嵌入式系统硬件平台
嵌入式系统的未来：更智能的专业化软硬件平台
Ｅ ｐ ｉ ｃ ｏ ｒ 北 亚 区高级 区域总 监邓 永泉 表示 ： “ 企 业在 扩 而实现高度优化的异构多核架构。 张时期往往 面临着业务状 况控制 的困境 ，因为全面跟踪所有 灵活、高度集成的全新 系列器件平 台将会 因此而 问世 ，
业 务进展 会变得越 来越难 ，因此选择适 当的 Ｅ Ｒ Ｐ系统对 于 系统专家可 以采用软件 编程 流程对器件进行编程 ，软件设 计
Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ 在英国和 中国共有 １ １ ０名员工 。该公 与此 同时 ，这些组件也必须满足严格 的功耗要求 ，并尽可能 司业务在未来 １ ２个月 内有 望增 长 ２ ０ ％，并计划扩大在美 国 降 低 成 本 。 的销售 和服务部 门，因此希望淘汰一系列零散的软件应用和 电子表格 ，改用 单一 的 Ｅ Ｒ Ｐ解决方案来应对多种挑战 。 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ 首席 执 行 官 Ｔ ｏ ｍ Ｃ ｏ ｌ ｅ指 出 ， 物联 网将进一 步增加 共享 、处理 和存储 的 “ 大数据 ” 的绝对数量 。这就产生 了更智能化嵌入式系统的全球需求 ， 这种系统也将为我们的 日常工作 生活提供充分 的资讯 ，让 我
总 而言 之 ，Ａ ｌ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ Ｓ Ｏ Ｃ 软硬件 协 同平 台将 认 可 。 让众多领 域的不同工程师均能受惠于 Ｚ ｙ ｎ ｑ Ａｌ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ 银行和金融机构纷纷 抓住 当前的迁移进程带来的商机 ，
是 技术领 袖 ，因此 我们拥 有独一 无二 的丰富 经验 。Ｓ Ｌ Ｅ ７ ７ 和 Ｓ Ｌ Ｅ ７ ８是高度可靠的安全 Ｉ Ｃ，具备 出类拔萃的非接触式
主流嵌入式操作系统介绍
主流嵌入式操作系统介绍嵌入式操作系统，又称为嵌入式操作平台，是针对特定应用领域和硬件平台所设计和优化的操作系统。
它主要用于控制、管理和运行嵌入式设备，如智能手机、家用电器、汽车控制系统等。
本文将介绍几种主流的嵌入式操作系统。
一、嵌入式Linux嵌入式Linux是指将Linux操作系统适配嵌入式设备的一种形式，它保留了Linux操作系统的优点，如开源、稳定、成熟的生态系统等。
嵌入式Linux具有丰富的设备驱动、多任务管理能力和良好的可扩展性，可以在各种硬件平台上运行。
在嵌入式Linux中，通常使用的是裁剪版的Linux内核，该内核只保留了必要的功能和驱动程序，以节省存储空间和资源，并提高嵌入式设备的运行效率。
嵌入式Linux还提供了适用于嵌入式设备的工具链和库文件，方便开发人员进行应用程序的开发和调试。
二、嵌入式Windows嵌入式Windows是指将微软的Windows操作系统适配嵌入式设备的一种形式。
与桌面版的Windows相比，嵌入式Windows通常经过了裁剪和优化，以适应嵌入式设备的资源限制和实时性要求。
嵌入式Windows具有直观易用的界面和丰富的应用生态系统，开发人员可以使用熟悉的开发工具和编程语言进行应用程序的开发。
嵌入式Windows还提供了强大的多媒体处理能力和网络连接功能，适用于需要图形界面和复杂功能的嵌入式设备。
三、嵌入式Android嵌入式Android是指将谷歌的Android操作系统适配嵌入式设备的一种形式。
嵌入式Android基于Linux内核，具有开源性和稳定性的特点，同时融合了丰富的应用生态系统和用户界面设计。
嵌入式Android支持多任务管理、开放式应用程序架构和丰富的应用程序开发接口，方便开发人员进行自定义应用的开发。
嵌入式Android还支持网络连接和云服务，适用于需要与互联网进行交互的嵌入式设备。
四、实时操作系统实时操作系统（RTOS）是一种专门设计用于实时应用的嵌入式操作系统。
嵌入式硬件平台
第3章 嵌入式硬件平台 嵌入式处理器上旳定时器/计数器一般具有下列功能：
(1) 嵌入式操作系统旳任务调度，尤其是具有时间片轮转 调度功能旳嵌入式操作系统旳任务调度，必须使用定时器产生 时间片。
(2) 嵌入式操作系统旳软件时钟需要基于硬件定时器产生 定时信号。
(3) 通信电路旳波特率发生器。
(4) 实时时钟电路。
使用这么旳总线配置主要考虑到下列几种原因：
(1) 高速总线一般提供较宽旳数据连接。
(2) 高速总线一般要更昂贵旳电路和连接器，能够经过使 用较慢旳、比较便宜旳总线来降低低速设备成本。
(3) 桥允许总线独立操作，所以能够在I/O操作中提供并 行性。
在高速总线和低速总线之间旳总线桥是高速总线旳受控器， 是低速总线旳主控器。桥从高速总线上获取指令并将其传到低 速总线，将成果从低速总线传到高速总线上。
第3章 嵌入式硬件平台 图3-10 分级存储器系统
第3章 嵌入式硬件平台
1、寄存器组是最高一级旳存储器，一般是微处理器内含旳。 2、高速缓冲存储器(Cache)。其存取速度足以与微处理器相匹 配。一般透明使用。可降低内存平均访问时间。 3、内存。运营旳程序和数据都放在内存中。分RAM和ROM。 4、大容量旳外存。目前嵌入式系统中常用闪存作为大容量硬 盘存储多种程序和数据。
第3章 嵌入式硬件平台 图3-14 定时器/计数器旳内部构造
第3章 嵌入式硬件平台
3.5.2 模/数转换器和数/模转换器 模/数(A/D)转换器和数/模(D/A)转换器是非数字设备(即
模拟信号源)和嵌入式系统之间联络旳接口。 D/A转换相对简朴，转换器接口仅涉及数据值，输入值被
连续转换成模拟信号。
第3章 嵌入式硬件平台 图3-9 ARM AMBA总线系统
嵌入式操作系统的通用硬件抽象层设计
嵌入式操作系统的通用硬件抽象层设计摘要：基于嵌入式操作系统硬件抽象层理论，设计一种用于嵌入式操作系统内核开发的通用硬件抽象层平台。
通用硬件抽象层能够为嵌入式操作系统内核的设计开发屏蔽硬件平台的特性，提供统一的硬件相关的服务接口，可以使嵌入式操作系统内核的设计开发不依赖于特定的硬件平台，同时开发的嵌入式操作系统内核具有更强的可移植性。
关键词：嵌入式操作系统通用硬件抽象层（HAL）BSP V开发模式引言为了便于操作系统在不同硬件结构上进行移植，美国微软公司首先提出了将底层与硬件相关的部分单独设计成硬件抽象层美国微软公司提出了将操作系统底层与硬件相关的部分单独设计成硬件抽象层HAL（Hardware Abstraction Layer）的思想。
硬件抽象层的引入大大推动了嵌入式操作系统的通用程度，为嵌入式操作系统的广泛应用提供了可能。
然而，目前BSP形式的硬件抽象层仅仅能够解决有限的几种操作系统在同样有限的BSP所支持的硬件平台上的移植，而对绝大多数需要根据不同嵌入式应用而专门定制的嵌入式操作系统来说能起的作用则非常有限。
1 硬件抽象层原理1.1 硬件抽象层概念嵌入式系统是一类特殊的计算机系统。
它自底向上包括3个主要部分：硬件环境、嵌入式操作系统和嵌入式应用程序。
硬件环境是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台，不同的应用通常有不同的硬件环境；因此如何有效地使嵌入式操作应用于各种不同的应用环境，是嵌入式操作系统发展中所必须解决的关键问题。
硬件抽象层通过硬件抽象层接口向操作系统以及应用程序提供对硬件进行抽象后的服务。
当操作系统或应用程序使用硬件抽象层API进行设计时，只要硬件抽象层API能够在下层硬件平台上实现，那么操作系统和应用程序的代码就可以移植。
这样，原先嵌入式系统的3层结构逐步演化为一种4层结构。
图1显示了引入硬件抽象层后的嵌入式系统的结构。
在整个嵌入式系统设计过程中，硬件抽象层同样发挥着不可替代的作用。
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
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嵌入式系统及其应用
i.MXL/MX21
LPC2000/300 0
PXA255/270
S3C2410/2440
AT91RM9200
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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)
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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。
嵌入式系统硬件开发流程
嵌入式系统硬件开发流程1.需求分析：首先需要与客户或项目团队明确嵌入式系统的需求和功能。
根据需求，确定系统的输入输出接口、处理器类型、存储器需求和其他关键硬件组件。
2.系统设计：根据需求分析的结果，开始进行系统设计。
设计包括了整体体系结构的设计、硬件模块的设计以及各模块之间的接口设计。
在这个阶段，还需要确定系统的电源需求、尺寸和外壳设计等。
3.选择硬件平台：根据系统的需求和设计，选择合适的硬件平台。
硬件平台可以是单片机、FPGA、ARM等。
选择硬件平台时需要考虑功耗、性能、成本和开发工具的可用性等方面。
4.硬件原理图设计：根据系统的需求和设计，进行硬件原理图设计。
硬件原理图设计主要包括选择和连接各种硬件模块、设计电源电路和时钟电路等。
在设计过程中，需考虑信号完整性、电磁兼容性和热管理等问题。
5.PCB设计：将硬件原理图转化为PCB设计。
PCB设计包括在PCB上放置元件、连线布局和绘制电源层和地层等。
在设计过程中，还需考虑电磁兼容性和阻抗匹配等问题。
6.PCB制造：将PCB设计文件传输给PCB制造厂商，制造出实际的PCB板。
制造过程包括PCB板材的选择、蚀刻、钻孔、贴片、焊接和检查等。
7.原型测试：制造完成的PCB板与其他硬件模块进行组装，形成嵌入式系统原型。
通过连接电源，测试系统的各个功能和性能是否满足需求。
如发现问题，需要返工或重新设计。
8.硬件调试和优化：对原型进行硬件调试，包括调试电路连接的正确性、性能和稳定性等。
通过对系统的不断调试和优化，确保系统的稳定运行。
9.硬件验证和认证：对已调试和优化的嵌入式系统进行验证和认证。
验证过程包括功能验证、稳定性测试、可靠性测试等。
认证过程可能涉及到特定行业的标准和要求，如电磁兼容性认证等。
10.批量生产：通过验证和认证后，嵌入式系统可以进行批量生产。
在批量生产之前，需确保原材料的供应链和生产工艺的稳定性。
同时，还需考虑生产成本和交货时间等因素。
11.维护和升级：一旦嵌入式系统投入使用，可能会出现问题或有新需求。
嵌入式_实习报告
随着科技的飞速发展，嵌入式系统在各个领域得到了广泛的应用。
为了更好地了解嵌入式系统的原理、开发流程和实际应用，我于20xx年xx月xx日至xx月xx日在XX公司进行了为期两周的嵌入式实习。
二、实习目的1. 熟悉嵌入式系统的基本原理和开发流程；2. 掌握嵌入式系统的硬件和软件开发技巧；3. 培养团队协作能力和实际动手能力；4. 了解嵌入式系统在各个领域的应用。
三、实习内容1. 嵌入式系统硬件平台搭建在实习期间，我参与了嵌入式系统硬件平台的搭建工作。
首先，我们选择了基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列单片机作为硬件平台。
然后，根据项目需求，选用了外部存储器、传感器、通信模块等元器件，完成了整个硬件平台的搭建。
2. 嵌入式系统软件开发在硬件平台搭建完成后，我参与了嵌入式系统软件的开发。
主要内容包括：（1）C语言编程：学习并掌握了C语言在嵌入式系统开发中的应用，实现了单片机的基本控制功能；（2）Linux系统编程：学习了Linux操作系统的基本原理，掌握了文件系统、进程管理、设备驱动等方面的知识；（3）网络编程：学习了TCP/IP协议栈，实现了基于UDP和TCP的网络通信功能。
3. 项目实践在实习期间，我参与了公司一个实际项目的开发。
该项目是一款基于嵌入式系统的智能家居控制系统。
在项目中，我负责实现部分功能模块，如温度传感器数据采集、远程控制等。
通过该项目，我对嵌入式系统在实际应用中的开发流程有了更深入的了解。
1. 嵌入式系统开发需要掌握多种技术，如C语言、Linux系统编程、网络编程等，这对于提高自己的综合素质具有重要意义；2. 嵌入式系统开发过程中，需要注重团队协作，与团队成员共同解决问题，提高工作效率；3. 实践是检验真理的唯一标准，只有将理论知识应用于实际项目中，才能更好地掌握嵌入式系统的开发技巧；4. 嵌入式系统在各个领域都有广泛的应用，具有很大的发展前景。
五、总结通过本次嵌入式实习，我不仅掌握了嵌入式系统的基本原理和开发流程，还提高了自己的实际动手能力和团队协作能力。
嵌入式单片机开发硬件平台介绍
LO01GOSTC单片机
STC单片机是宏晶生产的 单时钟/机器周期的单片机， 说白了STC单片机是51与 AVR的结合体，有人说 AVR是51的替代单片机， 但是AVR单片机在位控制 和C语言写法上存在很大的 差 异。而STC单片机洽洽 结合了51和AVR的优点
LO01GOSTC单片机缺点
STC单片机功能虽不及 AVR、STM32强大，价格 也不及51和ST32便宜，但 是这些并并不重要，重要 的是这属于国产单片机比 较出色的单片机，但愿国 产单片机能一路长虹。
由ST厂商推出的STM32系列单片机，行业 的朋友都知道，这是一款性价比超高的系列 单片机，应该没有之一，功能及其强大。其 基于专为要求高性能、 低成本、低功耗的嵌 入式应用专门设计的ARM Cortex-M内核，同 时具有一流的外设：1μs的双12位ADC，4兆 位/秒的UART，18兆位/秒的SPI等等，在功耗 和集成度方面也有不俗的表现，当然和 MSP430的功耗比起来是稍微逊色的一些，但 这并不影响工程师们对它的热捧程度，由于 其简单的结构和易用的工具再配合其强大的 功能在行业中赫赫有名。
最小系统电路分析
THANKS~
LO01GOFreescale单片机
Freescale系列单片机采用哈 佛结构和流水线指令结构， 在许多领域内都表现出低成 本，高性能的的特ห้องสมุดไป่ตู้，它的 体系结构为产品的开发节省 了大量时间。此外Freescale 提供了多种集成模块和总线 接口，可以在不同的系统中 更灵活的发挥作用！
LO01GO各类单片机总结
LO01GOAVR单片机缺点
1、是没有位操作，都是以字节形式来控 制和判断相关寄存器位的。
2、C语言与51的C语言在写法上存在很大 的差异，这让从开始学习51单片机的朋友 很不习惯。
嵌入式系统设计与实现
嵌入式系统设计与实现一、概述嵌入式系统是指集成了一定的计算机硬件、软件和外设接口的系统，用于特定的功能和任务。
它们通常被嵌入到其他设备中，如智能手机、汽车系统、医疗设备等。
嵌入式系统设计是一门综合性学科，包括硬件设计、软件设计、系统集成等多个方面。
本文将重点介绍嵌入式系统的设计与实现。
二、硬件设计2.1 硬件平台选择嵌入式系统的硬件平台决定了系统的性能和稳定性。
常用的硬件平台有ARM、MIPS、x86等。
选择硬件平台时需要考虑系统功能、成本、体积和功耗等因素。
2.2 硬件接口设计嵌入式系统的硬件接口是系统与外部设备交互的关键。
硬件接口设计需要考虑接口类型、接口速率、接口协议等因素。
常用的硬件接口有UART、SPI、I2C、USB等。
2.3 PCB设计嵌入式系统的PCB设计决定了系统的布局和连接方式。
PCB 设计需要考虑电子元件的布局、信号线的长度、电路板厚度等因素。
同时需要注意电路板的EMC问题，以避免电磁干扰对系统性能的影响。
三、软件设计3.1 系统架构设计嵌入式系统的软件架构设计决定了系统的功能分布和模块划分。
常用的软件架构有单片机架构、裸机架构、RTOS架构和Linux嵌入式系统等。
3.2 驱动程序设计嵌入式系统的驱动程序负责与硬件接口通讯，控制硬件设备的运行。
驱动程序设计需要了解硬件接口的工作原理和协议，以保证与硬件设备的兼容性和稳定性。
3.3 应用层程序设计嵌入式系统的应用程序负责实现系统的核心功能。
应用程序的设计需要根据系统功能和需求，选择合适的编程语言和软件开发工具。
常用的编程语言有C语言、C++语言和Python语言等。
四、系统集成4.1 硬件与软件集成硬件与软件集成是嵌入式系统设计的最后一步，它将硬件和软件集成到一个有机的系统中。
集成过程需要注意硬件和软件之间的兼容性、接口协议的一致性和稳定性等因素。
4.2 功耗优化嵌入式系统的功耗优化是嵌入式系统设计的重要环节，它决定了系统的续航能力和稳定性。
基于POWERPC82XX的嵌入式通用硬件平台的设计
总第254期2010年第12期计算机与数字工程C om p ut er&D i gi t al Engi nee r i ngV01．38N o．1293基于POⅧR PC82殛的嵌入式通用硬件平台的设计。
朱秀林李杰波程增艳(中国船舶重工集团公司第722研究所武汉430079)摘要针对嵌入式系统在通用性及人机界面方面日益增长的性能要求，研究了M ot or ol a公司的嵌入式微处理芯片M PC82X X的主要性能特点。
给出了以M PC82X X为核心来构建通用硬件平台的设计方案，同时给出了该平台的硬件结构和各主要模块的电路设计方法。
关键词嵌入式微处理器；m pc82x x；pow erpc内核；通用中图分类号T P393D es i gn of U s ualE m bedded H ar dw a r e Syst e m B a sed onPO W E R PC82X XZ h u X i ul i n L i J i e bo C h eng Z engy an(N o．722R es e ar ch I ns t i t ut e of C hi na Shi p I n dus t r y C orpor at i on，W uhan430079)A b s t r act To m eet t he f un ct i on of em bedded s ys t em of usu al a nd m an-m achi ne co nver sat i on，t hi s paper br i ef l y i nt r o—duce s ba si c f u nct i o n of PO W E R W_Ⅺ2X X．D esi gn t he un i ver sal em bedded ha rdw ar e w i t h t he ker nel of m p c82x x，at t he s am e t i m e i nt r oduci ng t he har dw are f r am ew or k and el ect r oc i r cui t de si gni ng of sub syst em．K e y W or ds em bed ded C PU，m pcSZ x x，pow er pc co r e，uni ver salC l ar毽N t m2咐T P3931引言近年来，随着集成电路技术的发展，各种新型的大规模与超大规模集成电路的不断涌现，出现了许多功能强大的C PU处理器。
嵌入式系统硬件体系结构设计
嵌入式系统硬件体系结构设计一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括：硬件层中涵盖嵌入式微处理器、存储器（sdram、rom、flash等）、通用设备USB和i/oUSB（a/d、d/a、i/o等）。
在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。
其中操作系统和应用程序都可以固化在rom中。
硬件层与软件层之间为中间层，也称作硬件抽象化层（hardwareabstractlayer，hal）或板级积极支持纸盒（boardsupportpackage，bsp），它将系统上层软件与底层硬件拆分开去，并使系统的底层驱动程序与硬件毫无关系，上层软件开发人员无须关心底层硬件的具体情况，根据bsp层提供更多的USB即可展开研发。
该层通常涵盖有关底层硬件的初始化、数据的输出/输入操作方式和硬件设备的布局功能。
3.系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（real-timeoperationsystem，rtos）、文件系统、图形用户USB（graphicuserinterface，gui）、网络系统及通用型组件模块共同组成。
rtos就是嵌入式应用软件的基础和研发平台。
功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。
一个嵌入式系统装置通常都由嵌入式计算机系统和继续执行装置共同组成，而嵌入式计算机系统就是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层共同组成。
继续执行装置也称作被控对象，它可以拒绝接受嵌入式计算机系统收到的掌控命令，继续执行所规定的操作方式或任务。
本网关硬件环境以单片机s3c2440芯片和dm9000以太网控制芯片为主，实现rj45接口和rs232接口的数据传输。
内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。
硬件框图就是直观的将每个功能模块列举，也就是一个基本的模块女团，可以简约的每个模块的功能彰显出。
嵌入式系统的定义及特点
嵌入式系统的定义及特点首先，嵌入式系统是为特定的应用领域而设计的。
嵌入式系统的设计目标通常是用于特定的行业或特定的应用领域，如汽车、工业控制、医疗设备等。
这意味着嵌入式系统可以根据特定需求进行定制化设计，以满足该领域的要求。
其次，嵌入式系统通常具有实时性要求。
很多嵌入式系统需要对外部事件进行实时响应，并在预定的时间内完成特定的任务。
例如，汽车防抱死系统需要在检测到车轮即将抱死时立即调整刹车压力，以避免发生危险情况。
这就要求嵌入式系统能够在极短的时间内做出反应，并完成相应的动作。
第三，嵌入式系统通常具有资源有限的特点。
由于嵌入式系统嵌入在其他设备中，其硬件资源（如处理器、内存、存储等）通常受限。
为了在有限的资源下完成其任务，嵌入式系统需要高效地利用和管理这些资源。
因此，嵌入式系统的软件设计通常需要更高的优化性能和占用资源的精细控制。
第四，嵌入式系统通常运行在独立的硬件平台上。
由于嵌入式系统需要与其他设备协同工作，因此它通常需要与设备进行良好的硬件接口和通信协议。
这就需要嵌入式系统具备一定的硬件设计能力，以确保与其他设备的兼容性和稳定性。
此外，嵌入式系统还具有可靠性要求。
很多嵌入式系统被应用于关键领域，如航空航天、医疗设备等，任何故障都可能导致严重的后果。
因此，嵌入式系统需要具备高可靠性，以避免故障和损坏。
最后，嵌入式系统的开发和维护过程常常需要较长的周期和复杂的流程。
嵌入式系统通常需要经过需求分析、硬件设计、软件开发、系统集成和测试等多个阶段。
由于嵌入式系统在应用领域中的特殊性和复杂性，其开发和维护过程相对困难和耗时。
总结起来，嵌入式系统是一种用于特定应用领域的计算机系统，具有实时性要求、资源有限、运行在独立硬件平台上、可靠性要求高、开发维护复杂等特点。
随着科技的进步和应用领域的不断扩展，嵌入式系统在各个领域中得到广泛应用，并不断与其他技术进行结合，使得其在各个领域中都能发挥出更大的作用。
基于ARM的嵌入式测控硬件平台设计的开题报告
基于ARM的嵌入式测控硬件平台设计的开题报告一、选题背景随着物联网技术的不断发展和嵌入式技术的应用，现代工业生产不断追求智能化、自动化和数据化。
测控硬件平台在其中扮演着重要的角色，它是指通过各种传感器等设备采集现场数据并进行处理，提供一系列功能，如数据存储、实时监测、远程控制等。
嵌入式测控硬件平台具有结构紧凑、功耗低、性能高等特点，通常用于工业控制、环境监测、智能家居等领域。
本文将基于ARM架构的嵌入式系统，设计一个测控硬件平台，主要包括硬件设计和软件开发两个部分。
硬件部分包括主控芯片选择、外设模块接口设计、系统电路组成等方面；软件部分则包括系统移植、驱动程序开发、系统测试等内容。
二、项目内容1.硬件设计（1）主控芯片的选择考虑ARM架构的应用广泛，本文选择ARM作为主控芯片。
具体来说，选择一款性能较高，常用的ARM Cortex-M系列芯片。
（2）外设模块接口设计测控硬件平台需要与各种传感器、数据存储设备等外设连接，在设计时需要考虑外设的接口标准、数据传输速率等指标，以保证系统的稳定性和可靠性。
（3）系统电路组成通过对外设接口的设计，进一步构建系统电路，包括电源保护电路、时钟电路、复位电路等。
2.软件开发（1）系统移植在确定了硬件平台的组成之后，需要将系统移植到硬件平台上。
针对ARM Cortex-M系列芯片的特殊体系结构和寄存器结构，需要对系统进行移植和适配。
（2）驱动程序开发考虑到测控硬件平台需要与各种传感器等外设设备进行通信，需要编写相应的驱动程序。
这些驱动程序需要支持各种通信协议，例如SPI、I2C、UART等。
（3）系统测试完成了系统移植和驱动程序开发后，需要对系统进行测试，对各种功能进行评估和验证，以保证系统的可用性和可靠性。
三、选题目的和意义本文的主要目的是基于ARM架构的嵌入式系统，设计一个测控硬件平台。
这种硬件平台可以广泛应用于各个领域，如工业控制、航空航天、智能家居、环境监测等。
嵌入式系统简答题
述嵌入式系统的定义。
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。
1-2.简述嵌入式系统的组成。
从体系结构上看，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。
其中嵌入式处理器通常是单片机或微控制器，支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件等，嵌入式软件则包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件及应用中间件等。
嵌入式系统的组成部分是嵌入式系统硬件平台、嵌入式操作系统和嵌入式系统应用。
嵌入式系统硬件平台为各种嵌入式器件、设备（如ARM、Power PC、Xscale、MIPS 等）；嵌入式操作系统是指在嵌入式Linux、u CLinux、Win CE 等。
ARM7与ARM9的区别1-3.ARM7处理器使用的是（ARMv4）指令集。
ARM7 内核采用冯·诺依曼体系结构，数据和指令使用同一条总线。
内核有一条3级流水线，执行ARMv4 指令集。
1-6.ARM9采用的是（5）级流水线设计。
存储器系统根据哈佛体系结构（程序和数据空间独立的体系结构）重新设计，区分数据总线和指令总线内存管理单元MMU定义：提供专门负责存储管理的部件。
作用：实现地址映射；对地址访问进行保护和限制ARM核有多少个寄存器？ARM处理器有37个32位长的寄存器；（1）30个通用寄存器；（2）6个状态寄存器（3）1个pc2、ARM处理器：ARM处理器是英国ARM(Advanced RISC Machines)公司设计的全球领先的16／32位RISC微处理器，ARM公司通过转让RISC微处理器，外围和系统芯片设计技术给合作伙伴，使他们能用这些技术来生产各具特色的芯片。
4、异常：当正常的程序执行流程发生暂时的停止时，称之为异常，例如处理一个外部的中断请求。
6、ARM微处理器内核是如何进行异常处理的？答：1）当异常产生时，ARM内核拷贝CPSR到SPSR_<mode>，设置适当的CPSR位：改变处理器状态进入ARM态，改变处理器模式进入相应的异常模式，设置中断禁止位禁止相应中断(如果需要)；保存返回地址到LR_<mode>，设置PC为相应的异常向量。
嵌入式操作系统的种类与特点
嵌入式操作系统的种类与特点嵌入式操作系统的种类与特点一、嵌入式操作系统的定义及概述嵌入式操作系统是一种用于嵌入式系统的专用操作系统，主要应用于各种嵌入式设备，如智能方式、电视机、汽车电子系统等。
它具有小巧、高效、稳定的特点，并能提供特定领域的功能和服务。
二、常见的嵌入式操作系统1.Linux- 特点：开放源代码、稳定可靠、支持多种处理器架构、良好的网络和文件系统支持。
- 应用领域：智能方式、路由器、智能电视等。
2.Android- 特点：基于Linux内核，免费的开放源代码平台、丰富的应用生态系统、强大的多媒体功能、良好的用户界面。
- 应用领域：智能方式、平板电脑、智能电视等。
3.Windows Embedded系列- 特点：稳定可靠、易于开发、支持多种硬件平台、强大的图形用户界面。
- 应用领域：工控设备、POS收银机、游戏机等。
4.RTOS（实时操作系统）- 特点：严格的时间截止要求、实时性高、可靠性强。
- 应用领域：航空航天、医疗设备、工业自动化等。
三、嵌入式操作系统的特点1.实时性嵌入式操作系统具有严格的时间截止要求，能够及时响应外部事件，保证实时性。
2.稳定性嵌入式操作系统需要长时间运行且稳定可靠，不能频繁出现崩溃和死机现象。
3.资源管理嵌入式操作系统需要对有限的资源进行有效的管理，如内存管理、处理器调度等。
4.低功耗嵌入式设备通常使用电池供电，因此嵌入式操作系统需要能够优化能源消耗，延长设备的使用时间。
5.可移植性嵌入式操作系统需要支持多种处理器架构和硬件平台，具有良好的可移植性。
四、附件本文档没有附件。
五、法律名词及注释无。
嵌入式系统软硬件设计与开发
嵌入式系统软硬件设计与开发随着科技的发展，嵌入式系统逐渐被应用于各种领域，如智能家居、智能机器人、智能车辆等。
嵌入式系统具有体积小、功耗低、成本低等优点，其硬件和软件系统设计的好坏直接影响着整个系统的可靠性和性能。
因此，本文将从嵌入式系统的软硬件设计和开发两个方面着手，探讨如何设计出优秀的嵌入式系统。
一、硬件设计1.硬件平台的选择在嵌入式系统的设计中，选择一个合适的硬件平台是十分重要的。
硬件平台的选择不仅需要考虑成本和性能，还需要考虑系统的应用场景、功能需求等。
在硬件平台的选择过程中，还需要考虑是否符合标准接口规范，比如USB、I2C等常见的接口规范。
2.电源设计嵌入式系统的电源设计也是一个关键问题。
电源设计需要考虑的主要因素包括电压值、电流大小、功耗等。
此外，还需要确保电源稳定性，并在电源保护方面做好相应的工作，比如过流保护、反向保护等。
3.信号处理设计信号处理是硬件设计中的一个重要环节。
对于数字信号的处理，需要采用适当的FPGA、DSP等处理器来完成。
在设计过程中，需要考虑信号处理器的采样率、精度、算法、存储器等因素，并在设计时充分考虑系统的延迟、速度等因素。
4.接口设计接口设计也是硬件设计中的一大难点。
接口的设计需要充分考虑接口电路的设计、信号质量、接口电平等因素。
比如，对于USB接口，需要考虑USB控制器的选型、物理层信号电路的设计、电压/电流传输速率等因素。
二、软件设计1.软件开发环境软件的开发环境是软件设计中的一个重要因素。
通常情况下，嵌入式系统的软件设计需要采用专门的集成开发环境（IDE），比如Keil、IAR等。
在选择IDE时，需要考虑到其适应性、易用性、功能齐全性等因素。
2.软件架构设计嵌入式系统的软件架构设计是软件设计中的一个关键点。
软件架构的设计需要根据硬件平台和应用情况来确定，其目的在于将软件模块划分为适当的结构，并确定各个模块之间的关系。
在设计软件架构时，需要充分考虑模块的粒度、接口、功能等因素。
第一章嵌入式系统基础
1.3 嵌入式操作系统
基本概念 ——实时操作系统（RTOS） 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运 行于RTOS之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包括存储器、外设等) 管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在RTOS支持的系统中， 每个任务均有一 个优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对实时性的要求。
1.2 嵌入式处理器
1.2.1嵌入式系统分类 按表现形式分：（硬件范畴）
芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入SOC（System on a chip） 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA，Personal Digital Assistant 個人數字助理） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统）
是嵌入式软件的基本要求，软件固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、 实时性。
（5）嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。
5、嵌入式系统应用领域
工业 工控设备 智能仪表 汽车电子
军事国防 军事电子
嵌入式应用
网络设备
电子商务 网络
消费电子 信息家电 智能玩具 通信设备 移动存贮
第一章嵌入式系统基础
主要内容
嵌入式硬件平台 微处理器、存储器、I/O… ARM和XScale的指令系统和体系结构
嵌入式操作系统 特点、进程调度、存储管理… μC/OS, Linux的移植、设备驱动和应用开发
嵌入式应用开发 基于μC/OS, Linux, WinCE等
使用教材
ARM9嵌入式系统设计与开发应用 熊茂华 杨震伦 主编 清华大学出版社
嵌入式系统重点
寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针SP，在Thumb指令中强制为堆栈指针，R14为链接寄存器LR。每种模式下，模式自身的R14版本用于保存子程序返回地址，当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址。
c、按嵌入式系统的复杂程度分类
小型，中型，复杂嵌入式系统
7.举例说明嵌入式的应用领域
工业过程控制，网络通信设备，消费电子产品，航空航天设备，军事电子设备，现代仪器。
8.ARM9微处理器的工作状态有哪些？
ARM状态和Thumb状态
9.叙述ARM9处ຫໍສະໝຸດ 器的内部寄存器结构，并分别说明R13 R14 R15寄存器的作用
3.嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成?
嵌入式系统硬件平台是以嵌入式处理器为核心，由存储器，I/O单元电路，通信模块，外部设备等必要的辅助接口组成。
4.硬件抽象层接口的定义和代码设计有哪些特点？
硬件抽象层通过硬件抽象层接口向操作系统以及应用程序提供对硬件进行抽象后的服务。当操作系统或应用程序使用硬件抽象层API进行设计时，只要硬件抽象层API能够在下层硬件平台上实现，那么操作系统和应用程序的代码就可以移植。
1.嵌入式系统的概念是什么
嵌入到对象体系中的，用于执行独立功能的专用计算机系统。
2.嵌入式系统的特点是什么
a.【嵌入性】【专用性】与【计算机系统】是嵌入式系统的三个基本要求
b.与通用计算机系统相比，嵌入式系统的显著特点：系统内核小，专用性强，运行环境差异大，可靠性要求搞，系统精简和高实时性操作系统，具有固化在非易失性存储器中的代码，嵌入式系统开发工作和环境。
嵌入式硬件平台
应答 等待
等待
CPU
设备
3.3 总线
➢ 3.3.1 总线协议 ➢ 3.3.2 DMA ➢ 3.3.3 总线配置 ➢ 3.3.4 总线实例
3.3 总线
3.3.2 DMA
标准总线事务要求CPU在每个读写事务中间，解决 了CPU与其他设备的信息交换问题。
存在的问题 某些数据传输不需要CPU介入，如I/O设备和存储
第三章 嵌入式硬件平台
3.1 引言 3.2 嵌入式硬件平台概述 3.3 总线 3.4 存储设备 3.5 I/O设备 3.6 通信设备 3.7 其它
3.3 总线
➢ 3.3.1 总线协议 ➢ 3.3.2 DMA ➢ 3.3.3 总线配置 ➢ 3.3.4 总线实例
3.3 总线
3.3.1 总线协议
1. 握手协议 2. 总线读写
高速总线通常提供较宽的数据连接。 高速总线通常要更昂贵的电路和连接器，可以通过 使用较慢的、比较便宜的总线来降低低速设备成本。 桥允许总线独立操作，因此可以在I/O操作中提供 并行性。
3.3 总线
➢ 3.3.1 总线协议 ➢ 3.3.2 DMA ➢ 3.3.3 总线配置 ➢ 3.3.4 总线实例
Address Data ready’
Data
数据1
数据2
数据3
数据4
时间
1.2.2嵌入式系统的特点
2．总线读写
获 数总取 据 线事务的完成状态机是对时序发 数送 据图的有效释 应补放 答充。
当CPU决定地址执行起一始个位置读事务，它转换地到址新状起态始位，置 并转分 应发 换析 答 给 图让 捕设 获备 了正它确这工一作端的的总总线线应答信协号议； 状而 态设 。备状态
3.2 嵌入式硬件平台概述
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和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、 重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前主要的嵌入式 处理器类型有Am186/88 、386EX 、SC-400 、Power PC 、68000 、MIPS 、ARM/ StrongARM 系列等.
微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小， 从而使功耗和成本下降、可靠性提高。
嵌入式微控制器（2）
微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。 微控制器的片上外设资源一般比较丰富， 适合于控制，因此称为微控制器。
嵌入式微控制器（3）
由于MCU 低廉的价格，优良的功能，所以拥有的
品种和数量最多，比较有代表性的包括8051、MCS251 、MCS-96/196/296 、P51XA 、C166/167 、68K 系列以及MCU 8XC930/931 、C540 、C541 ，并且 有支持I 2 C 、CAN-Bus 、LCD及众多专用MCU 和 兼容系列。
嵌入式系统硬件体系结构
嵌入式微处理器
嵌入式微控制器
典型代表：单片机这种８位的电子器件，目前 在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。
单片机芯片内部集成ROM/EPROM 、RAM 、 总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O 、 串行口、脉宽调制输出、A/D 、D/A 、Flash RAM 、EEPROM 等各种必要功能和外设
近来Atmel 推出的AVR 单片机由于其集成了FPGA
等器件，所以具有很高的性价比，势必将推动单片 机获得更高的发展。
嵌入式DSP处理器(1)
DSP 处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其 在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字 滤波、FFT 、谱分析等各种仪器上DSP 获得了大规 模的应用。
SoC 是追求产品系统最大包容的集成器件，SOC 最大的特点是
成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的 代码模块。
嵌入式片上系统(System On Chip)（2）
运用VHDL 等硬件描述语言不需要再像传统的系统
设计一样，绘制庞大复杂的电路板，一点点的连接焊 制，只需要使用精确的语言，综合时序设计直接在器 件库中调用各种通用处理器的标准，然后通过仿真之 后就可以直接交付芯片厂商进行生产。
3.无线。要求硬件上提供各种网络通信接口。 新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口， 除了支持TCP ／IP 协议，还有的支持 IEEE1394 、USB 、CAN 、Bluetooth 或IrDA 通信接口中的一种或者几种，软件方面系统系 统内核支持网络模块，甚至可以在设备上嵌
入Web 浏览器，
嵌入式硬件开发工具（2）
2.工具：三星在推广Arm7 ，Arm9 芯片的同 时还提供开发板和板级支持包（BSP ），而 WindowCE 在主推系统时也提供Embedded VC ＋＋作为开发工具，还有Vxworks 的 Tonado 开发环境，DeltaOS 的Limda 编译环 境等等。
嵌入式硬件开发工具（3）
SoC 嵌入式系统微处理器所具有的其他的好处可以
分为下列几点：
利用改变内部工作电压，降低芯片功耗。
减少芯片对外管脚数，简化制造过程。
减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递，
可以加快微处理器数据处理的速度。
内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传 On Chip)（4）
嵌入式片上系统(System On Chip)（1）
SoC 就是System on Chip ，SoC 嵌入式系统微处理器就是一
种电路系统。
它结合了许多功能区块，将功能做在一个芯片上，像是ARM
RISC 、MIPS RISC 、DSP 或是其他的微处理器核心，加上通信 的接口单元，像是万用串行端口（USB ）、TCP/IP 通信单元、 GPRS通信接口、GSM 通信接口、IEEE1394 、蓝牙模块接口等 等，这些单元以往都是依照各单元的功能做成一个个独立的处理 芯片。
嵌入式DSP处理器(2)
目前最为广泛应用的嵌入式DSP
处理器是TI 的MS320C2000/C5000 系列，另外如Intel 的MCS-296 和 Siemens 的TriCore 也有各自的应用 范围。
嵌入式微处理器 （Micro Processor Unit)
MPU 嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU 演变而 来的。
嵌入式硬件开发工具（1）
嵌入式开发需要提供强大的硬件开发工具和软件包支 持。
1.硬件：速度、功能、成本。
更强大的嵌入式处理器如32 位、64位RISC芯片或 信号处理器、DSP 增强处理能力，同时增加功能接 口，如USB，扩展总线类型，如CAN BUS，加强对 多媒体、图形等的处理，逐步实施片上系统（SOC） 的概念。
嵌入式硬件开发工具（4）
4 ．精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件 成本。
未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备，为了减低功耗和 成本，需要设计者尽量精简系统内核，利用最低的资源实现最 适当的功能，如Java 、Web 和WAP 等。
5 ．提供友好的多媒体人机界面
DSP 的理论算法在70 年代就已经出现，但是由于专 门的DSP 处理器还未出现，所以这种理论算法只能 通过MPU 等由分立元件实现。1982 年世界上诞生了 首枚DSP 芯片。在语音合成和编码解码器中得到了 广泛应用。DSP 的运算速度进一步提高，应用领域 也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。
由于SOC 往往是专用的，所以大部分都不为用户所
知，如Philips 的Smart XA 。Siemens 的TriCore ， Motorola 的M-Core ，某些ARM 系列器件，Echelon 和Motorola 联合研制的Neuron 芯片等。
嵌入式片上系统(System On Chip)（3）