嵌入式计算机系统的硬件系统
1.嵌入式系统组成简介
串口4
串口1
串口2
设备
1）嵌入式系统硬件系统
嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器 为核心，配臵必要的外围接口部件。在嵌 入式系统设计中，应尽可能选择适用于系 统功能接口的SoC/SOPC芯片，以最少的外 围部件构成一个应用系统，满足嵌入式系 统的特殊要求。 一般包括有 ：嵌入式处理器; 存储器; I/O系统和外设。
硬件抽象层
是硬件功能模块的集合，是对硬设备功能的第一
层抽象，实现基本的IO操作。 所关心的是如何实现硬件功能的软件接口，而不 是设备的管理逻辑。 每个硬件可能有多个端口（设备），对应的硬件 抽象层是对这些端口（设备）操作的基本抽象， 为驱动程序管理这些设备提供接口。上层驱动程 序在不需要了解具体设备硬件信息的情况下，就 可以操作这些设备。
2）板级支持包BSP
BSP主要是为驱动程序提供访问硬件设备寄存器 的函数包，从而实现对操作系统的支持。不同操作 系统有不同的板级支持包。具体完成如下二方面的 功能： ①在系统启动时，完成对硬件的初始化。如对设备 的中断、CPU的寄存器和内存区域的分配等进行操作。 ②为驱动程序提供访问硬件的手段。如系统是统一 编址的，则可以直接在驱动程序中用C语言的函数进 行访问。如是单独编址的，只能用汇编语言编写函 数进行访问。BSP就是为上层的驱动程序提供访问硬 件设备寄存器的函数包。
（3）中间层（驱动层软件）
使用任何外设都需要有驱动程序的支持， 驱动程序不仅要实现设备的基本功能函数， 如初始化、中断响应、发送、接收等，而且 还要提供完备的错误处理函数。中间层为上 层软件提供了设备的操作接口。上层程序只 需调用驱动程序提供的接口，而不用理会设 备具体的内部操作。 驱动层软件（中间层）将系统软件与底 层硬件部分进行了隔离，使得系统的底层设 备驱动程序与硬件无关。具体包括硬件抽象 层HAL和板级支持包BSP。
嵌入式系统设计的基础知识
嵌入式系统设计的基础知识嵌入式系统是指嵌入到其他设备中，完成特定功能的计算机系统。
常见的嵌入式系统包括智能手机、数字电视机顶盒、汽车电子、工业自动化等领域。
因为嵌入式系统通常空间、能耗、成本要求都非常严苛，所以它们和通用计算机相比有很多不同之处。
本文将从嵌入式系统设计的角度，介绍嵌入式系统设计的基础知识。
一、嵌入式系统的硬件设计基础知识嵌入式系统的硬件设计是指对嵌入式系统的各个硬件组成部分进行设计、选型、集成、排布的过程。
嵌入式系统的硬件设计必须考虑以下几个方面。
1.芯片选型单片机（MCU）是嵌入式系统常用的芯片，由于嵌入式系统对芯片的集成度要求很高，常用的MCU都集成了很多模拟和数字外设如模数转换器（ADC）、通用异步收发器（UART）、同步串行收发器（SPI）、I2C接口等，可以很方便地与外部设备进行通讯。
当然，其他器件如FPGA、DSP等也可以作为嵌入式系统的芯片。
2.电源选择嵌入式系统的电源选择不仅要考虑芯片的输入电压特性，还要考虑嵌入式系统的整体功耗和稳定性，特别是对于多电压需求的系统更要注意电源的设计。
3.尺寸和布局嵌入式系统的尺寸和布局既要考虑外部尺寸限制，又要考虑内部线路的布局和信号的传输特性。
因为一旦系统原型被制作出来，改动就会变得十分困难，这就要求硬件设计人员对布局的精确把握和对参数的准确计算。
4.时钟电路嵌入式系统内的各个部件需要同步，通常需要一个精确的时钟电路驱动。
在时钟电路的设计中，要考虑功耗、抗干扰性等因素。
二、嵌入式系统的软件设计基础知识嵌入式系统的软件设计是指嵌入式系统的固件设计、操作系统选择和软件架构的设计等多个方面。
在开发嵌入式系统时，软件设计是非常重要的一个环节。
1.固件设计在开发嵌入式系统时，需要编写固件程序，这是嵌入式系统的基础软件。
固件程序通常被编写在C语言或某些汇编语言中。
编写固件程序时，需要考虑程序的规模、执行速度、可维护性、代码安全性等多重因素。
嵌入式工作原理
嵌入式工作原理
嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。
它通常被嵌入到其他设备或系统中，以控制和监测其操作。
嵌入式系统的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 硬件设计：嵌入式系统的硬件设计是基于特定需求和功能进行的。
它通常包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、传感器等组件。
硬件设计的目标是满足系统的性能、功耗和成本等要求。
2. 软件开发：嵌入式系统的软件开发包括编写应用程序和驱动程序。
应用程序是实现特定功能的代码，驱动程序用于控制硬件设备和与外部设备的通信。
软件开发的过程中需要考虑系统的实时性、稳定性和资源利用效率。
3. 实时操作系统（RTOS）：嵌入式系统通常需要实时响应外
部事件，并及时采取相应的措施。
为了满足这一要求，常使用实时操作系统来管理系统资源和任务调度。
实时操作系统在多任务环境下，通过任务优先级、中断处理和时间片轮转等方式，确保任务能够按时完成。
4. 通信与接口：嵌入式系统通常需要与外部设备或其他系统进行通信。
这可以通过串口、以太网、无线通信等方式实现。
接口的设计需要考虑通信协议、数据传输速率、数据完整性等因素。
5. 电源管理：嵌入式系统通常需要工作在低功耗状态下，以延长电池寿命或降低能耗。
因此，电源管理是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。
电源管理技术包括动态电压调整、功耗优化和睡眠模式等方法。
总体而言，嵌入式系统的工作原理是硬件和软件之间密切配合，根据特定需求和功能设计，通过实时操作系统控制和调度任务，与外部设备或系统进行通信，并采用电源管理技术降低能耗。
嵌入式硬件设计
嵌入式硬件设计嵌入式硬件设计是一种专门用于嵌入式系统的硬件开发方法。
通过硬件设计，可以实现各种嵌入式设备，如智能手机、平板电脑、路由器等的功能。
本文将介绍嵌入式硬件设计的基本概念、流程和技术。
一、嵌入式硬件设计的基本概念嵌入式硬件设计是指在嵌入式系统中设计硬件的过程。
嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它通常用于特定的应用领域，如汽车、医疗设备、工业控制等。
嵌入式系统与普通的计算机系统相比，具有体积小、功耗低、价格低廉等特点。
嵌入式硬件设计主要包括以下几个方面的内容：1.硬件架构设计：确定嵌入式系统的硬件架构，包括处理器选择、内存设置、输入输出接口的设计等。
2.电路设计：根据硬件架构设计，设计嵌入式系统所需的电路，包括电源电路、时钟电路、信号处理电路等。
3. PCB设计：根据电路设计，进行PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）的设计，将电路图布局到电路板上，并进行线路连接。
4.元器件选型：选择适合嵌入式系统的元器件，包括处理器、存储器、传感器等，以满足系统的性能要求。
5.系统调试与测试：对嵌入式系统进行调试和测试，确保系统的稳定性和功能完整性。
二、嵌入式硬件设计的流程嵌入式硬件设计的流程主要包括需求分析、系统设计、电路设计、PCB设计、系统集成等几个阶段。
下面将对每个阶段进行详细介绍。
1. 需求分析：首先，需要明确嵌入式系统的需求，包括功能需求和性能需求。
通过与客户沟通，了解系统的使用场景和用户的需求，进而确定系统的功能和性能指标。
2. 系统设计：在需求分析的基础上，进行系统设计。
系统设计包括软硬件的划分、硬件架构设计和接口定义。
通过系统设计，确定系统所需的硬件资源和软件功能。
3. 电路设计：根据系统设计，进行电路设计。
电路设计包括电路原理图设计和电路板布局设计。
在电路设计中，需要根据硬件资源和接口定义，选择合适的元器件，并设计电路图和布局。
4. PCB设计：根据电路设计，进行PCB设计。
嵌入式系统标准
嵌入式系统标准
嵌入式系统标准是指导嵌入式系统开发和应用的一系列规范、标准和协议。
这些标准涵盖了硬件、软件、通信和接口等方面，旨在确保嵌入式系统的可靠性、安全性和互操作性。
以下是一些常见的嵌入式系统标准：
1. 硬件标准：包括处理器架构、内存和存储、电源管理、接口和连接等方面的规范。
例如，ARM架构是一种广泛应用于嵌入式系统的处理器架构，而PCI Express（PCIe）则是一种高速串行计算机扩展总线标准。
2. 软件标准：包括操作系统、编程语言、中间件和应用程序接口（API）等方面的规范。
例如，实时操作系统（RTOS）是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统，而C语言和C++语言则是嵌入式系统开发中常用的编程语言。
3. 通信标准：包括有线和无线通信协议、网络协议和数据传输协议等方面的规范。
例如，TCP/IP协议是一种常用的网络通信协议，而蓝牙和Wi-Fi则是常见的无线通信协议。
4. 接口标准：包括物理接口、电气接口和数据接口等方面的规范。
例如，USB接口是一种通用的串行总线接口标准，而I2C和SPI则是常用的串行通信接口标准。
5. 安全标准：包括加密、身份验证和访问控制等方面的规范。
例如，SSL/TLS协议是一种常用的网络安全协议，而AES算法则是一种广泛应用的加密算法。
这些标准通常由国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）、IEEE（电气电子工程师协会）和其他行业组织制定和推广。
遵守这些标准可以帮助开发者提高嵌入式系统的质量和效率，降低成本和风险，并促进不同系统之间的互操作性和兼容性。
嵌入式系统的原理和应用
嵌入式系统的原理和应用嵌入式系统是一种计算机系统，它通常是用于控制、监视、数据采集等特定目的的。
与个人计算机和服务器等通用计算机系统不同，嵌入式系统的硬件和软件被特别设计和优化，以适应其特定用途的要求。
本文将介绍嵌入式系统的工作原理和应用领域。
一、嵌入式系统的工作原理嵌入式系统通常由处理器、存储器、输入输出接口电路、外设模块等组成。
其核心是处理器，嵌入式系统所用的处理器性能越来越强大，从较老的8位、16位微控制器到现在的ARM Cortex-A 系列、RISC-V等高性能嵌入式处理器。
嵌入式系统可分为硬件和软件两个方面。
嵌入式硬件和通用计算机硬件类似，都由处理器、存储器、I/O模块等部件组成。
相比通用计算机硬件，嵌入式系统硬件的主要特征是小巧、低功耗，通常单板上能整合处理器、存储器、外设模块以及工业标准I/O接口。
嵌入式软件通常是裁剪优化过的，因为嵌入式系统的存储器容量有限，CPU速度也低于PC等通用计算机，所以软件需要更少的计算成本。
通常情况下，嵌入式软件是为相应硬件设计的，并通过编程语言(如C/C++)来进行编写。
嵌入式系统的软件基本上由一个实时操作系统（RTOS）和应用程序组成，RTOS通常是实时性高、稳定性好的嵌入式系统操作系统，常见的RTOS产品有uC/OS、FreeRTOS等。
嵌入式系统使用可升级的固件，这种固件是在嵌入式系统启动时加载到处理器的固定内存区域。
由于它是硬件的一部分，因此它对CPU运行的速度、可靠性和稳定性都有重要影响。
固件可以像软件一样升级，因此在需要升级时，制造商可以通过远程升级(OTA)来即时更新固件软件。
二、嵌入式系统的应用领域近年来，嵌入式系统在各种领域广泛应用，包括飞行器、工业控制、医疗设备、智能家居、汽车电子、IoT等等。
下面简单介绍一些典型的应用领域。
1. 工业自动化嵌入式系统在工业控制、机器人、智能制造等领域得到广泛应用，可以实现工厂资产管理、自动化生产线、产品检测和数据采集等功能。
嵌入式系统体系结构
嵌入式系统体系结构嵌入式系统体系结构：嵌入式系统的组成包含了硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。
1、硬件层：嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器Cache：位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。
它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快。
2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口开发即可。
BSP有两个特点：硬件相关性和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。
片级初始化：纯硬件的初始化过程，把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。
板级初始化：包含软硬件两部分在内的初始化过程，为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化：以软件为主的初始化过程，进行操作系统的初始化。
B、设计硬件相关的设备驱动。
3、系统软件层：由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4、应用软件：由基于实时系统开发的应用程序组成。
嵌入式芯片体系结构介绍1.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。
它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。
但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。
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。
嵌入式系统中的硬件设计与嵌入式软件开发
嵌入式系统中的硬件设计与嵌入式软件开发嵌入式系统是一种为特定应用领域设计的计算机系统，它通常用于工业控制、汽车电子、医疗电子、家电控制等领域。
嵌入式系统中的硬件设计和嵌入式软件开发是嵌入式系统开发的两个重要方面，本文将从这两个方面对嵌入式系统进行探讨。
一、嵌入式系统中的硬件设计嵌入式系统中的硬件设计是指对嵌入式系统中的电路图、原理图、PCB布局等进行设计和调试的过程。
嵌入式系统中的硬件设计需要涉及的内容包括：1. 电路设计：电路设计是嵌入式系统硬件设计的核心，它涉及到各种电子元器件的选择、电路图的设计、模拟仿真、PCB布局等。
电路设计的关键是要考虑嵌入式系统的实际工作环境、所需功能等因素，确保电路可靠性和稳定性。
2. PCB设计：PCB设计（Printed Circuit Board，印刷电路板设计）是指将电路设计的原理图转化为可生产的PCB板的布局设计。
PCB设计中需要进行线路布局、电源地贯通、干扰抑制等操作，以保证电路板的性能和可靠性。
3. 器件选型：嵌入式系统中需要选用许多电子元器件，包括微控制器、传感器、电源、连接器等。
在器件选型时需要考虑器件性能、价格、可获得性等因素，确保系统的性能和稳定性。
嵌入式系统中的硬件设计是一个比较复杂和重要的工作，需要设计人员具有扎实的电子技术知识和多年的实践经验。
二、嵌入式软件开发嵌入式软件开发是指在嵌入式系统中实现各种功能的软件开发过程。
嵌入式软件开发需要涉及的内容包括：1. 系统架构设计：系统架构是嵌入式软件开发的关键，它涉及到系统的软硬件接口、系统功能的划分、任务的分配等。
系统架构的设计需要结合系统的硬件设计情况和要实现的应用功能，同时需要综合考虑性能、可靠性、安全性等因素。
2. 软件编程：软件编程是嵌入式软件开发的核心，它涉及到基本的编程语言、实时操作系统（RTOS）的使用、调试和优化等。
在嵌入式软件开发中最常用的编程语言是C语言和汇编语言，在实时操作系统选择上需要使用嵌入式系统专用的RTOS，如uCOS、FreeRTOS等。
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。
简述嵌入式系统常用的定义
嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定功能和任务的计算机系统。
它通常被嵌入到其他设备或系统中，以控制、监测或操作设备的各个方面。
以下是对嵌入式系统常用定义的简述：
1.硬件定义：嵌入式系统是由硬件组成的计算机系统，包括处理器、存储器、输入/输出
接口和各种传感器等。
硬件通常是针对特定应用程序进行优化和定制。
2.实时性要求：嵌入式系统通常需要满足实时性要求，即在特定时间限制内完成任务响应。
它们必须能够及时地获取输入数据、处理并产生相应的输出结果。
3.特定应用领域：嵌入式系统被广泛应用于各个领域，如自动化控制、医疗设备、交通运
输、消费类电子产品等。
每个应用领域都有其特定的需求和挑战，因此嵌入式系统需要根据不同的应用场景进行定制。
4.能效和资源受限：嵌入式系统通常具有资源受限的特点，比如较小的存储空间、功耗限
制等。
设计和开发嵌入式系统需要在保证功能性的同时，考虑资源利用率和能效优化。
5.通信和互联：嵌入式系统通常需要与其他设备或系统进行通信和互联。
例如，它们可以
通过无线通信、以太网、总线协议等与外部设备交换数据。
总而言之，嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统，具有实时性要求、应用领域特定、资源受限和通信互联等特点。
这些系统广泛应用于各个领域，为许多现代技术和设备的自动化和智能化提供关键支持。
嵌入式系统的设计与开发
嵌入式系统的设计与开发嵌入式系统是一种专门用来完成特定功能的计算机系统。
与普通计算机不同，嵌入式系统通常是以一种严格的、受限制的环境运行，并且需要高效、即时地处理输入输出信号。
嵌入式系统存在于我们的生活的各个角落，如家电、智能家居、医疗、汽车等领域。
本文将介绍嵌入式系统的设计与开发，包括硬件和软件方面的内容。
一、硬件设计1.1 硬件选型设计嵌入式系统，首先需要考虑的是选型问题。
根据不同应用场景和需求，选择合适的处理器、存储器、接口及传感器等硬件元器件。
处理器是嵌入式系统的计算核心，需根据性能、功耗、接口等方面进行选择。
存储器包括ROM、RAM、Flash等，需根据系统应用需求进行选择。
接口有串口、CAN、Ethernet等，传感器包括温度、湿度、光线、声音等，根据具体应用场景确定相关传感器。
1.2 原理图设计选择好硬件元器件后，需要进行原理图设计。
原理图设计是嵌入式系统硬件设计的关键环节，是从硬件角度描述整个系统的工作原理的图纸。
通过原理图设计，可以直观地看出整个系统各个元器件之间的连接关系。
在设计原理图时，需要注意元器件之间的连通关系、参数的匹配、兼容性、可靠性等方面的问题。
1.3 PCB设计原理图设计完成后，需要进行PCB（Printed Circuit Board）设计，将方案转化为实际的硬件电路板。
PCB设计时，需要考虑的问题包括元器件的布局、走线和供电等问题。
在设计之前要对元器件进行构思和综合考虑，以便将所有元器件紧凑地布局在一块电路板上，实现电路板的优化设计。
二、软件开发2.1 选型与硬件设计类似，软件开发也需要根据不同应用场景选择合适的软件开发工具。
常见的软件开发工具有Keil、IAR、Eclipse等。
在选择工具时，需要根据项目的需求和预算进行权衡。
2.2 驱动程序设计软件开发的第一个环节是设计驱动程序。
驱动程序是连接硬件和软件的桥梁，可以通过驱动程序实现软件与硬件之间的互通。
驱动程序的设计需要根据硬件的不同接口实现不同的功能模块，并且需要与操作系统或应用程序连接起来。
嵌入式系统技术的标准
嵌入式系统技术的标准嵌入式系统是一种专门设计用于特定应用领域的计算机系统，它通常在设备的硬件系统中进行嵌入，以便执行特定的功能或任务。
随着科技的不断发展，嵌入式系统技术在各个领域得到了广泛的应用，包括消费电子、工业控制、汽车电子、医疗设备等。
为了确保嵌入式系统的设计和开发能够满足各个领域的需求，并具有一定的可靠性和交互性，制定一份关于嵌入式系统技术的标准是十分必要的。
一、嵌入式系统的硬件设计标准1. 硬件平台选择在设计嵌入式系统时，应根据应用需求选择合适的硬件平台，包括处理器、存储器、输入输出接口等，并且应保证硬件性能的兼容性和可靠性。
2. 硬件接口标准定义各种外部设备与嵌入式系统之间的接口标准，包括电气特性、通信协议、连接方式等，以便确保外部设备的兼容性和可靠性。
3. 电源管理标准制定嵌入式系统的电源管理标准，包括电源供应、节能设计、电池管理等，以确保系统在各种工作状态下能够稳定可靠地运行。
二、嵌入式系统的软件设计标准1. 软件架构标准定义嵌入式系统的软件架构标准，包括操作系统选择、驱动程序设计、应用程序接口等，确保软件系统具有良好的可移植性和扩展性。
2. 软件开发流程标准规定嵌入式系统的软件开发流程标准，包括需求分析、设计、编码、测试和发布等，确保软件开发过程的可控性和质量可靠性。
3. 软件安全标准制定嵌入式系统的软件安全标准，包括数据保护、身份验证、权限管理等，以确保系统的安全性和保密性。
三、嵌入式系统的维护和测试标准1. 系统维护标准定义嵌入式系统的维护标准，包括故障诊断、软件升级、数据备份等，确保系统的可维护性和稳定性。
2. 系统测试标准规定嵌入式系统的测试标准，包括功能测试、性能测试、稳定性测试等，确保系统能够满足设计要求和应用需求。
4. 标准的制定过程1. 业界需求调研开展嵌入式系统技术标准制定前的需求调研，了解各个领域的实际需求和问题，为标准制定提供依据。
2. 制定标准草案根据需求调研的结果，起草嵌入式系统技术标准的草案，包括硬件设计标准、软件设计标准、维护和测试标准等，以及标准实施的具体方案。
什么是嵌入式系统
嵌入式系统（Embedded System），一般指非桌面计算机系统（即非PC、服务器、大中小型机等），有计算机功能且可以“嵌入”到专用设备并发挥专用功能的计算机设备或器材。
它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。
简单地说，这种计算机通过和设备的电气连接，并通过在计算机上运行的专用程序对接口进行通讯和控制，使设备成为智能化的设备，比如：基于网络的工业控制器、带彩色显示的智能终端等。
嵌入式系统主要由嵌入式处理器为核心的硬件系统、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。
一、嵌入式处理器为核心的硬件系统嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。
嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点：1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。
2）具有功能很强的存储区保护功能。
这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。
3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。
4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。
嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。
2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。
这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
嵌入式系统的组成
1.1.2 嵌入式系统的组成嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。
嵌入式系统的硬件有：嵌入式微处理器、存储器、输入输出（I/O、A/D、D/A）。
嵌入式系统的软件有：操作系统、应用软件。
操作系统是连接计算机硬件与应用程序的系统程序。
嵌入式操作系统可以分为实时操作系统和分时操作系统两类。
实时操作系统是指具有实时性，能支持实时控制系统工作的操作系统。
实时操作系统的首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务；其次才着眼于提高计算机系统的使用效率，其重要特点是通过任务调度来满足对于重要时间在规定的时间内做出正确的响应。
分时操作系统，软件在时间上的执行并不严格，时间上的延误或者时序上的错误，一般不会造成灾难性后果。
嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。
（1）硬件层硬件层由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）组成。
在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路（ROM和RAM 等），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。
（2）中间层硬件层和软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层HAL和板级支持包BSP，它把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关，一般应具有相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。
（3）软件层软件层由实时多任务操作系统RTOS、文件系统、图形用户接口GUI、网络系统及通用组件模块组成。
（4）功能层功能层由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。
功能层是面向被控对象和用户的。
在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。
一个嵌入式Linux 系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：（1）引导加载程序。
嵌入式计算机简介3篇
嵌入式计算机简介第一篇：嵌入式计算机概述嵌入式计算机是一种专用于控制和执行特定任务的计算机系统。
它通常被嵌入在一些产品中，如家用电器、汽车、手机和工业控制等领域。
嵌入式计算机的特点是紧凑、节能、功耗低、性能高、可靠性强，适用于各种不同的环境和应用场景。
嵌入式计算机的系统结构相对简单，一般包括处理器、存储器、输入输出接口等。
它和传统的计算机系统不同的是，嵌入式计算机一般不具备良好的交互界面和完善的操作系统，其软件系统和硬件系统始终以完成特定任务为主要目标。
嵌入式计算机的应用非常广泛。
在家用电器中，嵌入式计算机可用于控制温度、湿度、电压、电流等各种参数，以保证家电产品的正常使用和安全。
在汽车制造业中，嵌入式计算机可以作为车辆安全和娱乐系统的核心部件，实现车辆行驶过程中的自动化控制、导航、音频和视频等多种功能。
在工业控制领域，嵌入式计算机可应用于自动化生产流程，实现物料输送、产品检测、机器控制等诸多功能。
总的来说，随着科技的发展和人们对产业化智能化的不断追求，嵌入式计算机的应用范围和需求将不断扩大和深化。
在这个趋势下，嵌入式计算机的研究和应用也将越来越重要和关键。
第二篇：嵌入式计算机的软件系统在嵌入式计算机中，软件系统被视为其实现功能的关键部分。
通常情况下，嵌入式计算机的软件系统可分为操作系统、应用软件和驱动程序三大部分。
（一）操作系统操作系统是管理硬件资源和提供服务的核心软件部件。
嵌入式计算机的操作系统通常有如下几种：1. 实时操作系统（RTOS）实时操作系统是嵌入式计算机中最常见的操作系统。
它主要用于处理需要及时响应的任务，具有强大的时间管理机制和可靠性保证。
2. 嵌入式 Linux 操作系统嵌入式 Linux 操作系统是一种类似于桌面计算机的Linux 操作系统，但经过针对嵌入式应用的特殊设计。
它可以为嵌入式计算机提供多任务同时运行、网络支持、文件系统等复杂功能，是非常重要的操作系统类型。
3. Windows CEWindows CE 是一种 Windows 操作系统的版本，适用于嵌入式计算机和移动设备。
嵌入式系统的软硬件集成和调试技巧
嵌入式系统的软硬件集成和调试技巧嵌入式系统是一种专用计算机系统，为特定应用领域提供了一系列重要的功能。
这些系统通常包含硬件和软件组件的集成，因此软硬件集成和调试技巧是确保嵌入式系统顺利运行的关键因素之一。
在本文中，我们将介绍一些常用的软硬件集成和调试技巧，以帮助开发者构建可靠的嵌入式系统。
首先，软硬件集成时，正确的接口设计和规范对于整个系统的稳定性和可靠性至关重要。
软件和硬件之间的接口设计应明确定义通信协议、数据传输格式和时序要求。
在设计阶段，开发者应仔细确认接口规范，并与硬件团队密切配合，以确保硬件设计与软件预期的接口规范一致。
同时，对接口进行详细的测试也是必不可少的，以验证接口的正确性和可靠性。
其次，软硬件的集成调试时需要注意问题排查和故障分析。
在集成测试过程中，可能会出现各种与软硬件交互相关的故障，例如通信故障、缓冲区溢出等。
针对这些问题，开发者应该积极进行问题排查，例如检查是否存在电源供应不足、外设与主处理器的连线是否正确等。
此外，使用各种调试工具和仪器也是定位和分析问题的有力手段。
例如，示波器可以帮助开发者观察和分析信号波形，逻辑分析仪能提供对数字信号的捕获和分析等。
通过综合利用这些工具，开发者能够快速定位和解决故障。
除了问题排查和故障分析，软硬件集成和调试过程中的日志记录和追踪也是非常重要的。
开发者应该采用适当的调试日志技术，记录系统运行过程中的关键信息，例如函数调用过程、传感器数据和错误信息等。
这些日志可以帮助开发者追溯问题发生的原因，并提供有效的线索用于故障诊断和修复。
在实际应用中，常用的调试日志技术包括通过串口输出、文件记录或网络传输等方式。
此外，软硬件集成的调试中还需要进行性能优化和功耗管理。
性能优化是为了提高系统的响应速度和效率，通常包括代码优化、算法改进和资源利用的优化等。
另一方面，功耗管理则是为了降低系统的能耗，延长电池寿命或减少系统散热等。
为了实现这些目标，开发者需要运用各种性能分析工具和监测手段，例如使用性能和功耗分析器，来评估系统的资源使用情况，优化代码和设计。
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• 计算机
M
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I / O
• 单板机——同一块板 • 单片机——同一块芯片
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2、 单片机的应用
（面广量大） • 家用电器上的应用 • 智能仪器仪表上的应用 • 工业控制上的应用 • 计算机网络和通信领域上的应用 • 医用设备上的应用
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2.1 家用电器上的应用
– 荷兰: Philips – 德国： Siemens – 日本：Nec、东芝、松下等
民 用
通
用
民 用
军
用
4位
8
位
1
6
位
内 含 R O M
ROM
无
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3 2 位
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5、如何学习单片机
• 具备什么知识基础？ • 从哪种单片机学起？ • 买什么样的书籍？ • 需要的学习条件和环境？ • 学习方法？
现代的单片机普遍具备通信接口， 可以很方便地与计算机进行数据通 信，为在计算机网络和通信设备间 的应用提供了极好的物质条件，现 在的通信设备基本上都实现了单片 机智能控制。
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2.5 医用设备上的应用
医用呼吸机 各种分析仪 监护仪 超声诊断设备 病床呼叫系统等等
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医用呼吸机 电池分析仪
品也很多，例如ATMEL公司的AT89C51系列单片 机的指令、管脚、内部主要结构、用法都与MSC51相同。目前其价格较低，你学习的片子也可以 做产品，做产品的片子也可以做实验，当然AVR 系列也有这些特点；而PIC及其它系列在这一点 上则显得不太理想。 • PIC和AVR的书籍、资料以及器件供应并不理想， 不太适合初学者选择。若对这些并不在意的话那 选择后者进行学习也未尚不可。
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5.1 具备什么知识基础？
• C语言（或其它基础语言）：打好编程基础。 • 电子技术：特别是数字电子技术，是必备的电
路基础。 • 微机原理：对计算机基础知识有较好的准备。
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5.2 从哪种单片机学起？
MCS-51 、PIC、AVR • 8051单片机的书籍、资料、器材都较多，其派生
3、单片机的发展
• 有多种说法，其中一种：
第一代：1971-1975， 第二代：1976-1982， 第三代：1983年以后
4位 8位 16位、32位
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3.1 单片机的发展历史
• 初级阶段（1974~1976）两片集成芯片（集 成工艺限制）
• 低性能阶段（1976~1978）INTEL MCS-48 • 高性能阶段（1978~1982）MCS-51 • 更高性能阶段（1983~ 多种机型并行发展
3、主流与多品种共存
• 在一定的时期内，以C8051为核心的单片机占据半壁江 山，各品种单片机陆续侵占市场的情形将得以延续，将 不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互
202补0/6/2，9 相辅相成、共同发展的道路。
4、单片机的分类
器件厂家
– 美国：Intel 、Motorola、Zilog 、Microchip 、 Atmel
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2.3 工业控制上的应用
用单片机可以构成形式 多样的控制系统、数据 采集系统。例如工厂流 水线的智能化管理，电 梯智能化控制、各种报 警系统，与计算机联网 构成二级控制系统等。
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数控线切割机床 数控车床
2.4 计算机网络和通信领域上的应用
•手机 •电话机 •程控交换机 •调制解调器 •楼宇自动通信呼叫系统 •列车无线通信 •无线电对讲机等。
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推荐初学者的软件硬件准备
计算机一台：无特殊要求，可选用经济型电脑。 开发实验板一块 ISP下载线一条：用于对单片机进行编程下载，可自制。 相关软件：开发软件、仿真软件、ISP下载软件等。 工具书：教材一本，较祥细的手册类书一本。 其它资料：器件资料、应用文档、实例等，主要由网络收集。
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3.2 单片机的发展趋势
1、低功耗CMOS化
• 象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体 工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。 更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。
2、微型单片化
• 要求体积小、重量轻、具有多种封装形式，其中SMD( 表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正 朝微型化方向发展。
1. 智能冰箱 2．智能饭煲 3．智能食品配料机
可以这样说，现在的家用电 器基本上都采用了单片机控 制，从电饭褒、洗衣机、电 冰箱、空调机、彩电、其他 音响视频器材、再到电子秤 量设备，五花八门，无所不 在。
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2.2 智能仪器仪表上的应用
交直流电压电流表
数字式测角仪
单片机的特点：体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使 用方便等。 结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、 流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。 采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采 用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器， 各种分析仪）。
嵌入式系统
• 以应用为中Βιβλιοθήκη 、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
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1 、什么叫单片机？
• Single Chip Microcomputer (Microcontroller)
C PU
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5.3 买什么样的书籍？
• 前面看得懂，后面看不懂的书籍。
若前后都看不懂的书最好先别买，因为 这本书短时间内不会对你起多大作用。 当然若不是把书当资料查也不必买前后 你都懂的书，因为它对你来说有点浅。 应以原理书籍为主。其次可以购买一些 应用方面的书籍以便参考。
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5.4 学习条件和学习环境
• 需要哪些器材？
电子技术本身与实验离不开，若光靠看书是 很难理解其原理和学会单片机开发的。你应该购 置相关单片机的芯片、编程器、实验板，以及开 发单片机的相关软件。并以边看书边实验的方式 进行学习其效果将明显好的多！由于初学，不可 能购置很多昂贵的设备，建议学习用的单片机芯 片其程序储存器是可以反复可擦写的，如AT89C 系列或AVR系列。这样，在学习烧写时是无后顾 之忧的。