Bài giảng hệ nhúng chương 1 phạm văn thuận

Môn học HỆ NHÚNG GV: Phạm Văn Thuận Bộ môn Kỹ thuật Máy tính Viện CNTT&TT- ĐH BKHN email: thuanpv@soict.hut.edu.vn Mục tiêu môn học  Sau kết thúc mơn học này, sinh viên • Trình bày kiến trúc tổng thể hoạt động hệ thống nhúng • Trình bày kiến trúc vi điều khiển • Biết sử dụng mơi trường phát triển lập trình firmware cho hệ nhúng • Biết lập trình ứng dụng ghép nối máy tính • Nắm bắt số công nghệ Hệ nhúng Tài liệu tham khảo  Tài liệu tham khảo chính: • Embedded C Micheal J.Pont (8051) • Building Embedded Linux System, Karim Yaghmour • Linux Device Driver, Jonathan Corbet • ARM System Developer Guide-Designing and Optimizing System Software, Andrew N.Sloss • Embedded Systems Architecture: A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers, Tammy Noergaard Hệ nhúng Nội dung môn học Chương 1: Tổng quan hệ thống nhúng Chương 2: Quy trình phát triển hệ thống nhúng Chương 3: Vi điều khiển lập trình firmware Chương 4: Hệ điều hành nhúng Chương 5: Phần mềm điều khiển PC Chương 6: Giới thiệu công nghệ Hệ nhúng Nội dung chương Chương 1: Tổng quan hệ thống nhúng 1.1 Khái niệm hệ nhúng 1.2 Kiến trúc tổng thể hệ thống nhúng Hệ nhúng 1.1 Khái niệm hệ nhúng Máy tính nhúng (Embedded Computer)  Được đặt thiết bị khác (bao gồm phần cứng kết cấu khí) để điều khiển thiết bị làm việc  Được thiết kế chun dụng Ví dụ: • Điện thoại di động • Bộ điều khiển máy giặt, điều hịa nhiệt độ • Một số thiết bị mạng: Switch, Router, …  Giá thành: từ vài USD đến hàng trăm ngàn USD Hệ nhúng Khái niệm hệ nhúng Hệ nhúng (Embedded System)  Một máy tính nhúng  Nhiều máy tính nhúng liên kết với Hệ nhúng Ví dụ Bàn chải đánh có sử dụng vi điều khiển 8bit lập trình cho phép - Thay đổi tốc độ, thời gian, dùng pin sạc Hệ nhúng Ví dụ Chuột, bàn phím máy tính trang bị vi điều khiển 8bit -Bắt chuyển động, bắt phím -Mã hóa, kết nối với máy tính Cấu tạo bên chuột máy tính Hệ nhúng Ví dụ Ổ cứng máy tính -Vi điều khiển 32 bit (ARM) -Tích hợp xử lý tín hiệu số 10 Hệ nhúng Việt Nam??? Bkav SmartHome -Hạ tầng mạng không dây chuẩn Zigbee -Hệ thống điều khiển 3D -Tiết kiệm điện -Tự động hoàn toàn theo kịch thiết lập 20 Hệ nhúng Việt Nam??? Robot đánh bóng bàn ToSy -Vi xử lý hiệu cao -Trí tuệ nhân tạo -Cơ khí xác 21 Hệ nhúng Việt Nam??? Robot hàn tự động -Vi xử lý hiệu cao -Hệ điều hành nhúng -Cơ khí xác 22 Hệ nhúng 1.2 Kiến trúc tổng thể hệ thống nhúng  Kiến trúc hệ thống nhúng • Kiến trúc tổng thể • Kiến trúc vào hệ thống nhúng • Mơ hình lập trình hệ thống nhúng  Đặc trưng hệ thống nhúng 23 Hệ nhúng Kiến trúc tổng thể •Hardware Layer (thành phần bắt buộc): tất thành phần vật lý (vi xử lý, nhớ, hệ thống vào ra, cấu chấp hành…) •System Software Layer (Phần mềm hệ thống): hệ điều hành, device driver… •Application Software Layer (Phần mềm ứng dụng) 24 Hệ nhúng Kiến trúc tổng thể 25 Hệ nhúng Ví dụ - Hệ nhúng Mini2440 26 Hệ nhúng KIT mini2440  Hardware Layer 27 Hệ nhúng KIT mini2440  System Software Layer • Hệ điều hành: Linux, Windows CE, Android • Bootloader: Nboot, Uboot, Supervivi • Driver: LCD Driver Ethernet Driver USB Host/Slave driver SD card driver CMOS Camera Driver Wifi driver … 28 Hệ nhúng KIT mini2440  Application Software Layer • • • • Phần mềm nghe nhạc Phần mềm game Phần mềm thu thập số liệu điều khiển … 29 Hệ nhúng Kiến trúc vào hệ thống nhúng  Hệ nhúng sử dụng nhiều chuẩn giao tiếp vào • • • • • UART USB Ethernet SPI, I2C, CAN … 30 Hệ nhúng Mơ hình lập trình hệ thống nhúng •Host: hệ thống chứa môi trường phát triển •Target: hệ nhúng cần phát triển ứng dụng 31 Hệ nhúng Mô hình lập trình hệ thống nhúng •Host: hệ thống chứa mơi trường phát triển •Target: hệ nhúng cần phát triển ứng dụng 32 Hệ nhúng Đặc trưng hệ thống nhúng  Thường bị giới hạn tài nguyên: hiệu xử lý, dung lượng nhớ…  Thường thiết kế chuyên dụng  Thỏa mãn yêu cầu độ tin cậy khả chịu lỗi cao, yêu cầu tính thời gian thực (Realtime) 33 Hệ nhúng Thảo luận 34 Hệ nhúng ... khiển PC Chương 6: Giới thiệu công nghệ Hệ nhúng Nội dung chương Chương 1: Tổng quan hệ thống nhúng 1. 1 Khái niệm hệ nhúng 1. 2 Kiến trúc tổng thể hệ thống nhúng Hệ nhúng 1. 1 Khái niệm hệ nhúng Máy... Noergaard Hệ nhúng Nội dung môn học Chương 1: Tổng quan hệ thống nhúng Chương 2: Quy trình phát triển hệ thống nhúng Chương 3: Vi điều khiển lập trình firmware Chương 4: Hệ điều hành nhúng Chương. .. CAN … 30 Hệ nhúng Mơ hình lập trình hệ thống nhúng •Host: hệ thống chứa môi trường phát triển •Target: hệ nhúng cần phát triển ứng dụng 31 Hệ nhúng Mô hình lập trình hệ thống nhúng •Host: hệ thống