Transcript 嵌入式系統概論 主講：王穎聰 電腦與通訊工程學系講師 銘傳大學資訊網路處 1-1 大綱        什麼是嵌入式系統 嵌入式系統的特性 嵌入式系統的分類 嵌入式系統的發展 嵌入式系統微處理器 嵌入式作業系統 嵌入式系統開發平台 1-2 什麼是嵌入式系統  系統的定義 – 根據一個固定的計畫、一個程式、或一系列的規則，來處理 執行一個或多個工作的方法。 – 也可以是根據計劃或程式來整合所有硬體單元的協同工作。  何謂嵌入式系統 – 在一些大型系統內由硬體和軟體所構成的一個元件，處理一 些不需由人們來操作且特定的一些功能。 – 目前多是著重 computer-based system 的應用程式或產品。 – 內含軟體於 ROM 之中的單一微電腦機版，自啟動後，就一 直持續執行特殊目的的應用程式，直到關機為止。 1-3

嵌入式系統概論
主講：王穎聰
電腦與通訊工程學系講師
銘傳大學資訊網路處
1-1
大綱

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




什麼是嵌入式系統
嵌入式系統的特性
嵌入式系統的分類
嵌入式系統的發展
嵌入式系統微處理器
嵌入式作業系統
嵌入式系統開發平台
1-2
什麼是嵌入式系統

系統的定義
– 根據一個固定的計畫、一個程式、或一系列的規則，來處理
執行一個或多個工作的方法。
– 也可以是根據計劃或程式來整合所有硬體單元的協同工作。

何謂嵌入式系統
– 在一些大型系統內由硬體和軟體所構成的一個元件，處理一
些不需由人們來操作且特定的一些功能。
– 目前多是著重 computer-based system 的應用程式或產品。
– 內含軟體於 ROM 之中的單一微電腦機版，自啟動後，就一
直持續執行特殊目的的應用程式，直到關機為止。
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嵌入式系統的特性
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3.
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6.
配合特定應用的特殊設計
高效率
產品壽命較長
穩定的系統
不易被竊取和高安全性
容易操作
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嵌入式系統的分類
1.
2.
3.
4.
嵌入式微處理器
(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
嵌入式微控制器
(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式DSP處理器
(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
嵌入式晶片上系統
(System On Chip)
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嵌入式微處理器
(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
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基礎就是通用電腦中的中央處理器 ( CPU )
裝配在專門設計的電路板上，只保留和嵌入式應用相
關的母板功能
在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了
各種加強。
具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點
在電路板上必須包括 ROM、RAM、匯流排界面、和
各種週邊設備，因而降低了系統的可靠性，技術保密
性也較差
嵌入式微處理器及其記憶體、匯流排、週邊設備等安
裝在一塊電路板上，亦稱之為單板電腦
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嵌入式微控制器
(Microcontroller Unit, MCU)
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又稱單晶片，就是將整個電腦系統匯集到一塊晶片中
是以某一種微處理器內核為核心，晶片內部整合
–
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ROM/EPROM、RAM、匯流排、匯流排邏輯、定時/計數器、
WatchDog、I/O、串列埠、脈寬調變輸出、類比轉數位(A/D)、數位
轉類比(D/A)、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和週邊設備
為適應不同的應用需求，一個單晶片系列具有許多種衍生產品，
每種衍生產品的處理器內核心都是一樣的，不同的是記憶體和週
邊設備的配置與封裝。
最大特點是單晶片化，體積大幅減小，因而使功率消耗和成本下
降、可靠性提高。是目前嵌入式系統工業的主流。
微控制器晶片上週邊設備資源通常比較豐富，適合於控制用途，
因此稱之為微控制器。
市佔率約70％的嵌入式市場。
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嵌入式 DSP 處理器
(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
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系統結構和指令進行了特殊的設計，使其適合於執行
DSP演算法，提高編譯效率和指令執行速度。
DSP應用正從以普通指令實現DSP功能的通用單晶片
中，過渡到採用嵌入式DSP處理器。
有兩個發展方向，
1.
2.
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經過單晶片化、電磁相容性 (EMC) 改造、增加晶片上週邊設
備
增加DSP輔助運算器
是嵌入式系統的智慧化
REAL DSP處理器，特點是具備雙哈佛架構 ( Harvard
architecture) 和雙乘/累加單元
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嵌入式晶片上系統
(System On Chip)
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在一個矽晶片上實現一個更為複雜系統
各種通用處理器核心將成為 SoC 設計的標準庫，成為
VLSI 設計中一種標準的器件，可以用標準的 VHDL
等語言描述，並儲存在元件庫中
除個別無法集成的元件以外，整個嵌入式系統大部分
均可集成到一塊或幾塊晶片中
應用系統電路板將變得很簡潔，對於減小體積和功率
消耗、提高可靠性非常有利。
SOC可以分為通用和專用兩類
–
專用SOC通常用於某類系統中，而不為一般用戶所知。
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嵌入式系統的發展
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應用軟體的開發需要強大的開發工具和作業系
統的支援
網路成為必然趨勢
支援小型電子設備實現小尺寸、低功率和低成
本
提供精巧的多媒體人機界面
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嵌入式系統微處理器 (一)
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ARM提供一系列方案：
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CPU內核
小型、快速、低能耗、ARM 指令集 Thumb 指令集之整合
式RISC內核，採用多層管線 ( Pipeline ) 架構，以增進處理
效能。
體系擴展
Thumb:以16位元系統的成本，提供32位元RISC性能，特
別注意的是它所需的記憶體容量非常小。
嵌入式ICE調校
由於整合了類似於ICE的CPU內核調校技術，所以原型設計
和系統晶片的調校得到了極大的簡化。
微處理器
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嵌入式系統微處理器 (二)
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ARM 處理器目前主要有七種產品系列：
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ARM7 系列、
ARM9 系列、ARM9E 系列、
ARM10 系列、
SecurCore 系列、
StrongARM 系列、以及 XScale 系列
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嵌入式作業系統
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VxWorks
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Microsoft Windows CE
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Embedded Linux
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嵌入式系統開發平台
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Intel 公司的 StrongARM 系列
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Motorola 公司的 DragonBall系列
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NEC公司的VR系列
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Hitachi公司SH3,SH4系列
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