嵌入式系統及應用桑勝田微電子科學與技術系1.1 什么是嵌入式系統1.2 為什么要使用嵌入式系統1.3 嵌入式系統的特點1.4 嵌入式系統的結構組成1.5 ARM處理器與微控制器1.6 嵌入式系統開發的內容和流程第一章嵌入式系統概述“嵌入式智能電腦將是除了PC和互聯網之外最偉大的發明。”

——美國著名未來學家尼葛羅龐蒂嵌入式系統嵌入式系統幾個數據2008年，全球PC出貨量近3億臺！也就是說英特爾、AMD等賣出了近3億個PC處理器。2008年用于嵌入式系統的嵌入式處理器出貨量就超過了100億片！這是PC芯片的30倍強！2009年嵌入式處理器出貨量還將增長到107.6億！而09年PC市場萎縮近4％。全球95％以上的電子產品都屬于嵌入式系統嵌入式系統的工業年產值已超過1萬億美元什么是嵌入式系統嵌入式系統本質上是一種計算機系統！計算機以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。是用來控制、監視或輔助設備、機器或工廠運行的裝置。--(IEEE)美國電氣和電子工程師協會嵌入式系統的三個基本要素嵌入性，專用性，計算機系統與個人計算機系統，服務器系統相對應“后PC時代”兩者的分界線越來越不明確!嵌入式系統的定義

從方波發生器說起……為什么要使用嵌入式系統硬件——方波發生器

方波周期Ｔ用過渡過程公式可以求出：方波發生器硬件+軟件——方波發生器 ORG GOTO MAIN ORG 0x04 GOTO INT_PRO MAIN CLRF STATUS ；選存儲體0 CLRF PORTA ；清A口 BSF STATUS，RP0 ；選存儲體1MOVLW 0xC7 ；

PORTA<2：0>輸入，

MOVWF TRISA ；PORTA<5：3>輸出BCF STATUS，RP0 ；選存儲體0MOVF PORTA，0 ；讀入頻率序號ANDLW 0x07CALL FeqTab ；查延時常數MOVWF DlySav ；保存時間常數ContinueBSF PORTA，WaveOut；輸出波形（高電平）CALL DlyCnt BCF PORTA，WaveOut；輸出波形（低電平）

CALL DlyCnt GOTO Continue FreqTab ADDWF PCL; RETLW 0xEE ；600Hz RETLW 0xB1 ；800Hz RETLW 0x8D ；1000Hz RETLW 0x75 ；1200Hz RETLW 0x64 ；1400Hz RETLW 0x57 ；1600Hz RETLW 0x4D ；1800Hz RETLW 0x45 ；2000Hz；延時子程序

DlyTim MOVF DlySav，0 MOVWF DlyCnt DLoop DECFSZ DlyCnt GOTO DLoop RETURN改變頻率、占空比紅外遙控編碼紅外遙控編碼有多種格式！萬能遙控器、學習型遙控器：實際是一個單片機！嵌入式系統的應用領域嵌入式應用信息家電智能玩具軍事電子通信設備移動存貯工控設備智能儀表汽車電子網絡設備消費電子軍事國防電子商務網絡工業控制醫療與健康領域CT(ComputedTomography)，即電子計算機斷層掃描2023/2/5工業控制工業方面：機床、冶金、電子、交通、航空航天等行業技術升級的重要基礎航空航天阿富汗參加反恐作戰的“赫耳墨斯”價值4萬美元，可攜帶2架攝像機，發揮了很好作用。軍事國防智能家居汽車電子系統

汽車中嵌入式處理器占半導體器件個數的33%。低端汽車大約用到30~40個高端汽車大約用到70個左右嵌入式處理器8bits，16bits,應用在低端汽車中，32bits應用在高端汽車和高級應用上馬達控制器車燈尾燈控制系統后車門控制系統前車門控制系統座椅控制系統發動器控制系統所有的控制系統都是一個完整的嵌入式系統汽車電子系統智能玩具與機器人嵌入式系統的特點技術含量高：計算機、半導體、電子技術、應用領域知識的結合嵌入式系統是計算機技術、半導體技術以及電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。這就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、不斷創新的知識集成系統。嵌入式系統的特點嵌入式系統是定制的嵌入式系統通常是面向用戶、面向產品、面向特定應用的。嵌入式系統CPU都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內部，從而有利于整個系統設計趨于小型化。在對嵌入式系統的硬件和軟件進行設計時必須重視效率，去除冗余，針對用戶的具體需求，對系統進行合理配置，才能達到理想性能。嵌入式系統的特點實時性、可靠性與穩定性（波音飛機、神舟）器件選用軟硬件容錯嵌入式系統的特點生命周期長嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，其升級換代也是和具體產品同步進行的。因此嵌入式系統產品一旦進入市場，便具有較長的生命周期。嵌入式系統：沒有哪個公司的操作系統和處理器能夠壟斷市場。通用計算機：“Wintel聯盟”中國計算機發展的切入點？（通用）計算機的組成嵌入式系統的結構組成嵌入式系統的結構組成嵌入式系統的結構組成嵌入式軟件組成：引導程序--bootloader操作系統設備驅動程序應用程序開發調試工具軟件工作量超過系統工作量的2/3軟件成本超過系統總成本的2/3嵌入式系統的結構組成單片機（MCU）微控制單元(MicrocontrollerUnit；MCU)，又稱單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)或者單片機，是把中央處理器(CentralProcessUnit；CPU)的頻率與規格做適當縮減，并將內存(memory)、計數器(Timer)、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制。微控制器單片機（MCU）復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微控制器經典微控制器——8051芯片內部集成ROM、RAM、總線、定時/計數器、I/O、串行口、A/D、D/A等各種功能和外設

微控制器單片化，體積小，功耗和成本低、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統工業的主流微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制

MCU占嵌入式系統約70％的市場份額品種和數量多8051、AVR、PIC數目眾多ARM芯片等。微控制器—單片機Atmel：ATtiny10AVR微控制器8-padUDFN封裝，大小僅為2×2×0.6mm，重量不到8mg微控制器—單片機目前基于ARM核心的微處理器和微控制器占據了很大的市場份額，而且還有逐年上升的趨勢ARM復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ARMARM公司簡介英文全稱：AdvancedRISCMachines國家：英國（歐洲）行業：電子半導體微處理器智能手機

總部：英國劍橋

CEO：沃倫.伊斯特競爭對手：

MIPS、英特爾市場份額：手機處理器90%的市場份額上網本處理器30%的市場份額平板電腦處理器80%的市場份額

ARM公司簡介ARM公司簡介ARM是AdvancedRISCMachines的縮寫，它是一家微處理器行業的知名企業，該企業設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC（精簡指令集）處理器。公司的特點是只設計芯片，而不生產。它將技術授權給世界上許多著名的半導體、軟件和OEM廠商，并提供服務。ARM公司簡介將技術授權給其它芯片廠商形成各具特色的ARM芯片...ARM公司簡介ARM處理器MWC2016（世界移動通信大會）于2016年2月22日到25日在西班牙巴塞羅那舉行繼幾個月前宣布Cortex-A35處理器IP核后，ARM公布了新的低功耗高性能的Cortex-A32處理器IPARM處理器ISA、core、chip的關系計算機體系結構（ISA）：構描述從用戶（軟件、編譯器）角度看到的計算機。包括指令集、可見寄存器、存儲器管理表結構和異常處理模式等幾個方面。例如：英特爾IA32體系結構、SPARCV8體系結構ISA、core、chip的關系ISA:ARMv6MCore:Cortex-M0Chip:LPC1114Cortex-M0CPUAHBToVPB橋EMCVICI2C串行接口SPI串行接口UART0&1外部中斷TIMER0/1ADCSRAMFlash