬件系统嵌入式硬件系统嵌入式处理器嵌入式处理器各种类型存储器各种类型存储器模拟电路及电源模拟电路及电源接口控制器及接插件接口控制器及接插件n n嵌入式软件系统嵌入式软件系统板级支持包（板级支持包（BSPBSP）操作系统（操作系统（OS/RTOSOS/RTOS）设备驱动（设备驱动（Device DriverDevice Driver）协议栈（协议栈（Protocol StackProtocol Stack）应用程序（应用程序（ApplicationApplication）嵌入式处理器的分类嵌入式处理器的分类n n嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（MPU)MPU)ARMARMDragonball Mc9328 Mx1Dragonball Mc9328 Mx1Xscale270Xscale270n n嵌入式微控制器嵌入式微控制器(MCU)(MCU) 8051 8051、P51XAP51XA、MC68HC05/11/12/16MC68HC05/11/12/16、 6830068300等等 n n嵌入式嵌入式DSPDSP处理器处理器n n嵌入式片上系统（嵌入式片上系统（SOC-System On ChipSOC-System On Chip ）n n嵌入式可编程片上系统（嵌入式可编程片上系统（EPSOCEPSOC）ARMARM嵌入式微处理器嵌入式微处理器n nARMARM公司成立于公司成立于19901990年，年，SaxbySaxby和和1212名工程师名工程师n nARM=ARM=A Advanced dvanced R RISC ISC MMachineachineRISCRISC（精简指令集）（精简指令集） 的典型代表的典型代表3232位处理器技术位处理器技术嵌入式领域的主力军嵌入式领域的主力军n nARMARM处理器有三大特点处理器有三大特点体积小、功耗低、成本低，性能高体积小、功耗低、成本低，性能高ARM/Thumb 32/16ARM/Thumb 32/16位双指令系统位双指令系统全球众多的合作伙伴全球众多的合作伙伴ARMARMn nARMARM的产品的产品ARMARM处理器内核，以知识产权（处理器内核，以知识产权（IPIP）形）形 式提供给式提供给ICIC生产厂家生产厂家硬核：有和特定工艺相连系的物理版硬核：有和特定工艺相连系的物理版 图。图。软核：用硬件描述语言或软核：用硬件描述语言或C C语言写成语言写成 ，用于功能仿真，用于功能仿真ARMARM开发工具、开发工具、SOCSOC开发工具、评估开发工具、评估 板等板等ARMARM公司不生产芯片公司不生产芯片ARMARMn n赢利模式：专利授权费赢利模式：专利授权费+ +版费版费n n目前在通信领域处于统治地位，目前在通信领域处于统治地位，100%100%的的 CDMACDMA手机和手机和85%85%以上的以上的WCDMAWCDMA手机手机n nIntel Inside ;跳转到下面第二条指令跳转到下面第二条指令状态寄存器状态寄存器状态寄存器状态寄存器: :当前程序状态寄存器当前程序状态寄存器 CPSRCPSR，可以在任何可以在任何 工作模式下被访问；工作模式下被访问；程序状态备份寄存器程序状态备份寄存器SPSRSPSR，只有在异常只有在异常 模式下，才能被访问模式下，才能被访问 ；CPSRCPSR当前程序状态寄存器（一）当前程序状态寄存器（一）v当前程序状态寄存器CPSR N：补码形式的有符号数运算时，1为负，0为 正；Z：1表示结果为零；C：加减法的进位或借位，以及非加减法的最 后移位；V：1表示补码形式的有符号数加减运算时符 号位溢出；CPSRCPSR当前程序状态寄存器（二）当前程序状态寄存器（二）Q：v5以上版本才有，描述增强DSP运算指令是否发 生溢出；I、F：中断禁止位，1表示中断禁止；T：指示处理器处于ARM或Thumb工作状态；CPSRCPSR当前程序状态寄存器当前程序状态寄存器( (三三) )M4:0：表示处理器的运行模式0b10000User0b10001FIQ0b10010IRQ0b10011Supervisor0b10111Abort0b11011Undefined0b11111SystemARMARM控制程序执行的方式控制程序执行的方式n n正常执行，每执行一条指令正常执行，每执行一条指令ARMARM指令指令PC+4PC+4ThumbThumb指令指令PC+2PC+2n n跳转跳转: :B B、BLBL、BXBX、BLXBLXn n异常中断异常中断执行完当前指令，跳转到异常中断处理程序执行完当前指令，跳转到异常中断处理程序执行完返回到发生中断指令的下一条处执行完返回到发生中断指令的下一条处要保护和恢复被中断程序的执行现场要保护和恢复被中断程序的执行现场ARMARM处理器的异常中断处理器的异常中断（一）一）异常是指正常的程序执行流程发生暂时的停止或改变， 例