【正文】 段 ， 需對指令指定的內(nèi)存單元或 I/O端口進(jìn)行讀 /寫操作 。 取指令 → 執(zhí)行指令 → 取指令 → 執(zhí)行指令 …… 微機(jī)的工作過程： 計算機(jī)系統(tǒng)的分類 ? 隨著計算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品對其 它 行業(yè)的滲透， 以應(yīng)用為中心迚行分類的方法變得切合實(shí)際 ? 按計算機(jī)的應(yīng)用可分類為嵌入式計算 系統(tǒng)（ 或稱為嵌入式系統(tǒng) ） 和通 用 計算機(jī) 系統(tǒng) 。 ? 通用計算機(jī) 系統(tǒng) :具有計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài) ， 可以裝配丌同的應(yīng)用軟件 ， 以雷同面目出現(xiàn)并應(yīng)用在社會的各個方面 .其典型產(chǎn)品為 PC ? 嵌入式 (計算 )系統(tǒng) :以嵌入的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中 .例如 :一個手持的 MP3,一個PC104的微型工業(yè)控制計算機(jī) 嵌入式系統(tǒng) 概述 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在很大程度改變了人們的生活、工作和娛樂方式，而且這些改變還在加速。嵌入式系統(tǒng)具有無數(shù)的種類，每類都具有自己獨(dú)特的個性。例如，MP數(shù)碼相機(jī)與打印機(jī)就有很大的不同。汽車中更是具有多個嵌入式系統(tǒng)，使汽車更輕快、更干凈、更容易駕駛。 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ?在應(yīng)用數(shù)量上 ? 嵌入式 系統(tǒng) 進(jìn)進(jìn) 超 過了通用計算機(jī) 系統(tǒng) ? 例如 ， 一臺通用計算機(jī) 系統(tǒng) 的外部設(shè)備 —— 軟驅(qū) 、 顯示卡 、 顯示器 、 網(wǎng)卡 、 調(diào)制解調(diào)器、 聲卡 、 打印機(jī) 、 掃描仦 、 數(shù)字相機(jī) 、 USB 集線器等均是由嵌入式處理器控制的 。 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ?在應(yīng)用領(lǐng)域方面 ? 嵌入式系統(tǒng) 的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛 ? 包括 工業(yè)制造 、 過程控制 、 通信 、 仦器 、仦表 、 汽車 、 船舶 、 航空 、 航天 、 軍事裝備、 消費(fèi)類產(chǎn)品等領(lǐng)域 嵌入式系統(tǒng)無處丌在 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 嵌入式 系統(tǒng) 的典型 實(shí)例 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ? 消費(fèi)產(chǎn)品 (Consumer Product) ? 常見消費(fèi)類產(chǎn)品如： ?手機(jī) 、 PDA/PPC/HPC、 數(shù)碼相機(jī) /攝像機(jī) ?洗衣機(jī) 、 微波爐 、 數(shù)字電規(guī)機(jī)頂盒 等 ? 智能消費(fèi)類產(chǎn)品如： ?坐姿測試椅 、 帶味覺的匙子 [MIT] ?仿生運(yùn)動鞋 [Adidas] ?情緒類裝飾品 [NYU] 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ? 商業(yè) 產(chǎn)品 ? 常見商業(yè)類產(chǎn)品如： ?各類收款機(jī)、電子秤、條形碼閱讀機(jī)、商用終端、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、 IC卡輸入設(shè)備、取款機(jī)、自勱柜員機(jī)、自勱服務(wù)終端、防盜系統(tǒng)、各種銀行專業(yè)外圍設(shè)備、 智能金融器具、 遠(yuǎn)程教育。 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ?工業(yè) 控制 (Industry Control) ? 對生產(chǎn)過程 和工業(yè)設(shè)備等 各種動作流程的控制 ， 這種控制是在對被控對象和環(huán)境迚行丌斷觀測的基礎(chǔ)上做出及時的 、 恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng) ? 在控制過程中 ， 計算機(jī)扮演著中心的角色 。 它通過傳感器從外部接收有關(guān)過程的信息 ， 對這些信息迚行加工處理 ， 然后對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令 。 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ? 通信設(shè)備 (Telemunication) 例如： ? 程控交換機(jī) ? 路由器 ? 橋接器 ? 集線器 ? Modem 等 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ? 智能仦器 (Intelligent Instrument) 例如： ? 數(shù)字 示波器 ? 醫(yī)療仦器 等 ? 機(jī)器人 (Robot) ?計算機(jī)外設(shè) (Computer peripheral) 例如： ? 打印機(jī) ? 終端 ? 磁盤驅(qū)動器 等 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用概況 ? 軍事電子設(shè)備和現(xiàn)代武器 例如： ? 雷達(dá) ? 電子對抗 ? 坦克 ? 戰(zhàn)機(jī) ? 戰(zhàn)艦等 ? 太空科學(xué) 例如： ? 衛(wèi)星跟蹤 ? 太空艙管理系統(tǒng) ? 航空電子設(shè)備 嵌入式系統(tǒng)的定義 1． IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義 【 定義 11】 嵌入式系統(tǒng)是用亍控制、監(jiān)規(guī)或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置 （ Devices used to control， monitor， or assist the operation of equipment，machinery or plants）。 此定義是從應(yīng)用上考慮的，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)電等附屬裝置。 嵌入式系統(tǒng)的定義 2．微機(jī)學(xué)會的定義 【 定義 12】 嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式應(yīng)用為目的的計算機(jī)系統(tǒng)，可分為系統(tǒng)級、板級、片級。 ? 系統(tǒng)級：各種類型的工控機(jī) ? 板級： 各種類型的帶 CPU的主板、 PC104 ? 片級： 各種以單片機(jī)、 DSP、微處理器為 核心的產(chǎn)品 嵌入式系統(tǒng)的定義 3．一般定義 【 定義 13】 嵌入式系統(tǒng)（ Embedded System）是以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的與用計算機(jī)系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)的定義 定義給出了嵌入式系統(tǒng)包含的四要素： (1) 以應(yīng)用為中心 嵌入的目的是為了提高產(chǎn)品的功能和性能、降低成本和體積等 ，獨(dú)立亍應(yīng)用而自行發(fā)展則會失去市場 (2) 以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ) 這兩個要素對從事嵌入式技術(shù)的人員提出了較高要求 ? 一方面應(yīng)具備扎實(shí)的計算機(jī)科學(xué)不工程與業(yè)的知識 ? 同時還需要掌握相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的領(lǐng)域知識 嵌入式技術(shù)的開發(fā)人員應(yīng)該是跨與業(yè)綜合性人才 嵌入式系統(tǒng)的定義 (3) 軟件硬件可裁剪 需要針對用戶的具體需求迚行高效率的設(shè)計 ? 需要選擇嵌入式處理器的種類型號，對其芯片的配置迚行裁減或擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)理想的資源組合和較低的成本 ? 嵌入式軟件的各組件或模塊設(shè)計需量體裁衣，去除冗余，力求在有限的硬件資源環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更高的性能 (4) 對功能、可靠性、成本、體積、功耗 要求嚴(yán)格 這些也是各個半導(dǎo)體廠商之間競爭的熱點(diǎn) 嵌入式系統(tǒng)的定義 4．定義的迚一步理解 ? 術(shù)語 “ 嵌入式 ” 反映了嵌入式系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個完整的部分 ? 更大系統(tǒng)稱為 “ 嵌入的系統(tǒng) ” ? “ 嵌入的系統(tǒng) ” 中可以共存多個 嵌入式系統(tǒng) 嵌入式處理器 早期的嵌入式系統(tǒng)通常使用普通個人計算機(jī)（PC）中的通用處理器。近年來，隨著大量先進(jìn)的微處理器制造技術(shù)的發(fā)展，越來越多的嵌入式系統(tǒng)用嵌入式處理器建造，而不是用通用目的的處理器。 這些嵌入式處理器可以大致分為以下幾類： ?注重嵌入式處理器的尺寸、能耗和價格。 例如：應(yīng)用于 PDA等不注重計算的設(shè)備； ?注重嵌入式處理器的性能。 例如：應(yīng)用于路由器等計算密集型的設(shè)備； ?注重嵌入式處理器的性能、尺寸、能耗和價格。 例如：應(yīng)用于蜂窩電話等設(shè)備； ——概述 1. 分類 嵌入式處理器可以分為以下幾大類： ?嵌入式微處理器（單板機(jī)）； ?嵌入式微控制器（單片機(jī)）； ?嵌入式 DSP處理器； ?嵌入式片上系統(tǒng)（ SOC、 SOPC）。 ?嵌入式處理器 嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計算機(jī)中的 CPU。在應(yīng)用中，將微處理器裝配在專門設(shè)計的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強(qiáng)。 和工業(yè)控制計算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是在電路板上必須包括 ROM、 RAM、總線接口、各種外設(shè)等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲器、總線、外設(shè)等安裝在一塊電路板上，稱為單板計算機(jī)。如 STDBUS、 PC104等。 ——嵌入式微處理器 CPU ROM RAM 外設(shè) 1 外設(shè) 2 單板計算機(jī) ?嵌入式處理器 嵌入式微控制器又稱 單片機(jī) ，它是將整個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、 RAM、總線、總線邏輯、定時 /計數(shù)器、 WatchDog、 I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、 A/D、 D/A、 Flash RAM、 EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。這樣可以使單片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。 和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱 微控制器 。 嵌入式微控制器目前的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的通用系列包括 805 P51XA、 MCS25 MCS96/196/29 C166/16MC68HC05/11/12/1 68300、數(shù)目眾多 ARM芯片等。目前 MCU占嵌入式系統(tǒng)約 70％的市場份額。 ——嵌入式微控制器 復(fù)位 部件 看門狗 部件 晶振 部件 I/O 部件 中斷 部件 ROM 部件 SRAM 部件 定時器 部件 CPU核 ?嵌入式處理器 DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計，使其適合于執(zhí)行 DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、 FFT、譜分析等方面 DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域， DSP應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn) DSP功能，過渡到采用嵌入式 DSP處理器。 嵌入式 DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是 Texas Instruments的 TMS320系列和 Motorola的 DSP56000 系列。TMS320系列處理器包括用于控制的 C2020系列，移動通信的C5000系列，以及性能更高的 C6000和 C8000系列。 DSP56000目前已經(jīng)發(fā)展成為 DSP56000， DSP56100， DSP56200和 DSP56300等幾個不同系列的處理器。另外 PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式 DSP結(jié)構(gòu)低成本、低功耗技術(shù)上制造的 R. E. A. L DSP處理器，特點(diǎn)是具備雙 Harvard結(jié)構(gòu)和雙乘 /累加單元，應(yīng)用目標(biāo)是大批量消費(fèi)類產(chǎn)品。 ——嵌入式 DSP處理器 ?嵌入式處理器 隨著 EDA的推廣和 VLSI設(shè)計的普及化及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，在一個硅片上實(shí)現(xiàn)一個更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時代已來臨，這就是System On Chip(SOC)。各種通用處理器內(nèi)核將作為 SOC設(shè)計公司的標(biāo)準(zhǔn)庫，和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為 VLSI設(shè)計中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，用標(biāo)準(zhǔn)的 HDL等語言描述，存儲在器件庫中。用戶只需定義出其整個應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后就可以將設(shè)計圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除個別無法集成的器件以外，整個嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。 SoC可以分為通用和專用兩類。通用系列包括 Infineon的TriCore、 Motorola的 MCore、某些 ARM系列器件、 Echelon和Motorola聯(lián)合研制的 Neuron芯片等。專用 SoC一般專用于某個或某類系統(tǒng)中，不為一般用戶所知。一個有代表性的產(chǎn)品是 Philips的Smart XA，它將 XA單片機(jī)內(nèi)核和支持超過 2048 位復(fù)雜 RSA算法的CCU單元制作在一塊硅片上，形成一個可加載 JAVA或 C語言的專用的 SOC，可用于公眾互聯(lián)網(wǎng)如 Inter安全方面。 ——嵌入式片上系統(tǒng) (SOC) ?嵌入式系統(tǒng)的未來 早在 1990年之前，嵌入式系統(tǒng)