嵌入式系统的应用基础与开发 Embedded System Application & Development

嵌入式系统的应用基础与开发嵌入式系统的应用基础与开发 Embedded System Embedded System Application & Development Application & Development

湘南学院计算机学系湘南学院计算机学系

高守平高守平20092009 年年 33 月月

Embedded Embedded SystemSystem

Embedded SystemEmbedded System

嵌入式系统的应用基础与开发嵌入式系统的应用基础与开发Embedded System Application & Development Embedded System Application & Development

第一节嵌入式系统是什么第二节嵌入式系统的应用第三节嵌入式系统的硬件设计与开发环境第四节嵌入式系统的软件设计与开发环境第五节嵌入式应用系统的开发第六节数字信号处理器 DSP 简介第七节嵌入式系统开发设计的工作内容


嵌入式系统的应用基础与开发嵌入式系统的应用基础与开发Embedded System Application & Development Embedded System Application & Development

第一节嵌入式系统是什么？

1.1 嵌入式系统的定义

1.2 嵌入式系统技术发展的历史嵌入式系统技术发展的历史

1.3 嵌入式系统的技术特点嵌入式系统的技术特点

1.4 嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成

1.5 嵌入式系统的组成实例嵌入式系统的组成实例

第一节嵌入式系统是什么？第一节嵌入式系统是什么？ (1)(1)

1.11.1 嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义嵌入到对象体系嵌入到对象体系 (( 设备或产品应用设备或产品应用 )) 中的中的专用计算机应用系统。专用计算机应用系统。


美国麻省理工学院媒体实验室主席MIT Media Lab

N. Negroponte

An embedded system is a An embedded system is a special purpose computer special purpose computer that is used inside of a that is used inside of a device. device.

* * 传统传统 PCPC 机是面向个人的，是一个通用平台机是面向个人的，是一个通用平台* * 嵌入式计算机系统是面向设备的，是一个专用平台嵌入式计算机系统是面向设备的，是一个专用平台

• 嵌入性：完成应用系统或产品功能的智能内核嵌入性：完成应用系统或产品功能的智能内核• 专用性：实现特定的用途专用性：实现特定的用途• 计算机系统：简化的、软硬件一体化计算机系统：简化的、软硬件一体化• 应用性：面向用户应用性：面向用户 ,, 面向产品面向产品 ,, 面向应用面向应用

第一节嵌入式系统是什么？第一节嵌入式系统是什么？ (2)(2) IEEE(IEEE( 国际电气和电子工程师协会国际电气和电子工程师协会 )) 的定义的定义 :: Devices Used to Control, Monitor or Assist the O Devices Used to Control, Monitor or Assist the Operation of Equipment, Machinery or Plants.(peration of Equipment, Machinery or Plants.( 用于用于控制控制 ,, 监视或者辅助操作机器和设备的装置监视或者辅助操作机器和设备的装置 ))

　　国内普遍认同的定义国内普遍认同的定义 :: 　以应用为中心　以应用为中心 ,, 以计算机技术为基础以计算机技术为基础 ,, 软硬件可裁软硬件可裁

剪剪 ,, 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算系统。耗等严格要求的专用计算系统。



1.21.2 嵌入式系统技术发展的历史嵌入式系统技术发展的历史

20 世纪 70 年代：单片机引入

20 世纪 80 年代：嵌入式 RISC CPU 与 DSP

20 世纪 90 年代：嵌入式实时操作系统居主导地位

21 世纪开始：网络化、智能化的嵌入式系统广泛地应用于：网络、通讯；多媒体与消费电子；工控、医疗电子、仪表等领域；


1.31.3 嵌入式系统的技术特点嵌入式系统的技术特点

智能内核：嵌入式处理器 - RISC 结构 / DSP

软硬一体化 : 无冗余 ; 软件固化 (firmware); 硬件高要求专用性：主要完成单一功能 / 用途

实时性：时间相关任务

移动性：低功耗、高性价比

技术融合性：计算机、微电子、通讯、控制多媒体、传感器、网络技术等

高可靠性：适用于应用环境的多样性


1.41.4 嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成

嵌入式处理器： MCU 、 MPU 、 DSP 、 SoC （ PSoC ）硬件： I/O interface 、 Memory 、…

嵌入式应用软件 : 基于 C 、 Java 、 Assembler 、嵌入式实时操作系统： Linux 、 VxWorks 、 WinCE 、… 或用户自行编制的控制管理程序


嵌入式处理器：嵌入式处理器：

* MCU — Microcontroller Unit （单片机） * MPU — Microprocessor Unit （微处理器） * DSP — Digital Signal Processor （数字信号处理器） * SoC — System on Chip （片上系统）



硬件相关部分：硬件相关部分：

* Device Drivers （ BSP + Driver ）：设备驱动程序

* I/Os ：显示、键盘、 USB 、… * Memory: Flash 、 RAM 、 ROM 、 EEPROM 、 EPROM mini-HD 、 MMC/CF/SD/SM/MS card 、…

* Debug ： JTAG 、 ICE 、… （调试工具） * Power management: 功耗、电压管理等



嵌入式应用软件：嵌入式应用软件：

* 用户界面（ User Interface ） * 各种应用程序：

API/Applet 、客户端程序、通讯程序、各种算法、协议的实现实现产品功能



嵌入式实时操作系统与实时控制程序：嵌入式实时操作系统与实时控制程序： Real Time Operation System (RTOS)Real Time Operation System (RTOS)

* Linux — µcLinux* VxWorks / pSos* WinCE /WinMobile * Nucleus 、 Palm 、 …* MCU 平台：固化的系统 RT 控制程序



1.5 1.5 嵌入式系统的组成实例嵌入式系统的组成实例

DSP MP3

Encoder&Decoder

Button

Controller

PC I/O

Interface

Flash

Memory

Program

Memory

Data

Memory

Analog Audio

Signal

D/A Convertor &

Audio Synthesizer

LCD

Display

A/D

Converser

Data Audio

Signal

MP3 MP3 Player/RecorderPlayer/Recorder

VoiceCode

c

UI

控制程序

Encoder/Decoder

驱动程序

第二节嵌入式系统的应用第二节嵌入式系统的应用

嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用

2.1 嵌入式系统的应用领域

2.2 2.2 嵌入式系统的应用实例嵌入式系统的应用实例

第二节嵌入式系统的应用第二节嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用

2.1 2.1 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域一些信息：一些信息：** 嵌入式计算机在数量上远远超过了各种通用计算机嵌入式计算机在数量上远远超过了各种通用计算机** 嵌入式系统同我们日常生活关系密切嵌入式系统同我们日常生活关系密切** MCUMCU 市场将达市场将达 125125 亿美元亿美元* DSP* DSP 市场将达市场将达 8484 亿美元亿美元 * * 嵌入式系统工业年产值已超过了嵌入式系统工业年产值已超过了 11 万亿美元万亿美元* * 中国市场：几亿台数字家电、中国市场：几亿台数字家电、 80008000 万部手机、万部手机、 500500 万台汽车、万台汽车、

应用领域：应用领域：消费电子、消费电子、工控、通讯、网络、仪器仪表、汽车、工控、通讯、网络、仪器仪表、汽车、医疗电子、船舶、航空航天、军事装备、安全、医疗电子、船舶、航空航天、军事装备、安全、测试仪器等方面测试仪器等方面


2.12.1 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域

嵌入式系统新兴应用领域：嵌入式系统新兴应用领域：

* * 嵌入式移动数据库嵌入式移动数据库* * 汽车电子汽车电子* * 个人媒体播放器与移动式多媒体数据终端个人媒体播放器与移动式多媒体数据终端* * 智能家电：家庭媒体中心智能家电：家庭媒体中心* * 数字电视、数字电视、 IPTVIPTV 、、机顶盒等机顶盒等

24%

6%

21%6%12%

28%3%

2.2 2.2 嵌入式系统的应用实例嵌入式系统的应用实例

数据来源：数据来源： EE Times-Asia & Gartner research Feb. 2005

ComputerComputer& & PeripheralPeripheral

Consumer Consumer electronicelectronicss

Control, SecurityTest & Medical equipment

Telecom / DatacomTelecom / Datacom & equipment& equipment

Automotive Automotive electronicselectronics

Design Design servicesservices

Military &Aerospace


消费电子类产品消费电子类产品Consumer electronicsConsumer electronics


通讯通讯 //网络类产品与设备网络类产品与设备 Telecom/Datacom & equipmentsTelecom/Datacom & equipments

Video IP Phone

可录像手机

VoIP Phone


VoyagerVoyager 公公司开发的可录司开发的可录像手机。像手机。

可支持可支持 MpegMpeg44和和 MP3MP3影影音播放。音播放。


航行家公司研发的基于航行家公司研发的基于 SIP/H323SIP/H323协议的协议的 IP IP 电话电话 /IP /IP 网网关关


航行家公司研发的基于航行家公司研发的基于 H.264 H.264 协议的协议的 Video IP PhoneVideo IP Phone


汽车电子 — 分系统构成示意图汽车电子 — 分系统构成示意图 Automotive ElectronicsAutomotive Electronics


汽车电子 — 安全性能的发展路线图汽车电子 — 安全性能的发展路线图嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用

控制，安全设施，测试仪表与医疗电子设备控制，安全设施，测试仪表与医疗电子设备Control, Security Test & Medical equipmentControl, Security Test & Medical equipment


B超诊断仪CT扫描仪

数字存储示波器

生产过程控制系统

军用与航空航天设备军用与航空航天设备 Military & AerospaceMilitary & Aerospace


飞行控制系统

航天飞机导弹及发射控制系统

计算机计算机 //外设与办公设备外设与办公设备Computers & PeripheralsComputers & Peripherals

?

?


复印机

打印机

传真机

多功能机

PDA

绘图仪

投影仪

扫描仪

一台一台 PCPC 机的外机的外部设备中可能就包含部设备中可能就包含了了 5-105-10个嵌入式微个嵌入式微处理器。处理器。

第三节嵌入式系统的硬件设计与开发环境第三节嵌入式系统的硬件设计与开发环境

3.1 嵌入式硬件系统组成

嵌入式系统的设计硬件嵌入式系统的设计硬件

3.2 嵌入式系统的硬件内核 3.3 嵌入式系统的硬件接口

3.4 嵌入式系统的典型硬件结构

第三节嵌入式系统的硬件设计与开发环境第三节嵌入式系统的硬件设计与开发环境

3.1 3.1 嵌入式硬件系统组成：嵌入式硬件系统组成：


嵌入式处理器： MPU 、 DSP 等 ; 存储器系统 : Flash + RAM + +MEM card + mini HD输入 : keypad, video/audio in, A/D输出 : 显示 (LED / LCD / OLED ), video/audio out, D/A通讯接口 : Ethernet (802.3), WiFi (802.11) 总线接口 : RS232/RS485, USB, 1394 （ Firewire ）电源管理 : 待机、休眠、功耗管理等

3.2 3.2 嵌入式系统的硬件内核嵌入式系统的硬件内核


通用 CPU: Intel x86/xScale, MT 68K 、 PowerPC (IBM/Freescale),

SoC: DSP + RISC CPU + I/O +Memory

MCU ：单片机 4/8/16/32 bit RISC CPU ： ARM 、 MIPS 、 Intel xScale 、 Dragonball (Freescale) 等公司DSP: TI 、 Motorola 、 ADI 等公司

嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器：嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器：

可定制编程芯片： FPGA 、 PAL/GAL 、 PLD/CPLD

42.6%

12.8%

15.7%

18.4%

42.8%

17.1%11.9%

15.3%

31.4%

22.8%

嵌入式处理器的选择嵌入式处理器的选择

CPU/DSP chips

16-bit µP/µC

DSP fixed

DSP floatingMedia processors

8-bit µP/µC

DSP 16-bit fixedDSP boards

Single-board

32-bit µP/µC


2004 年亚洲地区调查 ( 中国 ,韩国 , 中国台湾 ,新加坡 ,印度 ) Feb. 2005

42.8%

15.8%

31.4%

19.5%

42.6%40.0%

6.1%

12.2%

18.4%

13.5%15.3%17.8%

11.9%

17.0%

0.0%

5.0%

10.0%

15.0%

20.0%

25.0%

30.0%

35.0%

40.0%

45.0%

目前预测

嵌入式系统的设计硬件嵌入式系统的设计硬件嵌入式处理器的应用趋势嵌入式处理器的应用趋势

8-8-bitbit

16-16-bitbit

32-32-bitbit

64-64-bitbit

DSP16biDSP16bitt定点定点

DSP20bitDSP20bit24/32bit24/32bit定点定点

DSP32bitDSP32bit浮点浮点

嵌入式处理器架构嵌入式处理器架构


802.11 （ WiFi ） / Bluetooth / IrDA （红外）

Ethernet / Internet

3.3 3.3 嵌入式系统的硬件接口嵌入式系统的硬件接口

USB / UART / 1394 / SPP - EPP （并口） / JTAG

I² C / CAN

AD/DA ； Sensor

30. 7%42. 2%43. 1%

19. 3%23. 8%

40. 0%37. 6%

42. 9%48. 0%

52. 0%41. 3%

53. 8%

0. 0% 10. 0% 20. 0% 30. 0% 40. 0% 50. 0% 60. 0%

嵌入式系统的设计硬件嵌入式系统的设计硬件主要器件的选择主要器件的选择

EPROM/EEPROM

Flash MemoryProgrammable Logic

LCDsDRAM

Communication ICsSRAM

Flash CardsPeripheral ICs Digital ICs

Analog ICsMixed signal ICs


3.4 3.4 嵌入式产品的典型硬件结构嵌入式产品的典型硬件结构

TI DM270

CCDController

TI (DSP54x)H.264/Mpeg4G.711/G.729

LCDController

TI (ARM7)SIP/UI

Linux OS

Earphone&Speaker

VoiceCodec

CameraCMOS

ColorLCD

TVSet

Video

USB

Ethernet

Keyboard

FlashSDRAMCF

Card

RS232

PowerManager

可视网络电话可视网络电话Video IP PhoneVideo IP Phone

JTAG

第四节嵌入式系统的软件设计与开发环境第四节嵌入式系统的软件设计与开发环境

嵌入式系统的设计软件嵌入式系统的设计软件

4.1 嵌入式软件的范围

4.2 嵌入式实时操作系统的特点

4.3 嵌入式系统的开发工具与环境

4.4 嵌入式软件的关键技术

4.5 嵌入式系统的典型软件架构

第四节嵌入式系统的软件设计与开发环境第四节嵌入式系统的软件设计与开发环境


4.1 4.1 嵌入式软件的范围嵌入式软件的范围

嵌入式 ( 实时 ) 操作系统嵌入式应用软件嵌入式开发工具软件操作系统的硬件驱动程序实时控制程序…


4.2 4.2 嵌入式实时操作系统的特点嵌入式实时操作系统的特点

微内核结构、模块化（系统可裁减）

任务调度即线程（Thread）调度

资源占用最小化

内存管理：防止泄露

软 /硬实时性

内核初始化加载

21%

18%

8%

33. 1%

5. 1%

6%

27. 3%

6. 2%

13. 6%

21. 7%

12. 4%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Wi ndows CE

Nucl eus

Pal m

noncommerci al Li nux

Wi ndows NT/ XPEmbedded

Other commerci alRTOS


Red Hat

eCos （ Red Hat ）

pSOS (Wind River)

Other Linux

VxWorks （风河）

实时操作系统（实时操作系统（ RTOSRTOS）的选择）的选择嵌入式系统的设计软件嵌入式系统的设计软件

4.3 4.3 嵌入式系统的开发工具与环境嵌入式系统的开发工具与环境


IDEIDE ：： Integrated Development Environment Integrated Development Environment （（集成开发环集成开发环境境））GUIGUI ，， Editor(code/text),Compiler/Interpreter,debugger,Editor(code/text),Compiler/Interpreter,debugger,Visual Studio, JAVA IDEVisual Studio, JAVA IDE

ICEICE ：： In-Circuit Emulator: In-Circuit Emulator: 提供硬件仿真环境，调试嵌提供硬件仿真环境，调试嵌入入（仿真器）式软件。（仿真器）式软件。JTAG(IEEE 1149.1)Emulator:JTAG(IEEE 1149.1)Emulator: 运行于宿主机，提供边界测运行于宿主机，提供边界测试和软件下载试和软件下载 // 调试的软件包及硬件接口调试的软件包及硬件接口 Adaptor.Adaptor.

GNU:“GNU's Not UNIX”; Free Software Foundation (FSF)GNU:“GNU's Not UNIX”; Free Software Foundation (FSF)

EVB -- Evaluation BoardEVB -- Evaluation BoardEVM -- Evaluation module Board EVM -- Evaluation module Board （（评估板评估板））

12. 2%

49. 8%42. 9%

28. 9%22. 1%

43. 9%

28. 0%65. 3%

21. 3%

54. 7%34. 0%

49. 2%41. 2%


嵌入式系统的设计嵌入式系统的设计

IDEGNU compilers

ICECompilers (commercial)Libraries

OscilloscopesNetworking protocolsJTAG emulatorsTest software

DSP developing tools Debuggers

(commercial)Logic analyzers

开发环境与工具的选择开发环境与工具的选择

H/S verification


仿真器的连接示意图仿真器的连接示意图

一些一些 IDE IDE 集成开发环境集成开发环境


TI TI 集成开发工具：集成开发工具： CCS--Code Composer StudioCCS--Code Composer StudioADI ADI 集成开发工具：集成开发工具： Visual DSP++Visual DSP++Motorola Motorola 集成开发工具：集成开发工具： CodeWarrior Development StudioCodeWarrior Development Studio

2%

60%

80. 4%

45. 9%

12. 1%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Ada Assembl y C C++ J ava

开发语言的选择开发语言的选择




4.4 4.4 嵌入式软件的关键技术嵌入式软件的关键技术

* * 嵌入式软嵌入式软 // 硬件协同验证技术硬件协同验证技术 ((co-verificationco-verification)) * * 实时操作系统、实时应用软件相关的软件开发技术实时操作系统、实时应用软件相关的软件开发技术 * * 软件仿真技术软件仿真技术 ((Software simulationSoftware simulation) ) * * 嵌入式软件测试技术嵌入式软件测试技术 ** 实时实时 UML UML 语言语言 ((Unified Modeling LanguageUnified Modeling Language))** Efficient Coding Techniques Efficient Coding Techniques* * 嵌入式软嵌入式软 // 硬件协同设计硬件协同设计 ((co-designco-design))

4.4.5 嵌入式系统的典型软件架构嵌入式系统的典型软件架构嵌入式系统的设计软件嵌入式系统的设计软件

ARM7TDMI on μcLINUX OS

Management and

Configuration

VoIP Signaling

H.323/SIP

IP phone Application

RTP / RTCP

Packetization/Jitter Buffer

User Interface

802.3

MAC/PHY

Network Protocols

802.3 Driver

TCP IP / UDP IP

DHCP

Speaker

DMA

Handset

VoiceInterface

Voice Processing

Voice CODECs

G.711G.729A/B

G.723.1

Acoustic Echo

Cancellation

Tone Plant

A RM

port

Interface

DrIver

DSP Software

Load Manager

VoiceSampleTransferBuffers

System Interface Unit(Configuration, Software Download,

Status, Statistics)

Keypad Control

Diaplay Control

DSP Platform

第五节嵌入式应用系统的开发第五节嵌入式应用系统的开发

嵌入式应用系统的开发嵌入式应用系统的开发

5.1 嵌入式应用系统的开发内容

5.2 5.2 嵌入式系统开发生命周期嵌入式系统开发生命周期

5.3 5.3 软硬件系统开发流程软硬件系统开发流程

5.5 5.5 系统开发文档部分样例系统开发文档部分样例

5.5.44 嵌入式系统设计－需思考的一些问题嵌入式系统设计－需思考的一些问题

5.1 5.1 嵌入式系统开发生命周期嵌入式系统开发生命周期

1.1. 系统规格定义，行为建模，数据与算法；系统规格定义，行为建模，数据与算法；2.2. 软硬件关系划分与协同功能界定；　　　软硬件关系划分与协同功能界定；　　　3.3. 硬件与软件仿真；硬件与软件仿真；4.4. 可调度的建模技术；　　　　可调度的建模技术；　　　　5.5.原型设计和渐进式开发；原型设计和渐进式开发；6.6. 硬件硬件 // 软件协同测试；软件协同测试；7.7. 软件版本控制；软件版本控制；8.8.项目管理与文档管理．项目管理与文档管理．


5.2 5.2 嵌入式应用系统的开发内容嵌入式应用系统的开发内容

硬件开发：硬件开发：规格制定规格制定 (Specification)(Specification)电路设计电路设计印刷电路板印刷电路板 (PCB)(PCB) 制作与焊接制作与焊接电路调试电路调试底层驱动程序底层驱动程序 (BSP-(BSP- 硬件相关硬件相关 ))测试与测试与 QA (Quality Assurance)QA (Quality Assurance)

软件开发：软件开发：RTOS:RTOS: Linux, VxWorks, WinCE, Palm, Nucleus, Symbian Linux, VxWorks, WinCE, Palm, Nucleus, SymbianDrivers:Drivers:LCD,KeyPad,Ethernet,RS232,RAM/Flash,SD-card,USLCD,KeyPad,Ethernet,RS232,RAM/Flash,SD-card,USB,…B,…Application softwareApplication software ：：UI (User Interface):UI (User Interface): Protocol & AProtocol & Algorithmlgorithmss:: Ethernet,TCPIP,MP3,Mpeg4,… Ethernet,TCPIP,MP3,Mpeg4,…


出错

5.3 5.3 软硬件系统开发流程软硬件系统开发流程

需求分析

硬件设计与制作

软件设计与编程

软件调试

产品验收

出错

出错硬件调试

软件测试

硬件测试

硬件设计与制作软件设计与编程

硬件调试软件调试

综合测试

产品验收

出错

软硬件联调

需求分析

单元测试

出错出错



5.5.44 嵌入式系统设计－需思考的一些问题嵌入式系统设计－需思考的一些问题

性能：处理器性能性能：处理器性能

实现：实现： DSP/MCUDSP/MCU

工具支持：工具支持：

操作系统支持：操作系统支持：

仿真支持：仿真支持：

技术支持：技术支持：

成本：成本：

功耗：功耗：

算法复杂性：算法复杂性：

代码：代码：

经验：经验：

项目周期：项目周期：

5.5 5.5 系统开发文档样例系统开发文档样例

系统规格文档（ Specification）


Items Spec.Protocols SIP

MGCP

Networks DHCPHTTPRTP, RTCP

Codecs G.723.1G.729A/G.729B

Interface 2 FXS / 2 Ethernet ports

DTMF signaling RFC 2833 AVT tones for SIP, MGCP

Call Progress Tone Configurable for two sets of frequencies and signals set of on/ off cadence

Voice Features CNG (comfort noise generation)Dynamic jitter buffer (adaptive)Echo Canceller

UI/ Configuration For Equipment SetupWeb configurationLanguage： English

Others Real Time Diagnostics

Power Power Adapter： 7.5VDC/1A

软件模块 .有限状态机设计文档（ FSM）





项目进度管理文档（MS Project200x）

Software Basic Design SpecificationSoftware Basic Design SpecificationSoftware Detail Design SpecificationSoftware Detail Design SpecificationSoftware Module Test SpecificationSoftware Module Test Specification

Software Integration Test SpecificationSoftware Integration Test SpecificationSoftware UI Design SpecificationSoftware UI Design Specification

Software UI Test SpecificationSoftware UI Test SpecificationSoftware UI ManualSoftware UI Manual

Hardware Basic Design SpecificationHardware Basic Design SpecificationHardware Detail Design SpecificationHardware Detail Design SpecificationHardware Module Test SpecificationHardware Module Test Specification

Hardware Integration Test SpecificationHardware Integration Test SpecificationHardware Integration Test Results SpecificationHardware Integration Test Results Specification


5.5 5.5 系统开发文档部分样例系统开发文档部分样例

第六节数字信号处理器第六节数字信号处理器 DSPDSP 简介简介　　　　　　　　　　　　　　 Digital Signal ProcessorDigital Signal Processor

数字信号处理器数字信号处理器 DSPDSP 简简介介

6.1 DSP是什么？

6.2 6.2 典型典型 DSPDSP 结构的例子结构的例子

6.3 DSP6.3 DSP 在数字信号处理中的位置在数字信号处理中的位置

6.4 DSP6.4 DSP 软件编程的注意事项软件编程的注意事项

第六节数字信号处理器第六节数字信号处理器 DSPDSP 简介简介　　　　　　　　　　　　　　 Digital Signal ProcessoDigital Signal Processorr


贝尔实验室于贝尔实验室于 19791979 年制造出全球第一个单芯片年制造出全球第一个单芯片数字信号处理器数字信号处理器 (DSP)(DSP) 。。

DSPDSP 是今天多媒体革命的引擎。是今天多媒体革命的引擎。 1010 年内成为最大的半导体产业。年内成为最大的半导体产业。广泛应用于：通讯广泛应用于：通讯 // 网络设备、数字多媒体网络设备、数字多媒体 (HDTV)(HDTV)

6.1 DSP6.1 DSP 是什么是什么？？

应用于数字滤波、应用于数字滤波、 FFTFFT 、反余弦变换、频谱分析、语音与图像等、反余弦变换、频谱分析、语音与图像等多媒体处理、智能变频控制等领域多媒体处理、智能变频控制等领域


DSP DSP — — 可以代表数字信号处理技术，也可以可以代表数字信号处理技术，也可以代表数字信号处理器，其实两者是不可分割的，代表数字信号处理器，其实两者是不可分割的，前者是理论上的技术，要通过后者变成实际产前者是理论上的技术，要通过后者变成实际产品。品。

两者结合起来就成为解决某一实际问题或两者结合起来就成为解决某一实际问题或实现某一产品的手段——数字信号处理解决方实现某一产品的手段——数字信号处理解决方案（案（ DSPsDSPs）。）。

6.1 DSP6.1 DSP 是什么是什么？？






6.2 6.2 典型典型 DSPDSP 结构的例子结构的例子典型典型 Harvard Harvard 结构的结构的 DSDSPP


6.3 DSP6.3 DSP 在数字信号处理在数字信号处理中的位置中的位置


DSDSP P 芯片芯片


了解了解 DSPDSP 硬件结构和指令系统的特点：硬件结构和指令系统的特点：

＊哈佛结构（＊哈佛结构（ Harvard StructureHarvard Structure ））＊寄存器文件：＊寄存器文件： Register fileRegister file ＊多存储空间的概念：＊多存储空间的概念： Program/Dada MemoryProgram/Dada Memory＊不同总线之间的关系：＊不同总线之间的关系： Program/Dada BusesProgram/Dada Buses＊并行执行或运行部件：＊并行执行或运行部件： ALU/Logic UnitALU/Logic Unit＊数据相关与存储相关：＊数据相关与存储相关： Pipeline Pipeline ＊算法主程序与接口驱动＊算法主程序与接口驱动＊有限＊有限 RAMRAM资源的分配与节省：资源的分配与节省： 8KW-32KW8KW-32KW＊程序效率的估计与优化：＊程序效率的估计与优化： MIPs and MemoryMIPs and Memory



＊合理地安排数据流程，使之在＊合理地安排数据流程，使之在 DSPDSP 的各执行单元间的各执行单元间无冲突地顺利执行无冲突地顺利执行＊浮点算法转换到固定点算法的问题＊浮点算法转换到固定点算法的问题＊软件仿真与实际硬件平台的支持＊软件仿真与实际硬件平台的支持＊合理分配使用存储空间＊合理分配使用存储空间＊在有限空间内组织高效率的精干程序＊在有限空间内组织高效率的精干程序＊正确计算程序计算量的负载＊正确计算程序计算量的负载



2002 年中国 DSP芯片 —— “汉芯一号” 由上海交大研制成功2005年 1月 18日“汉芯二、三号”诞生2005 年 4月 18 日 “龙芯二号”诞生


第七节嵌入式系统开发设计的工作内容第七节嵌入式系统开发设计的工作内容

7.1 7.1 您可从事的工作您可从事的工作

7.2 7.2 开发设计公司对员工的一般性要求开发设计公司对员工的一般性要求


第七节嵌入式系统开发设计的工作内容第七节嵌入式系统开发设计的工作内容

嵌入式系统设计嵌入式系统设计信息家电（信息家电（ IAIA））设计设计接口控制设计接口控制设计数字电路等硬件平台设计数字电路等硬件平台设计网络程序设计网络程序设计应用程序设计（应用程序设计（ CC 、、 JavaJava 、…、…）） DSP DSP 编程（编程（ CC 、、 AssemblerAssembler ）） LinuxLinux 或其它嵌入式平台应用程序设计或其它嵌入式平台应用程序设计 LinuxLinux 或其它嵌入式平台设备驱动程序设计或其它嵌入式平台设备驱动程序设计用户界面设计（用户界面设计（ UIUI））软软 // 硬件测试硬件测试 QAQA质量管理与控制等质量管理与控制等

7.1 7.1 您可从事的嵌入式开发工作您可从事的嵌入式开发工作


7.2 7.2 开发设计公司对员工的一般性要求开发设计公司对员工的一般性要求

1. co-operation 1. co-operation （（团队精神团队精神 team spiritteam spirit ））2. studious 2. studious （（勤奋好学勤奋好学））3. responsibility 3. responsibility （（责任感责任感））4. industrious 4. industrious （（刻苦刻苦））

5. ability (e.g. programming / independent )5. ability (e.g. programming / independent )

6. language (Reading / writing / simple 6. language (Reading / writing / simple oral)oral)7. stable 7. stable （（相对稳定相对稳定））

航行家公司航行家公司 -- 美国德州仪器“数字信号处理方案实验室”美国德州仪器“数字信号处理方案实验室”


航行家公司航行家公司 -- 美国德州仪器“数字信号处理方案实验室”美国德州仪器“数字信号处理方案实验室”Embedded SystemEmbedded System


Thanks for your attentionThanks for your attention！！

谢谢出席！谢谢出席！


“ “Being digital”Being digital”《数字化生存》《数字化生存》 -1995-1995 年年出版出版

尼葛洛庞帝的预言：尼葛洛庞帝的预言：嵌入式智能工具嵌入式智能工具（电脑）将是（电脑）将是 PCPC和互和互联网之后最伟大的应联网之后最伟大的应用发明。用发明。

Documents

嵌入式系统的应用基础与开发 Embedded System Application & Development