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嵌入式系統 Embedded system

嵌入式系統 Embedded system. 主講人 ：陳世東 現職 ：振曜科技 研發協理 研發項目：電子書、手持式系統. 一 . 何 謂嵌入式系統. “A combination of computer hardware and software, and perhaps additional mechanical or other parts, designed to perform a dedicated function.

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Presentation Transcript

  1. 嵌入式系統Embedded system 主講人 ：陳世東 現職 ：振曜科技 研發協理 研發項目：電子書、手持式系統

  2. 一 . 何謂嵌入式系統 “A combination of computer hardware and software, and perhaps additional mechanical or other parts, designed to perform a dedicated function. In some cases, embedded systems are part of a larger system or product, as in the case of an antilock braking system in a car. “ • by Michael Barr, President, Netrino Consultants Network

  3. 一 . 何謂嵌入式系統 • 根據”英國電機工程師協會”定義 : • 嵌入式系統為控制.監視或輔助某個設備.機器或甚至工廠的運作的裝置. • 它具備了下列四個特性 : • 用來執行特定功能 • 以微電腦與周邊構成核心 • 需要嚴格的時序與穩定度 • 全自動操作循環

  4. 二 . 無所不在的嵌入式系統 • 嵌入式系統的應用遠遠超過了各種桌上電腦 • 一台桌上電腦的週邊設備中就包含了5-10個嵌入式微處理器： • 鍵盤、滑鼠、軟盤機、硬碟、顯示卡、顯示器、Modem、網卡、音效卡、印表機、掃描器、數位相機、USB集線器等均是由嵌入式處理器控制的。 • 在製造工業、程式控制、通訊、儀器、儀俵、汽車、船舶、航空、航太、軍事裝備、消費類產品等方面均是嵌入式電腦的應用領域。

  5. 嵌入式系统的應用領域（一） • 家用市場 • 機上盒、掌上電腦、DVD、MP3、數位相機、數位電視、WebTV、網路冰箱、網路空調、家庭閘道、智慧家用電器、車上導航器系統等 • 通信市場 • 電話交換系統，電纜系統，衛星和全球定位系統（L3D），資料交換設備，移動電話等 • 工業市場 • 製造工廠，汙水處理系統，發電站和電力傳輸系統，自動化工廠，控制系統開發，維護和測試的工具，石油提煉和相關的貯運設施，建築設備，電腦輔助製造系統，能源控制系統，核電站，機器人系統等 • 商業和金融市場 • 自動櫃員機，信用卡系統，售貨端系統，安全系統等

  6. 嵌入式系统的應用領域（二） • 辦公市場 • 電話系統，傳真系統，影印機，計時系統，照相機運輸市場 • 交通市場 • 航空、鐵路、公路運輸系統，燃料服務，航空管理，電信系統，雷達系統，交通指揮系統，停車系統，售票系統，乘客資訊系統，檢票系統，行李處理系統，應急設備等 • 建築市場 • 電力供應，備用電源和發電機，火警控制系統，供熱和通風系統，電梯和升降系統，車庫管理，安保系統，電子門鎖系統，樓宇管理系統，閉路電視系統，電子保險櫃 • 醫療市場 • 患者資訊和監視系統，電磁成像系統等 • 軍事 • 武器控制

  7. 嵌入式系统應用趨勢 • 資訊家電 • 車上系統 • 軍事工業 • 醫療儀器

  8. 嵌入式系统應用趨勢 • 資訊家電 • 市場巨大 • 低成本要求 • 利潤空間小 • 友善的人機介面 • 網路化 • 車上系統 • 軍事工業 • 醫療儀器

  9. 嵌入式系统應用趨勢 • 資訊家電 • 車上系統 • 與汽車工業相配合 • 可靠性要求較高 • 無線通訊要求 • 軍事工業 • 醫療儀器

  10. 嵌入式系统應用趨勢 • 資訊家電 • 車上系統 • 軍事工業 • 市場壟斷性強 • 可靠性要求高 • 安全性要求高 • 成本要求不高 • 醫療儀器

  11. 嵌入式系统應用趨勢 • 資訊家電 • 車上系統 • 軍事工業 • 醫療儀器 • 進入門檻較高 • 具有網路回報功能 • 具有特殊的轉換器 • 研發週期長 • 超高要求的可靠度

  12. 四、嵌入式系统的基本组成與設計 • 嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支援硬體、嵌入式作業系統及應用軟體系統等組成，它是集軟硬體於一體的可獨立工作的“元件” • 相關領域的支援 • 半導體技術 • 電子技術整合 • 機電整合 • 特殊SENSOR整合 • 客戶導向的應用軟體

  13. 四、嵌入式系统的基本组成與設計 • 硬體 • 系統的功率消耗 • 體積、成本、可靠性 • 處理能力 • 特殊的硬體介面設計 • 電磁相容性等方面 • 軟體

  14. 四、嵌入式系统的基本组成與設計 • 硬體 • 軟體 • RTOS • Linux • WinCE • pSOS • 廠商自行開發

  15. 四、嵌入式系统的基本组成與設計 • 嵌入式處理器 • 嵌入式系統的核心元件 • 品種總量已經超過1000多種，流行體系結構有30幾個系列，其中8051體系的佔有多半 • 嵌入式系统硬體主流 • 32,64位元微處理器是目前嵌入式系統的核心 • 主要硬體廠商包括Motorola、Philip、AMD、ARM、Samsung等 • 新產品出現速率與更新非常快速

  16. 嵌入式計算機核心分類 • 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) • 嵌入式片上系統(System On Chip)

  17. 嵌入式微處理器(EMPU) • 一般電腦中的CPU • 專門設計的電路板 • 只保留和嵌入式應用有關的母板功能 • 增強工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面 • 功能與和工業控制電腦相似 • 嵌入式處理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等

  18. 嵌入式微控制器(MCU) • 又稱單晶片 • 以某一種微處理器內核為核心，晶片內部整合ROM/EPROM、RAM、匯流排、匯流排邏輯、定時/計數器、WatchDog、I/O、串列埠、脈寬調製輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和介面 • 微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。

  19. 嵌入式微控制器(MCU) • 代表性的系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300、84等。 • 另外還有許多半通用系列如：支援USB介面的MCU 8XC930/931、C540、C541；支援I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和相容系列。目前MCU占嵌入式系統約70％的市場。

  20. 嵌入式DSP處理器(EDSP) • DSP處理器對系統結構和指令進行了特殊設計，使其適合於執行DSP演算法，編譯效率較高，指令執行速度也較高。 • 在數位濾波、FFT、頻譜分析等方面DSP演算法正在大量進入嵌入式領域，DSP應用正從在一般單晶片中以普通指令實現DSP功能，過渡到採用嵌入式DSP處理器。

  21. 嵌入式DSP處理器(EDSP) • 代表性的產品是Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。 • TMS320系列處理器包括用於控制的C2000系列，移動通訓的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。 • DSP56000目前已經發展成為DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等幾個不同系列的處理器

  22. 系統晶片(SOC) • 在一個矽晶片上實現一個複雜的系統 • 整個嵌入式系統大部分均可整合到一塊或幾塊晶片中去 • 應用系統電路板將變得很簡潔 • SOC可以分為通用和專用兩類。 • 通用SOC系列 • Motorola的M-Core • ARM系列 • MIPS系列 • 專用SOC系列，一般專用於某個或某類系統中。 • 通訊設備SOC • 手機 • 網路 • 影音設備SOC • DVD Player • MP3 Player

  23. 五、嵌入式趨勢 • 日益增長的功能密度 • 更高的可靠性保障 • 靈活的網路連接 • 分散式應用和移動應用 • 多媒體資訊處理 • 更便捷的資訊共用 • 適應更加激烈的市場競爭

  24. 全球嵌入式微元件之產值

  25. THE END Thanks you.

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