sn@第一部分信息與軟件工程學院9導論核心內容嵌入式系統的概念實時系統嵌入式系統的特點實時系統的特點嵌入式系統的基本結構嵌入式硬件基礎嵌入式應用開發過程信息與軟件工程學院10復習嵌入式系統概念信息與軟件工程學院11定義一：國內通用信息與軟件工程學院12嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可配置，對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格約束的專用系統。定義二：IEEE定義信息與軟件工程學院13

Deviceusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants嵌入式計算機系統：核心原理框架信息與軟件工程學院14無所不在的嵌入式系統信息與軟件工程學院15示例：汽車電子信息與軟件工程學院16防抱死系統(Anti-lockBrakingSystem，ABS)Realtime&Safety示例：汽車電子（續）信息與軟件工程學院17車載自動化系統

一輛轎車可以擁有100個以上的嵌入式處理器（MCU）4位的微控制器檢查安全帶狀態MCU支持電子儀表盤16/32位MCU控制引擎車載巡航系統：自動駕駛車載輔助系統：DVD、衛星導航、倒車雷達、盲點監測、....示例：無線傳感器網絡（WSN）信息與軟件工程學院18傳感器+MCU+無線收發——〉

網絡化

低功耗、安全UCBerkeley智能黑板擦工控無線網絡MICA2Mote示例：智能感知微塵（Mote）信息與軟件工程學院19Mote智能微塵、無線感知網絡——

采集環境信息軍事應用采集戰場信息。民用：建筑

混合到混凝土中，并用它們從內部監視建筑物和橋梁的狀況。e.g.MICA2Mote供電2節AA電池，供電一年示例：其他無線傳感網應用信息與軟件工程學院20盤點環境災難健康示例：無人機（UAV）信息與軟件工程學院21無人機已成為全全球最大熱點之一：

現象級廠家：大疆（DJI）、Parrot、3DRobotics、AirDog、...芯片/方案提供商：高通、Intel、ARM、XMOS、ADI、...種類：直升機、固定翼機、多旋翼飛行器、飛艇、傘翼機應用領域：軍用（隱形、預警、格斗、攻擊、...）、警用、城市管理、農業、地質、氣象、電力、搶險救災、視頻拍攝、...示例：四軸飛行器——硬件結構信息與軟件工程學院22四軸主機結構標準產品高級結構：云臺、攝像頭、視頻傳輸系統以及視頻接收等更多模塊遙控器結構示例：飛控的大腦——微控制器MCU信息與軟件工程學院23XMOS的xCORE多核微控制器系列帶有HardwareResponseI/O接口卓越的硬件實時I/O性能多核解決方案：不產生任何RTOS開銷高可靠性、高實時性、精確控制（可用戶定義）示例：解決方案——驍龍平臺（SnapdragonFlight）信息與軟件工程學院24高通的驍龍飛行平臺：消費級Snapdragon801CPU：高通Adreno330GPU參考板大小僅58x40毫米提供無人機軟件和相關開發工具支持實時控制、4K拍攝、WiFi、藍牙、GPS、...普適計算概念信息與軟件工程學院25定義：IBM信息與軟件工程學院26

Pervasivecomputing(UbiquitousComputing),thetrendtowardsincreasinglyubiquitous,connectedcomputingdevicesintheenvironment,atrendbeingbroughtaboutbyaconvergenceofadvancedelectronic(particularlywireless)technologiesandtheInternet.

普適計算（也成為無所不在的計算），指無所不在的、隨時隨地可以進行計算的一種方式：無論何時何地，只要需要，就可以通過某種設備訪問到所需的信息。示例：理解信息與軟件工程學院27實時系統概念信息與軟件工程學院28POSIX定義信息與軟件工程學院29

AnysystemwhereatimelyresponsebythecomputertoexternaleventisvitalisaReal-TimeSystem(RTS)

能夠在限定響應時間內提供所需水平服務的計算機系統。定義：理解信息與軟件工程學院30

一個實時系統是指計算的正確性不僅取決于程序的邏輯正確性，也取決于結果產生的時間：如果系統的時間約束條件得不到滿足，將會發生系統出錯。

實時并不等于快！它是一個相對的概念，確切定義應該是“及時”，即在系統允許的時間范圍內完成任務示例信息與軟件工程學院31學校上課搭乘火車、出租車醫院手術股票交易收看電視節目接聽電話......成功與否有時間約束應用信息與軟件工程學院32航空電子：飛行控制、武器控制、導彈發射火星車：核反應控制：機電一體化：機械、微電子、信息等技術有機結合，實現整個系統的最優化大數據分析：實時獲取、快速發現機會、實時決策......嵌入式系統特點信息與軟件工程學院33匯總一信息與軟件工程學院34技術密集專用緊湊安全可靠多種多樣及時相應成本敏感開發困難不可壟斷確定性......匯總二信息與軟件工程學院35實時性環境特定；快速啟動異步事件的并發處理多任務；隨機性應用／操作系統一體化VxWorks；Linux應用固化不可修改性實用性面向行業；定向開發適用性可裁減，適應應用魯棒性容錯夠用即可成本、資源可信性安全、防危、可靠等實時系統

特點、分類信息與軟件工程學院36匯總信息與軟件工程學院37時間約束任務具有一定的時間約束（截止時間）可預測性要求硬件延遲的可預測性、軟件系統的可預測性、以及應用程序響應時間的可預測性可靠性環境惡劣，有較高的可靠性——工業級交互作用

與外部環境的交互——必須在規定的時間內對外部請求做出反應多任務類型周期任務、突發任務、非周期任務、非實時任務負載不均衡必須滿足一定的峰值負荷要求實時調度

實時系統分類信息與軟件工程學院38硬實時

HardReal-time；汽車的ABS和安全氣囊系統、飛行控制系統、核電控制系統軟實時

SoftReal-time；電視信號、證券交易嚴格實時

FirmReal-time；介于硬實時和軟實時之間的一種劃分，針對多媒體和高速網絡的實時要求自適應實時

Self-adaptiveReal-time；自動調整滿足環境需要，保證性能級別應用與實時需求信息與軟件工程學院39100ns1μs10μs100μs1ms10ms100ms1sSpeechandAudiosystemsProcesssimulationandnetworkcontrolFlightsimulationRobotcontrollersTelemetrycontrol&scienceanalysisProcesscontrolsystemsandIndustrialAutomationMedicalDiagnosisandlabautomation

Firealarmsystems時間約束slowerfaster應用領域嵌入式系統與實時系統信息與軟件工程學院40ES：EmbeddedSystems，嵌入式系統RTS：Real-TimeSystems，實時系統ERTS：EmbeddedReal-TimeSystems，嵌入式實時系統嵌入式系統

設計要求信息與軟件工程學院41總體要求信息與軟件工程學院42

功能實用、便于升級并發處理、及時響應造型自然、結構緊湊接口方便、操作容易穩定可靠、維護簡便功耗管理、降低成本功能性要求信息與軟件工程學院43系統目標功能模塊輸入輸出運行環境與其他系統的交互......軟硬件兩方面非功能性要求信息與軟件工程學院44實時，如響應時間安全性可靠性存儲能力能耗數據采集渠道成本......產品全方位應用特定嵌入式系統

基本結構信息與軟件工程學院45基本結構模型信息與軟件工程學院46理想的硬件結構示意信息與軟件工程學院47嵌入式軟件結構示意信息與軟件工程學院48嵌入式系統

硬件基礎

（略）信息與軟件工程學院49嵌入式應用

開發過程信息與軟件工程學院50基本開發模式信息與軟件工程學院51目標機/宿主機：宿主機

運行編輯、編譯、調試、測試等工具（IDE）目標機運行實際應用軟件（被開發軟件）交叉基本開發過程信息與軟件工程學院52總體設計、軟硬件劃分、環境選擇概要、詳細、編碼、白盒測試、...軟件集成、硬件集成、集成測試、...開發關聯示意信息與軟件工程學院53設計生產編譯器鏈接器調試器IDE操作系統軟件開發與測試評估板仿真器邏輯分析儀邊界掃描測試儀示波器如何學好

本門課程信息與軟件工程學院54路線信息與軟件工程學院55理解

ES

=EOS+

組成原理+嵌入式處理器+……閱讀廣→深C.M.Krishna,KangG.Shin,REAL-TIMESYSTEMS,邵貝貝等譯.嵌入式實時操作系統uC/OS-II(第2版)WayneWolf,ComputersasComponents：PrinciplesofEmbeddedComputingSystemDesignIEEEReal-TimeSystemSymposium(RTSS)IEEEReal-TimeTechnologyandApplicationsSymposium(RTAS)PervasiveComputingJournalofReal-TimeSystems(0.605)IEEETransactionsonComputer(2.327)IEEETransactionsonParallelandDistributedSystems(0.853)路線（續）信息與軟件工程學院56C程序設計語言,許