嵌入式系统基础嵌入式软件设计开发.ppt

嵌入式软件设计开发
BeiHang College of Software
康一梅 ******@
整理课件
课程目标
强调在系统分析设计中用系统思想考虑问题。
全面介绍嵌入式软件设计可能遇到的各种问题设备的智能化,丧失了通用计算机的独立形态与功能.
♦对微型计算机的要求:小型、低价位、高可靠、智能化控制.
现代计算机的两大分支
♦通用微型机无法满足嵌入式应用要求,形成通用计算机与嵌入式计算机两大分支
♦两个完全不同的技术发展方向
通用计算机系统：高速海量数值计算
嵌入式系统：对象嵌入，
嵌入性：嵌入式系统要嵌入到对象体系中
专用性：满足对象体系要求的软硬件裁剪
计算机：智能化的工具保证
♦分工后两大分支的高速发展态势
嵌入式系统的发展
整理课件
嵌入式系统的独立发展道路
嵌入式系统必须走单片化道路
♦通用微型计算机无法满足要求
超小型、 超低价、高可靠
嵌入式应用的结构体系
♦寻求芯片化的彻底解决办法
♦单片微型计算机应运而生
♦走单片机独立发展道路,与通用计算机分道扬镳
计算机单片化集成方向的探索
两种不同的探索方式：
♦通用机方式：通用计算机删繁就简的芯片集成6801系列
♦控制机方式：按照嵌入式应用的控制机要求,原创性设计新的体系结构，MCS-48系列
♦控制机方式胜出：迅速发展的MCS-51系列
整理课件
嵌入式系统的独立发展道路
网络通信时代的计算机回归
单片机时代的历史遗憾:计算机专业人士没跟进，也不易跟进;难以介入传统电子系统智能化改造;单片机与嵌入对象的紧耦合;要熟悉嵌入对象的应用环境与技术;电子技术领域的孤军奋战，缺少计算机工程方法.
网络、通信时代的计算机学科湧入
·电子系统应用开辟了新领域（网络、通信）
·新领域中嵌入式系统与嵌入对象的松耦合
·后PC时代允许大量计算机学科人员转移
“嵌入式系统”复苏后浓重的通用计算机色彩
·嵌入式系统名词、概念的复苏
·单片机基础应用水平迅速提升
·产生观念上的差异
整理课件
嵌入式系统的分类
按确定性来分嵌入式系统，可以分为：
严格实时系统（ Firm Real-Time ）：系统对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时间不能满足，就要导致无法接受的低质量服务。
非实时系统（ Non Real-Time ）：系统对系统响应时间没有实时要求。
整理课件
实时系统
实时系统是指产生系统输出的时间对系统是至关重要的系统。从输入到输出的滞后时间必须足够小到一个可以接受的时限（timeout）内。因此实时逻辑正确性不仅依赖于计算结果的正确性，还取决于输出结果的时间。
这里的时限（又称做deadline），指的是系统执行时间的限制，而系统功能的实现需要通过软硬件的相互配合，因而这些组成系统的软硬件的执行时间也就有了相应的时间限制。因此，要有时序的概念。
整理课件
我们可以根据对任务截止时间（deadline）的要求，将实时系统进行分类。由于时限对系统性能的影响程度不同，实时系统还可划分为软实时系统（soft real-time-systems）和硬实时系统（hard real-time-systems）。
整理课件
效益
时间
开始时间
时限
一个软时限事件示意图
如果一个任务时限到来之前这个任务尚未完成，对于软实时来说还是可以容忍的，只会降低系统性能。
整理课件
效益
时间
开始时间
时限
一个硬时限事件示意图
破坏
而对于硬实时系统则是不允许的，这样所带来的后果是无法预测的，甚至是灾难性的。
整理课件
衡量实时系统有以下三个指标：
响应时间(Response Time)：是计算机识别一个外部事件到作出响应的时间。
生存时间(Survival Time)：是数据有效等待时间, 在这段时间里数据是有效的。
吞吐量(Throughput)：是在一给定时间内, 系统可以处理的事件总数。
实时系统到底有多快？
实时系统的响应要“足够快”，这个“足够快”指满足要求即可。实时系统不一定是运行速度最快的代码，其对系统运行时间及响应时间的可预测性比速度本身更重要。
实时系统
整理课件
在一个大的实时系统中，实时与非实时可以同时存在，实时任务也可以同时存在软硬两种实时。一些事件没有时限，一些事件的时限可能只是软实时的，而另一些事件的计算时间则是硬实时的，对系统产生关键影响