08 嵌入式系统软件开发技术BSP和驱动
嵌入式系统开发
嵌入式系统开发嵌入式系统是指内嵌在其他设备或系统中，实现特定功能的计算机系统。
它通常集成了硬件和软件，通过专门的开发平台进行开发和编程。
嵌入式系统广泛应用于各个领域，如汽车、家电、医疗设备、通信设备等。
本文将围绕嵌入式系统开发展开，介绍嵌入式系统的基本原理、开发流程以及相关技术。
一、嵌入式系统的基本原理嵌入式系统的基本原理是将处理器、存储器、输入输出设备等硬件组件集成在一起，通过操作系统和应用程序实现特定的功能需求。
常见的嵌入式系统采用单片机或微处理器作为核心处理器，具有较小的体积和功耗。
嵌入式系统的设计需要考虑硬件平台的选择、外设的接口设计、系统调度和任务管理等方面。
同时，软件开发也是嵌入式系统的重要组成部分，包括操作系统的移植、设备驱动程序的编写以及应用程序的开发。
二、嵌入式系统开发流程嵌入式系统的开发流程包括需求分析、硬件设计、软件开发、集成测试和发布等环节。
下面将逐一介绍各个环节的内容。
1. 需求分析在嵌入式系统开发之前，需要明确系统的功能需求和性能要求。
通过与用户沟通和需求分析，确定硬件平台、输入输出设备和外部接口等方面的需求。
2. 硬件设计硬件设计是指基于嵌入式系统的功能需求，选择合适的处理器、存储器、外设等硬件组件，并进行相应的电路设计和PCB布局。
硬件设计需要考虑系统的稳定性、扩展性和功耗等因素。
3. 软件开发软件开发是嵌入式系统开发的关键环节。
首先，根据硬件平台的选择，进行操作系统的移植和配置。
然后，编写设备驱动程序，实现对外设的控制和数据交换。
最后，根据系统需求，开发应用程序，实现特定功能。
4. 集成测试集成测试是将硬件和软件进行整合，测试系统的功能和性能是否满足需求。
通过功能测试、性能测试和稳定性测试，发现并修复系统中的缺陷和问题。
5. 发布在集成测试通过后，将嵌入式系统制作成最终产品，进行出厂测试和质量控制。
然后，将产品发布给客户或上线市场。
三、嵌入式系统开发的相关技术嵌入式系统开发涉及到多个技术领域，下面将介绍几个重要的技术。
嵌入式系统的驱动程序开发
嵌入式系统的驱动程序开发嵌入式系统是指集成了电子、计算机科学和软件工程等多个学科的领域，它是一种特定用途的计算机系统。
嵌入式系统通常用于工业控制、汽车电子、智能家电以及医疗设备等领域。
而嵌入式系统的驱动程序开发则是其中一个非常重要的环节，它负责控制硬件设备并与操作系统之间进行交互。
本文将从需求分析、环境搭建、开发流程和调试过程等方面详细介绍嵌入式系统的驱动程序开发。
一、需求分析在开始开发嵌入式系统的驱动程序之前，我们首先需要进行需求分析。
这一阶段的主要目标是了解系统的功能要求以及所涉及的硬件设备。
需要明确以下几个方面的内容：1. 硬件设备：对于每一个需要开发驱动程序的硬件设备，我们需要了解其型号、接口类型、通信协议等信息。
2. 功能要求：了解硬件设备在系统中所需的功能，如读取传感器数据、控制执行器、与其他设备进行通信等。
3. 性能要求：确定系统对驱动程序性能的要求，如实时性、稳定性、可扩展性等。
二、环境搭建开发嵌入式系统的驱动程序需要搭建适当的开发环境，以便编写、调试和测试程序。
以下是搭建开发环境的主要步骤：1. 选择适当的开发板：根据硬件设备的要求，选择一款适合的开发板。
开发板上通常集成了一些基本的硬件设备，可以帮助我们进行调试和测试。
2. 安装交叉编译工具链：由于嵌入式系统通常运行在不同的硬件平台上，所以我们需要使用交叉编译工具链来生成目标平台上可执行的代码。
3. 配置开发环境：根据开发板的型号和需求，配置开发环境，包括安装驱动程序、配置编译选项、设置编译器等。
三、开发流程在进行嵌入式系统的驱动程序开发时，我们通常按照以下步骤进行：1. 设计接口：定义硬件设备与驱动程序之间的接口，包括寄存器定义、函数接口等。
2. 编写初始化函数：初始化函数负责配置硬件设备的寄存器，并将其设置为适当的工作状态。
3. 编写读写函数：根据硬件设备的功能要求，编写相应的读写函数。
使用合适的通信协议与设备进行通信。
4. 实现中断处理：如果硬件设备支持中断功能，我们需要编写中断处理函数，用于处理硬件设备的中断事件。
嵌入式系统软硬件设计与开发
系统实现与测试
硬件实现
根据硬件设计，制作电路板、搭建硬件平台 。
系统测试
进行功能测试、性能测试、稳定性测试等， 确保系统满足需求，性能达标。
软件实现
编写驱动程序、应用程序，并进行编译和链 接。
文档编写
编写嵌入式系统的使用手册、技术手册等文 档，便于用户和维护人员使用。
05 案例分析
智能家居控制系统
总结词
存储器是嵌入式系统中重要的组成部分，需要考虑存储容量、读写速度和稳定 性等因素。
详细描述
在存储器设计时，需要根据系统需求选择适当的存储器类型，如RAM、ROM、 Flash等。同时，还需要考虑存储器的容量、读写速度和稳定性，以确保系统的 正常运行和数据的安全性。
电源与接地设计
总结词
电源与接地设计是嵌入式系统稳定运行的基础，需要考虑电源的稳定性和抗干扰 能力。
任务切换
在多任务环境中快速切换任务，确保系统实时响应和高效运行。
任务同步与通信
实现任务之间的同步和数据交换，确保多个任务协同工作。
04 开发流程
系统需求分析
确定系统功能
根据项目需求，明确嵌入式系统的功
根据系统功能，设定性能指标，如实时性、可靠性、 功耗等。
C语言
广泛应用于嵌入式系统开发，具有高效、可 移植性强的特点。
C语言
适用于需要复杂数据结构和算法的嵌入式应 用，提供面向对象编程支持。
Assembly语言
针对特定硬件平台进行优化，直接控制硬件 操作，但可移植性差。
实时操作系统与任务调度
任务优先级
根据任务的重要性和紧急程度分配不同的优先级，确保关键任务 优先执行。
详细描述
在电源与接地设计时，需要选择适当的电源方案，并确保电源的稳定性和可靠性 。同时，还需要考虑接地的效果，以减少电磁干扰和信号噪声，提高系统的稳定 性。
嵌入式软件工程师(BSP)职位描述与岗位职责
嵌入式软件工程师（BSP)职位描述与岗位职责嵌入式软件工程师（BSP）是一种专业技术人员，主要负责嵌入式系统开发中BSP（板级支持软件）部分的设计、实现与维护。
具体职责如下：1. 负责嵌入式系统中BSP的设计、开发与调试。
根据客户需求及整体设计方案，编写BSP部分的驱动程序、底层操作系统、硬件抽象层等，并独立完成整个开发流程。
2. 针对开发中出现的各种问题进行分析和解决。
分析BSP部分的代码实现，处理由于驱动不兼容、系统故障、硬件问题等产生的质量问题，并进行优化改进。
3. 编写BSP部分的技术文档。
详细记录BSP部分的架构设计、接口定义、代码实现过程、出现问题及解决方案等技术文档，并保证文档及时更新。
4. 与硬件工程师、系统工程师等协同开发。
深入了解硬件平台上的特点，并与硬件工程师、系统工程师等密切协作，沟通合作，使嵌入式系统的整体开发过程高效地完成。
5. 研究新技术、新硬件等的应用。
了解新技术、新硬件的性能、优势、适用范围等，研究如何将其应用到嵌入式系统中，并提供技术支持和解决方案。
任职资格：1. 计算机、电子等相关专业的本科及以上学历。
2. 熟练掌握C、C++等编程语言，有C语言编程能力。
3. 熟悉Linux、RTOS等操作系统、熟练驾驭ARM、PowerPC、MIPS等嵌入式芯片的架构。
4. 熟悉底层驱动程序开发，具备掌握中断、DMA、定时器等硬件资源管理的基本技能。
5. 具备扎实的数据结构与算法基础，熟悉常用工具链、调试器、仿真器等开发工具。
6. 具备团队合作精神、良好的沟通协调能力，能够承受工作压力，能独立思考和解决问题，具备较强的自我学习和技术研究能力。
以上是嵌入式软件工程师（BSP）的职位描述和岗位职责。
这项工作的主要任务是负责嵌入式系统中BSP的设计、实现和维护，需要具备扎实的编程基础、操作系统知识和团队协作能力。
嵌入式系统应用技术的研究与开发
嵌入式系统应用技术的研究与开发嵌入式系统是一种电子计算机系统，它是特别设计用于执行特定功能的计算机系统。
这种系统常用于控制和监视系统，如智能手机、数字相机、车载音频系统等。
为了实现嵌入式系统的工作，需要使用一系列技术和工具来进行开发和应用。
本文将探讨嵌入式系统应用技术的研究与开发，包括嵌入式系统基本原理和常用技术，以及嵌入式系统应用开发的方法和工具。
一、嵌入式系统基本原理嵌入式系统本质上是一个计算机系统，它具有计算、存储、控制和通信等功能。
由于嵌入式系统的特殊应用环境，它的体积、功耗、成本和性能等方面都有较高的要求。
嵌入式系统通常由下列组成部分组成：1. 主处理器/控制器主处理器/控制器是嵌入式系统的核心，负责计算、控制和管理系统的硬件和软件资源。
主处理器/控制器的类型和性能直接决定了系统的功能和性能。
常见的主处理器/控制器有ARM Cortex系列、Intel x86系列、MIPS系列等。
2. 存储器存储器用于存储系统程序和数据。
由于嵌入式系统的体积和功耗都有限制，因此存储器通常采用闪存、EEPROM、SRAM等低功耗、小体积的型号。
3. 输入/输出设备输入/输出设备用于与外界进行数据交换，如键盘、鼠标、显示屏、声卡、网卡等。
嵌入式系统通常使用专用的输入/输出设备，以满足应用需求和耗能要求。
4. 网络设备网络设备负责系统与外部网络通信，如以太网卡、无线网卡、蓝牙模块等。
网络设备的选择和配置决定了系统的通信速度和稳定性。
二、嵌入式系统常用技术1. 硬件设计嵌入式系统的硬件设计主要涉及主处理器/控制器的选择、连通性设计、电源管理等方面。
硬件设计的质量和性能直接决定了嵌入式系统的稳定性和能耗水平。
2. 软件开发嵌入式系统的软件开发主要涉及核心程序设计、驱动程序编写、通信协议实现等方面。
软件开发的质量和可靠性直接决定了嵌入式系统功能的实现和应用效果的稳定性。
3. 中间件中间件是嵌入式系统开发中常用的技术。
东大21秋学期《嵌入式软件设计》在线平时作业1【标准答案】
《嵌入式软件设计》在线平时作业1
试卷总分:100 得分:100
一、单选题 (共 5 道试题,共 40 分)
1.操作系统结构不包括（）
A.数据库
B.引导系统
C.内核
D.根文件系统
答案:A
2.ARM7TDMI采用（）级流水线。
A.3
B.4
C.5
D.6
答案:A
3.不属于ARM7三级流水线的是（）。
A.取指
B.译码
C.PC值递增
D.执行
答案:C
4.建立嵌入式开发环境一般要经过一系列过程，但是不包括（）
A.配置宿主机
B.建立交叉编译工具链
C.下载移植好的LINUX操作系统
D.上门安装
答案:D
5.ARM7处理器收到快中断请求，则进入（）异常。
A.快中断
B.中断
C.未定义指令
D.预取中止
答案:A
二、判断题 (共 10 道试题,共 60 分)
6.Linux引导启动时，默认使用的文件系统是附加文件系统。
答案:错误
7.板级支持包BSP和设备驱动程序不属于嵌入式系统的软件层次。
答案:错误。
嵌入式系统开发实践：硬件与软件的结合
嵌入式系统开发实践：硬件与软件的结合嵌入式系统是指在特定领域应用中，集成了硬件和软件的一种计算机系统。
它通常被嵌入到设备或系统中，用于控制、监测或执行特定的功能。
与一般计算机系统不同，嵌入式系统更注重对硬件和软件的紧密结合和优化，以满足特定的需求。
在嵌入式系统开发过程中，硬件和软件是不可分割的两个部分，它们相互依赖、相互协作，完成特定系统的功能。
硬件部分通常由微处理器、存储器、外设等组成，而软件部分则包括嵌入式操作系统、驱动程序、应用程序等。
嵌入式系统开发需要考虑以下几个关键因素：1.硬件设计与选型：选择合适的硬件平台是嵌入式系统开发的首要任务。
根据应用需求选择适合的微处理器、存储器和外设，并设计合理的硬件电路，以实现系统所需要的功能。
2.嵌入式操作系统选择：嵌入式系统通常需要运行在实时环境下，因此选择合适的嵌入式操作系统非常重要。
嵌入式操作系统可以提供任务调度、设备驱动、通信等功能，帮助开发人员有效管理系统资源。
3.驱动程序开发：驱动程序是连接硬件和软件的关键接口。
开发人员需要根据硬件特性编写相应的驱动程序，以实现硬件和软件的无缝集成。
4.应用程序开发：应用程序是实现嵌入式系统功能的核心部分。
开发人员需要根据需求设计和实现相应的应用程序，并进行测试和调试，确保系统能够正确、稳定地运行。
嵌入式系统开发的实践中，硬件和软件的结合发挥着重要作用。
首先，硬件设计的优化可以提高系统的性能和可靠性，减小系统的功耗和尺寸。
其次，软件的优化可以提高系统的运行效率和响应速度，减少系统资源的占用。
在实际的开发过程中，硬件和软件开发人员需要密切合作，进行硬件和软件的调试和测试。
硬件开发人员需要提供准确的硬件规格和接口定义，供软件开发人员进行软件编程和验证。
而软件开发人员则需要及时反馈软件问题和需求变更给硬件开发人员，以确保整个系统能够完美地运行。
此外，嵌入式系统的开发还需要考虑硬件和软件的可维护性和可扩展性。
随着应用需求的变化和技术的发展，系统可能需要进行更新和升级。
《嵌入式软件开发》课件
VxWorks是一种实时操作系统，广泛应用于航空航天、军事等领域。 它具有高度的可靠性和实时性，能够满足严苛的实时任务需求。
03
Android
Android是一种基于Linux的开源操作系统，主要用于移动设备。由于
其开放性和丰富的应用生态，Android也被广泛应用于嵌入式领域，如
智能家居、物联网设备等。
数据加密、数据备份与恢复
数据安全与隐私保护问题是嵌入式软 件开发中不可忽视的问题之一。由于 嵌入式系统通常涉及到敏感数据和隐 私信息，如果程序中存在数据泄露或 数据损坏问题，会导致严重的信息安 全和隐私侵犯问题。
解决方案： 对敏感数据进行加密处理 ，使用数据备份与恢复机制，确保数 据的完整性和安全性。同时加强用户 隐私保护意识，避免敏感信息的泄露 和滥用。
时钟管理问题
时钟不准确、时钟同步
时钟管理问题也是嵌入式软件开发中常见的问题之一。由于嵌入式系统 的时钟资源有限，如果程序中存在时钟不准确或时钟同步问题，会导致
系统时间错误或数据采集错误。
解决方案： 使用高精度时钟源，优化时钟配置，实现时钟同步和校准， 确保系统时间的准确性。
多任务并发问题
01
任务优先级、任务同步
外设接口
用于连接外部设备，扩展嵌入 式系统的功能。
嵌入式系统的软件架构
操作系统
负责资源管理和任务调度，提供系统服务。
驱动程序
用于管理硬件设备，实现与操作系统的通信 。
应用程序
实现特定功能的软件，直接与硬件交互。
嵌入式中间件
提供跨平台的通信和数据交换服务。
嵌入式软件开发工具与环境
IDE（集成开发环境）
《嵌入式软件开发》PPT课 件
BSP软件开发岗位职责
BSP软件开发岗位职责BSP软件开发是指在嵌入式系统中开发底层驱动软件及相关接口，包括IO、中断、时钟、GPIO等操作。
BSP软件开发需要开发者熟悉硬件系统结构，并具有一定的嵌入式系统开发经验。
BSP软件开发岗位职责主要包括以下几个方面：1. 硬件抽象层（HAL）设计开发BSP软件开发需要掌握嵌入式系统硬件的工作原理，包括CPU、内存、外设等各个方面，并依据硬件架构编写Driver代码。
这也就是HAL层的设计和实现。
HAL层的目的是尽量将底层硬件和上层应用逻辑分离，使得上层应用可以更方便的使用底层硬件资源。
2. 系统启动（Startup）代码开发系统启动代码是嵌入式系统的关键部分，需要从底层开始逐步初始化各个硬件模块，并将其暴露给操作系统、应用程序和其他中间件。
这需要开发者具备扎实的底层编程技能，熟悉处理器的原理、汇编语言，以及各种操作系统的启动过程。
3. 设备驱动开发BSP软件开发还需要编写各种设备驱动程序，包括输入输出设备驱动、网络设备驱动等。
这需要开发者熟悉硬件系统的数据传输方式和通信协议，例如USB、SPI、I2C等，并能够进行相应的代码编写与调试。
4. 调试与优化BSP软件开发需要具备良好的调试与优化能力，能够在底层系统开发时通过调试工具如JTAG、ICE等诊断系统问题，定位性能问题，并使用编译优化技术、内存管理技术等手段进行性能优化。
5. 与硬件工程师合作BSP软件开发者需要与硬件工程师紧密合作，进行Hardware-Software Co-design，例如在设计阶段就需要针对性能、功耗等角度评估硬件设计的优劣。
此外，还需要确保各个开发阶段的代码配合，以确保系统的稳定性与可靠性。
总之，BSP软件开发是一项非常工程化的工作，需要开发者具备扎实的硬件知识、扎实的底层编程技能与优秀的团队合作能力。
嵌入式软件开发
嵌入式软件开发嵌入式软件开发是指针对嵌入式系统设计和开发的软件编程过程。
嵌入式系统可以理解为嵌入到其他设备或系统中的电子系统，其目的是用于控制、监测或实现特定功能。
嵌入式软件则是运行在嵌入式系统上的程序，用于控制硬件、实现特定功能和满足系统需求。
在嵌入式软件开发过程中，需要良好的系统理解、硬件知识以及软件编程技能。
下面将从系统需求分析、软件设计、编码与调试、测试和维护等方面，介绍嵌入式软件开发的关键步骤。
系统需求分析在进行嵌入式软件开发之前，首先需要对系统进行全面的需求分析。
这包括了对嵌入式系统的功能需求、性能要求、硬件限制、可靠性要求等等进行详细的了解。
通过需求分析，可以明确系统的功能和特性，为后续的软件设计和开发奠定基础。
软件设计软件设计是嵌入式软件开发的关键环节之一。
在软件设计过程中，需要结合系统需求和硬件特性，对软件进行模块化设计和架构设计。
其中，模块化设计指的是将软件拆分为多个功能独立的模块，以便于开发和测试；架构设计则是确定系统中各个模块之间的关系和交互方式，确保软件在整体上能够满足系统需求。
编码与调试在软件设计完成后，接下来是编码与调试阶段。
在编码过程中，需要根据软件设计的要求，使用相应的编程语言和开发工具进行开发。
编码完成后，需要进行调试，检查和修复软件中的错误和缺陷。
调试是一个耗时而重要的阶段，通过调试可以确保软件的功能能够正常运行，并保证软件的稳定性和可靠性。
测试测试是嵌入式软件开发过程中不可或缺的一环。
通过针对软件的功能性测试、性能测试、可靠性测试等等，对软件进行全面的验证和评估。
测试可以发现软件中的潜在问题和缺陷，并及时进行修复和改进。
在测试阶段，可以采用单元测试和系统测试等不同的方法，以确保软件在各个方面都能够达到预期的要求。
维护嵌入式软件开发的最后一个环节是维护。
维护是指在软件开发结束后，对软件进行长期的管理和维护工作。
这包括了软件版本管理、bug修复、功能更新和性能优化等等。
嵌入式系统中BSP的作用及其相关联环节的分析
嵌入式系统中BSP的作用及其相关联环节的分析嵌入式系统的基本构成包括硬件和软件两部分，其中硬件为实现设备外围控制，软件为运行该设备的程序。
而板级支持包（BSP）则是将硬件与软件两部分结合起来，并完成嵌入式系统的集成。
本文将从BSP的作用和相关联环节两个方面进行分析。
BSP的作用主要有以下三点：第一，提供硬件驱动程序。
BSP对内核的调用和切换通常需要硬件支持。
例如，初始化器件、寄存器等等，这些硬件驱动程序是与硬件相对应的，而BSP需要将它们打包成一个库，以便于系统调用。
此外，BSP还需要将硬件驱动程序集成到内核中，使之成为内核的一部分，以实现在内核中对硬件的控制。
第二，协调硬件资源。
嵌入式系统的硬件资源较为有限，而不同的硬件组件之间会相互干扰，所以需要有一个BSP控制其使用，避免冲突，让各个硬件模块之间能够协同工作。
第三，提供开发环境的支持。
BSP天然具备了针对嵌入式系统的外围控制和进程切换等能力，然而，对于开发人员而言，还需要对编译器、调试器、操作系统等相关工具提供支持。
这是嵌入式开发人员必不可少的开发环境。
除了上述功能之外，BSP还与内核、设备驱动程序、引导程序、红外线等外部服务交互，互相影响，构成了复杂的生态环境。
在嵌入式系统的板级支持栈中，BSP一般是由内核与设备驱动程序构成的，在系统启动阶段，BSP的基础硬件驱动程序会被加载到内存中，使它们能够访问到需要的硬件资源。
同时，BSP还要调整与优化硬件资源的配置。
在后续各个模块启动时，BSP还需负责引导程序执行的控制和设备驱动程序的加载。
BSP在嵌入式系统中具有重要的作用，其能够提供合适的硬件驱动程序、协调硬件资源、支持开发环境等，使系统能够有效运行。
同时，BSP与内核、设备驱动程序、引导程序、外部服务等相互交互，形成一个复杂的生态系统，从而实现了整个嵌入式系统。
BSP的实施步骤最关键
BSP的实施步骤最关键引言BSP（Board Support Package）是嵌入式系统开发中的重要环节，它为特定硬件平台上的软件提供了基本支持和驱动。
在进行BSP的实施过程中，有一些关键的步骤需要特别关注，以确保BSP的稳定性和可靠性。
本文将介绍BSP的实施步骤中最关键的几个方面，并给出详细说明。
主体1. 硬件平台分析在开始BSP的实施之前，首先需要对硬件平台进行彻底的分析。
这包括了对系统架构、处理器、外设等各个方面的了解。
只有全面了解硬件平台的特点和限制，才能制定出合适的BSP实施方案。
2. 系统引导和初始化系统引导和初始化是BSP实施中的第一个关键步骤。
这一步骤主要包括设置系统启动选项、初始化硬件资源和加载操作系统等。
正确地进行系统引导和初始化操作，能够确保系统能够正常启动，并准备好下一步的工作。
3. 设备驱动程序的移植和测试设备驱动程序的移植是BSP实施的核心内容之一。
在移植设备驱动程序时，需要根据硬件平台的特点，对驱动程序进行适配和修改。
移植完成后，需要进行充分的测试，包括功能测试、性能测试和稳定性测试等。
只有确保设备驱动程序能够正确运行，并与系统的其他组件协同工作，才能保证系统的稳定性和可靠性。
4. 文件系统的支持文件系统的支持是BSP实施过程中不可忽视的一步。
选择合适的文件系统，并对其进行移植和配置，能够提供对文件的读写操作，并保护文件系统的完整性和安全性。
在选择和配置文件系统时，需要考虑到系统的性能、稳定性和可扩展性等因素。
5. 接口和 API 的设计和实现接口和API的设计和实现是BSP实施步骤中具有挑战性的一环。
在设计接口和API时，需要考虑到系统的可扩展性、代码的复用性和兼容性等因素。
同时，需要遵循一些设计原则，如高内聚、低耦合和模块化等。
只有设计和实现良好的接口和API，才能够为应用程序提供便利和灵活性。
6. 调试和优化调试和优化是BSP实施过程中不可或缺的环节。
通过调试，能够发现和解决系统中的问题和 bug。
嵌入式系统导论简答题
简答题（每题6分，共30分）1.何谓嵌入式系统?举例说明嵌入式系统的主要应用领域范围。
【要点】（1）嵌入式系统定义根据IEEE的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”。
当前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
（2）嵌入式系统的主要应用领域工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境工程与自然、机器人2.比较CISC与RISC两种架构，简述二者的异同点。
【要点】嵌入式微处理器采用的指令系统有精简指令集系统（RISC）和复杂指令集系统（CISC）。
传统的CISC注重的是强化指令功能，减少程序的指令条数，以达到提高性能的目的。
RISC是将重点放在如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度，而不是单纯地减少指令。
它会优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令；固定指令长度，减少指令格式和寻址方式种类；简化译码指令格式；在单周期内完成指令等。
RISC架构与CISC架构器相比较，其差异处如下：使用相当少的指令类型及寻址模式微程控尽量采用软件架构实现在单一执行的周期内完成指令微处理器中拥有更多的寄存器使用最佳化的程序代码编译微处理器的内存存取主要是用于指令的加载及存储简易的译码指令格式高度并行化处理3.比较板级支持包（BSP）与通用计算机的基本输入输出系统（BIOS）的异同点。
板级支持包是介于主板硬件和操作系统驱动层程序之间的层。
一般认为它属于操作系统的一部分，主要是实现对操作系统的支持，为上层的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，使之能与硬件主板更好地运行。
BSP主要做的工作是系统初始化和硬件相关的设备驱动。
具有操作系统相关性、硬件相关性的特点。
在系统启动之初，BSP所做的工作类似于通用计算机的BIOS，也是负责系统加电、初始化各种设备、装入操作系统。
嵌入式系统与嵌入式软件
嵌入式系统与嵌入式软件嵌入式系统是一种专门为特定任务而设计的计算系统，它通常被嵌入到其他设备或产品中，用于控制和监控这些设备或产品的操作。
嵌入式系统与通用计算机系统的主要区别在于它们的性能、功耗、成本和可靠性等方面的要求。
一、嵌入式系统的组成1.处理器（CPU）：嵌入式系统的核心，负责执行程序指令和处理数据。
2.存储器：用于存储程序指令和数据，包括只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）等。
3.输入/输出接口：用于连接外部设备，实现数据传输和控制功能。
4.定时器/计数器：用于实现定时、计数功能，常见于嵌入式系统的时钟管理和事件处理。
5.中断控制器：用于处理外部和内部中断，实现对系统任务的调度和管理。
6.电源管理：负责为嵌入式系统提供稳定的电源供应，并进行电源管理等。
7.通信接口：用于实现与其他设备的通信，如串行通信接口（UART）、以太网接口等。
二、嵌入式软件嵌入式软件是指运行在嵌入式系统上的程序，用于控制和管理和嵌入式系统的硬件资源，实现特定功能。
嵌入式软件的特点包括：1.实时性：嵌入式软件需要在规定的时间内完成任务，对时间要求较高。
2.资源受限：嵌入式系统硬件资源有限，如存储空间、计算能力等，嵌入式软件需要优化以充分利用资源。
3.可靠性：嵌入式系统常用于关键领域，对软件的可靠性要求较高。
4.低功耗：嵌入式系统常用于移动设备或其他功耗受限的场景，嵌入式软件需要优化功耗。
5.面向硬件：嵌入式软件需要紧密依赖于硬件，充分发挥硬件特性。
三、嵌入式系统与嵌入式软件的应用领域1.消费电子：如手机、平板电脑、智能家居设备等。
2.工业控制：如工业机器人、自动化生产线等。
3.医疗设备：如心脏起搏器、医疗影像设备等。
4.汽车电子：如车载娱乐系统、智能驾驶辅助系统等。
5.通信设备：如无线通信模块、网络设备等。
6.物联网：如传感器节点、智能路由器等。
7.航空航天：如卫星导航、飞行控制系统等。
综上所述，嵌入式系统与嵌入式软件是现代电子技术的重要组成部分，广泛应用于各个领域。
嵌入式系统编程技术的硬件交互与外设驱动开发
嵌入式系统编程技术的硬件交互与外设驱动开发随着科技的发展，嵌入式系统已经成为很多电子设备的核心，从家电到工业控制，嵌入式系统的应用广泛而深入。
而嵌入式系统的编程技术也日益重要。
在嵌入式系统编程中，硬件交互与外设驱动开发是至关重要的方面。
本文将介绍嵌入式系统编程技术中硬件交互与外设驱动开发的基本概念及实践应用。
硬件交互是指通过软件与硬件之间的通信来实现数据传输与功能控制。
在嵌入式系统中，通过串口、并口、SPI、I2C等通信接口，可以与各种硬件设备进行数据交互。
硬件交互还涉及中断控制、时钟管理、定时器与计数器等。
为了实现硬件交互，我们需要对底层硬件进行了解并编写相应的驱动程序。
外设驱动开发是在嵌入式系统中与外部设备进行通信的一种方式。
外设可以是传感器、执行器、显示器、无线通信模块等。
通过驱动程序，嵌入式系统可以与外设实现数据的读取、写入和控制。
外设驱动开发的目标是提供一套统一的接口，使得应用程序可以简便地与各种外设进行交互。
在嵌入式系统编程中，硬件交互和外设驱动开发常常是密不可分的。
在开发外设驱动时，需要与硬件进行交互，获取硬件的状态、控制硬件的行为等。
通过硬件交互与外设驱动开发，可以提供更好的硬件抽象层，使得应用程序具有更好的可移植性和可扩展性。
在硬件交互与外设驱动开发中，有一些常用的技术和方法。
首先是使用中断机制来处理硬件事件。
通过将中断处理函数与硬件事件关联，当硬件发生特定事件时，中断处理函数将被触发执行，从而实现对硬件事件的处理。
其次是使用DMA （直接存储器访问）技术来提高数据传输的效率。
DMA可以在不占用CPU时间的情况下进行数据传输，从而提高系统的响应速度。
还可以使用硬件模块如定时器和计数器来实现对时间的管理和精确控制。
在进行硬件交互与外设驱动开发时，还需要注意一些问题。
首先是要针对具体的嵌入式系统选择合适的开发平台和开发工具。
不同的嵌入式系统可能使用不同的处理器架构和操作系统，因此需要根据实际情况来选择合适的开发平台和工具。
bsp是什么
bsp是什么一、BSP是什么板级支持包（BSP）是介于主板硬件和操作系统中驱动层程序之间的一层，一般认为它属于操作系统一部分，主要是实现对操作系统的支持，为上层的驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，使之能够更好的运行于硬件主板。
在嵌入式系统软件的组成中，就有BSP。
BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP，例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相对于某一CPU来说尽管实现的功能一样，可是写法和接口定义是完全不同的，所以写BSP一定要按照该系统BSP 的定义形式来写（BSP的编程过程大多数是在某一个成型的BSP模板上进行修改）。
这样才能与上层OS保持正确的接口，良好的支持上层OS。
纯粹的BSP所包含的内容一般说来是和系统有关的驱动和程序，如网络驱动和系统中网络协议有关，串口驱动和系统下载调试有关等等。
离开这些驱动系统就不能正常工作。
二、BSP的主要功能BSP主要功能为屏蔽硬件，提供操作系统及硬件驱动，具体功能包括：1. 单板硬件初始化，主要是CPU的初始化，为整个软件系统提供底层硬件支持2. 为操作系统提供设备驱动程序和系统中断服务程序3. 定制操作系统的功能，为软件系统提供一个实时多任务的运行环境4. 初始化操作系统，为操作系统的正常运行做好准备。
三、BSP的作用建立让操作系统运行的基本环境1、初始化CPU内部寄存器2、设定RAM工作时序3、时钟驱动及中断控制器驱动4、串口驱动完善操作系统运行的环境1、完善高速缓存和内存管理单元的驱动2、指定程序起始运行位置3、完善中断管理4、完善系统总线驱动四、BSP在应用中的的区别BSP在嵌入式系统和Windows系统中的不同其实运行与PC机上的windows或linux系统也是有BSP的。
只是PC机均采用统一的X86体系架构，这样一定操作系统（windows，linux.。
）的BSP相对x86架构是单一确定的，不需要做任何修改就可以很容易支持OS在x86上正常运行，所以在PC机上谈论BSP这个概念也没什么意义了。
08,嵌入式系统软件开发技术BSP和驱动概述
不同的操作系统具有各自的软件层次结 构， 因此，不同的操作系统具有特定的硬件 接口形式
BSP的设计与实现
为实现上述两部分功能，设计一个完整 的BSP需要完成两部分工作：
设计初始化过程，完成嵌入式系统的初始化； 设计硬件相关的设备驱动，完成操作系统及应用
程序对具体硬件的操作。
主要完成CPU的初始化
设置CPU的核心寄存器和控制寄存器 CPU核心工作模式 CPU的局部总线模式等
片级初始化把CPU从上电时的缺省状态逐步设置 成为系统所要求的工作状态
这是一个纯硬件的初始化过程
初始化过程（续1）
板级初始化：
完成CPU以外的其他硬件设备的初始化 同时还要设置某些软件的数据结构和参数，为随后
设计实现BSP的一般方法
BSP的开发需要具备一定的硬件知识 要求掌握操作系统所定义的BSP接口 两种快捷方法
以经典BSP为参考 使用操作系统提供的BSP模板
设计实现BSP两部分功能时应采用以下两种不 同方法
“自底向上”地实现BSP中的初始化操作 “自顶向下”地设计硬件相关的驱动程序
嵌入式系统初始化以及BSP的功能
嵌入式系统的初始化过程是一个同时包括硬件 初始化和软件初始化的过程；而操作系统启动 以前的初始化操作是BSP的主要功能之一
初始化过程总可以抽象为三个主要环境，按照 自底向上、从硬件到软件的次序依次为：
片级初始化 板级初始化 系统级初始化
初始化过程
片级初始化：
Linux设备驱动程序分类
网络设备在Linux里做专门的处理 Linux的网络系统主要是基于BSD unix的socket
机制。在系统和驱动程序之间定义有专门的数 据结构(sk_buff)进行数据的传递 系统里支持对发送数据和接收数据的缓存，提 供流量控制机制，提供对多协议的支持
BSP软件开发工程师岗位职责
BSP软件开发工程师岗位职责
BSP软件开发工程师是指负责嵌入式系统开发的工程师，其职责是在系统软件的基础上，负责开发和维护硬件驱动程序、系统基础设施以及调试工具等，保证系统的正常运行和高效性能。
以下是BSP软件开发工程师岗位职责：
1.硬件驱动程序开发
BSP软件开发工程师需要熟悉不同硬件的工作原理，能够根据硬件规格书进行驱动程序的编写和调试，保证系统能够良好地与硬件协同工作。
2.系统基础设施开发
BSP软件开发工程师需要负责开发系统基础设施，包括系统接口、进程管理、内存管理等，确保系统的高效和稳定。
3.调试工具的开发
BSP软件开发工程师需要为调试人员提供必要的工具和支持，例如开发诊断工具和调试工具等，以便在系统出现问题时能够快速定位问题并解决。
4.性能优化和集成测试
BSP软件开发工程师需要通过对系统中各硬件和软件模块的性能优化，提高整个系统的性能和可靠性。
同时，还需要负责集成测试，确保系统各模块之间的无缝衔接和兼容性。
5.文档编写和维护
BSP软件开发工程师需要编写相关文档，以便其他开发人员或运维人员能够理解和操作系统的相关信息。
同时，还需要定期更新和维护文档，以保证文档的准确性和可读性。
总的来说，BSP软件开发工程师是嵌入式系统开发中不可或缺的角色，需要具备扎实的技术功底和丰富的开发经验，以确保系统的正常运行和高效性能。
BSP驱动工程师岗位职责
BSP驱动工程师岗位职责
BSP驱动工程师是嵌入式软件开发领域的重要人才之一，主要
负责编写处理器、外设驱动程序，为操作系统提供底层支持及其它
相关工作。
具体岗位职责如下：
1. 设计和开发BSP及其驱动程序：根据不同芯片、不同外设的
特性，编写程序实现其控制和驱动。
包括但不限于：时钟、中断、
存储器、串口、网卡、视觉处理器等。
2. 负责硬件调试：通过对硬件连线、启动时序和通信协议等方
面的了解，协助硬件工程师进行硬件调试和故障排查，解决系统的
各类硬件问题。
3. 负责移植操作系统：根据不同芯片和内核，对操作系统进行
移植，确保系统在不同的平台上具有稳定的运行能力。
4. 负责优化软件性能：对系统的性能进行检测、分析，协助开
发团队提高软件运行的效率，降低系统的资源占用率，优化操作系
统的运行速度。
5. 编写软件测试用例及文档：为了确保软件的安全性和稳定性，需要编写测试用例进行测试，还需要编写开发文档、用户手册等，
方便用户使用和维护。
6. 与团队合作：与硬件工程师、算法工程师、测试工程师等Team 成员协作完成各项任务，及时汇报工作进展和问题，保证项目
按时完成和顺利上线。
7. 研究和分析新技术：关注国内外最新的技术动态，积极学习
新技术，提升自己的技能水平，为团队的技术创新提供支持和帮助。
总之，BSP驱动工程师是嵌入式软件开发中不可缺少的一环，岗位职责丰富多样，需要具备深厚的技术功底、严谨的工作态度和良好的团队合作精神。
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Linux设备驱动程序及开发
Linux设备驱动程序概述
Linux设备驱动程序是处理或操作硬件控制器的软 件，被集成在内核中，是常驻内存的低级硬件处 理程序的共享库，设备驱动程序是系统对设备的
抽象管理与控制。
Linux允许设备驱动程序作为内核可加载模块实现， 即除了可以在系统启动时进行注册外，还可以在 启动后进行加载注册。
主机运行的工具链∶cross gcc + glibc + gdb， 如果是windows主机还要有cygwin仿真环境
主机运行远程服务，常用的有tftp用来传送内
核映像、initrd，NFS用来共享文件系统
目标机运行ssh或telnet等远程登陆服务，用来
调试驱动程序
Linux驱动程序的加载方式
BSP开发的前提和步骤
开发的前提 ：
熟悉硬件方面：使用CPU等 熟悉工具方面：电表，示波器，逻辑分析仪， 硬件仿真器，仿真调试环境等 语言方面：汇编语言，C语言
硬件主板研制，测试 操作系统的选定，BSP编程 上层应用程序的开发
BSP开发的一般步骤如下：
编写BSP函数
Linux驱动程序开发
建立嵌入式Linux平台，移植和编写驱动程 序往往是最具挑战的工作 驱动程序的开发周期一般较长，对产品的面 世时间有着重要影响 驱动程序质量的好坏，直接关系到系统工作 效能和稳定性，对项目的成败起着关键作用
设备驱动程序主要功能
设备驱动程序主要完成如下功能：
包括加载和初始化与硬件无关的设备驱动程序 建立系统内存区 加载并初始化其他系统软件模块（如网络系统、文件系统 等） 最后，操作系统创建应用程序环境并将控制转交给应用程 序的入口
硬件相关的设备驱动程序
BSP另一个主要功能是硬件相关的设备驱动 与初始化过程相反，硬件相关的设备驱动程序的 初始化和使用通常是一个从高层到底层的过程 尽管BSP中包含硬件相关的设备驱动程序，但是 这些设备驱动程序通常不直接由BSP使用 而是在系统初始化过程中由BSP把它们与操作系 统中通用的设备驱动程序关联起来，并在随后的 应用中由通用的设备驱动程序调用，实现对硬件 设备的操作。
设备的打开与释放
设备的读写操作
设备的控制操作
设备驱动的加载
使用模块的方式动态加载驱动
int func_init(void) Makefile: insmod xx.o lsmod rmmod xx.o int __init func_init(void) Makefile: 启动时自动加载
检测设备和初始化设备 使设备投入运行和退出服务 从设备接收数据并提交给内核 从内核接收数据送到设备
检测和处理设备错误
Linux设备驱动程序分类
Linux中所有设备被抽象出来，都看成文件 设备的读写和普通文件一样 Linux系统的设备分为如下三类： 字符设备(char device) 块设备(block device) 网络设备(network device) 字符设备是指存取时没有缓存的设备 块设备的读写都有缓存来支持，且块设备必须 能够随机存取(random access) 网络设备在Linux里做专门的处理
BSP的开发需要具备一定的硬件知识 要求掌握操作系统所定义的BSP接口 两种快捷方法
以经典BSP为参考 使用操作系统提供的BSP模板
设计实现BSP两部分功能时应采用以下两种不 同方法
“自底向上”地实现BSP中的初始化操作 “自顶向下”地设计硬件相关的驱动程序
BSP设计方法的不足与改进
Linux驱动程序的开发环境
本机编译调试
开发环境配臵简单 无需网络环境 适用于配臵较高的x86机器 主机可以自由选择Linux或Windows+Cygwin 主机和目标机通过网络共享文件系统 内核崩溃不会影响主机
主机+目标机
Linux驱动程序的开发环境（续）
主机+目标机环境包括
Linux设备驱动程序分类
网络设备在Linux里做专门的处理
Linux的网络系统主要是基于BSD unix的socket
机制。在系统和驱动程序之间定义有专门的数
据结构(sk_buff)进行数据的传递
系统里支持对发送数据和接收数据的缓存，提
供流量控制机制，提供对多协议的支持
Linux设备驱动程序分类
BSP和BIOS区别
BIOS主要是负责在电脑开启时检测、初始化系 统设备（设臵栈指针，中断分配，内存初始 化..）、装入操作系统并调度操作系统向硬件 发出的指令。 BSP是和操作系统绑在一起运行，尽管BSP的开 始部分和BIOS所做的工作类似，但是 BSP还包 含和系统有关的基本驱动 BIOS程序是用户不能更改，编译编程的，只能 对参数进行修改设臵，但是程序员还可以编程 修改BSP，在BSP中任意添加一些和系统无关的 驱动或程序，甚至可以把上层开发的统统放到 BSP中
嵌入式Linux驱动程序特点
嵌入式系统硬件更新速度加快
国际上大的嵌入式芯片提供商如Intel、
Samsung、Freescale、TI、ST每年都有大量新 品推出 新的芯片功能总是需要相应的驱动程序支持
Linux驱动开发流程
熟悉设备的特性 确定设备驱动程序类别 编写测试用例 搜集可重用的代码 编写自己的驱动程序代码 编码、调试、测试
驱动程序直接编译入内核
驱动程序在内核启动时就已经在内存中 可以保留专用存储器空间
驱动程序以模块形式存储在文件系 统里，需要时动态载入内核
驱动程序按需加载，不用时节省内存 驱动程序相对独立于内核，升级灵活
Linux驱动程序模块加载
Linux驱动程序开发的任务
规划硬件资源的使用
分离硬件相关和硬件无关的代码
划分驱动程序的抽象层次
移植驱动程序到新的平台
Linux驱动程序开发的任务
规划硬件资源的使用
CPU时间片分配 中断处理 系统存储器空间映射
设备存储器的映射
Linux驱动程序开发的任务
分离硬件相关和硬件无关的代码
划分驱动程序的抽象层次
Linux驱动程序开发的任务
BSP对板卡中每个芯片的操作都通过多个函数 来完成 如果应用程序对板卡的操作都直接通过调用 BSP中的函数来完成，那将很不利于源程序的 调试 ，并降低了程序的可移植性 把能完成某个特定功能的函数封装在一个库文 件中，并放在应用程序与BSP之间 对每个芯片来说，都应当有初始化函数和状态 读取函数
设计实现BSP的一般方法
板级初始化：
完成CPU以外的其他硬件设备的初始化 同时还要设置某些软件的数据结构和参数，为随后
的系统级初始化和应用程序的运行建立硬件和软件
环境
这是一个同时包含软硬件两部分在内的初始化过程
初始化过程（续2）
系统级初始化：
这是一个以软件初始化为主的过程，主要进行操作 系统初始化 BSP将控制转交给操作系统，由操作系统进行余下 的初始化操作：
将驱动静态编译到内核里面
Linux驱动程序模块加载
嵌入式设备框图
驱动程序的功用
1、驱动程序直接操控硬件
收发通讯数据
读写存储介质，比如flash或硬盘
操作输出设备和执行机构，例如打印，开关
门禁等
驱动程序的功用（续）
2、驱动程序提供软件访问硬件的机制
应用软件通过驱动程序安全高效的访问硬件 驱动程序文件可以方便的提供访问权限控制 驱动程序作为一个隔离的中间层软件，将底 层细节隐藏起来，提高了软件的可移植性
操作系统相关性
BSP的设计与实现
为实现上述两部分功能，设计一个完整 的BSP需要完成两部分工作：
设计初始化过程，完成嵌入式系统的初始化； 设计硬件相关的设备驱动，完成操作系统及应用 程序对具体硬件的操作。
嵌入式系统初始化以及BSP的功能
嵌入式系统的初始化过程是一个同时包括硬件 初始化和软件初始化的过程；而操作系统启动 以前的初始化操作是BSP的主要功能之一 初始化过程总可以抽象为三个主要环境，按照 自底向上、从硬件到软件的次序依次为：
嵌入式系统
— 嵌入式系统软件开发技术
主要内容
版级支持包 BSP 嵌入式系统初始化以及BSP的设计 Linux系统驱动程序开发 嵌入式联网
BSP的概念
BSP全称“板级支持包”（Board Support Packages），说的简单一点，就是一段启 动代码，和计算机主板的BIOS差不多， 但提供的功能区别就相差很大 在Windows CE中，BSP是驱动程序、 OEM适应层（OEM Adaptation Layers， OAL）、硬件抽象层（HAL）以及启动 设备和使外设正常工作所需BIOS文件的 集合。
访问Linux设备驱动的方法
设备提供dev文件系统节点和proc文 件系统节点 应用程序通过dev文件节点访问驱动 程序 应用程序通过proc文件节点可以查 询设备驱动的信息
驱动程序位置
驱动程序位于drivers目录下