通用计算机-看的见的计算机 嵌入式系统定义 不见 机,一般不能 些专用的ⅣO设备,对用户 了提已是歪用将有 软件 JAn embedded system is a computer system with the intent purpose of providin monitoring and control services to that device. 按 口“ Any sort of device which includes a programmable computer but itself is not 病制。 tended to be a general-purpose computer. 口通常将嵌入式计算机系统筒称为嵌入式系轨 嵌入式系纯定义 嵌入式系统定义外 DIEEE: "Device used to control 口嵌入式系统是将先进的计算机技术、半 monitor, or assist the operation of 导体技术和电子技术与各个行业的具体 equipment, machinery or plants 应用相结合后的产物 口嵌入式系纯是以应用为中心、以计算机 技术为基础、软件硬件可载剪、适应应 包含有计算机,但又不是通用计算机的 用系统对功能、可靠性、成本、体积 计算机应用系统 功耗严格要求的专用计算机系统 通用计算机与嵌入式系统对比 嵌入式系纯的组成 還周计 悦入系能 嵌入式系统一般由嵌入 形式和类型 得见的计算机 体系结构、运算速度和结 入式和世 机版分为太,中 口硬件以傲处理器为核心 入式作系 用处理器、标准总线和外而向应用的嵌入式微处理 软件和硬件相对独立 软件包括:初始化代码[ 及驱动、嵌入式操作系 开发方式开发平台和运行平台都是通用采用交叉开发方式。开 统和应用程序 机,运行平台是嵌 起,形成系统特定的一 二次开发性应用程序可重新编制 一般不能再编程
6 31 通用计算机-看的见的计算机 32 嵌入式系统定义 看不见的计算机，一般不能被用户编程, 它有 一些专用的I/O设备, 对用户的接口是应用专用 的。 An embedded system is a computer system contained within some larger device or product with the intent purpose of providing monitoring and control services to that device. “Any sort of device which includes a programmable computer but itself is not intended to be a general-purpose computer.” 通常将嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统。 33 嵌入式系统定义 IEEE: “Device used to control， monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants”. 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机 技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应 用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求的专用计算机系统. 34 嵌入式系统定义 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半 导体技术和电子技术与各个行业的具体 应用相结合后的产物. 包含有计算机，但又不是通用计算机的 计算机应用系统。 35 通用计算机与嵌入式系统对比 二次开发性 应用程序可重新编制 一般不能再编程 采用交叉开发方式，开发 平台一般是通用计算 机，运行 平台是嵌入式 系统。 开发平台和运行平台都是通用 计算机 开发方式 面向应用的嵌入式微处理 器，总线和外部接口多 集成在处理器内部。 软件与硬件是紧密集成在 一起的。 通用处理器、标准总线和外 设。 软件和硬件相对独立。 组成 看不见的计算机。 形式多样，应用领域广泛 ，按应用来分。 看得见的计算机。 按其体系结构、运算速度和结 构规模等因素分为大、中、 小型机和微机。 形式和类型 特征 通用计算机 嵌入式系统 36 嵌入式系统的组成 嵌入式系统一般由嵌入 式硬件和软件组成 硬件以微处理器为核心 集成存储器和系统专用 的输入/输出设备 软件包括：初始化代码 及驱动、嵌入式操作系 统和应用程序等，这些 软件有机地结合在一 起，形成系统特定的一 体化软件
嵌入式系统的发展历程嘤 嵌入式系统的出现和兴起 题口嵌入式系统的出现和兴起(19601970) 口出现:20世纪60年代以晶体管、磁芯存 口嵌入式系统开始走向業荣,软件和硬件 储为基础的计算机开始用于航空等军用 日完善(1971-1989) 领城。 ■口入式系统应用走向纵(9)现 赛司舟类章浑類装鼓萍机长李 制的多功能数字分析暮 Verdan) 时拳入态某想开线克用子亚装解 个直接数字控制DDO 嵌入式系统的出现和兴起 嵌入式系统开始走向繁荣 兴超:在1965~1970年,当时计算机已 开始釆用集成 口嵌入式系统大发展是在微处理问世之 航空航天领城、工 求推动下 41973年至1977年同各厂家推出了许多8位的 今第一次使用机载微字计算机控制的是196 微处理暮,包括 Intel8080 Motorola 6800/6802, Zilog的Z80和 Rockwell I的 性是1 次通过容错来提高 8年的阿波罗4号、土羞5号 ◆1963年DEC公司推出PDP8并发展成PDPl 微处理春不单用来组成傲型计算机,而且用 系列,成为工业生产集中控制的主力军 制造仪仪表、医疗设备、机馨人、家用 暮等嵌入式系统 的入支款城计差 今在军用领城中,为了可拿和消足体积 令仅80880微处理器的销售就超过7亿片其 中大部分是用于嵌入式工业控制应用 嵌入式系统开始走向繁荣 嵌入式系统开始走向繁荣 做处理瀑的广泛应用形成了一个广的嵌入式应用 1976年nte推出 Multibus,1983年扩展为带 宽达40MBS的 Multibus IⅡ 计算机系统外 用户根据自己的 41978年 Prolog设计简单的STD总线广泛用于 构成专用的工业控创微型计算机,嵌入到自己的系 小型嵌入式系鸵 统设备中 今1981年 Motorola推出的 ME Bus则与 为了灵活兼 了标准化、模块化的单板机系 MultibusⅡ瓜分高 列。沈行的单板计算机有lntl公司的iSBC乐列、 Zlg公司的MCB等 目前在工业控制领城,嵌入式PC、PC104、 CPCI Compact PCI 已广泛应用到 由于兼塞的要求,这就导歌了工业控制微机系轨总 工业控制领域
7 37 嵌入式系统的发展历程 嵌入式系统的出现和兴起（1960-1970） 嵌入式系统开始走向繁荣，软件和硬件 日臻完善（1971-1989） 嵌入式系统应用走向纵深（1990年-现 在） 38 嵌入式系统的出现和兴起 出现：20世纪60年代以晶体管、磁芯存 储为基础的计算机开始用于航空等军用 领域。 第一台机载专用数字计算机是奥托内蒂克斯 公司为美国海军舰载轰炸机“民团团员”号研 制的多功能数字分析器(Verdan)。 同时嵌入式计算机开始应用于工业控制。 1962年一个美国乙烯厂实现了工业装置中的 第一个直接数字控制(DDC)。 39 嵌入式系统的出现和兴起 兴起：在1965～1970年，当时计算机已 开始采用集成电路，即第三代计算机。 在军事、航空航天领域、工业控制的需 求推动下。 第一次使用机载数字计算机控制的是1965年 发射的Gemini3号，第一次通过容错来提高 可靠性是1968年的阿波罗4号、土星5号。 1963年DEC公司推出PDP8并发展成PDP11 系列，成为工业生产集中控制的主力军。 在军用领域中，为了可靠和满足体积、重量 的严格要求，还需为各个武器系统设计五花 八门的专用的嵌入式计算机系统。 40 嵌入式系统开始走向繁荣 嵌入式系统大发展是在微处理器问世之 后 1973年至1977年间各厂家推出了许多8位的 微处理器，包括Intel 8080/8085，Motorola 的 6800/6802 ， Zilog 的 Z80 和 Rockwell 的 6502。 微处理器不单用来组成微型计算机，而且用 来制造仪器仪表、医疗设备、机器人、家用 电器等嵌入式系统。 仅8085/Z80微处理器的销售就超过7亿片,其 中大部分是用于嵌入式工业控制应用。 41 嵌入式系统开始走向繁荣 微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用 市场，计算机厂家除了要继续以整机方式向用户提 供工业控制计算机系统外，开始大量地以插件方式 向用户提供OEM产品，再由用户根据自己的需要 构成专用的工业控制微型计算机，嵌入到自己的系 统设备中。 为了灵活兼容，形成了标准化、模块化的单板机系 列。流行的单板计算机有Intel公司的iSBC系列、 Zilog公司的MCB等。 由于兼容的要求，这就导致了工业控制微机系统总 线的诞生。 42 嵌入式系统开始走向繁荣 1976年Intel推出Multibus，1983年扩展为带 宽达40MB/S的MultibusⅡ。 1978年Prolog设计简单的STD总线广泛用于 小型嵌入式系统。 1981 年 Motorola 推出的 VME_Bus 则 与 MultibusⅡ瓜分高端市场。 目前在工业控制领域，嵌入式PC、PC104、 CPCI（Compact PCI）总线已广泛应用到 工业控制领域
嵌入式系统开始走向繁荣 嵌入式系统开始走向繁荣 口软件技术龄进步使嵌入式系统日染完善 口单片机、DSP出现 今随着微电子工艺水平的提高 高测录串死贺正合收件购时 造育开始把碳入式应用 IO接口、AD、D 及RAM、ROM通通集成至 造出面向IO设计的做控制器 的单片机 类卖存系药支开 门用于高速实时信号处塑的微字信号处塑 初开始出现了一批软件公司,推出离品化的 入式实时操作系统和各种开发工具 嵌入式系统开始走向繁荣 嵌入式系纯应用走向纵深 Ready System(后来的 Microtec Research、后来又 被 Mentor Graphic收购)公司VRIx操作系轨及 口进入20世纪90年代,在分布控制、柔性制造、数字 Xray, Spectra工 化通信和数字化家电等巨大醫求的引下,嵌入 式系统的硬件、软件技术进一步加速发展、应用 tegrated Syst WindRiver公司合并)pOS操作系统及pRSM工具 领城进一步扩大 Windriver公司 VxWorks操作系纯及 Torned工具 ■◆手机、敷码相机、VCD、数字电视、路由暴、交换机 等都是嵌入式系轨 QNX公司:QNX操作系纯及工具 令大多数豪华新车每。有約50个谈入式傲处差兽 商用敬入式实时操作系统和开发工具的出现和 最新的波音77宽休客机上約有1000个散处器。 推广应用,使谈入式系统的开发从作式向分 今在不久的将来你含在你的家垦发夷几十到上百的嵌入 统在为你服务 展到更广阔的领域 嵌入式系统应用走向纵深 嵌入式系统应用走向纵深 口嵌入式系统的硬件 在工业控制领域,嵌入式PC大量应用于嵌 芯片已逐步让位 入式系统中, 于32位嵌 今PC104、CPCI( Compact PCI)总线因其成 今面向不同应用领城的( Applicati 本低、兼容性化也已被广泛应用。 功能蠱大、集成度 大量应 口嵌入式系统的软件 随着微处理春性能的 嵌入式软件的规 今DSP向高速、高精度、低功耗发展 与通用嵌入式傲处理暮集成(SoC) 煮夷粪池着暴大量应用子做入式系统,如
8 43 嵌入式系统开始走向繁荣 单片机、DSP出现 随着微电子工艺水平的提高, 集成电路设计 制造商开始把嵌入式应用所需要的微处理 器、I/O接口、A/D、D/A转换、串行接口以 及RAM、ROM通通集成到一个VLSI中, 制 造出面向I/O设计的微控制器，就是我们俗 称的单片机。 专门用于高速实时信号处理的数字信号处理 器DSP。 44 嵌入式系统开始走向繁荣 软件技术的进步使嵌入式系统日臻完善 在微处理器出现的初期，为了保障嵌入式软件的时 间、空间效率，软件只能用汇编语言编写。 由于微电子技术的进步，对软件的时空效率的要求 不再那么苛刻了，嵌入式计算机的软件开始使用 PL/M、C等高级语言。 对于复杂的嵌入式系统来说除了需要高级语言开发 工具外，还需要嵌入式实时操作系统的支持。 80年代初开始出现了一批软件公司，推出商品化的 嵌入式实时操作系统和各种开发工具。 45 嵌入式系统开始走向繁荣 Ready System(后来的Microtec Research、后来又 被Mentor Graphic收购)公司:VRTX操作系统及 Xray, Spectra工具 Integrated System Incorporation(ISI ，后被 WindRiver公司合并):pSOS操作系统及pRISM工具 WindRiver公司:VxWorks操作系统及Tornado工具 QNX公司:QNX操作系统及工具 商用嵌入式实时操作系统和开发工具的出现和 推广应用，使嵌入式系统的开发从作坊式向分 工协作规模化的方向发展，促使嵌入式应用扩 展到更广阔的领域。 46 嵌入式系统应用走向纵深 进入20世纪90年代, 在分布控制、柔性制造、数字 化通信和数字化家电等巨大需求的牵引下，嵌入 式系统的硬件、软件技术进一步加速发展、应用 领域进一步扩大。 手机、数码相机、VCD、数字电视、路由器、交换机 等都是嵌入式系统。 大多数豪华轿车每辆拥有约50个嵌入式微处理器。 最新的波音777宽体客机上约有1000个微处理器。 在不久的将来你会在你的家里发现几十到上百的嵌入 系统在为你服务。 47 嵌入式系统应用走向纵深 嵌入式系统的硬件 4位、8位、十六位微处理器芯片已逐步让位 于32位嵌入式微处理器芯片。 面向不同应用领域的（ApplicationSpecific）、功能强大、集成度高、种类繁 多、价格低廉、低功耗的32位芯片已大量应 用于各种各样的军用和民用设备。 DSP向高速、高精度、低功耗发展。 DSP与通用嵌入式微处理器集成（SoC）已成 为现实，并已大量应用于嵌入式系统，如手 机、IP电话等。 48 嵌入式系统应用走向纵深 在工业控制领域，嵌入式PC大量应用于嵌 入式系统中。 PC104、CPCI（Compact PCI）总线因其成 本低、兼容性化也已被广泛应用。 嵌入式系统的软件 随着微处理器性能的提高，嵌入式软件的规 模也随着发生指数型增长