嵌入式系统_应用实例2
MCS51单片机原理及嵌入式系统应用课程设计 (2)
MCS51单片机原理及嵌入式系统应用课程设计一、课程设计背景嵌入式系统是一个以计算机技术为基础，集成了计算机硬件和软件系统的设备。
随着信息技术的飞速发展，嵌入式系统已经成为各种各样产品的重要组成部分，如家电、汽车、医疗器械等。
因此，对嵌入式系统的研究和开发也变得越来越重要。
MCS51是一种被广泛应用于嵌入式系统设计的单片机。
MCS51拥有稳定的性能和丰富的硬件资源，同时使用起来也非常方便。
在本课程设计中，我们将探究MCS51单片机的原理以及其在嵌入式系统中的应用，旨在帮助学生更好地理解嵌入式系统，提高其技能水平，为未来就业做好准备。
二、课程设计内容2.1 MCS51单片机原理MCS51单片机由CPU、存储器、输入输出接口及其它外设组成。
本部分内容主要包括以下几个方面：•MCS51的CPU结构和工作原理•存储器及存储器扩展方式•输入输出接口及其应用•定时器和中断控制器的原理2.2 嵌入式系统应用MCS51单片机在嵌入式系统中的应用非常广泛，包括控制电路、仪器设备、工业控制等领域。
本部分内容将侧重于MCS51单片机在嵌入式系统中的具体应用，主要包括以下几个方面：•定时器的应用•中断的应用•A/D转换的应用•串口通信的应用•基于MCS51的嵌入式系统设计案例2.3 课程设计实践课程设计实践环节是本设计的重点部分。
学生将按照以下流程完成实践：•组建小组，编写嵌入式系统设计方案•搭建硬件平台，包括MCS51单片机和相关外设•编写程序，完成设计方案的实现•测试程序，调试错误并进行优化三、课程设计评估本课程设计采用绩效考核制度。
学生将分小组完成课程设计，小组成员之间责任明确，根据完成情况和实现效果，将对小组进行绩效评估。
评估方案主要从以下方面考虑：•设计方案的合理性•实现方案的正确性及完整性•程序的优化程度及代码质量四、总结本课程设计旨在通过MCS51单片机的原理和应用让学生更好地理解嵌入式系统的设计和开发过程。
单片机与嵌入式系统应用
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系统运作流程
系统开机上电后，经过初始化处理自动进入到等待状态， 在等待状态，Microcontrollor对象根据用户键盘按钮命令， 调度相应的操作对象。当用户发出正或反点动命令时，系统 进入点动运行态，此时Convertor对象输出6Hz正或反相序三 相脉冲。当用户松开正或反点动按钮时，系统返回等待状态。 在系统预置频率设定正确的情况下，用户按启动按钮时，系 统先进入到启动运行态。在此状态时系统从6Hz开始按每步 0.2Hz的步长稳步增加电机运转频率，直到达到预置频率时进 入到稳定运行态。在稳定运行态用户可以改变预置频率，步 长为1Hz 。每次预置频率的改变事件，都会产生从稳定运行 态到启动运行态的交替变动。当系统运行出现故障时，进入 到故障处理状态处理，完成后自动返回到等待状态。
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目前，实现嵌入式系统的硬件方法主要有：定
制逻辑（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA） 和嵌入式微理器三种。在实际系统实施中，绝 大多数系统是采用嵌入式微处理器方式，如单 片机、单板机或嵌入式微处理器芯片等。这是 因为用微处理器实现嵌入式系统是一种十分有 效的方法，它使得在不同价位上设计不同特性 的产品系列成为可能，并且能够扩充新特性以 满足飞速发展变化的市场需求。
单片机与嵌入式系Biblioteka 应用什么是单片机？ 嵌入式系统应用概述
嵌入式系统在现代管理中的应用
嵌入式系统在现代管理中的应用随着科技的发展和人类社会的不断进步，嵌入式系统已经在现代社会中扮演了重要的角色。
尤其在现代管理中的应用，嵌入式系统更是发挥了不可替代的作用。
本文将从嵌入式系统的基本概念、嵌入式系统在现代管理中的应用、嵌入式系统的发展及趋势等方面，来探讨嵌入式系统在现代管理中的应用。
一、嵌入式系统的基本概念嵌入式系统是指安装在各种电子设备中的计算机系统，也称为嵌入式计算机系统。
它不仅具有通用计算机的所有功能，如处理器、存储器、输入输出接口和操作系统等，而且还有独特的硬件和软件结构。
它可以由一台或多台计算机、外围设备和必要的软件组成，适用于各种应用，例如控制系统、实时嵌入式系统和用户接口等。
嵌入式系统的设计相对较小，性能比一般计算机弱，但功能非常齐全，最初用于各种控制系统、电子设备和通讯系统等，后逐渐应用于各个领域。
二、1、智能家居智能家居是指采用现代化家居设备和顶尖的信息技术，运用多种通信手段实现居住环境、设备、服装、食品等方面的智能化控制，以达到提高居住品质、节约能源、方便生活的目的。
采用现代智能技术建设的智能家居中，通过将传感器、网关、通信协议、物联网等技术与嵌入式系统相结合，实现智能家居的智能化控制，例如智能家电、智能照明、安全监测等，为人们提供更加舒适、智能的居住环境。
2、智能交通智能交通是指采用各种最先进的信息技术，使交通系统实现智能化的一种交通体系，通过嵌入式系统来实时的收集、处理、传递和管理交通信息，以实现交通运输的优化和智能化控制。
例如，交通信号灯、道路监测设备、自主驾驶汽车等，都是通过嵌入式系统实现智能化的控制和管理，为人们提供更便捷、高效、安全的交通服务。
3、智能医疗智能医疗是指通过计算机、网络、传感器等技术，将医学信息化与智能化相结合，实现医疗信息的全面数字化，使医学诊疗更加准确、高效，并提供智能健康管理服务。
嵌入式系统作为智能医疗设备的核心部件，可以通过感知和跟踪病人的健康状况，对病人进行流程控制和数据记录，同时配合云计算和大数据技术，实现病人健康信息的存储、分析和预测，使医疗服务更加精细化、个性化和智能化。
比较简单的嵌入式项目实例
比较简单的嵌入式项目实例在这个嵌入式时代，各种电子设备的出现使得人们的生活变得更加丰富多彩。
而在这些设备背后，隐藏着数不尽的嵌入式项目。
嵌入式项目是指将电子设备内部的控制程序与硬件设备相结合的一种技术。
这种技术的最大特点就是实现了设备的小型化和高效化。
下面我将给大家展示一些比较简单的嵌入式项目实例。
1. 以太网控制LED灯该项目利用Arduino控制以太网通信制作了一个可以通过互联网远程控制LED灯的小型网络设备。
在Web端发送命令后，LED灯会被打开或关闭。
这个项目的实现过程非常简单，只需要一个Arduino板，一个以太网模块和连接器即可。
此外用户还需要编写相应的代码。
2. 遥控小车该项目是基于STM32F1+H-Bridge驱动芯片设计的。
该小车配有红外传感器，可以通过遥控器控制驱动电机前进、后退、左转、右转等操作，还可以配合LCD显示器显示各种状态信息。
这个小车由于体积较小，因此可以被广泛应用在各种追求高精度、中短距离控制的地方。
3. 物联网环境监测系统该项目利用Arduino开发板和传感器构建了一个物联网环境监测系统，可以利用传感器测量温度、湿度、气压和二氧化碳等的数值，再搭配WiFi模块将数据传送至服务器。
用户在Web端可以轻松获取数据并生成图表，还可以进行数据分析和处理。
这个项目在农业、食品加工等领域中具有广泛应用的前景。
4. 茶叶智能包装系统该项目依托于STM32F10X的微控制器，并采用压电传感器实时监测茶叶包装袋的密封情况。
一旦出现裂口、破裂等问题，系统会自动停止运转，并通过语音提示警告。
该智能包装系统不仅提升了茶叶包装的工作效率和智能化程度，同时还保障了茶叶的品质和安全。
总体来说，这些项目虽然有不同的方向和用途，但都体现出了嵌入式系统的核心价值：小型化、高效化、自动化和智能化。
我想这也是嵌入式系统在未来能够拥有更广泛应用的重要原因。
项目2.2单片机嵌入式系统原理及应用(贾好来)单片机的存储器的结构
2.5.4 位地址空间
8051单片机指令系统中有丰富的位操作指令，这 些指令构成了位处理机的指令集。在RAM和SFR 中共有211个位地址，位地址范围在00H-FFH内， 其中 00H-7FH 这 128 个位处于内部 RAM 字节地 址20H-2FH单元中，如表2-5所示。其余的83个 可寻址位分布在特殊功能寄存器SFR中，如表2-6 所示。
表2-3 8051中断服务程序的入口地址
中断名称 外部中断0( INT 0 ) 入口地址 0003H
定时器0中断(T0)
外部中断1( INT1 )
000BH
0013H
定时器1中断(T1)
串行口中断 定时器2中断(T2，仅8052)
001BH
0023H 002BH
2.5.2 8051内部数据存储器
6EH
66H 5EH 56H
6DH
65H 5DH 55H
6CH
64H 5CH 54H
6BH
63H 5BH 53H
6A
61H 59H 51H
68H
60H 58H 50H
29H
28H 27H 26H
4FH
47H 3FH 37H
4EH
46H 3EH 36H
4DH
45H 3DH 35H
1. 程序存储器空间可以分为片内（On-Chip） 和片外（External Program Memory）两 部分， CPU 访问片内和片外程序存储器，可 由引脚 EA 所接的电平来确定。
•
内程序存储器开始执行；当 PC 值超出片 内ROM的容量时，会自动转向片外程序存 储器空间执行程序。 • EA =0 ，即引脚接低电平时，单片机只执 行片外程序存储器中的程序。
嵌入式系统的应用事例有哪些举例说明
嵌入式系统的应用事例有哪些举例说明
1.汽车
现代汽车使用许多嵌入式系统，包括发动机管理、安全系统、导航、
娱乐等。
它们负责控制车辆的行驶和安全，这包括刹车系统、灯光系统、
安全气囊和车辆稳定性控制系统等。
2.医疗保健
医疗设备中使用的机器和工具都需要嵌入式系统来执行其功能。
例如，心脏起搏器、血糖监测仪、血压测量仪等设备都需要使用嵌入式系统来控
制其功能。
3.家电
智能家居设备的嵌入式系统，如智能电视、智能音箱、智能冰箱等，
可以连接互联网，通过无线或有线网络与其他设备通信。
4.工业控制
基于嵌入式系统的自动化生产控制系统通常应用于大规模生产，例如
汽车生产、半导体制造、食品加工、纺织和制药等领域。
5.航空航天
航空航天领域有很多关键应用需要嵌入式系统，例如自动驾驶系统、
飞行控制系统、导航和通信系统、飞行引擎监测系统等。
6.海洋工程
海洋工程领域需要嵌入式系统来监控深海机器人、水下信号传输和控制，以及船舶自动化等。
7.电信和通信
总之，嵌入式系统在现代化社会中扮演着重要的角色，无所不在。
这是当今趋势，随着技术的进步，我们将在未来看到它更多的应用。
《嵌入式系统原理与应用》实验报告07-汇编指令实验2
《嵌入式系统原理与应用》实验报告实验序号：07 实验项目名称：汇编指令实验2学号X 姓名XXX 专业、班11计算机科学与技术实验地点实验楼1#416 指导教师XXX 实验时间2013-5-31 一、实验目的1．了解ADS 1.2 集成开发环境及ARMulator 软件仿真；2．掌握ARM7TDMI 汇编指令的用法，并能编写简单的汇编程序；3. 通过实验了解如何使用 ARM 汇编指令实现结构化程序编程。
二、实验设备（环境）及要求硬件：PC机；软件：PC机操作系统windows XP，ADS1.2集成开发环境。
三、实验内容与步骤实验内容：使用 ARM 汇编指令实现 if条件执行；使用 ARM 汇编指令实现 for循环结构；使用 ARM 汇编指令实现 while 循环结构；使用 ARM 汇编指令实现 do…while 循环结构；使用 ARM 汇编指令实现 switch 开关结构。
实验步骤：1. 思考如何使用 ARM 汇编指令实现结构化编程，具体的条件自己设定。
比如if条件执行，if(x>y) z=0，设 x 为 R0，y为 R1，z 为 R2，汇编代码如何编写。
2. 启动 ADS 1.2，使用 ARM Executable Image 工程模板建立一个工程Instruction5。
3. 建立汇编源文件 TEST2.S，编写实验程序，然后添加到工程中。
4. 编译连接工程，选择【Project】->【Debug】，启动 AXD进行软件仿真调试。
5. 打开寄存器窗口(Processor Registers)，选择 Current 项监视各寄存器的值。
6. 单步运行程序，判断程序是否按设计的程序逻辑执行。
四、实验结果与数据处理(1)if(x>y) z=100;else z=50;设X为R0,Y为 R1，Z为 R2。
;文件名：for.sAREA EXP1,CODE,READONLY ;声明代码段EXP1ENTRY ;标识程序入口CODE32 ;声明32位ARM指令START MOV R0,#20MOV R1,#10MOV R2,#0CMP R0,R1MOVHI R2,#100MOVLS R2,#50END(2)for(i=0; i<10; i++){x++;}设x为R0，i为R2 (i、x均为无符号整数);文件名:for1.sAREA EXP1,CODE,READONLY ;声明代码段EXP1 ENTRY ;标识程序入口CODE32 ;声明32位ARM指令START MOV R0,#0MOV R2,#0LOOP CMP R2,#10ADDLS R0,R0,#1ADDLS R2,R2,#1BLS LOOPEND(3)while(x<=y){x *= 2;}设x为R0，y 为R1 (x、y 均为无符号整数);文件名:while.sAREA EXP1,CODE,READONLY ;声明代码段EXP1 ENTRY ;标识程序入口CODE32 ;声明32位ARM指令START MOV R0,#5MOV R1,#10LOOP CMP R0,R1MOVLS R0,R0,LSL #1BLS LOOPEND(4)do{x--;} while(x>0);设x为R0 (x为无符号整数);文件名:ADD.sAREA EXP1,CODE,READONLY ;声明代码段EXP1ENTRY ;标识程序入口CODE32 ;声明32位ARM指令START MOV R0,#5LOOP SUB R0,R0,#1CMP R0,#0SUBHI R0,R0,#1BNE LOOPEND(5); switch(key&0x0F); { case 0:; case 2:; case 3: x = key + y;; break;; case 5: x = key - y;; break;; case 7: x = key * y;; break;; default: x = 168;; break;; }; 设x为R0，y 为R1，key 为R2 (x、y、key 均为无符号整数) ;文件名:switch.sAREA EXP1,CODE,READONLY ;声明代码段EXP1ENTRY ;标识程序入口CODE32 ;声明32位ARM指令START MOV R1,#3 ; 初始化y的值MOV R2,#2 ; 初始化key的值MOV R0,#0 ; 初始化x的值SWITCH AND R2,R2,#0x0F ; switch(key&0x0F)CASE_0 CMP R2,#0 ;case 0:CASE_2 CMPNE R2,#2 ; case 2:CASE_3 CMPNE R2,#3 ; case 3:BNE CASE_5ADD R0,R2,R1 ; x = key + yB SWITCH_END ; breakCASE_5 CMP R2,#5 ; case 5:BNE CASE_7SUB R0,R2,R1 ; x = key - yB SWITCH_END ; breakCASE_7 CMP R2,#7 ; case 7:BNE DEFAULTMUL R0,R2,R1 ;x = key * yB SWITCH_END ; breakDEFAULT MOV R0,#168 ; default: x = 168SWITCH_END NOPHALT B HALTEND五、分析与讨论没截图~switch这里研究了好久，一位运行结果出错了，结果它是从CASE_3这里执行完x = key + y再由B SWITCH_END ; break这个直接跳转出去~~六、教师评语成绩签名：日期：。
嵌入式系统的典型应用
嵌入式系统的典型应用嵌入式系统是一种能够控制、执行特定任务的计算机系统，通常用于嵌入在其他设备中，例如家电、汽车、医疗设备等。
这些系统具有高度的可靠性、实时性和可定制性，使得它们在许多领域中都有着广泛的应用。
以下将介绍一些嵌入式系统的典型应用。
1. 智能家居随着物联网的发展，智能家居系统已经成为了家居行业的一个重要分支。
智能家居系统使用嵌入式系统作为核心，通过传感器、控制器、通信模块等组件实现对家庭设备的智能控制，例如智能灯光、智能窗帘、智能门锁等。
嵌入式系统能够通过连接互联网，实现远程控制和监控，让家庭更加智能、安全、舒适。
2. 汽车电子随着汽车电子技术的不断发展，嵌入式系统在汽车中的应用越来越广泛。
汽车中的嵌入式系统可以控制发动机、制动、变速器、空调等各种设备，同时还能够实现车辆的智能化、安全化和娱乐化。
例如，嵌入式系统可以通过连接互联网，提供导航、音乐、在线娱乐等功能，让驾驶变得更加智能化和便捷。
3. 医疗设备嵌入式系统在医疗设备中的应用也越来越广泛。
例如，心脏起博器、血糖仪、血压计等医疗设备都使用了嵌入式系统。
这些系统能够实时监测患者的健康状况，提供准确的诊断和治疗方案，同时还能够将数据传输给医生或云端服务器，实现远程医疗。
4. 工业自动化嵌入式系统在工业自动化中也有着广泛的应用。
工业自动化通常需要对生产线上的设备进行控制和监测，嵌入式系统可以实现对生产线上各个设备的实时控制和数据采集，帮助企业提高生产效率和质量。
例如，自动化生产线、机器人、智能仓储等都离不开嵌入式系统的支持。
5. 安防监控嵌入式系统在安防监控中也有着重要的应用。
安防监控系统通常需要对视频信号进行处理和存储，嵌入式系统可以实现对监控设备的实时控制和视频数据的采集和存储。
同时，嵌入式系统还能够实现对监控设备的智能控制和远程监控，让安防监控更加智能化和便捷。
嵌入式系统在现代社会中有着广泛的应用，涉及到生活、医疗、工业、安防等多个领域。
嵌入式系统在医疗仪器中的应用
嵌入式系统在医疗仪器中的应用随着科技的不断发展，嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛，医疗领域也不例外。
医疗仪器的嵌入式系统可以提供高度的智能化、精确度和可靠性，对医疗诊断和治疗起到了重要的作用。
1.床旁监护仪：床旁监护仪是医院内必备的设备之一，它通过嵌入式系统实时地监测患者的生命体征如心率、血压、呼吸等，还能监测患者的氧气饱和度、血糖水平等其他重要参数。
嵌入式系统可以快速收集这些数据并提供图表，帮助医生实时了解患者的病情，及时做出诊断和治疗决策。
2.手术机器人：手术机器人是近年来医疗技术的新兴领域，它能够帮助医生进行复杂精细的手术操作。
手术机器人依赖于嵌入式系统来实现高度精确的运动控制和手术步骤的规划。
嵌入式系统可以根据医生的指令进行自动化操作，减少手术风险和误差，并提供更高的手术成功率。
3.病历管理系统：病历管理系统是现代医院中必不可少的工具之一，它通过嵌入式系统实现了病历的电子化管理。
病历管理系统可以收集、存储和共享患者的病历信息，包括病史、影像资料、实验室检测结果等。
嵌入式系统可以提供高度可靠性的数据存储和安全性的数据传输，确保患者信息的隐私和安全。
4.药物输送系统：药物输送系统是在病院或药房中用于自动化输送药物的设备。
嵌入式系统可以确保药物的精确剂量和正确输送的顺序，避免药物误用和交叉感染的风险。
嵌入式系统还可以与药物库存管理系统连接，自动监测库存并提供药物的重新订购提示，提高药物管理的效率和准确性。
除了以上的应用，嵌入式系统还广泛用于医疗器械的控制系统、图像识别系统、医学影像处理等领域。
例如，嵌入式系统可以使X光机、CT扫描仪等医疗影像设备更加智能化和高效率。
它可以加快图像的处理速度、提高图像的清晰度，并辅助医生进行疾病诊断和治疗方案的制定。
在医疗领域中，嵌入式系统的应用为患者和医生提供了更高质量和更智能化的医疗服务。
它能够增强医疗设备的功能，提高操作的准确性和效率，同时也降低了医疗事故和误诊的风险。
嵌入式系统的AI技术应用与实践
嵌入式系统的AI技术应用与实践随着人工智能（AI）技术的快速发展，嵌入式系统领域也开始广泛应用人工智能技术，以提高系统的智能化水平和功能性。
本文将重点探讨嵌入式系统中人工智能技术的应用与实践，并介绍一些成功的案例。
一、嵌入式系统与人工智能技术的融合嵌入式系统通常指的是内嵌在其他设备或系统中的计算机系统，具有特定的功能和资源限制。
人工智能技术则是模拟人类智能的理论、方法和技术的总称。
将人工智能技术应用于嵌入式系统，可以使系统具备更强大的决策能力、实时性能和智能化的功能。
二、嵌入式系统中AI技术的应用1. 语音识别语音识别是嵌入式系统中常见的人工智能技术应用之一，通过机器学习和模式识别等技术，将语音转化为可识别的文本或指令。
这项技术广泛应用于智能音箱、智能手机等领域，使得用户可以通过语音与设备进行交互。
2. 图像识别图像识别是一项基于机器学习和模式识别的技术，嵌入式系统中的应用也越来越普遍。
例如在智能监控系统中，通过图像识别技术可以实现人脸识别、车牌识别等功能，提高了安全性和便捷性。
3. 自动驾驶自动驾驶技术是目前嵌入式系统中AI技术应用的热点之一。
通过传感器、相机和雷达等设备获取周围环境信息，并通过人工智能算法进行处理和决策，实现车辆的自主驾驶。
这项技术的应用不仅提升了行车的安全性，还能提高交通效率。
4. 机器人控制人工智能技术在机器人控制领域的应用越来越广泛。
在嵌入式系统中，通过深度学习和强化学习等技术，使得机器人能够具备自主感知、决策和执行的能力。
这在工业生产、医疗护理等领域发挥着重要作用。
三、嵌入式系统中AI技术的挑战与解决方案嵌入式系统中应用AI技术也面临一些挑战，如计算资源有限、实时性要求高、功耗限制等。
针对这些挑战，可以采取以下解决方案：1. 算法优化：精简算法，降低计算资源消耗，提高效率和实时性。
2. 硬件优化：开发适用于嵌入式系统的专用芯片，提高运算速度和能效。
3. 传感器融合：通过利用多种传感器数据进行多模态信息融合，提高决策准确性和鲁棒性。
嵌入式系统发展与应用
嵌入式系统发展与应用引言不论是日常生活中经常使用的家庭自动化产品、家用电器、手提电话、自动柜员机（ATM），还是各行各业的办公设备、现代化医疗设备、航空电子、计算机网络设备、用于工业自动化和监测的可编程逻辑控制器（PLC），甚至是娱乐设备的固定游戏机和便携式游戏机等都属于嵌入式系统。
嵌入式系统始于微型机时代的嵌入式应用，通过将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象系统的智能化控制。
随着科技的不断发展，在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化。
而后，随着后PC时代的到来，网络、通信技术得以发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的提升，形成了基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用的计算机应用模式。
1嵌入式系统的概念与发展1.1 嵌入式系统的概念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、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等4个部分组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。
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。
1.2 嵌入式系统发展纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段：（1）无操作系统阶段嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、伺服、设备指示等功能通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。
这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上系统的概念。
这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。
嵌入式系统应用实例分析课件
当前智能家居还面临着一些挑战，如标准不统一、数据安全 保护不足等问题，需要行业内的各方共同努力解决。
04
嵌入式系统应用实例三：机器人
机器人概述
机器人是一种能够通过程序控制 ，自动完成特定任务的智能设备
。
机器人技术经过几十年的发展， 已经在生产制造、医疗护理、家 庭生活等多个领域得到广泛应用
物联网应用领域
物联网已广泛应用于工业、农业、家居、交通、医疗、教育等领域，为经济发展和社会进 步带来了巨大的推动作用。
物联网硬件架构
感知层
网络层
应用层
感知层主要负责采集物品的各 类信息，包括温度、湿度、压 力、重量等物理量，以及标签 、图像等数据。该层通常由各 种传感器、RFID标签等组成。
网络层负责将感知层采集的数 据进行传输，包括互联网、移 动通信网等广域网以及ZigBee 、蓝牙等短距离无线通信网络 。该层实现了数据的远距离传 输和共享。
物联网概述
物联网定义
物联网是指通过信息传感设备，如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 ，按照约定的协议，对任何物品进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、 监控和管理的一个网络。
物联网发展历程
自2009年，物联网发展被正式写入政府工作报告，上升为国家战略以来，我国物联网发 展取得显著成效。近年来，我国物联网产业规模迅速扩大，产业链不断完善，保持了迅猛 的发展势头。
03
智能家居的优点
智能家居具有提高生活品质、节能环保、安全可靠等优点，可以为居民
提供更加舒适、便捷、安全的生活环境。
智能家居硬件架构
智能家居的硬件组成
智能家居的硬件包括各类传感器、控制 器、执行器、网关、路由器等设备。
嵌入式系统设计及应用实践
嵌入式系统设计及应用实践随着信息技术的快速发展，嵌入式系统已经广泛应用于现代工业、农业、医疗、交通等领域。
嵌入式系统是指集成了处理器、内存、存储器以及各种输入输出接口的小型电子系统，通常与外部环境交互并控制外设。
嵌入式系统在设计、开发和应用中需要考虑的问题比普通计算机要多，本文将从嵌入式系统设计和应用两个方面，进行深入探讨。
一、嵌入式系统设计嵌入式系统设计考虑的问题包括系统硬件设计、软件设计和系统性能等方面。
其中硬件设计是嵌入式系统设计的核心，硬件设计的质量直接影响嵌入式系统的性能、可靠性和稳定性。
1、硬件设计硬件设计通常包括电路设计和PCB设计两个方面。
电路设计是指按功能要求确定电路拓扑结构和选型，电路实现完成的硬件设计。
PCB设计则是将电路设计好的电路布图、元器件的位置和走线规划，最终完成电路板的绘制。
嵌入式系统的硬件设计要考虑电路的性能、功耗、成本和体积等因素。
如果要开发了便携式嵌入式系统，需要重点考虑功耗和体积，因此，一般选用低功耗和小型化元器件进行设计。
2、软件设计嵌入式系统的软件设计主要包括嵌入式操作系统、驱动程序和应用程序三个方面。
操作系统负责控制硬件环境以及提供其他软件组件的运行环境，是嵌入式系统的核心。
嵌入式操作系统常用的有ucOS、FreeRTOS和Linux等。
驱动程序：负责与嵌入式系统硬件环境进行交互，可以访问各种设备接口并通过操作对硬件进行控制。
例如，照相机的驱动程序和手机的驱动程序。
应用程序：嵌入式应用程序与其他软件组件密切相关，例如，智能家居、车载娱乐等。
3、系统性能同时，嵌入式系统设计需要考虑系统性能，主要包括以下几个方面。
1)功能性能。
嵌入式系统的硬件及软件要提供特定的功能，达到客户及用户的需求。
2)可靠性。
对于很多嵌入式系统，其开发和运行一旦失败，将给生产和生活带来非常重要的影响和损失，因此嵌入式系统设计的可靠性非常重要。
3)安全性。
嵌入式系统的安全性是防止非法入侵、信息泄漏、数据丢失等的保证。
最新嵌入式系统2PPT课件
是否包括目标硬件设备驱动程序
是否具有可裁剪性
选择编程语言
大部分系统使用C、C++、Java
有严格时间要求和访问硬件部分使用汇编语言
可视化应用使用Embedded Visual Tools
8
评估板的选择
具有设计参考价值，使系统的硬件、软件开发同时进行，可
加快开发进度，降低开发风险。
编写板级支持包BSP代码
与硬件结构有关。不同操作系统供应商会提供BSP的开发方
法和开发模板。
软件开发过程
开发过程
建立交叉开发环境（如gcc、ARM SDT、Tornado等）
交叉编译和链接
重定位和下载
联机调试
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在主机系统上对软件进行仿真验证 在目标系统上运行，测试软件功能 代码优化
清除无用代码 清除调试代码 浮点运算尽量使用浮点处理器 访问最频繁的变量使用寄存器型或自动变量 耗时大的函数使用汇编语言编写 编译时设置较高的优先级（通常0～3级，3级最高）
10
2.4 系统测试
硬件测试
部件功能测试、可靠性测试、电磁兼容性测试、性 能指标测试（如通信系统的误码率）等
软件测试
功能测试（黑盒测试）
输入测试数据，观察输出是否为预期结果。 极限情况测试（如使输入通道、内存缓冲区、磁盘控制器
等超载） 边界测试（输入特定输入范围边界的值） 异常测试（测试触发异常模式） 随机测试（如测试用户界面代码的健壮性）
特定部分。
性能测试
对系统的综合性能进行测试
12
第2章 嵌入式系统开发过程
本章主要介绍以下内容：
需求分析 系统设计 系统实现 系统测试
1
选择操作系统
实时系统？非实时系统？有无人机界面要求？无需操作 系统？
嵌入式开发的创新应用实例分析
嵌入式开发的创新应用实例分析嵌入式系统是一种专用的计算机系统，被嵌入在各种电子设备中，并且通常用于控制、监测或处理设备的功能。
随着科技的进步和创新的不断涌现，嵌入式开发在各个领域中都发挥着重要作用。
本文将通过分析几个创新应用实例，探讨嵌入式开发在不同领域中的应用。
1. 智能家居系统智能家居系统是嵌入式开发的一个热门应用领域。
通过将各种智能设备连接到一个中心控制系统，居民可以通过手机或其他智能设备远程控制家居设备，实现自动化、智能化的家居体验。
例如，利用嵌入式开发技术，可以实现智能灯光控制、温度调节、安防监控等功能。
这样的系统不仅提高了生活的便利性，还可以节约能源，提高家居的安全性。
2. 农业领域的智能监测系统嵌入式开发在农业领域也有广泛的应用。
例如，通过嵌入式传感器网络，可以实现对农作物的自动监测和控制。
嵌入式传感器可以测量土壤湿度、温度、光照等参数，将数据传输到中央控制系统，农民可以通过系统实时了解农作物的状态，并做出相应的措施。
这种智能监测系统可以提高农作物的生长效率，减少资源浪费，并且实现农业生产的智能化管理。
3. 医疗设备中的嵌入式技术嵌入式开发在医疗设备中的应用也非常重要。
例如，随着人们对健康越来越关注，便携式的健康检测设备越来越受欢迎。
利用嵌入式技术，可以将各种传感器集成到小型设备中，实时监测人体健康指标，如心率、血压、血氧饱和度等。
这种嵌入式医疗设备不仅方便携带，还可以提供即时的健康状态反馈，帮助人们及时采取健康管理措施。
4. 智能交通系统嵌入式开发在智能交通系统中也有广泛应用。
例如，利用嵌入式技术，可以实现交通信号灯的智能控制，根据交通流量实时调整绿灯时间，优化交通流畅度。
同时，利用嵌入式传感器和通信技术，可以实现道路的实时监测和交通事件的智能警报。
这种智能交通系统可以提高交通效率，减少交通事故的发生。
综上所述，嵌入式开发在各个领域中都有着丰富的创新应用。
通过将计算和控制功能嵌入到各种电子设备中，嵌入式开发实现了在各种领域中的自动化、智能化功能。
列举10个内含处理器CPU(嵌入式系统)的应用实例
列举10个内含处理器CPU(嵌入式系统)的应用实例嵌入式系统现在发展的很迅速，从不知名到现在已经广泛进入我们的生活中，他的应用前景是非常广泛的，人们将会无时无处不接触到嵌入式产品，从家里的洗衣机、电冰箱，到作为交通工具的自行车、小汽车，到办公室里的远程会议系统等等。
在家中、办公室、公共场所，人们可能会使用数十片甚至更多这样的嵌入式无线电芯片，将一些电子信息设备甚至电气设备构成无线网络;在车上、旅途中，人们利用这样的嵌入式无线电芯片可以实现远程办公、远程遥控，真正实现把网络随身携带。
在这里我就举几个生活实例，让你来更加了解一下嵌入式系统。
在举例之前，我们先再来了解一下嵌入式系统到底是什么呢?在一般的解释中都是这样的：以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪，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。
其实简单的了解就是这几个点：软硬件，可裁剪，专用，对各种功能有要求的一个计算机系统。
现在我们来一个一个了解一下：嵌入式智能家居系统智能家居让用户采用更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，根据场景设定设备动作，使多个设备形成联动。
智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而在最大程度上给用户提供高效、便利、舒适与安全的居住环境和工作环境。
智能家居是信息时代的产物，以计算机和网络技术为核心，渗透并应用到建筑行业，它的发展趋向于将建筑艺术与信息技术完美地结合，形成既有安全、舒适和高效等特性，又能将科学技术与文化艺术相互融合的综合体。
交通管理：在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。
目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。
家庭智能管理系统：水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。
嵌入式系统的应用
嵌入式系统的应用嵌入式系统是一种专门设计用于控制特定设备的计算机系统。
它是设计用于嵌入到其他设备中的微型计算机，能够完成特定的任务，如自动化控制、安全监控等。
嵌入式系统的应用领域非常广泛，下面将针对几个常见的应用领域进行论述。
1. 汽车领域在汽车领域，嵌入式系统发挥着重要的作用。
现代汽车配备了大量的嵌入式系统，从发动机控制到车辆安全，都离不开这些嵌入式系统的支持。
例如，车载娱乐系统、智能驾驶辅助系统和车辆电子控制单元（ECU）等都属于嵌入式系统的应用范围。
2. 家用电器领域在家用电器领域，嵌入式系统也扮演着重要角色。
智能电视、智能空调和智能冰箱等都采用了嵌入式系统，以实现更智能、便捷的用户体验。
比如，智能空调可以通过嵌入式系统实现定时开关、远程控制等功能，智能冰箱可以通过嵌入式系统监测食物的库存量及保质期。
3. 工业控制领域在工业控制领域，嵌入式系统可以用于实现自动化生产线的控制与监控。
工业嵌入式系统通常具有高性能、高可靠性和实时性要求，能够精确控制生产过程中的各个环节。
通过嵌入式系统，可以大大提高生产效率，减少资源浪费。
4. 医疗设备领域医疗设备领域是另一个常见的嵌入式系统应用领域。
例如，心脏起搏器、血压计和血糖仪等医疗设备都使用了嵌入式系统来实现精确的数据监测和患者治疗。
嵌入式系统的高可靠性和实时性对于医疗设备至关重要，可以帮助医生准确判断患者的病情和相应治疗措施。
5. 智能家居领域智能家居系统是近年来快速兴起的一种嵌入式系统应用。
通过嵌入式系统，可以将灯光、温度、安防、音乐等智能化设备集成在一起，实现远程控制和自动化管理。
智能家居系统提供了便利的生活方式，提高了家居安全性和舒适度。
总结起来，嵌入式系统的应用范围非常广泛，涵盖了汽车、家电、工业、医疗和智能家居等领域。
嵌入式系统的设计与应用需要结合具体的需求和环境，以实现高性能、高可靠性的控制和监测。
随着科技的不断发展，嵌入式系统的应用前景将更加广阔。
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在核心板上集成了微处理器、64MB SDRAM和64MB NAND Flash模块及部分支持电路。在系统板上设计有 与核心板连接的接口，同时又集成有显示器接口，以 太网接口，USB接口，串口，CF卡和IrDA条形码扫描 接口等各种外设及以相应的控制部件，另外还有电源 管理与转换等一些附属电路。31键的专用键盘是采用 超低功耗的MSP430单片机作为控制器来对键盘进行编 解码，通过自定义的串行键盘口接入系统板。显示部 分是采用192*64 LCD字符型显示器。 本章首先介绍了系统硬件部分设计及工作原理， 在软件部分介绍了Windows CE操作系统的移植和定制， 驱动程序和支持软件的编制。盘点机除了支持常用的 设备，还需要支持串口条形码扫描仪，CF卡等设备。
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2）Win CE操作系统的定制和实现
搭建基于Windows CE操作系统的平台需要完成以下主 要步骤： （1）导入和硬件平台相关的.cec文件； （2）利用标准开发向导，根据Windows CE的架构创建一 个平台； （3）利用附加项和目录特征客户化平台； （4）为特定的目标设备创建一个自引导程序和板级支持 包（Board Suport Package）； （5）加入BSP文件编译操作系统镜像文件，通过以太网将 镜像文件下载到目标设备，并调试平台。 （6）平台搭建并调试成功，为平台应用程序开发者导出 软件开发工具包（SDK）。 这样程序开发者就可以利用EVC开发应用软件了。 20
本系统中所用的设备较多，其中很多设备需要 复位信号来保证正常可靠的复位。为此，在系统 板上设计了复位信号模块，该模块采用电阻、电 容和二极管构成一个简单适用的复位电路，在此 基础上采用74HC17芯片进行波形调整、信号取反 继而生成符合设备需要的高、低电平两组复位信 号，供整个系统使用。复位电路的原理图见图99所示 。 S3C2410处理器片内集成有USB接口，故系 统板只是简单的将此信号引出。
电源原理图
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系统板（应用板）的组成与工作源
系统板起两方面的作用，一方面对核心板提供支持。 如为核心板供电，提供外设到核心板的连接，另一方面 为各种外设提供了接口。系统板主要集成有RJ-45网络 接口、USB 主／从设备接口、串行接口、LCD显示器接 口、CF卡接口、键盘等接口电路。同时，还有包含有一 些相应的控制转换电路（如可编程器件CPLD）和电源管 理部分。核心板和母板之间采用标准SIMM插槽连接，外 设和系统板之间采用相应的外设接口连接。其中可编程 器件CPLD采用的是Altera公司的EPM3032ATC44-10的 CPLD芯片。CPLD器件可以实现高速的FIFO或者利用其灵 活的可编程性，可以作为核心板与外部其他功能模块的 通用接口（如实现了一个IDE接口）。因为S3C2410本身 没有CF卡（半导体辅助存储器中的一种）接口，所以为 了连接CF卡，必须采用转换接口。实际系统中采用了总 12 线接口的IDE接口转换为CF卡接口。
核心板SDRAM部分的原理电路图
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4）核心板电源 图9-4是核心板电源部分的原理电路图。图中，采用 MIC5207电源芯片将来自系统板的3.3V电压转换为两组 1.8V电压供给处理器内核使用。核心板上还有一些辅助 电路，包括上拉电阻，滤波电容，以及供处理器使用的 主时钟晶振，供外设适用的辅助时钟晶振等，它们一起 构成了ARM的最小硬件系统板。系统所使用的S3C2410处 理器是一款FBGA封装的高速处理器，运行时钟频率为 203MHz，这种FBGA封装的高速处理器需要使用多层电路 板设计。本系统核心板工作在高速信号下，为了布线方 便，减少干扰，采用了六层电路板设计，第二层为接地 面，四层为电源面，其他各层为信号层。核心板通过标 准144芯SIMM插座与母板连接。核心板是一个最小的 ARM9硬件系统板，具有较好的通用性，可以作为不同产 10 品开发设计的基础。
系统板上的网络接口芯片采用CS8900网络 接口芯片。CS8900芯片是Cirrus Logic公司生 产的一种局域网处理芯片，它的封装是100-pin TQFP，内部集成了在片RAM、10BASE-T收发滤波 器，并且提供8位和16位两种接口。本系统中采 用16位接口方式。以太网接口原理图如图9-6 所 示 ， 图 中 HR601627 是 一 种 脉 冲 变 压 器 ， 在 CS8900的前端对网络信号进行脉冲波形变换。
核心板部分的示意图
核心板是整个系统的核心，集成了盘点机 系统的处理器，SDRAM单元，NAND Flash单 元以及它们所需要的辅助部件
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3) SDRAM随机存储器 SDRAM被用来运行操作系统以及各类数据的 缓存，图9-3是核心板 SDRAM 接口部分的原理图， 系统采用两片HY57V561620 16M×16Bit SDRAM芯 片，共同组成32Bit数据宽度，64MB内存。 HY57V561620是一款4Banks×4M×16Bit的 SDRAM芯片，采用3.3V电源供电，比较适合嵌入 式系统。SDRAM与其它的RAM相比，有许多独特的 优点，容量大，功耗低，速度快，最快可以工作 在166MHz频率下，通常存储时间为10ns。在高速 存储系统中SDRAM是必不可少的外部存储设备。 SDRAM通过S3C2410片内的SDRAM控制器来管理， 8 SDRAM挂接在BANK6上。
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系统 板图
10M以太网 网卡CS8900
条形码扫描仪 RS232接口
网络传输 RJ45接口
电源模块 MAX603
JTAG调试 接口
键盘 RS232接口
LCD显示器 接口
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系统的软件系统主要包括嵌入式操作系统选型、定制及裁减、 硬件驱动程序和用户应用程序方面。 9.3.1操作系统的定制与实现 Window CE 具有良好的图形交互界面，便于开发调试上层图形 应用程序，所以本便携式盘点机的操作系统选用了Windows CE。 Microsoft Windows CE .NET 是支持多平台的、可定制的32位嵌 入式操作系统。支持多线程、完全抢占执行和多任务。不仅适用 于工业上的嵌入式设备，同时支持高度便携性的个人计算设备， 如掌上电脑、PDA 和移动通信设备等。Windows CE .NET在设计 上采用完全的模块化结构，可以根据硬件平台和应用目的灵活的 进行定制。对于应用程序的开发者来说，Windows CE .NET 提供 了同 Windows 环境相似的各种开发环境。Microsoft Win32 API、 ActiveX 控件、消息队列、COM 接口、ATL 和MFC，这对于提高 编程者的效率和从其他 Windows 平台上移植成功的应用程序很 有好处。Windows CE .NET 内建了对多媒体、通信（TCP/IP、 SNMP、TAPI 等）和安全的支持，并且提供了Windows 用户熟悉 的常用的应用程序。Windows CE 通过 ActiveSync 实现了目标 18 设备同台式计算机之间的通信。
软件系统的设计
Win CE操作系统的定制和实现
1）NAND FlashROM存储空间的分配
系统核心板上使用 NAND FlashROM芯片内部分为4个平面，每 个平面包含1024个块，每块包含32页，每页512字节。芯片的读 写以页为单位，擦除以块为单位。故存储器的分配以块为单位 (16KB)。存储器分为两个大小相同的大区,即系统区和用户区， 均为2048块。用户区供用户保存用户程序和数据使用。系统区又 具体分为三个区段： （ 1）NBoot区（0-1块）： 大小为2块（32KB），其前4KB是系统启动代码，用于引导 EBoot（调试状态）或者Windows CE（发行状态）内核，其他部 分可以保存启动中可能需要的程序或者数据。 （2）EBoot区（2-8块）： 大小为7块（112K），一般在调试时使用，主要作用是格式化 NAND Flash，通过网络下载Windows CE内核等。 （3）Windows CE区（其他块）：保存Windows CE的系统文件。
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系 统 采 用 了 一 款 专 用 显 示 器 ——192×64 型 LCD显示器。该显示器是一种图形点阵液晶显示 器，它主要由行驱动器、列驱动器及192×64全 点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以 显示12×4个( 16×16点阵 )汉字，采用3.3V电 源供电，与处理器接口采用8位并行输入输出数 据总线和8条控制线。S3C2410处理器内部集成了 LCD控制器，但是该控制器不支持用户选定的显 示器，只能采用其他方式接入该款显示器，实际 采用的是直接挂接到处理器的通用I/O口上的方 式。
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S3C2410中集成了3.3V TTL 电平的串行接 口，可以直接使用。为了与标准RS232C串行设备 通信，采用了一块SP3243芯片用于电平的转换， 构成了一个比较完整的串口。 在盘点机的实际应用中，需要外接串行口的 条形码扫描仪，该扫描仪采用标准串口9针D型插 座，工作时需要通过串口第九针外接5V电源。为 了方便使用该款扫描仪，设计时对串行接口进行 了改进，在串口第九针上采用电子开关叠加可控 的5V电源。在作为标准串口使用时，5V电源和第 九针断开。当外接扫描仪时第九针接入5V电源， 驱动扫描仪正常工作。串口第九针是否接入5V电 源在串口驱动程序中实现，应用程序通过串口设 置系统调用函数来控制，接口电路如图 9-8 所 15 示。
嵌入式系统应用
概述 随着现代物流业仓储、超市等行业的快速发展，物品 流动的速度越来越快，仓储库存周期也越来越短。这样物 流仓储盘点行业的压力也越来越大，传统的人工盘点方式 已经不能适应现代物流的发展。为了解决这一问题，国际 上一些物流先进国家已经采用专业的盘点设备——盘点机， 用于物流盘点。 我们选取了一个十分典型的国产盘点机进行介绍。其 微处理器选型是采用韩国三星公司生产的S3C2410微处理 器，操作系统采用了Windows CE .NET 4.2嵌入式操作系 统。整个系统的硬件部分主要分为三个大的模块：核心板、 系统板和专用键盘及 LCD显示器。