计算机控制系统(清华大学出版社)课件嵌入式PLC-图文.pptx

【嵌入式系统基本概念】 嵌入式系统是计算机科学中的一个重要领域，它是指被设计用来控制、监视或辅助设备、机器和工厂运作的设备。根据电气工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是一种专门的计算机系统，强调应用中心、计算机技术基础以及根据具体需求定制软硬件的能力。嵌入式系统的特点包括小型系统内核、高度专业化、系统精简、采用实时操作系统、多任务处理以及需要专门的开发工具和环境。 【嵌入式系统的分类】 在硬件层面，嵌入式系统可以分为芯片级、模块级和系统级嵌入。软件方面则依据实时性要求，分为非实时系统和实时系统，其中实时系统又分为硬实时和软实时。硬实时系统对于任务的执行时间有严格要求，任何延迟可能导致系统崩溃，而软实时系统则允许偶尔的延迟。 【嵌入式处理器类型】 1. 嵌入式微控制器（MCU）：如单片机，集成了多种功能和外设，适用于控制应用，具有良好的可靠性和低功耗。 2. 嵌入式微处理器（EMPU）：基于通用CPU，针对嵌入式应用进行了优化，去除冗余部分。 3. 数字信号处理器（DSP）：专为信号处理设计，擅长高速数据处理。 4. 嵌入式片上系统（SoC）：在一个芯片上集成整个复杂系统，实现软硬件的无缝结合。 【开发设计工具】 在硬件设计方面，使用到的工具有系统级设计工具、模拟电路仿真工具、印刷电路设计工具以及可编程逻辑器件设计工具。软件开发平台包括高级语言编译器、在线仿真系统、源程序模拟器和实时多任务操作系统（RTOS），其中既有商业化的RTOS，如VxWorks和Palm OS，也有开源选项，如Linux和μC/OS。 【嵌入式系统的应用和发展趋势】 嵌入式系统应用广泛，发展趋势体现在经济性、小型化、可靠性、高速度和智能化。随着技术进步，嵌入式系统正变得更加经济实惠、便携、可靠、高效，并且具备智能特性。同时，它们也日益融入网络化，实现更加紧密的互联互通。 【软硬件协同设计技术】 在设计嵌入式系统时，软硬件协同设计技术是关键。传统的设计方法通常是将系统划分为独立的软件和硬件部分，然后分别开发。而现代设计趋势是硬件和软件的紧密协作，以优化整体性能和效率。 嵌入式系统是现代科技的核心组成部分，广泛应用于各个领域，从工业自动化到消费电子产品，其发展不断推动技术的创新和进步。了解并掌握嵌入式系统的概念、分类、处理器类型、开发工具以及设计方法，对于理解和应用这些系统至关重要。