嵌入式系统基础知识总结
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。
嵌入式系统基础知识总结
必读:嵌入式系统基础知识总结2016-07-22 电子发烧友网本文主要介绍嵌入式系统的一些基础知识,希望对各位有帮助。
嵌入式系统基础1、嵌入式系统的定义(1)定义:以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,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)嵌入式系统发展的4个阶段:无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段、面向Internet阶段。
(3)知识产权核(IP核):具有知识产权的、功能具体、接口规范、可在多个集成电路设计中重复使用的功能模块,是实现系统芯片(SOC)的基本构件。
(4)IP核模块有行为、结构和物理3级不同程度的设计,对应描述功能行为的不同可以分为三类:软核、固核、硬核。
2、嵌入式系统的组成包含: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。
嵌入式系统设计实训课程学习总结嵌入式操作系统移植与应用开发
嵌入式系统设计实训课程学习总结嵌入式操作系统移植与应用开发嵌入式系统设计实训课程学习总结——嵌入式操作系统移植与应用开发在嵌入式系统设计实训课程中,我学习了嵌入式操作系统移植与应用开发的相关知识,并通过实践项目深化了对这一领域的理解。
本文将对我在这门课程中所学到的内容进行总结,并分享我在实训过程中的体会和收获。
一、嵌入式操作系统移植的基本概念与技术要点1.1 嵌入式操作系统的定义与特点嵌入式操作系统是专门为嵌入式设备设计的操作系统,具有实时性、小巧性、低功耗等特点。
学习过程中,我了解了常见的嵌入式操作系统,如嵌入式Linux、FreeRTOS和VxWorks等,并了解了它们的特点和适用场景。
1.2 嵌入式操作系统移植的基本原理嵌入式操作系统移植是将操作系统适配到目标硬件平台上的过程。
在学习中,我了解了嵌入式操作系统移植的基本原理和步骤,包括硬件驱动适配、中断处理、启动过程等,对于理解操作系统与硬件之间的交互关系有了更深入的认识。
1.3 嵌入式操作系统移植的实践项目实训课程中,我参与了一个嵌入式操作系统移植的实践项目。
在这个项目中,我通过实际操作了解了具体的移植过程和技术要点。
我们选择了嵌入式Linux作为移植对象,在基于ARM架构的开发板上进行了操作系统移植和应用开发。
通过这个项目,我对嵌入式操作系统移植有了更深入的认识,并提升了动手实践的能力。
二、嵌入式应用开发的实践项目2.1 嵌入式应用开发的基本原理嵌入式应用开发是指在嵌入式系统上开发应用程序,利用系统提供的资源和接口实现特定功能。
在实训中,我学习了嵌入式应用开发的基本原理和技术要点,包括编程语言选择、资源管理、任务调度等。
2.2 嵌入式应用开发的实践项目实训过程中,我参与了一个嵌入式应用开发的实践项目。
我们选择了小型智能家居系统作为开发目标,在嵌入式Linux系统上进行了应用程序的开发。
通过该项目,我学习了如何利用操作系统提供的接口与硬件进行交互,并实现了一系列有实际意义的功能,如温度监测、远程控制等。
嵌入式系统相关知识点总结
嵌入式系统相关知识点总结嵌入式系统(Embedded Systems)是一种专门设计和用途的计算机系统,用于控制设备和机器的各个方面,通常被嵌入到所控制的设备中。
嵌入式系统是一个开放的领域,涵盖了面向硬件和软件的多个方面。
在本文中,我将总结一些与嵌入式系统相关的重要知识点。
一、嵌入式系统的基础知识:1.什么是嵌入式系统:嵌入式系统是一种专门设计和用途的计算机系统,被嵌入到所控制的设备中。
2.嵌入式系统的特点:实时性、可靠性、功耗低、体积小、成本低、资源有限等。
3.嵌入式系统的分类:实时嵌入式系统、网络嵌入式系统、移动嵌入式系统、无线嵌入式系统等。
4.嵌入式系统的组成:硬件平台(处理器、内存、输入输出接口等)和软件平台(操作系统、驱动程序等)。
二、嵌入式系统的硬件知识:1. 存储器:RAM(随机访问存储器)、ROM(只读存储器)、Flash memory(闪存)等。
2.处理器:常见的处理器包括ARM、MIPS、x86等,需要根据应用需求选择适合的处理器。
3.输入输出接口:串口、并口、USB、以太网等用于与外设通信。
4.性能优化:资源有限的嵌入式系统需要优化性能和资源利用,例如使用中断处理、多任务处理等技术。
三、嵌入式系统的软件知识:1. 操作系统(OS):嵌入式系统通常使用实时操作系统(RTOS),如FreeRTOS、Linux、VxWorks等,用于管理任务、内存、进程和资源。
2.设备驱动程序:用于控制和管理硬件设备,例如串口驱动、触摸屏驱动等。
3.编程语言:C/C++是嵌入式系统开发中常用的编程语言,还有汇编语言适用于对性能要求较高的关键模块。
4.软件开发工具:编译器、调试器、仿真器等用于嵌入式软件的开发和调试。
四、嵌入式系统的开发流程:1.系统需求分析:明确系统的功能、性能、成本等需求,并进行需求分析和规划。
2.硬件设计与开发:选择合适的硬件平台,设计硬件电路,并进行原型制作和测试。
3.软件设计与开发:进行软件系统的设计和开发,包括操作系统选择、驱动程序编写、应用程序开发等。
嵌入式学习总结(共5篇)
嵌入式学习总结(共5篇)第一篇:嵌入式学习总结一.为什么学习嵌入式?1.就业前景近几年,嵌入式系统产品日臻完善,并在全世界各行业得到广泛应用。
嵌入式系统产品的研制和应用已经成为我国信息化带动工业化、工业化促进信息化发展的新的国民经济增长点。
随着消费家电的智能化,嵌入式更显重要。
像我们平常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3Player、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等,都是典型的嵌入式系统。
据预测,随着Internet的迅速发展和廉价微处理器的出现,嵌入式系统将在日常生活里形成更大的应用领域。
在中国,嵌入式软件发展过程中,政府已充分认识到它的重要作用,并在政策、资金等方面给予了大力支持。
2004 年国家发改委、科技部、商务部联合颁布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》,把嵌入式软件产业作为国家发展的一个重要领域。
最近几年来,中国的嵌入式软件发展速度一直高于中国软件产业的发展速度和全球嵌入式软件的发展速度,在中国软件产业和全球嵌入式软件产业中所占的比重越来越大。
目前,中国嵌入式软件产业在整个软件产业中的比重已经超过了三分之一强。
从2006年至2010年,中国嵌入式软件产业规模仍将保持快速增长态势,年均复合增长率为25.8%,到2010年将达到3339.6亿元的规模。
中国嵌入式软件产业的发展面临着良好的发展环境与机遇,这包括政府的重视与扶植、信息产业与传统产业的融合机遇、垄断局面尚未形成、中国制造的良好基础、自由软件运动的兴起等等。
同时,不可否认的是长期以来,由于人才、宣传、资金等诸多问题以及嵌入式本身所特有的软硬结合特性,使嵌入式软件人才一直处于供不应求的状态。
2.自身发展嵌入式系统是软硬结合的东西,搞嵌入式开发的人有两类。
嵌入式系统设计师核心讲义概要
嵌入式系统基础知识1.1嵌入式系统的定义和组成一、嵌入式系统的定义1.IEEE定义2.国内定义二、嵌入式系统的发展概述1.嵌入式系统的发展历史2.嵌入式系统的发展趋势3.知识产权核三、嵌入式系统的组成1.概述2.硬件层3.中间层4.系统软件层5.应用软件层四、实时系统1.实时系统定义2.实时系统特点3.实时系统调度4.实时系统分类5.实时任务分类1.2 嵌入式微处理器体系结构一、冯诺依曼与哈佛结构1.冯诺依曼结构2.哈佛结构二、CISC与RISC1.复杂指令集计算机(CISC)2.精简指令集计算机(RISC)三、流水线技术1.流水线的基本概念2.流水线技术的特点3.流水线结构的分类4.流水线处理机的主要指标四、信息存储的字节顺序1.大端和小端存储法2.可移植性问题3.通信中的存储顺序问题4.数据格式的存储顺序1.3 嵌入式系统的硬件基础一、组合逻辑电路基础1.组合逻辑电路概述2.真值表3.布尔代数4.门电路5.译码器6.数据选择器和数据分配器二、时序逻辑电路1.时钟信号2.触发器3.寄存器与移位器4.计数器三、总线电路及信号驱动1.总线2.三态门3.总线的负载能力4.单向和双向总线驱动器5.总线复用6.总线通信协议7.总线仲裁四、电平转换电路1.数字集成电路的分类2.常用数字集成电路逻辑电平接口技术五、可编程逻辑器件基础1.可编程逻辑器件(PLD)概述2.PLD的电路表示法3.可编程阵列逻辑器件PAL和可编程逻辑阵列PLA4.可编程通用阵列逻辑器件GAL5.门阵列GA6.可编程程序门阵列PGA1.4嵌入式系统中信息表示和运算基础一、进位计数制与转换1.二进制2.十六进制3.数制表示4.数制转换二、计算机中数的表示1.基本概念2.数的定点和浮点表示三、非数值数据编码1.非数值数据定义2.字符和字符串的表示方法3.汉字的表示方法4.统一代码5.语音编码四、差错控制编码1.引入2.基本原理3.差错控制码分类4.常用的差错控制编码1.5嵌入式系统的性能评价一、质量项目1.性能指标2.可靠性与安全性3.可维护性4.可用性5.功耗6.环境适应性7.通用性8.安全性9.保密性10.可扩展性11.其他指标二、评价方法1.测量法2.模型法三、评估嵌入式系统处理器的主要指标1.MIPS测试基准2.Dhrystone3.EEMBC嵌入式微处理器与接口知识2.1嵌入式微处理器的结构和类型一、嵌入式微处理器1.定义2.组成3.分类二、典型8位微处理器结构和特点1.8位微处理器2.8051微处理器三、典型16位微处理器结构和特点1.16位微处理器2.16位微处理器MC68HC912DG128A四、典型32位微处理器结构和特点1.ARM处理器2.MIPS系列3.PowerPC五、DSP处理器结构和特点1.数字信号处理器的特点2.典型的数字信号处理器3.DSP的发展方向六、多核处理器的结构和特点1.多核处理器概述2.典型多核处理器介绍2.2嵌入式系统的存储体系一、存储器系统概述1.存储器系统的层次结构2.高速缓存(cache)3.存储管理单元MMU二、嵌入式系统存储设备分类1.嵌入式系统的存储器2.存储器部件的分类3.存储器的组织和结构的描述三、ROM的种类和选型1.常见ROM的种类2.PROM、EPROM、E2PROM型ROM的各自典型特征和不同点四、Flash Memory的种类和选型1.Flash Memory的种类(NOR和NAND型)2.NOR和NAND型Flash Memory各自的典型特征和不同点五、RAM的种类和选型1.常见RAM的种类(SRAM、DRAM、DDRAM)2.SRAM、DRAM、DDRAM各自的典型特征和不同点六、外部存储器的种类和选型1.外存概述2.硬盘存储器的基本结构与分类3.光盘存储器4.标准存储卡(CF卡)5.安全数据卡(SD卡)2.3嵌入式系统输入输出设备一、嵌入式系统常用输入输出设备1.概述2.键盘、鼠标3.触摸屏4.显示器5.打印机6.图形图像摄影输入设备二、GPIO原理与结构1.原理2.结构三、AD接口的基本原理和结构1.概述2.AD转换方法3.AD转换的重要指标四、DA接口的基本原理和结构1.DA转换的工作原理2.DA转换的主要指标五、键盘接口基本原理与结构1.键盘的分类2.用ARM芯片实现键盘接口六、显示接口的基本原理与结构1.液晶显示器LCD显示接口原理与结构2.电致发光3.LCD种类4.LCD的设计方法5.其他显示接口原理与结构七、显示接口的基本原理与结构1.触摸屏原理2.电阻触摸屏的有关技术3.触摸屏的控制4.触摸屏与显示屏的配合八、音频接口基本原理与结构1.音频数据类型2.IIS音频接口总线2.4嵌入式系统总线接口一、串行接口基本原理与结构1.串行通信的概念2.串行数据传送模式3.RS232串行接口4.RS422串行接口5.RS485串行总线接口二、并行接口基本原理与结构1.并行接口的分类2.并行总线三、PCI总线1.概述2.特点3.32位PCI系统的引脚分类4.PCI总线进行读操作四、USB通用串行总线1.概念2.主要性能特点B系统描述4.物理接口B电压规范6.总线协议7.健壮性B接口工作原理五、SPI串行外围设备接口1.概念2.使用信号3.同外设进行连接以及原理4.工作模式六、IIC总线1.概念2.特点3.操作模式4.通用传输过程及格式5.工作原理七、PCMCIA接口1.内存卡的种类2.16位PCMCIA接口的规范与结构2.5嵌入式系统网络接口一、以太网接口基本原理与结构1.以太网基础知识2.嵌入式以太网接口的实现方法3.在嵌入式系统中主要处理的以太网协议4.网络编程接口二、CAN总线1.概念2.特点3.位时间的组成4.CAN总线的帧数据格式5.在嵌入式处理器上扩展CAN总线接口三、XDSL接口的基本原理和结构1.概念2.XDSL技术的分析3.各类XDSL的特点四、无线以太网基本原理与结构1.概念2.标准3.网络结构4.接口设计和调试五、蓝牙接口基本原理与结构1.蓝牙技术2.蓝牙技术的特点3.蓝牙接口的组成4.链路管理与控制5.蓝牙接口的主要应用六、1394接口基本原理与结构1.发展过程2.应用领域3.IEEE 1394的特点4.IEEE 1394的协议结构2.6嵌入式系统电源一、电源接口技术1.AC电源2.电池3.稳压器二、电源管理技术1.电源管理技术2.降低功耗的设计技术2.7电子电路设计基础一、电路设计1.电路设计原理2.电路设计方法(有效步骤)二、PCB电路设计1.PCB设计原理2.PCB设计方法(有效步骤)3.多层PCB设计的注意事项(布线的原则)4.PCB螯合剂中的可靠性知识三、电子设计1.电子设计原理四、电子电路测试1.电子电路测试原理与方法2.硬件抗干扰测试嵌入式系统软件及操作系统知识3.1嵌入式软件基础一、嵌入式软件概述1.嵌入式软件的定义2.嵌入式软件的特点二、嵌入式软件分类1.系统软件2.应用软件3.支撑软件三、嵌入式软件的体系结构1.无操作系统的情形2.有操作系统的情形四、设备驱动层1.板级支持包2.引导加载程序3.设备驱动程序五、嵌入式中间件1.定义2.基本思想3.分类3.2嵌入式操作系统概述一、嵌入式操作系统的概念1.概述2.功能3.特点4.组件二、嵌入式操作系统的分类1.按系统的类型分类2.按响应时间分类3.按软件结构分类三、常见的嵌入式操作系统1.Vxworks2.嵌入式linux3.Windows CE4.Uc/os-II5.Palm OS3.3任务管理一、单道程序技术和多道程序技术1.定义2.实例二、进程、线程和任务1.进程2.线程3.任务三、任务的实现1.任务的层次结构2.任务的创建与终止3.任务的状态4.任务控制块TCB5.任务切换6.任务队列四、任务调度1.任务调度概述2.先来先服务算法3.短作业优先算法4.时间片轮转算法5.优先级算法五、实时系统调度1.任务模型2.RMS算法(单调速率调度算法)3.EDF算法(最早期限优先调度算法)六、任务间的同步与互斥1.任务之间的关系2.任务互斥3.任务互斥的解决方案4.信号量5.任务同步6.死锁7.信号七、任务间通信1.概念2.分类3.共享内存4.消息传递5.管道3.4存储管理一、存储管理概述1.存储管理方式2.内存保护3.实时性要求二、存储管理方案的种类1.实模式方案2.保护模式方案三、分区存储管理1.概念2.固定分区存储管理3.可变分区存储管理4.分区存储管理实例四、地址映射1.地址映射概述2.静态地址映射3.动态地址映射五、页式存储管理1.基本原理2.数据结构3.内存的分配与回收4.地址映射5.页式存储管理方案的特点六、虚拟存储管理1.程序局部性原理2.虚拟页式存储管理3.页面置换算法4.工作集模型3.5设备管理一、设备管理基础1.概述2.访问硬件寄存器的方法二、IO控制方式1.程序循环检测方式2.中断驱动方式3.直接内存访问方式(DMA)三、IO软件1.中断处理程序2.设备驱动程序3.设备独立的IO软件4.用户空间的IO软件3.6文件系统一、嵌入式文件系统概述1.基本概念2.嵌入式文件系统同桌面文件系统的区别3.常见的嵌入式文件系统二、文件和目录1.文件的基本概念2.文件的使用3.目录三、文件系统的实现1.数据块2.文件的实现3.目录的实现4.空闲空间管理嵌入式软件程序设计4.1嵌入式软件开发概述一、嵌入式应用开发过程1.步骤2.与桌面系统开发的区别3.示例二、嵌入式软件开发的特点1.需要交叉编译工具2.通过仿真手段调试3.开发板是中间目标机4.可利用的资源有限5.需要与硬件打交道三、嵌入式软件开发的挑战1.软硬件协同设计2.嵌入式操作系统3.代码优化4.有限的IO功能4.2嵌入式程序设计语言一、概述二、程序设计语言概述1.低级语言与高级语言2.汇编程序、编译程序、解释程序3.程序设计语言的定义4.程序语言的发展概述5.嵌入式程序设计语言三、汇编语言1.基本原理2.ARM汇编语言四、面向过程的语言1.基本概念2.数据成分3.运算成分程序语言的运算成分4.控制成分五、面向对象的语言1.面向对象的基本概念2.面向对象的程序设计语言六、汇编、编译与解释程序的基本原理1.汇编程序基本原理2.编译程序基本原理3.解释程序基本原理4.3嵌入式软件开发环境一、要求二、宿主机、目标机1.宿主机2.目标机3.宿主机与目标机的连接三、嵌入式软件开发工具1.软件开发阶段2.编辑器3.编译器4.调试及调试工具5.软件工程工具四、集成开发环境1.IDE的发展2.Tornado3.WindowsCE应用程序开发工具4.Linux环境下的集成开发环境4.4嵌入式软件开发一、嵌入式平台选型1.嵌入式系统设计的阶段2.软硬件平台的选择二、软件设计1.软件设计的任务2.模块结构设计3.结构化软件设计方法4.面向对象软件设计方法三、嵌入式程序设计1.BootLoader设计2.设备驱动程序设计3.网络应用程序设计四、编码1.编码过程2.编码准则3.编码技术五、测试1.软件测试2.测试的任务3.测试的方法和分类4.嵌入式软件测试的步骤5.覆盖测试六、下载和运行1.TFTP2.编程器的固化4.5嵌入式软件移植一、概述1.嵌入式软件的特点2.可移植性和可重用性的考虑3.嵌入式应用软件的开发4.嵌入式软件的移植二、无操作系统的软件移植1.概述2.基于层次化的嵌入式应用软件的设计三、有操作系统的软件移植1.概述2.示例四、应用软件的移植1.应用软件实现涉及的两方面2.移植应用软件是需考虑的因素3.软件开发时需遵守的原则嵌入式系统开发与维护知识5.1系统开发过程及其项目管理一、概述二、系统开发生命周期各阶段的目标和任务的划分方法1.常用开发模型1.1边做边修改模型1.2瀑布模型1.3快速原型模型1.4增量模型1.5螺旋模型1.6演化模型2.需求分析3.设计3.1系统架构设计3.2硬件子系统设计3.3软件子系统设计4.系统集成与测试三、系统开发项目管理基础知识及常用的管理工具1.项目管理概述2.项目范围管理3.项目成本管理4.项目时间管理5.软件配置管理6.软件配置管理的解决方案四、系统开发工具与环境知识1.建模工具2.编程工具3.测试工具5.2系统分析基础知识一、系统分析的目的和任务1.需求工程的概念2.相关术语二、用户需求1.概念2.关于Ada编程环境的需求示例3.编辑软件设计模型的CASE需求文档的示例4.特别的用户需求示例三、系统需求1.概念2.替代自然语言描述的系统分析方法四、系统规格说明书的编写方法1.系统规格说明书2.书写用户需求应遵循的简单原则3.需求文档的可能用户以及使用文档的方式4.Heninger(1980)对软件需求文档提出的要求5.IEEE标准为需求文档提出的结构6.编写系统规格说明书应重点注意的内容5.3系统设计知识一、传统的设计方法1.瀑布模型的组成部分2.瀑布模型法的优缺点3.传统的嵌入式系统的设计4.软硬件协同设计二、实时系统分析与设计1.实时系统分析阶段的主要任务2.实时系统的开发方法三、软硬件协同设计方法1.软硬件协同设计在实际应用中的表现2.软硬件协同设计的流程3.软硬件协同设计的优点4.系统涉及到组成部分5.4系统实施基础一、系统架构设计1.系统架构设计在软件生命周期中的作用2.系统架构设计原则和概念二、系统详细设计1.系统详细设计在软件生命周期中的作用2.系统详细设计阶段用到的设计方法概述三、系统测试1.系统测试在软件生命周期中的作用2.系统测试类型3.系统测试的策略5.5系统维护知识一、系统运行管理1.运行管理制度2.日常运行管理内容3.系统软件及文档管理二、系统维护知识1.系统可维护性概念2.系统维护的内容及类型3.系统维护的管理和步骤三、系统评价知识1.系统评价的目的和任务2.系统评价的指标嵌入式系统设计6.1嵌入式系统设计的特点一、嵌入式系统设计的主要任务二、嵌入式系统的设计方法三、嵌入式系统的特点1.软硬件协调并行开发2.嵌入式系统通常是面向特定应用的系统3.实时嵌入式操作系统的多样性RTOS4.与台式机相比,可利用资源很少5.嵌入式系统设计需要交叉开发环境6.嵌入式系统的程序需要固化7.嵌入式系统的软件开发难度较大8.嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持9.其他方面6.2嵌入式系统的设计流程一、概述1.嵌入式系统的设计和开发要求2.嵌入式系统的设计和开发流程的阶段二、产品定义1.产品功能与产品性能2.产品定义三、嵌入式系统的软硬件划分1.性能原则2.性价比原则3.资源利用率原则四、嵌入式系统硬件设计1.概述2.嵌入式系统硬件的选择3.硬件功能模块划分4.硬件的可靠性五、嵌入式系统的软件设计1.嵌入式开发过程中的角色2.进行嵌入式系统软件设计时需要考虑的方面六、系统集成和测试1.系统集成过程中,可以分阶段运行测试程序2.嵌入式系统集成过程中的调试工具3.嵌入式系统的软件测试的方法6.3设计示例:嵌入式数控系统一、嵌入式系统采用的设计方法1.传统设计方法2.软硬件协同设计方法二、数控系统简介1.概述C系统构成三、需求分析1.功能要求2.非功能要求四、系统体系结构设计1.系统软硬件划分2.硬件系统划分3.系统软件功能划分五、硬件设计1.板级设计2.芯片级硬件设计六、软件设计1.软件接口设计2.系统软件模块划分七、系统集成与测试1.功能干涉测试2.压力测试3.容量测试4.性能测试5.安全测试6.容错测试。
三级嵌入式知识点总结
三级嵌入式知识点总结咱先说说嵌入式系统的概念。
嵌入式系统呢,就是一种专用的计算机系统,它就像一个小跟班,嵌入到各种设备里面,比如手机、智能家电啥的。
它不是那种独立的计算机,而是和设备融为一体,为设备提供智能控制和各种功能。
你就想啊,手机要是没有这个嵌入式系统,那它就跟个砖头没啥区别,只能用来砸核桃啦,哈哈。
接着咱聊聊嵌入式系统的硬件组成部分。
这硬件啊,就像是人的身体器官一样重要。
处理器是它的大脑,像ARM处理器就很常见,这个处理器就负责处理各种信息,决定整个系统咋运行。
然后是存储器,这就好比人的记忆一样,有ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)。
ROM就像人的长期记忆,里面存着一些系统启动必须的程序和数据,改不了。
RAM呢,就像人的短期记忆,数据可以随时读写,用来暂时存储运行程序和数据。
还有那些输入输出接口,就像是人的五官,用来和外界打交道。
比如说,传感器通过输入接口把外界的信息传给系统,像温度传感器告诉系统现在温度是多少;输出接口呢,就把系统处理后的结果输出出去,像显示屏显示画面就是输出接口的功劳。
再讲讲嵌入式系统的软件方面。
软件就像是给这个硬件身体注入灵魂。
嵌入式软件分为系统软件和应用软件。
系统软件是基础,像操作系统就是系统软件的一部分,它管理着系统的资源,分配任务啥的。
Linux操作系统在嵌入式领域就很受欢迎,为啥呢?因为它开源啊,大家可以根据自己的需求随便改。
应用软件呢,就是根据具体设备功能开发的软件,就像手机上的各种APP,什么微信、抖音之类的,都是在嵌入式系统这个平台上运行的应用软件。
说到嵌入式开发工具,那也是很重要的一部分。
比如说编译器,这就像一个翻译官,把我们写的高级语言代码,像C、C++代码,翻译成处理器能看懂的机器语言。
调试器也很关键,要是程序出了问题,就靠调试器来找毛病。
就好比人生病了,医生得用各种仪器找病因一样。
还有集成开发环境(IDE),这就方便多啦,把编译、调试这些功能都集成在一起,让开发人员能在一个环境里就把活干完。
嵌入式操作系统基础知识
嵌入式操作系统基础知识嵌入式操作系统是指运行在嵌入式系统中的操作系统。
它是一种特殊的操作系统,具有高度的实时性、可靠性和稳定性,应用于嵌入式系统领域。
嵌入式操作系统的基础知识包括操作系统的概念、嵌入式系统的特点、嵌入式操作系统的分类、嵌入式操作系统的设计原则以及嵌入式操作系统的应用等方面。
首先,操作系统是指管理计算机软硬件资源、控制程序运行、为用户提供接口的系统软件。
在嵌入式系统中,操作系统需要具有高度的实时性和可靠性,能够适应各种硬件平台和应用环境。
其次,嵌入式系统的特点主要包括资源受限、功耗低、体积小、价格低等方面。
这些特点对于嵌入式操作系统的设计和实现都提出了更高的要求。
嵌入式操作系统可以分为裸机操作系统和实时操作系统两种。
裸机操作系统是指没有任何操作系统支持的程序设计,程序本身必须包括对外设的访问和处理,开发难度较大;实时操作系统是指具有高度实时性的操作系统,其特点是实时性好、可靠性高、效率高,常用于控制系统等领域。
常见的实时操作系统包括VxWorks、RTLinux等。
嵌入式操作系统的设计原则主要包括简洁、高效、可靠、可移植等方面。
简洁是指嵌入式操作系统的核心功能尽量简单,代码量要小;高效是指嵌入式操作系统要具有快速响应、占用空间小等特点;可靠是指嵌入式操作系统要具有稳定性、可用性、可维护性等特点;可移植是指嵌入式操作系统应该能够适应各种硬件平台和应用环境。
嵌入式操作系统的应用广泛,包括通信设备、工业自动化、医疗设备、汽车电子、智能家居等领域。
例如,手机中的操作系统就是嵌入式操作系统之一。
总之,嵌入式操作系统是一个广泛应用于嵌入式系统领域的特殊操作系统,具有高度的实时性、可靠性和稳定性。
在嵌入式操作系统的设计和实现中,需要遵循简洁、高效、可靠、可移植等设计原则。
嵌入式操作系统的应用范围广泛,在各种电子产品中都有应用。
单片机与嵌入式系统需要掌握的基础知识
单片机与嵌入式系统需要掌握的基础知识
1. 电子基础知识:了解基础电路、电子器件、模拟与数字信号等。
2. 计算机基础知识:掌握计算机组成、计算机网络、操作系统、数
据结构与算法、编程语言等。
3. 单片机体系架构:掌握基于不同CPU体系的单片机种类、性能差异、软件开发环境等。
4. 嵌入式系统开发流程:了解设计、调试、测试、维护嵌入式系统
的整个开发流程。
5. 微处理器架构与组成:掌握微处理器的基本架构、功能模块、总
线结构等,如ARM、X86、MIPS等。
6. 嵌入式编程语言:了解并熟练使用C、C++、汇编等嵌入式系统
常用的编程语言。
7. 嵌入式系统中的通信协议:了解并熟练使用各种嵌入式系统中的
通信协议和接口,如SPI、I2C、UART、USB等。
8. 嵌入式系统的软硬件接口:了解并熟练使用各种嵌入式系统中的
软硬件接口,如GPIO、ADC、DAC、PWM、定时器等。
9. 嵌入式驱动开发:熟练掌握嵌入式系统驱动开发方法,如操作系
统驱动、传感器驱动、设备驱动等技术。
10. 嵌入式系统中的应用开发:了解并熟练使用各种嵌入式系统的
应用开发技术,如图形界面开发、通信协议开发、无线传输开发等。
嵌入式设计工作总结范文(3篇)
第1篇一、前言随着科技的飞速发展,嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。
作为一名嵌入式设计师,我有幸参与到多个嵌入式系统的研发过程中,积累了丰富的经验。
以下是我对嵌入式设计工作的总结,旨在分享我的心得体会,为同行提供借鉴。
二、嵌入式系统概述嵌入式系统是一种专用的计算机系统,通常由微处理器、存储器、输入输出接口、传感器和执行器等组成。
它具有以下特点:1. 专用性:嵌入式系统针对特定应用进行设计,具有明确的任务和功能。
2. 实时性:嵌入式系统需要在规定的时间内迅速响应输入信号,保证实时性能。
3. 资源受限:嵌入式系统通常工作在资源受限的环境中,对硬件和软件的设计都有极高的要求。
4. 高可靠性:嵌入式系统经常在没有人工干预的环境下工作,因此要保障高度的可靠性。
5. 成本效益:在设计时还需考虑成本,确保性价比的高效。
三、嵌入式设计工作流程1. 需求分析:了解项目背景,明确嵌入式系统的功能和性能指标。
2. 硬件设计:选择合适的微处理器、存储器、传感器和执行器等硬件设备,进行电路设计、PCB布局和调试。
3. 软件设计:编写嵌入式程序,实现系统功能。
包括操作系统、驱动程序、应用程序等。
4. 系统集成与调试:将硬件和软件集成到一起,进行系统调试和优化。
5. 性能评估与优化:对嵌入式系统进行性能评估,找出瓶颈并进行优化。
6. 量产与维护:将嵌入式系统投入量产,并提供技术支持与维护。
四、嵌入式设计心得体会1. 熟悉嵌入式系统基础知识:作为一名嵌入式设计师,需要掌握微处理器、存储器、传感器、执行器等硬件设备的基本原理,以及操作系统、驱动程序、应用程序等软件知识。
2. 关注实时性:嵌入式系统设计过程中,实时性是关键因素。
要充分考虑系统任务的优先级、中断响应时间等因素,确保系统实时性能。
3. 节约资源:嵌入式系统通常工作在资源受限的环境中,因此在设计时要充分考虑硬件和软件资源的利用效率。
4. 注重可靠性:嵌入式系统经常在没有人工干预的环境下工作,因此要保证系统的高度可靠性。
嵌入式程序实训报告总结
一、前言随着科技的飞速发展,嵌入式系统在各个领域得到了广泛应用,嵌入式程序开发成为了一个热门的技术方向。
为了提高自身的实践能力,我对嵌入式程序开发进行了为期一个月的实训。
通过这次实训,我对嵌入式程序开发有了更加深入的了解,以下是对实训过程及收获的总结。
二、实训内容1. 嵌入式系统基础知识学习在实训初期,我主要学习了嵌入式系统的基本概念、组成、特点以及常用硬件平台。
通过学习,我了解了嵌入式系统的层次结构,包括硬件平台、操作系统、中间件和应用软件等。
同时,我还学习了常用的硬件平台,如ARM、MIPS等,以及相应的开发工具和编程语言。
2. 嵌入式软件开发环境搭建为了进行嵌入式软件开发,我学习了如何搭建开发环境。
首先,我安装了嵌入式开发所需的操作系统,如Linux或Windows。
然后,我配置了交叉编译器、调试工具和代码编辑器等开发工具。
通过这一过程,我掌握了嵌入式软件开发环境的搭建方法。
3. 嵌入式程序设计实践在实训过程中,我参与了多个嵌入式程序设计项目。
以下列举其中两个项目:(1)基于ARM平台的智能家居控制系统该项目旨在设计一个基于ARM平台的智能家居控制系统,实现对家庭电器的远程控制。
我负责编写嵌入式程序,实现对家电的开关控制、温度调节等功能。
在项目开发过程中,我使用了C语言进行编程,并利用Linux操作系统进行调试。
(2)基于STM32的电子狗系统该项目旨在设计一个基于STM32的电子狗系统,实现对车辆行驶速度的监控。
我负责编写嵌入式程序,实现对车辆速度的实时检测和报警。
在项目开发过程中,我使用了C语言进行编程,并利用Keil软件进行调试。
4. 嵌入式程序调试与优化在嵌入式程序开发过程中,调试和优化是至关重要的环节。
我学习了如何使用调试工具(如GDB、JTAG等)对嵌入式程序进行调试,以及如何优化程序性能。
通过实际操作,我掌握了调试技巧和性能优化方法。
三、实训收获1. 理论知识与实践能力的提升通过本次实训,我对嵌入式系统的理论知识有了更加深入的理解,同时实践能力也得到了显著提升。
嵌入式系统
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
嵌入式窗口系统 是一种用于控制嵌入式系统中的位映像显示设备与输 入设备的软件系统,管理屏幕、窗口、字体、光标、 入设备的软件系统,管理屏幕、窗口、字体、光标、图形图 像等资源及输入设备。 像等资源及输入设备。 1、图形用户界面系统的层次模型
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
第二节 嵌入式系统的组成
3、存储器 主要分为三种: 主要分为三种: 高速缓存(Cache)、片内主存和片外主存、外存。 )、片内主存和片外主存 高速缓存(Cache)、片内主存和片外主存、外存。 高速缓存: 高速缓存: 高速缓存是存放当前使用最多的程序代码和数据的。 高速缓存是存放当前使用最多的程序代码和数据的。嵌 入式系统中,Cache全部集成在嵌入式微处理器内部 全部集成在嵌入式微处理器内部, 入式系统中,Cache全部集成在嵌入式微处理器内部,可以分 为数据Cache 指令Cache和混合Cache Cache, Cache和混合Cache。 为数据Cache,指令Cache和混合Cache。 主存: 主存: 用来存放系统和用户的程序和数据。 用来存放系统和用户的程序和数据。 外存: 外存: 用来存放不常用的或暂不使用的信息。 用来存放不常用的或暂不使用的信息。
1、运行j2me的嵌入式主要有两大类: 运行j2me的嵌入式主要有两大类: j2me的嵌入式主要有两大类 第一类是受限连接设备:智能手机、PDA等 第一类是受限连接设备:智能手机、PDA等。 第二类是连接设备:车用导航、机顶盒、 第二类是连接设备:车用导航、机顶盒、数字电视以及可视 电话。 电话。
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
嵌入式系统设计 嵌入式系统设计
主要讨论两部分内容
嵌入式系统的基本知识 嵌入式系统的开发设计
嵌入式知识点总结
1.什么是嵌入式系统?嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称,是一种嵌入在设施(或系统)内部的特定应用而设计开发的专用的计算机系统。
英国电气工程师协会(IEE )从应用角度定义嵌入式是“控制、监督或辅助设施、机器、工厂运转的装置”。
从技术角度看,国内广泛以为:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础。
软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、靠谱性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.嵌入式系统的特色:专用性、隐蔽性、资源受限、高靠谱性、及时性、软件固化专用性:嵌入式系统与详细应用密切联合,拥有很强的专用性。
隐蔽性:嵌入式系统往常老是非计算机设施(系统)中的一部分,它们隐蔽在其内部,鲜为人知。
资源受限:嵌入式系统往常要求小型化、轻量化、低功耗及低成本。
高靠谱性:嵌入式系统大多面向控制应用,系统的靠谱性十分重要。
及时性:嵌入式系统宽泛应用于过程控制、数据收集、通讯传输等领域,肩负着丈量、报警、控制、调理等任务。
软件固化:嵌入式系统是一个软硬件高度联合的产物。
3.嵌入式系统的构成和分类:嵌入式系统的逻辑构成:嵌入式系统与通用计算机同样,也是由软件和硬件构成,硬件的主体由中央办理器和储存器构成。
它们经过输入 / 输出( I/O )接口和输入输出设施与外面世界联系,并借助总线互相连结,这些硬件连同嵌入式软件一同构成完好的嵌入式系统。
1)办理器能依据指令的要求高速度达成二进制数据算术和逻辑运算的零件称为“办理器” 。
办理器又称为计算引擎,由运算器、控制器、存放器、高速缓冲储存器等零件构成。
因为采纳微米级的半导体加工工艺,人们又称为微办理器,当前所有的办理器都是微办理器。
有些嵌入式系统会包含多个办理器,它们各有其不一样的任务,负责运转系统软件和应用软件的主办理器称为中央办理器( CPU),其他的都是协办理器,如数字信号办理器( DSP)、图形办理器、通讯办理等嵌入式系统CPUCPU的子长有4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位之分。
嵌入式系统基础知识
处理器
嵌入式系统软件平台
在设计简单的应用程序时,可以不使用操作系 统,但在设计较复杂的程序时,可能就需要一个 操作系统来管理和控制存储器、多任务和各种 资源等. 实时嵌入式系统其最大特点就是程序的执行具 有确定性。μC/OS和μC Linux是广泛应用的实 时嵌入式操作系统,而WindowsCE2.0就是一个 多任务分时系统。
2) 单片机(嵌入式应用)属于专用计算机,主
要用于智能仪表及传感器、智能家电、智能办公 设备、汽车及军事电子设备等系统。
单片机是应工业测控的需要而诞生的,它的结构与指令功能 都是按照工业控制要求设计的,故又称单片微控制器。
MCU (Microcontroller Unit)。
单片机特点: (1)体积小,重量轻;
1
嵌入式系统的定义及体系结构 2 嵌入式系统的应用领域 3 什么是单片机
4 单片机的基本组成
5 嵌入式系统开发流程
应用场合
汽车电子 消费电子 工业控制
网络应用 无线通讯
Freescale™ and the Freescale logo are trademarks of Freescale Semiconductor, Inc. All other product or service names are the property of their respective owners. © Freescale Semiconductor, Inc. 2005
家用电器:洗碗机,洗衣机,电 视。。。。 手持电子:蓝牙耳机,游戏机,PDA 娱乐产品:数码音乐,CD,DC,DV 计算机外围:LCD,Mouse,Keyboard
嵌入式系统知识点总结
嵌入式系统知识点总结1.什么是嵌入式系统?嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,采用可裁剪软硬件,适用于对功能、功耗、体积、大小可靠性等有严格要求的专用计算机系统。
2.嵌入式计算机系统同通用型计算机系统的区别?1)嵌入式系统通常是面向特定应用,而通用pc机则需要支持大量的、需求多样的应用程序2)嵌入式系统的软硬件必修高效的设计,量体裁衣、去除冗余,而通用pc对软硬件要求没有嵌入式系统那么高。
3)嵌入式系统为了提高速度和可靠性,一般将软件固化在芯片或者单片机中,而通用pc一般将软件放入存储器中。
4)嵌入式系统不具备自主开发能力,通用pc拥有强大的开发能力。
5)嵌入式系统是面向特定应用的,它的升级换代也与具体产品同步的进行。
3.嵌入式系统组成?嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式应用软件、嵌入式操作系统。
4.ARM是什么?Arm(advanced RISC Machine)的三层含义:1)一个公司名称。
2)一种技术名称3)是一种微处理器的通称。
5.嵌入式处理器有哪些?MIPS、Power PC、SH处理器、ARM6.ARM处理器的特点有哪些?1)体积小、低功耗、成本低、性能高2)大量使用寄存器3)支持Thumb (16位)和ARM(32位)双指令集4)指令长度是固定的5)寻址方式灵活简单7.嵌入式处理器选择时考虑的主要因素?1)处理性能(如时钟频率、寄存器大小等)2)技术指标(外围设备、支持芯片等)3)功耗(特别是手持设备等消费类电子产品)4)软件支持工具5)是否内置调试工具6)供应商是否提供评估板8.ARM-XScale-PXA270三者之间的区别于联系?ARM是一种微处理器的通称;XScale处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案,是一款高性能、高性价比、低功耗的处理器;PXA270则是采用Xscale内核(微结构体系框架),集成了许多常用的外围接口,是一款高性能、低功耗、功能强大的嵌入式应用处理器产品。
嵌入式 知识点总结
1、嵌入式系统的特点:(1).嵌入式系统的个性化很强,软件系统和硬件在不同的应用中均有差异;(2).由通用计算机系统发展而来,根据应用对软硬件进行裁剪;(3).高的可靠性,强的实用性;(4).高的耗电量直接影响系统的成本及电源寿命;2、什么是嵌入式系统?嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,采用可剪裁硬件,适用于对功能,可靠性,成本,体积,功耗等有严格要求的专用计算机系统。
3、采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点:(1).体积小、功耗低、成本低、性能高;(2).支持Thumb(16位)/ARM(3位)双指令集,能很好地兼容8位/16位器件;(3).大量使用寄存器,指令执行速度快;(4).大多数数据操作都在寄存器中完成;(5).寻址方式灵活简单,执行效率高;(6).采用固定长度的指令格式;4、嵌入式系统开发流程:选择嵌入式处理器(硬件平台)---选择嵌入式操作系统(软件平台)-----开发嵌入式应用软件-----测试通过---(是)---系统测试-----开发结束5、嵌入式系统软件设计流程:代码编程(C/汇编源程序)-----交叉编译(OBJ文件)-----交叉函数库----交叉链接(系统映像文件)---(重定向与下载)---目标板----调试;6、ARM9E处理器有独立的指令缓存(ICACHE)和数据缓存(DCACHE);7、ARM9系列处理器共有37个寄存器,其中31个属于通用寄存器,6个为ARM处理器;8、ARM总共有7种不同的处理器模式,分别是:用户模式,快速中断模式,外部中断模式,管理模式,数据访问中止模式,未定义指令中止模式,系统模式9、R13一般作为栈指针SP;R14被称为连接寄存器LR,作用:一是在通过BL或者BLX指令调用子程序时存放当前子程序的返回地址;二是在发生异常时用来保存该模式基于PC的返回地址;R15是程序计数器PC,用来保存处理器取值的地址;10、流水线技术的工作原理:ARM7采用的是3级流水线:FETCH/DECODE/EXECUTE.此时在EXECUTE阶段要完成大量的工作,包括寄存器和存储器的读写操作、移位操作、ALU 操作等,这导致在执行阶段往往需要多个时钟周期,从而成为系统性能的瓶颈。
嵌入式电路基础知识
嵌入式电路基础知识嵌入式电路是一种集成了处理器、存储器和其他功能电路的特殊电路系统,通常用于控制和管理电子设备的各种功能。
本文将介绍嵌入式电路的基础知识,包括嵌入式系统的结构、常见的嵌入式处理器和常用的嵌入式开发工具。
一、嵌入式系统的结构嵌入式系统由三个基本组成部分构成:处理器、存储器和输入输出设备。
处理器是嵌入式系统的核心,负责执行指令和控制系统的各个功能。
存储器用于存储程序和数据,包括RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)两种类型。
输入输出设备用于与外部环境进行交互,如显示器、键盘、传感器等。
二、常见的嵌入式处理器嵌入式处理器根据其体系结构可以分为CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机)两种类型。
CISC处理器指令集复杂,可以执行较为复杂的操作,适用于需要高性能的应用场景。
RISC处理器指令集简化,执行速度较快,适用于对性能要求不高但功耗要求低的应用场景。
常见的嵌入式处理器有ARM、MIPS和PowerPC等。
三、常用的嵌入式开发工具嵌入式开发工具是用于嵌入式系统设计和开发的软件工具。
常见的嵌入式开发工具包括集成开发环境(IDE)、编译器、调试器和仿真器等。
IDE是一个集成了编程编辑器、编译器、调试器和其他开发工具的软件平台,可以提供开发者所需的一站式开发环境。
编译器用于将高级语言代码转换为机器语言代码,使处理器能够执行相应的指令。
调试器用于调试和测试嵌入式系统,帮助开发者定位和修复系统中的错误。
仿真器可以模拟嵌入式系统的运行环境,帮助开发者在没有实际硬件的情况下进行系统开发和测试。
四、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于各个领域,如消费电子、汽车、医疗设备、工业自动化等。
在消费电子领域,嵌入式系统被广泛应用于智能手机、平板电脑、智能电视等设备中,实现各种功能和服务。
在汽车领域,嵌入式系统用于车载导航、车载娱乐、车辆控制等方面,提升驾驶体验和安全性能。
在医疗设备领域,嵌入式系统被应用于医疗监护、手术辅助和健康管理等方面,为医疗行业带来创新和便利。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
必读:嵌入式系统基础知识总结2016-07-22电子发烧友网本文主要介绍嵌入式系统的一些基础知识,希望对各位有帮助。
嵌入式系统基础1、嵌入式系统的定义(1)定义:以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,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)嵌入式系统发展的4个阶段:无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段、面向Internet阶段。
(3)知识产权核(IP核):具有知识产权的、功能具体、接口规范、可在多个集成电路设计中重复使用的功能模块,是实现系统芯片(SOC)的基本构件。
(4)IP核模块有行为、结构和物理3级不同程度的设计,对应描述功能行为的不同可以分为三类:软核、固核、硬核。
2、嵌入式系统的组成包含: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。
3、实时系统(1)定义:能在指定或确定的时间内完成系统功能和对外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。
(2)区别:通用系统一般追求的是系统的平均响应时间和用户的使用方便;而实时系统主要考虑的是在最坏情况下的系统行为。
(3)特点:时间约束性、可预测性、可靠性、与外部环境的交互性。
(4)硬实时(强实时):指应用的时间需求应能够得到完全满足,否则就造成重大安全事故,甚至造成重大的生命财产损失和生态破坏,如:航天、军事。
(5)软实时(弱实时):指某些应用虽然提出了时间的要求,但实时任务偶尔违反这种需求对系统运行及环境不会造成严重影响,如:监控系统、实时信息采集系统。
(6)任务的约束包括:时间约束、资源约束、执行顺序约束和性能约束。
4、实时系统的调度(1)调度:给定一组实时任务和系统资源,确定每个任务何时何地执行的整个过程。
(2)抢占式调度:通常是优先级驱动的调度,如uCOS。
优点是实时性好、反应快,调度算法相对简单,可以保证高优先级任务的时间约束;缺点是上下文切换多。
(3)非抢占式调度:通常是按时间片分配的调度,不允许任务在执行期间被中断,任务一旦占用处理器就必须执行完毕或自愿放弃,如WinCE。
优点是上下文切换少;缺点是处理器有效资源利用率低,可调度性不好。
(4)静态表驱动策略:系统在运行前根据各任务的时间约束及关联关系,采用某种搜索策略生成一张运行时刻表,指明各任务的起始运行时刻及运行时间。
(5)优先级驱动策略:按照任务优先级的高低确定任务的执行顺序。
(6)实时任务分类:周期任务、偶发任务、非周期任务。
(7)实时系统的通用结构模型:数据采集任务实现传感器数据的采集,数据处理任务处理采集的数据、并将加工后的数据送到执行机构管理任务控制机构执行。
5、嵌入式微处理器体系结构(1)冯诺依曼结构:程序和数据共用一个存储空间,程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,采用单一的地址及数据总线,程序和数据的宽度相同。
例如:8086、ARM7、MIPS…(2)哈佛结构:程序和数据是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址、独立访问,是一种将程序存储和数据存储分开的存储器结构。
例如:AVR、ARM9、ARM10…(3)CISC与RISC的特点比较。
计算机执行程序所需要的时间P可以用下面公式计算:P=I×CPI×TI:高级语言程序编译后在机器上运行的指令数。
CPI:为执行每条指令所需要的平均周期数。
T:每个机器周期的时间。
(4)流水线的思想:在CPU中把一条指令的串行执行过程变为若干指令的子过程在CPU中重叠执行。
(5)流水线的指标:吞吐率:单位时间里流水线处理机流出的结果数。
如果流水线的子过程所用时间不一样长,则吞吐率应为最长子过程的倒数。
建立时间:流水线开始工作到达最大吞吐率的时间。
若m个子过程所用时间一样,均为t,则建立时间T=mt。
(6)信息存储的字节顺序A、存储器单位:字节(8位)B、字长决定了微处理器的寻址能力,即虚拟地址空间的大小。
C、32位微处理器的虚拟地址空间位232,即4GB。
D、小端字节顺序:低字节在内存低地址处,高字节在内存高地址处。
E、大端字节顺序:高字节在内存低地址处,低字节在内存高地址处。
F、网络设备的存储顺序问题取决于OSI模型底层中的数据链路层。
6、逻辑电路基础(1)根据电路是否具有存储功能,将逻辑电路划分为:组合逻辑电路和时序逻辑电路。
(2)组合逻辑电路:电路在任一时刻的输出,仅取决于该时刻的输入信号,而与输入信号作用前电路的状态无关。
常用的逻辑电路有译码器和多路选择器等。
(3)时序逻辑电路:电路任一时刻的输出不仅与该时刻的输入有关,而且还与该时刻电路的状态有关。
因此,时序电路中必须包含记忆元件。
触发器是构成时序逻辑电路的基础。
常用的时序逻辑电路有寄存器和计数器等。
(4)真值表、布尔代数、摩根定律、门电路的概念。
(5)NOR(或非)和NAND(与非)的门电路称为全能门电路,可以实现任何一种逻辑函数。
(6)译码器:多输入多输出的组合逻辑网络。
每输入一个n位的二进制代码,在m个输出端中最多有一个有效。
当m=2n是,为全译码;当m<2n时,为部分译码。
(7)由于集成电路的高电平输出电流小,而低电平输出电流相对比较大,采用集成门电路直接驱动LED时,较多采用低电平驱动方式。
液晶七段字符显示器LCD利用液晶有外加电场和无外加电场时不同的光学特性来显示字符。
(8)时钟信号是时序逻辑的基础,它用于决定逻辑单元中的状态合适更新。
同步是时钟控制系统中的主要制约条件。
(9)在选用触发器的时候,触发方式是必须考虑的因素。
触发方式有两种:电平触发方式:具有结构简单的有点,常用来组成暂存器。
边沿触发方式:具有很强的抗数据端干扰能力,常用来组成寄存器、计数器等。
7、总线电路及信号驱动(1)总线是各种信号线的集合,是嵌入式系统中各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通路。
在同一时刻,每条通路线路上能够传输一位二进制信号。
按照总线所传送的信息类型,可以分为:数据总线(DB)、地址总线(AB)和控制总线(CB)。
(2)总线的主要参数:总线带宽:一定时间内总线上可以传送的数据量,一般用MByte/s表示。
总线宽度:总线能同时传送的数据位数(bit),即人们常说的32位、64位等总线宽度的概念,也叫总线位宽。
总线的位宽越宽,总线每秒数据传输率越大,也就是总线带宽越宽。
总线频率:工作时钟频率以MHz为单位,工作频率越高,则总线工作速度越快,也即总线带宽越宽。
总线带宽=总线位宽×总线频率/8,单位是MBps。
常用总线:ISA总线、PCI总线、IIC总线、SPI总线、PC104总线和CAN总线等。
(3)只有具有三态输出的设备才能够连接到数据总线上,常用的三态门为输出缓冲器。
(4)当总线上所接的负载超过总线的负载能力时,必须在总线和负载之间加接缓冲器或驱动器,最常用的是三态缓冲器,其作用是驱动和隔离。
(5)采用总线复用技术可以实现数据总线和地址总线的共用。
但会带来两个问题:A、需要增加外部电路对总线信号进行复用解耦,例如:地址锁存器。
B、总线速度相对非复用总线系统低。
(6)两类总线通信协议:同步方式、异步方式。
(7)对总线仲裁问题的解决是以优先级(优先权)的概念为基础。
8、电平转换电路(1)数字集成电路可以分为两大类:双极型集成电路(TTL)、金属氧化物半导体(MOS)。
(2)CMOS电路由于其静态功耗极低,工作速度较高,抗干扰能力较强,被广泛使用。
(3)解决TTL与CMOS电路接口困难的办法是在TTL电路输出端与电源之间接一上拉电阻R,上拉电阻R的取值由TTL的高电平输出漏电流IOH来决定,不同系列的TTL应选用不同的R值。
9、可编程逻辑器件基础这方面的内容,从总体上有个概念性的认识应该就可以了。
10、嵌入式系统中信息表示与运算基础(1)进位计数制与转换:这样比较简单,也应该掌握怎么样进行换算,有出题的可能。
(2)计算机中数的表示:源码、反码与补码。
正数的反码与源码相同,负数的反码为该数的源码除符号位外按位取反。
正数的补码与源码相同,负数的补码为该数的反码加一。
例如-98的源码:11100010B反码:10011101B补码:10011110B(3)定点表示法:数的小数点的位置人为约定固定不变。
浮点表示法:数的小数点位置是浮动的,它由尾数部分和阶数部分组成。
任意一个二进制N总可以写成:N=2P×S。
S为尾数,P为阶数。
(4)汉字表示法,搞清楚GB2318-80中国标码和机内码的变换。
(5)语音编码中波形量化参数(可能会出简单的计算题目哦)采样频率:一秒内采样的次数,反映了采样点之间的间隔大小。
人耳的听觉上限是20kHz,因此40kHz以上的采样频率足以使人满意。
CD唱片采用的采样频率是44.1kHz。
测量精度:样本的量化等级,目前标准采样量级有8位和16位两种。
声道数:单声道和立体声双道。
立体声需要两倍的存储空间。
11、差错控制编码(1)根据码组的功能,可以分为检错码和纠错码两类。
检错码是指能自动发现差错的码,例如奇偶检验码;纠错码是指不仅能发现差错而且能自动纠正差错的码,例如循环冗余校验码。
(2)奇偶检验码、海明码、循环冗余校验码(CRC)。
12、嵌入式系统的度量项目(1)性能指标:分为部件性能指标和综合性能指标,主要包括:吞吐率、实时性和各种利用率。
(2)可靠性与安全性可靠性是嵌入式系统最重要、最突出的基本要求,是一个嵌入式系统能正常工作的保证,一般用平均故障间隔时间MTBF来度量。