嵌入式系统：特点、设计与应用实践

嵌入式系统是一种特殊类型的计算机系统，它具有独特的特点和应用。本课程深入探讨了嵌入式系统的构成、设计原理和实践，旨在帮助学员理解其核心概念和关键要素。 1. **特点** - **形式多样与面向特定应用**：嵌入式系统并非通用计算机，而是根据特定应用进行定制，如工业控制、消费电子等，形式各异且广泛应用于各种领域。 - **高效设计**：为了实现高效的资源利用，嵌入式系统强调硬件和软件的优化设计，减少冗余，提高整体性能。 - **低功耗与低成本**：考虑到系统在有限资源下的运行，嵌入式系统注重低功耗设计，同时追求经济性和性价比。 - **高可靠性**：由于应用环境苛刻，嵌入式系统要求高可靠性，能在各种条件下稳定工作。 - **软件一体化**：嵌入式系统中的软件通常包含操作系统和应用程序，两者紧密集成，以满足特定的功能需求。 2. **课程内容概览** - **基础知识**：涵盖计算机组成原理、微型计算机原理、接口技术、数字电路以及操作系统和计算机网络的基础知识。 - **实践环节**：包括ARMCortexM3开发实践，涉及硬件设计如存储（如SD卡）、网络接口（USB协议栈、Ethernet/TCP/IP）以及人机交互界面，高级选项还包括智能小车项目。 3. **嵌入式系统定义与比较** - 定义：嵌入式系统是结合计算机技术、半导体技术和电子技术，为特定应用设计的专用计算机系统，强调软件和硬件的可裁剪性及对功能、成本和功耗的严格要求。 - 与通用计算机对比：通用计算机可见、体系结构多样，而嵌入式系统无形且针对应用，软件与硬件高度集成。 4. **系统组成与开发方式** - 组成：包含微处理器、外围接口设备、多任务或实时操作系统的操作系统，以及应用特定的软件系统。 - 开发方式：使用交叉开发，即在通用计算机上开发然后移植到嵌入式系统，强调二次开发性。 5. **发展历程**： - 早期的计算机控制系统，如1960年代的PDP11控制的石油化工生产线，标志着嵌入式系统的雏形。 通过学习这门课程，学员将掌握嵌入式系统的特性和设计策略，熟悉相关的开发工具和技术，为实际应用提供坚实的基础。无论是工业控制、物联网还是消费电子等领域，对嵌入式系统有着广泛的应用前景。