第十章-案例分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第,12,章 案例分析,2,内容,PDA,GPS,接收机,IP,电话系统,水表智能抄表系统,防火墙,信息家电,嵌入式医用灭菌仪,3,1 PDA,PDA,是,Personal Digital Assistant,的缩写，字面意思是“个人数字助理”。它最早出现于,1993,年，是由,Apple,公司推出的,Newton Message Pad,。此后，各种各样的,PDA,产品就大量涌现。,分类,广义,-,掌上电脑,狭义,-,电子记事本,4,1 PDA,PDA,的配置和组成,嵌入式处理器,内存,-ROM,RAM,LCD,显示器,输入系统,-,笔输入,通信功能,-,接口,网络功能,-,无线、,modem,5,1 PDA,PDA,的软件配置,操作系统,3COM,公司的,PalmOS,微软的,Windows CE,英国的,Psion,公司的操作系统,Epoc32,其它：,Linux,应用软件,例：,Microsoft,推出了,Pocket PC 2002,软件包。该软件包在,WinCE 3.0,的基础上，集成了微软享誉全球的,OFFICE,软件（,Pocket Office,）和,Internet,浏览器（,Pocket IE,），并配备了强大的多媒体功能（录音、,Media Player,、,Reader,等），使,PDA,同时成为一部,MP3,播放机和一台掌上游戏机。,6,1 PDA,PDA,的应用,普通应用,面向股民的股票分析系统,面向网络用户的上网软件和聊天系统,服务于医药卫生及保险等行业的医务和保险管理系统,警察,PDA,系统,工业组态工具,PDA(,有时称为手持终端,),其它：军事、与手机的结合等,7,1 PDA,发展趋势,（,1,）彩色显示将迅速取代黑白显示，并且，彩色液晶的指标不断提高，真彩色和快的刷新速度将是彩色,PDA,显示屏的发展方向；,（,2,）电池寿命将大大延长；,（,3,）更大容量的内存，包括,RAM,和,FLASH,；,（,4,）随着手写识别技术和语音识别技术的进步，掌上电脑的输入将更加方便；,（,5,）大量应用软件的涌现使掌上电脑功能更强；,（,6,）软调制解调器技术大量应用，掌上电脑与通信终端相结合；,（,7,）软硬件接口标准化，异种掌上电脑联网更容易；,（,8,）可能以车载电脑、,GPS,终端、智能家电控制器、智能卡读写器和机顶盒等各种面目出现在不同的消费电子市场；,（,9,）,PDA,与移动通信终端（如手机）的紧密结合；,（,10,）处理器的性能不断提高。,8,1 PDA,几个,PDA,介绍,-,Casio,的,Cassiopeia EM500,1,）操作系统：,Windows CE 3.0,（,Pocket PC,）；,2,）,CPU,：,NEC Vr4122,的,32,位,MIPS,嵌入式处理器；,3,）显示器：,240320,，,TFT,液晶显示，,65536,色；,4,）存储器：,16MB RAM,，,16MB ROM;,5,）接口：,RS232C,串口、,IRDA,红外端口、,USB,接口、,MMC,卡槽、,CF,卡槽、内置扬声器、麦克风及立体声耳机插孔和直流（,DC,）插孔；,6,）电源：可充电的锂电池（一般可使用,6,小时）。,9,1 PDA,几个,PDA,介绍,-,Sony,的,Palm,产品,Clie,1,）操作系统：,Palm OS,（,R,）,3.5,版；,2,）内存：,8MB DRAM/2MB Flash/8MB,内存棒；,3,）接口：,USB,接口、红外端口；,4,）显示：高对比度、背灯式单色,LCD,，,160160,分辨率；,5,）电源：内置的可充电的锂电池，正常情况下一次充电可以维持,15,天。,10,1 PDA,几个,PDA,介绍,-,Psion 5MX,1,）操作系统：,EPOC,（,32,位，多任务处理）；,2,）处理器：,32,位,ARM710T RISC,，,36 MHz,；,3,）内存：,16MB RAM,；,4,）,CF,卡槽：可使用一个,Psion,存储盘（,CF,标准，最多存储,20 MB,数据）；,5,）显示：灰度等级,16,，,640240,像素，背光，触摸屏，,100,字符,26,行，高放大倍率，可视范围,133mm50 mm,；,6,）键盘：专利保护，按指法排列的外置键盘，屏幕外的下侧有,9,个管理应用程序的图标快捷键，屏幕外的左侧有,5,个图标命令键；,7,）接口：,RS232,接口，,Modem,接口（最大数据传输率可达,115 KB/s,），,IRDA,接口；,8,）声音：内置扬声器，麦克风供数字式声音录入，外置系列按键（录音，停止,/,播放，返回和告警）；,9,）电池：两节,AA,碱性电池（可用一个月），标准,3V,备份,CR2032,锂电池（用以更换电池时保护,RAM,）。,11,1 PDA,硬件设计,-,以,C33 PDA,为例,C33 PDA,是基于,EPSON S1C33 MCU,开发的一款,PDA,原型机，,设计目标,针对中、低档,PDA,市场。该,PDA,可以提供完整的个人信息管理功能，如通信录、记事和备忘、日程安排、便笺、计算器、录音和辞典等。此外，还提供应用软件的,动态加载功能,，允许使用者增,/,删少量的新功能。,该,PDA,的开发可以完全遵循嵌入式系统的开发过程，即从需求分析出发，通过设计、编码、测试等阶段，然后正式投入使用。,12,1 PDA,硬件设计,-,硬件配置,（,1,）处理器：,32,位,EPSON S1C33000 MCU,系列，,RISC,，最大,60 MHz,（,3.3V,）；,（,2,）内存；,416 MBRAM,，,8MB Flash,（,3,）显示：,LCD,，触摸屏，彩色；,（,4,）接口：,RS232,快速串行接口，,IRDA,接口，,USB,接口，,CF,卡槽和,Modem,接口；,（,5,）声音：内置扬声器、麦克风以及功放；,（,6,）电源：电池。,13,1 PDA,硬件设计,-,功能模块设计,14,1 PDA,硬件设计,-,逻辑图设计：以总线为核心,15,1 PDA,硬件设计,-CPU,子系统,16,1 PDA,硬件设计,-LCD,子系统,17,1 PDA,硬件设计,-SRAM,子系统,18,1 PDA,硬件设计,-Power,支持电路子系统,19,1 PDA-PCB,设计,一些电路板的,EDA,工具，具有自动布局和自动布线功能。当然，对于强大的,EDA,工具，我们可以使用这些自动功能；但是，对于普通的,EDA,工具，设计的电路板如果比较复杂（超过,6,层板），,一般建议使用人工布局和布线。,人工布局和布线，通常的做法是参照原理图进行布线，布线完成后可以利用,EDA,软件工具对布线的结果进行设计规则检查（,Design Rule Check,，,DRC,），这种检查是原理图和,PCB,图的,交叉检查,，因此可靠性非常高。,根据,PCB,图就可制成所需的,C33 PDA,电路板（,PCB,）。,PCB,板制作完成后，需要对,PCB,版进行检查，通常,PCB,板的制造厂家会进行这一工序。为了可靠起见，研发时检查,PCB,的工艺也是必要的。,20,1 PDA,软件配置,21,1 PDA,软件开发,需求分析,概要设计,详细设计,编码和运行,22,内容,PDA,GPS,接收机,IP,电话系统,水表智能抄表系统,防火墙,信息家电,23,2 GPS,接收机,GPS,概述,GPS,技术的研究人员都在研究如何利用,GPS,接收机在高动态环境下进行精确定位，同时降低接收机的成本。但是直到现在，许多民用,GPS,接收机的实时动态性能和定位精度还是不高。,原因,-,处理器的性能不高。,高性能的处理器成本较高,采用,ARM,处理器,-,本例,24,2 GPS,接收机,-,方框图,LNA,25,2 GPS,接收机,-,原理框图,原理框图,26,2 GPS,接收机,-,方框图,操作系统平台的选择,Nucleus Plus,SDT2.51,或,ADS1.2,仿真器等,性能考虑,处理速度：,AT91M40800,MIPS/MHz,：,180mW40MHz,，,3.3V,功耗,27,内容,PDA,GPS,接收机,IP,电话系统,水表智能抄表系统,防火墙,信息家电,28,3,水表智能抄表系统,智能抄表系统框图,抄表手机,智能水表,汇集器与网络系统,公司业务网络,智能水表,智能水表,汇集,抄表手机,公司系统主机,29,3,水表智能抄表系统,智能抄表系统框图,抄表手机,智能水表,汇集器与网络系统,30,3,水表智能抄表系统,智能抄表系统框图,抄表手机,FLASH,SDRAM,LCD TCM-A0902,USB9603,31,内容,PDA,GPS,接收机,IP,电话系统,水表智能抄表系统,防火墙,信息家电,32,4,防火墙,33,4,防火墙,技术发展,包过滤技术,代理技术,状态监视技术,产品形式,普通的计算机,+,防火墙软件,专用防火墙,-,嵌入式系统,34,4,防火墙,-,硬件组成,（,1,）,CPU/MPU,：计算处理来自系统的所有指令。,（,2,）,ROM,：用于存放系统启动、初始化、自检和基本操作系统程序。,（,3,）,FLASH MEMORY,：用于存放操作系统映像，包括网络模块等。,（,4,）,NVRAM,：用于存放配置文件，掉电后文件依然存在。,（,5,）,RAM,：程序代码的运行空间和公共缓存区。,（,6,）以太网口：与以太网络进行数据通信的接口。,（,7,）,UART,：用于提供给用户一个配置管理接口，即通常所说的,CONSOLE(,控制台,),口。,35,4,防火墙,性能参数,36,内容,PDA,GPS,接收机,IP,电话系统,水表智能抄表系统,防火墙,信息家电,37,5,信息家电,概述,大型计算机（贵族时代）,微机（平民时代）,信息家电（普通消费品）,两个方面,智能化,-,集成了嵌入式处理器,网络化,-,与,internet,的连接,目标,提高人们的生活品质,38,5,信息家电,-,主要功能,（,1,）播放数字视频节目；,（,2,）支持多协议的,Internet,功能，具有良好的,Web,性能，使家中设备良好地实现,Internet,共享；,（,3,）支持多家电网络协议的,家庭网络控制中心功能,，提供足够的宽带通信服务接口，同时还应当能够对家用电器实施各种有效的控制机制；,（,4,）具有,家庭信息服务器,的功能，为家庭事务管理提供必要的数据服务，最终完成家庭购物、办公、交互教学、视频点播等全方位应用,39,5,信息家电,-,特点,（,1,）处理器发展趋向低成本、高整合性与低功耗；,（,2,）整合数字与模拟处理的技术；,（,3,）较,PC,更强调通讯能力；,（,4,）利用软件增加产品的差异性。,40,5,信息家电,-,目前主要类型,可访问,internet,的智能电话,具有自学习与记忆功能的厨房家电,普及性电脑,/,掌上电脑,机顶盒：电视系统,=,显示器,+,机顶盒,交互式电视,带硬盘的电视机或家电,41,5,信息家电,硬件平台,片上系统：,SOC,嵌入式芯片,Webchip,42,5,信息家电,-,软件系统,（,1,）设备驱动程序层,很显然，该层是根据硬件平台的不同而为操作系统提供的设备驱动规则，同时也为应用程序提供了一个透明的软件接口。,（,2,）操作系统层,使用嵌入式操作系统，例如,Win CE,，,Linux,等。,（,3,）逻辑资源层,该层中的软件为可选择安装的模块。主要有,TCP/IP,模块、文件系统等。,（,4,）中间件层,（,5,）应用层,设备驱动程序层,应用层,操作系统中间件,逻辑资源层,操作系统层,43,Bitbus,总线,概述,44,bitbus,拓扑结构,主节点,344,DIO,4410,DIO,4420,DIO,4410,DIO,4420,每段,1200m,，共,10,段,速率：,62.5kbps,，,375kbps,异步,2.4Mbps,同步,45,344,板结构,RUPI44,系列,ROM,RAM,ISA,总线接口,Bitbus,网络接口,译码器,系统配置与节点地址,46,344,电路结构,RUPI44,系列,ROM,RAM,ISA,总线接口,Bitbus,网络接口,译码器,系统配置与节点地址,47,344-CPU,子系统,48,344-,存储器子系统,49,344-,系统配置与节点地址,50,344-AT,总线接口,51,344-,与,PC,通信的双向队列,52,小结,通过案例，介绍嵌入式系统的开发过程,嵌入式系统的组成,硬件系统,处理器,存储器,I/O,系统,软件系统,操作系统,应用软件,