经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度 改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变 还在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每类都具有 自己独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就 有很大的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使 汽车更轻快、更干净、更容易驾驶。

  计算机系统由硬件和软件组成，在发展初期没有 操作系统这个概念，用户使用监控程序来使用计算机。 随着计算机技术的发展，计算机系统的硬件、软件资 源也愈来愈丰富，监控程序已不能适应计算机应用的 要求。于是在六十年代中期监控程序又逐步发展形 成了操作系统(Operating System)。发展到现在，广泛 使用的有三种操作系统即多道批处理操作系统、分时 操作系统和实时操作系统。

  随着EDA的推广和VLSI设计的普及化及半导体工艺的迅速发展， 在一个硅片上实现一个更复杂的系统的时代已来临，这就是 System On Chip(SOC)。各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的 标准库，和许多其它嵌入式系统外设一样，成为 VLSI设计中一种标 准的器件，用标准的 VHDL等语言描述，存储在器件库中。用户只 需定义出其整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体 工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统 大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很 简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。 SoC可大致分为通用和专用两类。通用系列包括Infineon的TriCore、 Motorola的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和Motorola联合研 制的Neuron芯片等。专用SoC一般专用于某个或某类系统中，不为 一般用户所知。一个有代表性的产品是Philips的Smart XA，它将XA 单片机内核和支持超过2048 位复杂RSA算法的CCU单元制作在一块 硅片上，形成一个可加载JAVA或C语言的专用的SOC，可用于公众 互联网如Internet安全方面。

  第一课 嵌入式系统概述 第二课 嵌入式系统开发 第三课 嵌入式智能小车设计 第四课 嵌入式驱动程序开发 第五课 嵌入式万年历开发设计

  元件作基本器件，用光屏管或汞延时电路作存储器，输入域输出主要是采用穿 孔卡片或纸带，体积大、耗电量大、速度慢、存储容量小、可靠性差、维护 困难且价格昂贵。在软件上，通常使用机器语言或者汇编语言；来编写应用 程序，因此这一时代的计算机大多数都用在科学计算。

  嵌入式处理器可大致分为以下几大类： 嵌入式微处理器； 嵌入式微控制器； 嵌入式DSP处理器； 嵌入式片上系统（SOC）。

  嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将 微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的 母板功能，这样做才能够大幅度减小系统体积和功耗。为满足嵌入式 应用的特别的条件，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基 本是一样的，但在工作时候的温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做 了各种增强。 和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、 成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、 总线接口、各种外设等器件，以此来降低了系统的可靠性，技术保密 性也较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块 电路板上，称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。

  – – – – 专门用途的计算机系统 常常用于控制 广泛存在 包含硬件和软件

  即使不可见，嵌入式系统也无处不在。嵌入式系 统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些 产业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域。例 如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导 弹的制导系统也是嵌入式系统，高档汽车中也有多达 几十个嵌入式系统。 在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未 必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的 家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲…）都是嵌入式系 统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、 工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统。

  统工程化、理论化，程序设计自动化。微型计算机在 社会上的应用场景范围逐步扩大，几乎所有领域都能看 到计算机的“身影”。[

  • 绍贝贝，嵌入式实时操作系统uC/OS-II，北京航空航 天大学出版社 • 任哲，嵌入式实时操作系统uC/OS-II原理与应用，北 京航空航天大学出版社 • 老古开发网ห้องสมุดไป่ตู้• 周立功单片机 • 华恒网络 • HTTP//嵌入式系统综述 • 嵌入式开发网

  • • 课程总学时：16 参考书目 《ARM嵌入式系统基础教程》（第二版），周立功主编，北京航空航 天大学出版社，2008年09月。 《嵌入式实时操作系统 UC/OS-II （第2版）》，Jean J. Labrosse编，北 京航空航天大学出版社，2003年5月。

  – 包含（安装）在电子装置（应用对象）内部 的计算机系统称为嵌入式系统。

  前车门控 制系统 发动器控 制系统 后车门控 制系统 尾灯控制 系统 所有的控 制系统都 是一个完 整的嵌入 式系统

  早在1990年之前，嵌入式系统通常是很简单的且 具有很长的产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌 入式工业经历了巨大的变革。 商品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到6～9个 月。 全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间。 互联现在是一个需求而不是辅助性的，包括用有 线和刚刚显露头角的无线技术。 基于电子的产品更复杂化。 互联嵌入式系统产生新的依赖网络基础设施的应 用。 微处理器的解决能力按莫尔定律（Moore’s L aw） 预计的速度在增加。该定律认为集成电路和晶体管 个数每18个月翻一番。

  晶体管的出现使计算机生产技术获得了根本性的发展，由 晶体管代替电子管作为计算机的基础器件，用磁芯或磁鼓 作存储器，在整体性能上，比第一代计算机有了很大的提 高。同时程序语言也相应的出现了，如Fortran，Cobol， Algo160等计算机搞基语言。晶体管计算机被用于科学计 算的同时，也开始在数据处理、过程控制方面得到应用

  1971-2014）随着大规模集成电路的成功制作并 用于计算机硬件生产的全部过程，计算机的体积进一步 缩小，性能进一步提升。集成更高的大容量半导 体存储器作为内存储器，发展了并行技术和多机 系统，出现了精简指令集计算机（RISC），软件系

  早期的嵌入式系统通常使用普通个人计算机（PC） 中的通用处理器。近年来，随着大量先进的微处理器 制造技术的发展，慢慢的变多的嵌入式系统用嵌入式处 理器建造，而不是用通用目的的处理器。 这些嵌入式 处理器可以大致分为以下几类： 注重嵌入式处理器的尺寸、能耗和价格。应用于 PDA等不注重计算的设备； 注重嵌入式处理器的性能。应用于路由器等计算 密集型的设备； 注重嵌入式处理器的性能、尺寸、能耗和价格。 应用于蜂窝电话等设备；

  （1965-1971）20世纪60年 代中期，随着半导体工艺的发 展，成功制造了集成电路。中 小规模集成电路成为计算机的 主要部件，主存储器也渐渐过 渡到半导体存储器，使计算机 的体积更小，大幅度的降低了计算 机计算时的功耗，由于减少了 焊点和接插件，进一步提升了 计算机的可靠性。在软件方面， 有了标准化的程序设计语言和 人机会话式的Basic语言，其 应用领域也进一步扩大。

  DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行 DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、 谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP应用正从在通 用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。 嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000 系列。TMS320系列处理器包括 用于控制的 C2000系列，移动通信的C5000系列，以及性能更高的 C6000和C8000系列。DSP56000目前已发展成为DSP56000， DSP56100，DSP56200和DSP56300等几个不同系列的处理器。另外 PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP结构低成本、低功 耗技术上制造的R. E. A. L DSP处理器，特点是具备双Harvard结构和 双乘/累加单元，应用目标是大批量消费类产品。

  目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一 种定义是全面的。下面给出两种是合理的定义：

  ●从技术的角度定义：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。 ●从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂 功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算 机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系 统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的 系统中可以共存多个嵌入式系统。

  嵌入式微控制器又称单片机，它是将整个计算机系统集成到一 块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯 片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、 WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、 EEPROM等各种必要功能和外设。为适应不一样的应用需求，一般一 个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都 复位 看门狗 晶振 是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。这样做才能够使单片 部件 部件 部件 机最大限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，由此减少功耗和 成本。 定时器 I/O CPU 核 和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积 部件 部件 大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前 中断 SRAM ROM 嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富， 部件 部件 部件 适合于控制，因此称微控制器。 嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用 系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、 MC68HC05/11/12/16、68300、数目众多ARM芯片等。目前MCU 占嵌入式系统约70％的市场占有率。