Bài giảng Hệ nhúng - Phạm Ngọc Hưng

Chia sẻ: Đinh Tường Vi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:334

Thêm vào BST

Báo xấu

239
lượt xem 49
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hệ nhúng - Phạm Ngọc Hưng với kết cấu gồm 5 chương giới thiệu những nội dung tổng quan về hệ nhúng, thiết kế phần cứng hệ nhúng, vi điều khiển, lập trình vi điều khiển, hệ nhúng Arm Linux. Với các bạn đang học chuyên ngành công nghệ thông tin thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích dành cho các bạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ nhúng - Phạm Ngọc Hưng

Môn học (IT4210) HỆ NHÚNG Bộ môn Kỹ thuật Máy tính Viện CNTT&TT- ĐH BKHN GV: Phạm Ngọc Hưng Email: hungpn@soict.hust.edu.vn HungPN-HUST Embedded System
Giới thiệu môn học  Hệ nhúng IT4210 (3-0-1-6)  Thời lượng: 45 LT&BT + 15 TN  Yêu cầu kiến thức nền tảng: • Kiến trúc m|y tính • Vi xử lý • Lập trình C  Đ|nh gi|: 30% QT + 70% CK HungPN-HUST Embedded System 2
Mục tiêu môn học  Nắm được kiến trúc tổng quan, đặc điểm v{ hoạt động của một hệ nhúng.  Biết thiết kế hệ nhúng cơ bản (nguyên lý, mạch)  Nắm được kiến trúc vi điều khiển  Biết lập trình vi điều khiển từ cơ bản đến n}ng cao với c|c dòng vi điều khiển phổ biến.  Nghiên cứu ph|t triển hệ nhúng ARM Linux với c|c giao tiếp v{o ra cơ bản, n}ng cao, cơ chế x}y dựng device driver  L{m quen với nền tảng lập trình Qt cho hệ nhúng ARM Linux HungPN-HUST Embedded System 3
T{i liệu tham khảo  Books: • Architecture and Programming of 8051 Microcontrollers, Milan Verle • Embedded C, Micheal J.Pont, 2002 • Designing embedded hardware, John Catsoulis, 2005 • Introduction to Embedded Systems, Lee & Seshia, UC Berkeley, 2011 • Embedded Systems Architecture: A Comprehensive Guide for Engineers and Programmers, Tammy Noergaard • Linux Device Driver • C++ GUI programming with QT  Websites: • http://www.mikroe.com • https://sites.google.com/site/embedded247 • http://www.friendlyarm.net/ • http://qt-project.org HungPN-HUST Embedded System 4
Nội dung Chương 1. Tổng quan về hệ nhúng (3T) Chương 2. Thiết kế phần cứng hệ nhúng (6T) Chương 3. Vi điều khiển (6T) Chương 4. Lập trình vi điều khiển (12T) Chương 5. Hệ nhúng Arm Linux (15T) B{i tập: Lập trình vi điều khiển, mô phỏng Proteus Thí nghiệm: Hệ nhúng Arm Linux (03 b{i) HungPN-HUST Embedded System 5
Chương 1. Tổng quan về hệ nhúng  1.1. Giới thiệu về hệ nhúng  1.2. Đặc trưng của hệ nhúng  1.3. Kiến trúc tổng quan hệ nhúng HungPN-HUST Embedded System 6
1.1. Giới thiệu về hệ nhúng Hệ nhúng (Embedded System) ?  Sự kết hợp giữa phần cứng máy tính, phần mềm, cơ cấu cơ khí và các thành phần khác để thực hiện một chức năng chuyên biệt. (Michael Barr, Programming Embedded System in C and C++)  Một ứng dụng chứa ít nhất một máy tính lập trình được (thường là vi điều khiển, vi xử lý, …) mà người sử dụng nhìn chung thường không nhận thức được đó là một hệ thống dựa trên máy tính (Michael J. Pont, Embedded C) HungPN-HUST Embedded System 7
Giới thiệu về hệ nhúng  Embedded Systems (ES) = information processing systems embedded into a larger product HungPN-HUST Embedded System 8
Giới thiệu về hệ nhúng  Sơ đồ khái quát của một hệ nhúng  C|c th{nh phần cơ bản tạo nên một hệ nhúng: • Bộ vi xử lý • Phần mềm trong bộ nhớ chính, có thể nằm trên cùng một chip với bộ vi xử lý hoặc nằm ngo{i • Tất cả c|c hệ nhúng đều chứa một v{i kiểu v{o ra HungPN-HUST Embedded System 9
Lĩnh vực ứng dụng  C|c ứng dụng hệ nhúng được sử dụng rất rộng r~i trong thực tế: • Mobile phones • Automotive applications (in cars, aerospace, traffic…). • Domestic appliances (including dishwashers, televisions, washing machines, microwave ovens, video recorders, security systems, garage door controllers). • Medical equipment (drug delivery systems, MRI scanners). • Industrial equipment • v.v… HungPN-HUST Embedded System 10
Ví dụ về hệ nhúng  In Cars: HungPN-HUST Embedded System 11
Ví dụ về hệ nhúng  Consumer electronics, home electronics, … . HungPN-HUST Embedded System 12
Ví dụ về hệ nhúng M|y b|n h{ng tự động - Vi điều khiển: 16-bit Hitachi H8/300H Processors - Cơ cấu chấp h{nh (motor, tay m|y) B{n chải đ|nh răng - Sử dụng vi điều khiển 8 bit M|y ảnh kỹ thuật số - Vi điều khiển DIGIC II Image Processor HungPN-HUST Embedded System 13
Ví dụ về hệ nhúng Chuột m|y tính được trang bị bộ vi điều khiển 8 bit - Bắt chuyển động, bắt phím - Mã hóa, kết nối với m|y tính Ổ cứng m|y tính - Vi điều khiển 32 bit (ARM) - Tích hợp bộ xử lý tín hiệu số HungPN-HUST Embedded System 14
Ví dụ về hệ nhúng Sony Aibo ERS-7 Robotic Dog - Vi điều khiển 64 bit MIPS R7000 - Hệ điều h{nh Aperios Sony’s Real Time OS Point of Sales System - Vi xử lý Intel X86 - OS: Windows XP Embedded HungPN-HUST Embedded System 15
Ví dụ về hệ nhúng  KIT FriendlyARM micro2440 HungPN-HUST Embedded System 16
Ví dụ về hệ nhúng (Việt Nam) Bkav SmartHome - Hạ tầng mạng không d}y chuẩn Zigbee - Hệ thống điều khiển 3D - Tiết kiệm điện năng - Tự động ho{n to{n theo c|c kịch bản được thiết lập Robot ToSy -Vi xử lý hiệu năng cao -Trí tuệ nh}n tạo -Cơ khí chính xác HungPN-HUST Embedded System 17
1.2. Đặc trưng của hệ nhúng  (1) Mục đích chuyên dụng (special-purpose): • Thông thường, hệ nhúng được thiết kế để thực hiện một chương trình nào đó, lặp đi lặp lại • Thực hiện nhiều chức năng nhưng cùng một mục đích HungPN-HUST Embedded System 18
Đặc trưng của hệ nhúng  (2) Ràng buộc chặt chẽ bởi các yếu tố: • Chi phí • Hệ thống đơn giản • Dựa trên ít thành phần • Tốc độ xử lý • Năng lượng tiêu thụ  (3) Giới hạn về tài nguyên: • Hiệu năng bộ vi xử lý • Dung lượng bộ nhớ HungPN-HUST Embedded System 19
Đặc trưng của hệ nhúng  (4) Tính tương tác và đ|p ứng sự kiện thời gian thực: • Thường xuyên tương tác với các sự kiện bên ngoài (reactive) • Xử lý tính toán đ|p ứng thời gian thực (real time)  (5) Thỏa mãn yêu cầu về: • Độ tin cậy • Khả năng chịu lỗi  Ví dụ (in car): • ABS • airbag HungPN-HUST Embedded System 20