第2章嵌入式系统开发过程
嵌入式系统教案(李震)
嵌入式系统教案(李震) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN嵌入式系统教案(李震)嵌入式系统教案教材：《ARM9嵌入式系统设计—基于S3C2410与Linux（第二版）》，徐英慧，马忠梅，王磊，王琳编著，北京航空航天大学出版社课时分配：理论课32学时，实验课8学时，共40学时第1章嵌入式系统基础一、教学目的：介绍嵌入式系统的基本概念，包括嵌入式系统的概念、特点及应用，由本章了解嵌入式系统的基础知识，掌握嵌入式的发展方向。
学时分配：2学时二、教学重点：实时操作系统的多任务内核，实时操作系统的任务管理机制三、教学难点：理解和掌握嵌入式系统中任务间采用的共享数据结构和消息机制等两种通信方式，嵌入式系统的优先级继承，抢占式调度和非抢占式调度间的区别。
四、教学方法：课题讲授及嵌入式系统在精细农业中的应用实例演示五、教学过程设计：（2学时）一、嵌入式系统概念（一）嵌入式系统的定义（二）嵌入式系统的组成（三）嵌入式系统的特点（四）嵌入式系统的应用（五）实时系统二、嵌入式处理器（一）嵌入式处理器分类（二）微控制器的定义及特点（三）嵌入式微处理器的定义及特点，介绍主流的微处理器，包括ARM、MIPS、MC68K、PowerPC、X86微处理器等。
（四）DSP处理器的定义及特点（五）片上系统的定义及特点（六）典型的嵌入式处理器三、嵌入式操作系统（一）操作系统的概念和分类（二）实时操作系统（三）常见的嵌入式操作系统四、实时操作系统的内核（一）任务管理（二）任务间的通信和同步（三）存储器管理（四）定时器和中断管理五、嵌入式技术发展现状及趋势六、思考题1、什么是嵌入式系统它由哪几部分组成（作业）2、嵌入式系统有何特点？（作业）3、嵌入式处理器分为哪几类？4、ARM英文原意是什么它是一个怎样的公司其处理器有何特点5、什么事实时系统实时系统有何特点如何划分6、实时操作系统常用的任务调度算法有哪几种？第2章嵌入式系统开发过程一、教学目的：介绍嵌入式软件的开发过程和调试手段，使学生了解嵌入式软件与普通计算机软件在开发和调试上的区别。
《计算机嵌入式系统基础》教案(全套)
《计算机嵌入式系统基础》教案(全套)计算机嵌入式系统基础教案（全套）概述本教案旨在介绍计算机嵌入式系统的基本知识和技能，并引导学生深入了解该领域的发展和应用。
通过理论授课和实践操作，学生将能够熟悉嵌入式系统的工作原理、硬件和软件组成，以及设计和开发嵌入式系统的基本步骤。
教学目标1. 了解嵌入式系统的定义、特点和应用领域。
2. 掌握嵌入式系统中的硬件平台和处理器架构。
3. 熟悉嵌入式系统的操作系统和编程语言。
4. 理解嵌入式系统的实时性和响应性要求。
5. 学会使用嵌入式系统开发工具和调试技术。
6. 能够设计和实现简单的嵌入式系统应用。
教学内容第一章：嵌入式系统概述- 什么是嵌入式系统？- 嵌入式系统的特点和应用领域。
- 嵌入式系统的发展历程和趋势。
第二章：嵌入式系统硬件平台- 嵌入式系统中常用的硬件平台和处理器架构。
- 嵌入式系统的主要外设和接口。
第三章：嵌入式系统操作系统- 嵌入式系统中常用的操作系统。
- 实时操作系统和非实时操作系统的区别。
- 嵌入式系统的任务调度和资源管理。
第四章：嵌入式系统编程语言- 嵌入式系统常用的编程语言和开发工具。
- C语言在嵌入式系统编程中的应用。
- 嵌入式系统硬件和软件的接口。
第五章：嵌入式系统设计和开发- 嵌入式系统设计的基本步骤和方法。
- 嵌入式系统开发中的工具和技术。
- 嵌入式系统调试和测试的方法。
第六章：嵌入式系统应用案例- 嵌入式系统在各个领域的实际应用案例。
- 嵌入式系统应用的未来发展方向。
教学方法本教案采用理论授课和实践操作相结合的教学方法，通过课堂讲解、案例分析和实验操作，帮助学生深入理解嵌入式系统的基本概念和原理，并培养学生的实践能力和解决问题的能力。
教学评价学生的评价将基于他们对嵌入式系统的理论掌握程度和实践操作的能力。
评价方法包括平时作业、实验报告和期末考试。
教材和参考资料- 教材：《嵌入式系统基础教程》- 参考资料：1.《嵌入式系统设计与开发》；2.《嵌入式系统原理与设计》以上是《计算机嵌入式系统基础》教案的基本框架，具体的教学内容和教学细节可根据实际情况进行调整和补充。
嵌入式系统习题查根龙
嵌入式系统温习第一章嵌入式系统基础一、嵌入式系统的概念？二、嵌入式系统的组成？3、嵌入式系统的特点？4、嵌入式系统的应用？五、嵌入式处置器的分类，常见的嵌入式处置器有哪些？六、什么是嵌入式操作系统？嵌入式操作系统有哪些类型？7、什么是实时操作系统？实时操作系统的组成和特点。
它有哪些特征？八、常见的嵌入式操作系统有哪些？九、实时操作系统常常利用的任务调试算法有哪几种？10、用什么方式解决优先级反转问题？1一、单片机是不是嵌入式系统？它与ARM嵌入式系统有何异同？1二、嵌入式系统与通用运算机之间的区别。
第二章嵌入式系统开发流程一、嵌入式系统开发进程分为哪几个阶段？每一个阶段的特点是什么？二、嵌入式软件开发流程。
3、嵌入式系统有哪几种调试方式？此刻最流行的是哪一种？利用什么接口？4、什么是板级支持包？它一般应完成哪些工作？第三章ARM的体系结构一、ARM的英文命名是什么？AMR处置器有人材特点？二、运算机中的两种典型体系结构是什么，各自的特点是什么？3、试比较RISC体系结构和CISC体系结构的特点。
4、ARM支持哪些数据类型？五、ARM处置器支持的数据类型有哪些？六、画出别离采用小端格式和大端格式寄存0x的存储器示用意。
设存储器的初始地址为0x4000。
7、在ARM处置器的存储空间中，有一段存储空间中存储的数据如下所示：①假设，存储空间中的数据是以大端存储的，那么地址0x8000中存储的一个字是什么？地址0x8000中存储的一个半字是什么？地址0x8003中存储的一个字节是什么？②若是，存储空间中的数据是小端存储的，上述问题的答案别离是什么？八、在ARM处置器的存储空间中，有一段存储空间中存储的数据如下所示：假设，存储空间中的数据是以小端存储的，R0中的值为0x8000。
回答以下问题：①执行完LDR R1，[R0]后，R1的值是多少？②执行完LDR R1，[R0]，#4后，R1的值是多少？③执行完LDR R1，[R0，#2]后，R1的值是多少？④执行完LDMIA R0，｛R1-R4｝后，R0中的值如何转变？⑤执行完LDR R0，[R1，R2，LSL #3]后，R1的值如何转变？九、ARM处置器一共有几种中工作模式，别离是？那种模式下，专业寄放器最多。
第2章 嵌入式系统硬件开发平台(新)1
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
在32位RISC芯片中占据了领导地位。
合作伙伴包括了许多世界顶级的半导体公 司
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
i.MXL/MX21
LPC2000/300 0
PXA255/270
S3C2410/2440
AT91RM9200
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
而且ARM体系还采用了一些特别的技术，在保证高 性能的同时尽量减小芯片的体积，降低芯片的功 耗。这些技术包括： 在同一条数据处理指令中包含算术逻辑处理单元 处理和移位处理。 MOV R0，R1，LSL #3 //R0=R1<<3 使用地址自动增加（减少）来优化程序中循环处 理。 LDR R0，[R1，R2，LSL #2] //将内存单元（R1+（R2<<2)）中的数据读取到 R0中，同时R1=R1+（R2<<2)
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
3、JTAG接口
• JTAG（Joint Test Action Group，联合 测试行动小组）是一种国际标准测试协议 （IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部 测试。
嵌入式系统及其应用
• 我们经常用简易 JTAG接口直接烧写 嵌入式系统Flash存 储器。这种烧写方式 是通过一根并口电缆 和一块信号转换集成 电路板以建立PC机与 开发板之间的通信。
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
2、嵌入式系统中的存储设备
（1）RAM、SRAM、DRAM • RAM即是我们通常所说的内存。RAM又可 分为SRAM（静态存储器）和DRAM（动 态存储器）。 （2）Flash • Flash是一种非易失闪存，它具有和ROM 一样掉电后数据不会丢失的特性。Flash是 目前嵌入式系统中广泛采用的主流存储器， 它的主要特点是按整体/扇区擦除和按字节 编程，具有低功耗、高密度、小体积等优 点。
第2章_嵌入式平台PXA255
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Xsbase255开发系统----硬件资源
音频接口
PXA255处理器包含AC’97控制单元，支持音 频控制器(AC-link)，能通过串口传输数字音 频、调制调解器、音频输入、控制寄存器和 状态信息等。因为PXA255处理器内置了 AC’97控制器，需要外扩一个音频解码芯片。 Xsbase255外扩了Cirrus Logic CS4299用作 音频解码器。
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Xsbase255开发系统
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Xsbase255开发系统----硬件资源
项目 处理器 SDRAM Flash 以太网 声卡 显示 触摸屏 USB Host USB Slave PCMCIA 实时时钟 红外 CF MMC 描述 Intel XScale PXA255 400MHz Samsung 64Mbyte Intel strata flash 32MByte CS8900A 10BaseT AC’97 Stereo audio LG TFT LCD 6.4”( 640 * 480) ADS7843 touch screen 2 Slot 1 Slot 1 Slot Real time clock RTC4513 HDSL3600 1 Slot 1 Slot
MAC流水线
执行所有的乘/累加指令。它执行40位累加寄存器acc0和 能把指令值转化成普通的ARM 寄存器值。MAC不是真 正的一条流水线，指令的类型和资源决定它所需的周期 数。不会同时两条指令出现在MAC流水线上。当MAC在 处理一条指令的时候其他的指令不允许进出到M1中，除 非原来的指令在下一个周期中处理完成。MAC单元执行 开始于M1，接受2个32位操作数，N个周期后完成并返 回寄存器文件。
嵌入式八股文200页
嵌入式八股文200页第一章嵌入式的基本概念与发展趋势1.1 嵌入式的定义及特点嵌入式系统是以微型计算机技术为基础，集成在其他产品中，实现特定功能的计算机系统。
它具有体积小、功耗低、成本低、性能高等特点。
1.2 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于消费电子、通信、汽车、医疗、工业控制等领域。
例如，智能手机、智能家居、车载导航系统等都是嵌入式系统的应用。
1.3 嵌入式系统的发展趋势随着科技的进步和人们对智能化产品的需求不断增加，嵌入式系统的发展呈现以下趋势：1.3.1 多核处理器的应用为提高系统性能和处理能力，嵌入式系统逐渐采用多核处理器，实现并行计算和任务分配。
1.3.2 网络连接能力的增强嵌入式系统通过网络连接，实现与云端数据的交互和远程控制，满足人们对智能化、互联网化的需求。
1.3.3 人工智能的集成随着人工智能技术的发展，嵌入式系统逐渐集成人工智能算法和模型，实现智能感知和决策能力。
第二章嵌入式系统的硬件设计与开发2.1 嵌入式系统的硬件组成嵌入式系统的硬件包括处理器、存储器、外设等。
处理器负责计算和控制，存储器用于存储数据和程序，外设用于与外部设备进行交互。
2.2 嵌入式系统的硬件设计流程嵌入式系统的硬件设计流程包括需求分析、系统设计、电路设计、PCB设计、原型制作等步骤，确保系统满足功能和性能要求。
2.3 嵌入式系统的开发工具与环境嵌入式系统的开发工具包括编译器、调试器、仿真器等，用于开发和调试嵌入式软件和硬件。
第三章嵌入式系统的软件设计与开发3.1 嵌入式系统的软件架构嵌入式系统的软件架构包括操作系统、驱动程序、应用程序等。
操作系统负责管理系统资源和调度任务，驱动程序用于控制外设，应用程序实现系统功能。
3.2 嵌入式系统的软件开发流程嵌入式系统的软件开发流程包括需求分析、系统设计、编码、测试、调试等步骤，确保软件的正确性和稳定性。
3.3 嵌入式系统的软件开发工具与技术嵌入式系统的软件开发工具包括编译器、调试器、仿真器等，技术包括C语言、汇编语言、RTOS等。
《嵌入式系统》课程教学大纲
《嵌入式系统》课程教学大纲学分：3学时：64适用专业：电子信息、通信技术前导课程：电路分析基础、模拟电路、数字电路、高频电路、单片机原理、C语言后续课程：一、课程的性质和任务本课程围绕目前流行的32位ARM处理器和嵌入操作系统，讲述嵌入式系统的概念、软硬件组成、开发过程以及嵌入式应用程序和驱动程序的开发设计方法。
《嵌入式系统》是培养学生具有嵌入式系统的应用知识、嵌入式系统的初步分析能力和具有使用RTOS （实时操作系统）构成嵌入式系统的应用能力等方面的学科，是电子信息与计算机类或相关工科专业的一门专业课。
二、课程的教学基本要求本课程是一门综合性、实践性、应用性很强的专业课。
课程教学所要达到的目的是：使学生掌握嵌入式系统体系结构，嵌入式处理器结构（ARM架构为主），异常处理、系统控制过程、存储处理、ARM内部资源、各种I/O接口；嵌入式系统开发应用方法；实时多任务操作系统。
本课程将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。
三、教学内容和要求（一）理论教学内容和要求第一章：嵌入式系统的概况1、讲授内容：主要讲解嵌入式系统的定义、嵌入式系统的分类、嵌入式系统的组成及嵌入式系统的应用领域和发展趋势。
2、基本要求：使学生明确学习本课程的目的。
第二章：嵌入式系统的硬件基本知识1、讲授内容：1、ARM体系的硬件架构2、冯.诺依曼体系结构和哈佛体系结构3、RISC体系结构4、流水线技术2、基本要求：了解嵌入式系统的硬件基础。
第三章：嵌入式操作系统1、讲授内容：1、嵌入式操作系统的分类2、嵌入式操作系统的特点3、实时操作系统4、目前市场上流行的嵌入式操作系统2、基本要求：掌握嵌入式操作系统的分类和特点，明确实时操作系统的内核特点第四章：ARM架构的嵌入式微处理器1、讲授内容：目前基于ARM架构的嵌入式微处理器：I44B0，2410，LPC2000的架构及特点。
2、基本要求：要求掌握不同处理的的特点及使用场合。
嵌入式系统硬件体系结构-第二章
DRAM
RAM类存储器
SDRAM
SRAM
CACHE
DRAM
SDRAM
SRAM
CACHE
NVRAM
NVRAM
RAM类存储器
DRAM SDRAM
SRAM
CACHE NVRAM
1. DRAM 的英文全称是“Dynamic RAM”，翻译成中文就是“动态随机存储器”。
2. DRAM用于通常的数据存取。我们常说内存有多大，主要是指DRAM的容量。
3. DRAM需要刷新：DRAM的数据是靠电容特性存储的。由于电容会放电，要维持 数据，就要不断的给它充电。给动态 DRAM 定期充电的机制就叫做数据刷新时钟 电路，即内存刷新电路。
4. 在标准的 PC 电路设计中，每隔 15 微秒（ us ）对 DRAM 充电一次，整个充电 操作必须在 4ms 之内完成。
1. 厂商:
① Intel 公司的805X; ② Motorola的68HCxx
2. 微控制器的组成:
① CPU; ② 中断控制器; ③ 定时器/记数器; ④ 存储器; ⑤ 外部设备;
3. 应用:
① 电动玩具; ② 智能卡； ③ 网卡； ④ ADSL Modem
数字信号处理器（DSP）
1. 是特别为处理信号设计的 处理器，而不是为处理数 据设计的；
2. FLASH ROM芯片的读和写操作都是在单电压下进行，不需跳线，只利用 专用程序即可方便地修改其内容；
3. FLASH ROM的存储容量普遍较大，约为512K到至8M KBit，由于大批量 生产，价格也比较合适，很适合用来存放程序码，广泛用于主板的 BIOS ROM，也是CIH攻击的主要目标。
处理器一览
处理器 ARM Intel Pentium PowerPC
《嵌入式系统基础》课程教学大纲
嵌入式系统基础课程教学大纲（EmbeddedMicroprocessorSystem）学时数：32其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务本课程是计算机科学与技术专业本科生的一门专业选修课程。
通过本课程的学习，使学生掌握嵌入式系统的基础知识，熟悉典型的嵌入式微处理器及嵌入式操作系统，掌握嵌入式系统的一般设计方法与开发过程，具备初步的嵌入式系统的软硬件设计开发能力，为嵌入式系统的实际应用打下基础。
二、课程教学的基本要求（一）掌握嵌入式系统的基本概念、基本组成及发展、嵌入式处理器及嵌入式操作系统分类（二）掌握ARM嵌入式微处理器体系结构、ARM指令系统及ARM汇编语言（H）掌握嵌入式1inUX 操作系统内核结构及文件系统（四）掌握嵌入式系统的一般设计流程、典型开发环境及开发工具（五）掌握基于ARM嵌入式微处理器的典型接口设计（六）初步掌握基于嵌入式1inUX操作系统的软件设计三、课程的教学内容、重点和难点第一章嵌入式系统基础知识一、嵌入式系统简介二、嵌入式处理器第二章嵌入式系统一般设计方法一、嵌入式系统的层次结构二、嵌入式系统的设计流程第三章ARM处理器体系结构及指令系统一、ARM微处理器的体系结构二、指令系统三、基于ARM体系的汇编语言程序设计第四章基于ARM处理器的硬件平台设计一、基于微处理器的嵌入式系统的硬件设计二、存储系统的分析与设计三、通用I/O接口的设计第五章嵌入式1inux操作系统一、1i1IUX及其应用二、嵌入式1inux内核三、嵌入式1inUX文件系统第六章嵌入式1inux系统的Boot1oader设计一、Boot1oader的基本概念二、Boot1oader的具体实现重点：Boot1oader的基本概念难点：BOOt1Oader的具体实现第七章嵌入式1inux程序设计基础一、嵌入式1inUX开发基础二、1inUX的常用工具三、嵌入式1inUX操作系统的开发工具四、交叉开发环境重点：嵌入式1inUX操作系统的开发工具、难点：交叉开发环境第八章嵌入式1inux系统的驱动开发一、1inUX下的设备驱动程序简介二、设备驱动程序的开发过程三、典型设备驱动程序设计分析第九章嵌入式网络程序设计一、嵌入式以太网基础知识二、以太网接口设计三、1in1IX网络编程实现重点：以太网接口设计、1inUX网络编程实现难点：1inUX网络编程实现第十章嵌入式1inux图形用户界面编程一、1inux图形开发基础二、嵌入式1inIIX图形用户界面简介四、课程各教学环节要求（一）作业根据课程学习需要，安排适当课外作业。
嵌入式系统设计教程(第2版)简答题答案.pdf
第一章嵌入式系统概论1.嵌入式系统的定义是什么？答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.简述嵌入式系统的主要特点。
答：（1）功耗低、体积小、具有专用性（2）实时性强、系统内核小（3）创新性和高可靠性（4）高效率的设计（5）需要开发环境和调试工具3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。
4. 简述嵌入式系统的发展趋势答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持（2）连网成为必然趋势（3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本（4）提供精巧的多媒体人机界面（5）嵌入式软件开发走向标准化5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。
嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。
6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。
（2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。
（3）没有实时特点的嵌入式操作系统。
第二章嵌入式系统的基础知识1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？答：冯诺依曼体系和哈佛体系。
冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。
哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。
2.在嵌入式系统中采用了哪些先进技术？答：（1）流水线技术（2）超标量执行（3）总线和总线桥3.简述基于ARM架构的总线形式答：ARM架构总线具有支持32位数据传输和32位寻址的能力，通过先进微控制器总线架构AMBA支持将CPU、存储器和外围都制作在同一个系统板中。
嵌入式课件(ppt)
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
4.嵌入式系统的开发
4.嵌入式系统的开发嵌入式理论课程PPT第2章嵌入式系统的开发过程嵌入式理论课程PPT一嵌入式软件开发的特点嵌入式系统与通用计算机在以下几个方面的差别比较明显：(1)人机交互界面。
嵌入式系统和通用计算机之间的最大区别在与人机交互界面。
嵌入式系统可能根本就不存在键盘、显示器等设备，它所完成的事情也可能只是络情况或者传感器的变化情况，并按照事先规定好的过程及时完成相应的处理任务。
(2)有限的功能。
嵌入式系统的功能在设计时已经定制好，在开发完成投入使用之后就不再变化，系统将反复执行这些预定好的任务，而不象通用计算机那样随时可以运行新任务。
当然，使用嵌入式操作系统的嵌入式系统可以添加新的任务，删除旧的任务；但这样的变化对嵌入式系统而言是关键性的变化，有可能会对整个系统产生影响。
(3)时间关键性和稳定性。
嵌入式系统可能要求实时响应，具有严格的时序性。
同时，嵌入式系统还要求有非常可靠的稳定性。
其工作环境可能非常恶劣，如高温、高压、低温、潮湿等。
这就要求在设计时考虑目标系统的工作环境，合理选择硬件和保护措施。
软件稳定也是一个重要特征。
软件系统需要经过无数次反复测试，达到预先规定的要求才能真正投入使用。
嵌入式理论课程PPT嵌入式软件开发与传统软件开发有许多共同特点，但它又有它自身的特点：(1)需要交叉开发环境。
嵌入式应用软件开发要使用交叉开发环境。
交叉开发环境是指实现编译、链接和调试应用程序代码的环境。
与应用程序环境不同，它分布在有通信链接的宿主机和目标机环境之中。
宿主机(Host)是一台通用计算机，一般是PC机。
它通过串口或网络连接与目标机通信。
目标机(Target)常在嵌入式软件开发期间使用，用来区(Target) 别与嵌入式系统通信的宿主机。
目标机应用软件需要绑定操作系统一起运行。
交叉软件包括交叉编译器、交叉调试器和模拟软件等。
交叉编译器允许应用程序开发者在俗主机上生成能在目标机上运行的代码。
交叉调试器和模拟调试软件用于完成俗主机与目标机应用程序代码的调试。
嵌入式系统
传感器
处理器
控制
实例：大棚温控系统
温度传感器
嵌入式控制 器
G
P
AD
IO
电炉及控制系统
（2）复杂嵌入式系统 一般指有操作系统的嵌入式系统，嵌入式处理器为32位。
RAM
FLASH
传感器 输入
嵌入式控制器 通讯
实例：手机
输出
加速度传感器 按键
RAM
FLASH
嵌入式控制器
通讯
LCD
3、嵌入式系统与PC的区别
（2）通俗定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可 靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
第1章：嵌入式系统概述
第1节：嵌入式系统定义 第2节：嵌入式系统发展历程 第3节：嵌入式系统的特点 第4节：嵌入式系统结构 第5节：嵌入式微处理器 第6节：嵌入式操作系统 第7节：实例－网络温度采集系统
(1) MPU嵌入式微处理器 它是由通用计算机中的CPU演变而来的。与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留
和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入 式应用的 特殊要求。
(2)嵌入式微控制器MCU
目前典型的MCU内部框图
CPU
工作支撑模块
1、嵌入式系统的由来 计算机是应数值计算的要求而诞生的。在计算机发展的早期，电子计算机技术一直是以沿着满
足高速数值计算的道路发展的。
通俗地说：计算机是因科学家需要一个高速的计算工具而产生的。
直到20世纪70年代，电子计算机在数字计算、逻辑运算与推理、信息处理以及实际控制方面 表现出非凡能力后，在通信、测控、数据传输等领域，人们对计算机技术给予了更大的期待。这 些领域的应用与单纯的高速海量计算要求不同，主要表现在：
《嵌入式系统设计》教学大纲
《嵌入式系统设计》教学大纲嵌入式系统设计是计算机科学与技术领域的一个重要分支，主要研究如何设计和开发嵌入在其他设备或系统中的计算机系统。
嵌入式系统设计涉及到硬件和软件的相互协作，涵盖了多个学科和技术领域，包括计算机体系结构、操作系统、嵌入式软件开发、嵌入式系统测试等。
本课程将对嵌入式系统设计的相关知识和技能进行系统的讲解和实践操作，旨在培养学生的嵌入式系统设计与开发能力。
一、课程目标1.了解嵌入式系统的概念、特点、应用领域和发展趋势；2.掌握嵌入式系统设计的基本原理和方法；3.学习使用常见的嵌入式系统设计工具和开发环境；4.培养嵌入式系统设计与开发能力，能够独立完成基本的嵌入式系统设计项目。
二、教学内容第一章嵌入式系统概论1.嵌入式系统的概念和特点2.嵌入式系统的应用领域和发展趋势3.嵌入式系统设计的基本要求和步骤第二章嵌入式系统硬件设计1.嵌入式系统的硬件平台和体系结构2.嵌入式系统的处理器选择和嵌入式开发板3.嵌入式系统的外设接口和通信接口设计4.嵌入式系统的电源和封装设计第三章嵌入式系统软件设计1.嵌入式系统开发环境和常用软件工具2.嵌入式系统的软件开发过程和方法3.嵌入式系统的软件编程语言和开发框架4.嵌入式系统的操作系统选择和驱动程序开发第四章嵌入式系统测试与调试1.嵌入式系统的测试原理和策略2.嵌入式系统的测试工具和方法3.嵌入式系统的调试技术和工具4.嵌入式系统的性能调优和优化方法三、教学方法1.理论授课：通过讲解嵌入式系统的相关概念、原理和方法，培养学生的理论知识；2.实践操作：通过实验和实际项目，让学生亲自动手操作和实践，加深对嵌入式系统设计的理解和掌握；3.讨论交流：通过小组讨论和大班互动，促进学生之间的交流和合作，共同解决问题；4.课程项目：学生可以选择一个与嵌入式系统设计相关的项目进行深入研究和实践，提高综合应用能力。
四、考核方式1.平时成绩：包括课堂表现、实验报告和讨论参与等；2.期末考试：对理论知识的掌握程度进行考核；3.课程项目：对学生的综合能力进行考核；4.考勤情况：根据学生的出勤情况进行评定。
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1、需求分析阶段- 2体系机构设计阶段-3生成代码阶段-- 4固化阶段--- 5系统 集成，测试阶段
第2章 嵌入式系统开发过程
一、需求分析阶段 嵌入式系统应用需求中最为突出的是注重应用的 时效性。 时效性。 需求分析阶段的主要任务是： 需求分析阶段的主要任务是： 1、分析客户需求，搞清楚需要完成的任务， 、分析客户需求，搞清楚需要完成的任务， 2、分类整理需求 、 ★功能性需求 •接口设计；输入输出信号，操作方式界面 接口设计； 接口设计 输入输出信号， ★非功能性需求 •性能 •成本 •功耗 •系统尺寸和重量 性能 成本 功耗 系统尺寸和重量
第2章 嵌入式系统开发过程
第2章 嵌入式系统开发过程
2.2设计实例——GPS导航仪
需求分析阶段(做什么） 需求分析阶段 做什么） 做什么 体系机构设计阶段（如何做） 体系机构设计阶段（如何做） 生成代码阶段、固化阶段 测试阶段
第2章 嵌入式系统开发过程
1、需求分析（用户） 、需求分析（用户）
★功能 ◊针对高速公路上的开车用户和类似用户 ◊系统展示主要道路和其他标志 ★用户界面 ◊ LCD:400*600 ◊控制按钮不多于三个 ◊按下按钮屏幕弹出菜单，供用户选择 按下按钮屏幕弹出菜单， ★性能 地图应平滑滚动，系统应在15秒那显示当前地 平滑滚动 ◊地图应平滑滚动，系统应在 秒那显示当前地 图
第2章 嵌入式系统开发过程
二、体系结构设计阶段
作用： 作用：描述系统如何实现所述的功能和非功 能需求。 能需求。 对硬件， ★对硬件，软件功能划分 对系统软硬件进行选型（处理器选择， ★对系统软硬件进行选型（处理器选择， 操作系统选择，接口选择等等） 操作系统选择，接口选择等等）
第2章 嵌入式系统开发过程
第2章 嵌入式系统开发过程
2、基于EDA(PLD)和EOS的设计方法
主要是硬件设计的进步 旧方法：选择和使用标准通用集成电路器件 ★旧方法：选择和使用标准通用集成电路器件 新方法：自己设计和制作部分专用的集成电路器 ★新方法：自己设计和制作部分专用的集成电路器 有各种EDA EDA工具软件提供支持 件，有各种EDA工具软件提供支持 一万门一下用CPLD,以上用FPGA) CPLD,以上用 (一万门一下用CPLD,以上用FPGA) 软件设计的进步 旧方法： ★旧方法：无操作系统 新方法：基于操作系统设计，简化多任务，实时， ★新方法：基于操作系统设计，简化多任务，实时， 复杂软件的设计
第2章 嵌入式系统开发过程
2、交叉编译和链接 交叉编译和链接 嵌入式集成开发环境都支持交叉编译、链接。 嵌入式集成开发环境都支持交叉编译、链接。 交叉编译链接生成两种类型的可执行文件：调 交叉编译链接生成两种类型的可执行文件： 试用的可执行文件和固化的可执行文件。 试用的可执行文件和固化的可执行文件。
第2章 嵌入式系统开发过程
4、测试 看系统是否满足规格说明书和用户给定的功 能要求，是否完成系统参数要求
第2章 嵌入式系统开发过程
四、固化阶段 固化阶段
嵌入式应用软件调试完成以后， 嵌入式应用软件调试完成以后，产生固化到目标环 境的可执行代码，再烧写到目标环境的Flash中。 境的可执行代码，再烧写到目标环境的 中 固化的可执行代码与调试的可执行代码不同 ★固化用的代码无调试用的信息 ★固化用的代码无法执行硬件的启动和初始化， 固化用的代码无法执行硬件的启动和初始化， 所以启动模块必须包含在固化代码中。 所以启动模块必须包含在固化代码中。 ★启动模块和固化代码都定位到目标环境的 Flash中，有别于调试过程中都在目标机的 中 有别于调试过程中都在目标机的RAM 中运行
第2章 嵌入式系统开发过程
监控器方式 监控器(Monitor)调试方式需要目标机与宿主机 监控器(Monitor)调试方式需要目标机与宿主机 协调。 协调。
监视程序
第2章 嵌入式系统开发过程
1、首先建立物理连接 、 在宿主机和目标机之间通过串口、 在宿主机和目标机之间通过串口、以太口等 建立物理连接 2、建立逻辑连接 、 在宿主机上运行调试器， 在宿主机上运行调试器，目标机运行监控程 序和被调试程序， 序和被调试程序，宿主机通过调试器与目标 机的监控器建立通信连接。 机的监控器建立通信连接。 注：监视方式只能调试应用程序，不能调试目 标机的操作系统
第2章
嵌入式系统开发过程
第2章 嵌入式系统开发过程
主要内容
1 嵌入式系统设计方法 2 嵌入式软件的开发流程
3 嵌入式系统的调试 4
板极支持包
第2章 嵌入式系统开发过程
2.1嵌入式系统设计方法 嵌入式系统设计方法
2.1.1嵌入式系统设计方法的演变 嵌入式系统设计方法的演变 嵌入式系统设计方法的 2.1.2嵌入式系统的开发流程 嵌入式系统的开发流程 嵌入式系统的
第2章 嵌入式系统开发过程
2.4 板级支持包
由于嵌入式系统中采用微处理器／微控制器的多样性， 由于嵌入式系统中采用微处理器／微控制器的多样性， 嵌入式操作系统的可移植性显得更加重要。 嵌入式操作系统的可移植性显得更加重要。所以有些嵌入式 操作系统的内核明确分成两层，上层一般称为“内核” 操作系统的内核明确分成两层，上层一般称为“内核”，而 低层则称为“硬件抽象层” 底层的缩写是HAL HAL， 低层则称为“硬件抽象层” ，底层的缩写是HAL，也有的厂 VxWorks的提供者 WindRiver公司 的提供者WindRiver 公司) 商 ( 如 VxWorks 的提供者 WindRiver 公司 ) 把硬件抽象层称为 BSP， 即板级支持包( Package)。 BSP， 即板级支持包 ( Board Support Package)。 板级支持 包是操作系统与目标应用硬件环境的中间接口， 包是操作系统与目标应用硬件环境的中间接口，它是软件包 中具有平台依赖性的那一部分。 中具有平台依赖性的那一部分。板级支持包将实时操作系统 和目标应用环境的硬件连接在一起， 和目标应用环境的硬件连接在一起，它不可避免地使用了硬 件设备的特性，具有很强的硬件相关性。 件设备的特性，具有很强的硬件相关性。板级支持包中包含 了大量与处理器和设备驱动相关的代码和数据结构。 了大量与处理器和设备驱动相关的代码和数据结构。 板级支持包的主要功能包括两部分： 板级支持包的主要功能包括两部分： 在系统启动时，对硬件进行初始化。 在系统启动时，对硬件进行初始化。 为驱动程序提供访问硬件的手段。 为驱动程序提供访问硬件的手段。
第2章 嵌入式系统开发过程
★成本 每个设备成本不高于200-500元 每个设备成本不高于 元 ★功耗 四节5号电池供电 可持续8小时 号电池供电， 四节 号电池供电，可持续 小时 ★物理尺寸和重量 设备应该可以非常舒适的放在手上
第2章 嵌入式系统开发过程
需求分析（表格化）
第2章 嵌入式系统ห้องสมุดไป่ตู้发过程
硬件体系结构包括： 硬件体系结构包括： CPU核（ARM) 核 存储器控制器----FLASH,SDRAM 存储器控制器 串口， 串口，LCD控制器 控制器 GPS接受模块（串口接口） 接受模块（ 接受模块 串口接口） 键盘（键盘控制） 键盘（键盘控制） LCD SD卡（存储地图数据） 卡 存储地图数据）
第2章 嵌入式系统开发过程
3、基于IP核的系统级设计方法
集成系统（ 集成系统（SOC) CPU,I/O接口，存储器，实时操作系统， 接口， 接口 存储器，实时操作系统， 应用软件集成在一个芯片上，统一描述， 应用软件集成在一个芯片上，统一描述，统 一设计
第2章 嵌入式系统开发过程
2.1.2嵌入式系统的开发流程 嵌入式系统的开发流程 嵌入式系统的
三、生成代码阶段
需要完成的工作：代码编程、 需要完成的工作：代码编程、交叉编译和链 交叉调试和测试等。 接、交叉调试和测试等。 1、代码编程 、 一般采用的方法是先在通用 上编程， 先在通用PC上编程 一般采用的方法是先在通用 上编程， 然后通过交叉编译链接 交叉编译链接， 然后通过交叉编译链接，将程序做成目标平 台上可以运行的二进制代码格式。 台上可以运行的二进制代码格式。最后将程 下载到目标平台上的特定位置 的特定位置， 序下载到目标平台上的特定位置，在目标板 上启动运行这段二进制代码。 上启动运行这段二进制代码。
第2章 嵌入式系统开发过程
3、交叉调试（远程调试） 、交叉调试（远程调试） 具有以下特点： 具有以下特点： 调试器和被调试的程序运行在不同的机器上。 调试器和被调试的程序运行在不同的机器上。调试 器运行在PC或工作站上 或工作站上， 器运行在 或工作站上，而被调试程序运行在各 式的专用目标机上； 式的专用目标机上； 调试器通过某种通信方式与目标机建立联系， 调试器通过某种通信方式与目标机建立联系，如 串口、并口、网络、 或者专用的通信方式； 串口、并口、网络、JTAG或者专用的通信方式； 或者专用的通信方式 在目标机上一般具有某种调试代理， 在目标机上一般具有某种调试代理，这种代理能 与调试器一起配合完成对目标机上运行程序的调试。 与调试器一起配合完成对目标机上运行程序的调试。 这种代理可以是某种能支持调试的硬件， 这种代理可以是某种能支持调试的硬件，也可以是 某种软件； 某种软件； 目标机可以是一种仿真机。 目标机可以是一种仿真机。通过在宿主机上运行 目标机的仿真软件，仿真一台目标机， 目标机的仿真软件，仿真一台目标机，使整个调试 工作只在一台计算机上进行。 工作只在一台计算机上进行。
第2章 嵌入式系统开发过程
2.3 嵌入式系统的调试
嵌入式系统的调试过程： 嵌入式系统的调试过程： 系统的调试过程
嵌入式系统的调试方法： 嵌入式系统的调试方法： 1．源程序模拟器方式 2．监控器方式 3．仿真器方式
第2章 嵌入式系统开发过程
源程序模拟器方式
在PC机上，通过软件手段模拟执行为某种嵌入式处理 PC机上， 机上 器编写的源程序的测试工具。 器编写的源程序的测试工具。 注意: 注意:模拟器的功能毕竟是以一种处理器模拟另一种处 理器的运行，在指令执行时间、中断响应、 理器的运行，在指令执行时间、中断响应、定时器等方 面很有可能与实际处理器有相当大的差别。另外， 面很有可能与实际处理器有相当大的差别。另外，它无 法仿真嵌入式系统在应用系统中的实际执行情况。 法仿真嵌入式系统在应用系统中的实际执行情况。