Tài liệu Hệ nhúng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

1
Môn học
HỆ NHÚNG
GV: Phạm Văn Thuận
Bộ môn Kỹ thuật Máy tính
Viện CNTT&TT- ĐH BKHN
email:
Hệ nhúng
2
Mục tiêu môn học
 Sau khi kết thúc môn học này, sinh viên có thể
• Trình bày kiến trúc tổng thể và hoạt động của một
hệ thống nhúng bất kỳ
• Trình bày được kiến trúc vi điều khiển
• Biết sử dụng các môi trường phát triển và lập
trình firmware cho hệ nhúng
• Biết lập trình ứng dụng ghép nối trên máy tính
• Nắm bắt một số công nghệ mới
Hệ nhúng
3
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
4
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 và lập trình firmware
Chương 4: Hệ điều hành nhúng
Chương 5: Phần mềm điều khiển trên PC
Chương 6: Giới thiệu công nghệ mới
Hệ nhúng
5
Nội dung chương 1
Chương 1: Tổng quan hệ thống nhúng
1.1. Khái niệm hệ nhúng
1.2. Kiến trúc tổng thể hệ thống nhúng
Hệ nhúng
6
1.1. Khái niệm hệ nhúng
Máy tính nhúng (Embedded Computer)
 Được đặt trong thiết bị khác (bao gồm cả phần
cứng và các kết cấu cơ khí) để điều khiển thiết bị
đó làm việc
 Được thiết kế chuyên dụng
Ví dụ:
• Điện thoại di động
• Bộ điều khiển trong máy giặt, điều hòa nhiệt độ
• Một số thiết bị mạng: Switch, Router, …
 Giá thành: từ vài USD đến hàng trăm ngàn USD

Hệ nhúng

7
Khái niệm hệ nhúng
Hệ nhúng (Embedded System)
 Một máy tính nhúng
 Nhiều máy tính nhúng liên kết với nhau

Hệ nhúng
8
Ví dụ
Bàn chải đánh răng có
sử dụng vi điều khiển
8bit được lập trình cho
phép
- Thay đổi tốc độ, thời
gian, dùng pin sạc

Hệ nhúng
9
Ví dụ
Cấu tạo bên trong một con chuột máy tính
Chuột, bàn phím máy
tính được trang bị bộ vi
điều khiển 8bit
-Bắt chuyển động, bắt
phím
-Mã hóa, kết nối với
máy tính

Hệ nhúng
10

Ví dụ
Ổ cứng máy tính
-Vi điều khiển 32 bit
(ARM)
-Tích hợp bộ xử lý tín
hiệu số

Hệ nhúng
11
Ví dụ
Máy in, máy photocopy
-Vi điều khiển Intel,
Motorola, ARM…
-Kết nối máy tính


Hệ nhúng
12
Ví dụ
Máy bán hàng tự động
- Vi điều khiển: 16-bit
Hitachi H8/300H Processors
- Cơ cấu chấp hành (motor,
tay máy)


Hệ nhúng
13
Ví dụ
Máy ảnh kỹ thuật số

-Vi điều khiển DIGIC II
Image Processor



Hệ nhúng
14
Ví dụ
Sony Aibo ERS-7
Robotic Dog
- Vi điều khiển 64 bit MIPS
R7000
- Hệ điều hành Aperios
Sony’s Real Time OS



Hệ nhúng
15
Ví dụ
Point of Sales System
-Vi xử lý Intel X86
-OS: Windows XP
Embedded


Hệ nhúng
16
Ví dụ
Systems DL2 Digital

Media Server: tạo hiệu
ứng ánh sáng trên sân
khấu
-Vi xử lý Intel X86
-OS: Windows XP
Embedded



Hệ nhúng
17
Ví dụ
Tektronix Logic
Analyser
-Vi xử lý Intel X86
-OS: Windows XP


Hệ nhúng
18
Ví dụ
Cánh tay robot
-Vi xử lý Intel X86
-OS: Windows XP
Embedded & others



Hệ nhúng
19

Ví dụ
iPhone SmartPhone
-Vi xử lý Apple A4
-OS: iOS 4
-Hỗ trợ màn hình chạm
đa điểm


Hệ nhúng
20
Việt Nam???
Bkav SmartHome
-Hạ tầng mạng không
dây chuẩn Zigbee
-Hệ thống điều khiển 3D
-Tiết kiệm điện năng
-Tự động hoàn toàn
theo các kịch bản được
thiết lập


Hệ nhúng
21
Việt Nam???
Robot đánh bóng bàn
ToSy
-Vi xử lý hiệu năng cao
-Trí tuệ nhân tạo
-Cơ khí chính xác

Hệ nhúng
22
Việt Nam???
Robot hàn tự động
-Vi xử lý hiệu năng cao
-Hệ điều hành nhúng
-Cơ khí chính xác



Hệ nhúng
23
1.2. Kiến trúc tổng thể hệ thống nhúng
 Kiến trúc hệ thống nhúng
• Kiến trúc tổng thể
• Kiến trúc vào ra hệ thống nhúng
• Mô hình lập trình hệ thống nhúng
 Đặc trưng hệ thống nhúng

Hệ nhúng
24
Kiến trúc tổng thể
•Hardware Layer (thành
phần bắt buộc): tất cả
các thành phần vật lý (vi
xử lý, bộ nhớ, hệ thống
vào ra, cơ cấu chấp
hành…)

•System Software Layer
(Phần mềm hệ thống):
hệ điều hành, device
driver…
•Application Software
Layer (Phần mềm ứng
dụng)
Hệ nhúng
25
Kiến trúc tổng thể