(嵌入式系统开发)第一章嵌入式系统开发基础
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第一章嵌入式系统基础知识1.嵌入式系统基础知识计算机系统的两个发展分支通用计算机与嵌入式计算机嵌入式系统的一般定义、IEEE定义一般定义：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。
是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统。
（技术角度）嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。
（系统角度）广义定义：任何一个非计算机的计算系统。
IEEE （国际电气和电子工程师协会）定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作的机器、设备或装置”。
嵌入式系统4个组成部分嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户应用程序嵌入式系统的三个基本要素嵌入性、专用性、计算机系统嵌入式系统的软硬件特点硬件方面：稳定性、低功耗、体积受限、看门狗电路、成本低、系统资源少软件方面：实时性、可裁剪性、精简性、人机界面要求不高嵌入式系统的硬件架构以嵌入式处理器为中心，配置存储器、I/0设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。
嵌入式系统的硬件核心嵌入式微处理器嵌入式处理器的种类嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式SOCS0CSOC是指在单芯片上集成数字信号处理器、微控制器、存储器、数据转换器、接口电路等电路模块，可以直接实现信号采集、转换、存储、处理等功能。
2.嵌入式系统硬件嵌入式微处理器的体系结构冯诺依曼结构：单一的程序和数据总线。
哈佛结构：独立的程序和数据总线。
RISC（精简指令集计算机）的概念及思想精华1979年，美国加州伯克利分校提出了RISC的概念，基本思想是尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单，能在一个节拍内执行完成的指令，而把较复杂的功能用一段子程序实现。
RISC思想的精华就是通过简化计算机指令功能、简化计算机指令格式，使指令的平均执行周期减少，同时大量使用通用寄存器来提高计算机的工作主频，提高程序的速度。
如何使用C语言进行嵌入式系统开发
如何使用C语言进行嵌入式系统开发第一章：引言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，它通常由硬件平台和软件系统组成。
C语言作为一种高级编程语言，广泛应用于嵌入式系统开发中。
本文将介绍如何使用C语言进行嵌入式系统开发。
第二章：了解嵌入式系统在使用C语言进行嵌入式系统开发之前，我们需要了解嵌入式系统的基本概念和特点。
嵌入式系统通常运行在资源受限的环境中，因此需要对系统资源的管理和利用进行精确控制。
嵌入式系统的开发过程需要考虑实时性、可靠性、功耗等因素。
第三章：基础知识在使用C语言进行嵌入式系统开发之前，我们需要掌握一些基础知识。
首先是C语言的基本语法和特性，包括数据类型、运算符、控制语句等。
其次是嵌入式系统开发中常用的硬件知识，例如芯片架构、外设接口等。
还需要了解一些常用的嵌入式开发工具，如编译器、调试器等。
第四章：选择适合的开发平台嵌入式系统开发需要选择适合的开发平台。
常见的开发平台包括单片机、嵌入式Linux系统、实时操作系统等。
根据具体应用需求选择合适的开发平台，同时要考虑开发工具的可用性和便利性。
第五章：编写嵌入式系统应用程序使用C语言进行嵌入式系统开发的核心是编写应用程序。
在编写应用程序时，需要根据系统需求设计合适的算法和数据结构，实现功能模块。
同时要考虑资源的合理利用和性能的优化，以保证系统的稳定运行。
第六章：调试和测试嵌入式系统开发过程中，调试和测试是至关重要的环节。
通过调试和测试可以发现和解决系统中的问题，保证系统的可靠性和稳定性。
在调试和测试过程中，可以使用一些专业的嵌入式开发工具，如JTAG、Logic Analyzer等，来辅助分析和调试。
第七章：性能优化嵌入式系统通常具有资源受限的特点，因此性能优化是非常重要的。
通过代码优化、算法改进、资源管理等手段，可以提高系统的实时性、运行速度和功耗效率。
在进行性能优化时，需要仔细分析系统的瓶颈和热点，针对性地进行优化操作。
!嵌入式系统开发资料(入门必备)
获取更多权威电子书请登录ARM嵌入式系统开发综述ARM开发工程师入门宝典获取更多权威电子书请登录 前言嵌入式系统通常是以具体应用为中心，以处理器为核心且面向实际应用的软硬件系统，其硬件是整个嵌入式系统运行的基础和平台，提供了软件运行所需的物理平台和通信接口；而嵌入式系统的软件一般包括操作系统和应用软件，它们是整个系统的控制核心，提供人机交互的信息等。
所以，嵌入式系统的开发通常包括硬件和软件两部分的开发，硬件部分主要包括选择合适的MCU或者SOC 器件、存储器类型、通讯接口及I/O、电源及其他的辅助设备等；软件部分主要涉及OS porting和应用程序的开发等，与此同时，软件中断调试和实时调试、代码的优化、可移植性/可重用以及软件固化等也是嵌入式软件开发的关键。
嵌入式系统开发的每一个环节都可以独立地展开进行详细的阐述，而本文的出发点主要是为嵌入式开发的初学者者提供一个流程参考。
因为对于初学者在面对一个嵌入式开发项目的时候，往往面临着诸多困难，如选择什么样的开发平台？什么样的器件类型？在进行编译时怎样实现代码优化？开发工具该如何选择和使用？在进行程序调试时应该注意那些问题以及选择什么样的嵌入式OS 等等。
希望通过本文，能帮助初学者了解有关ARM嵌入式系统开发流程。
获取更多权威电子书请登录目录前言 (2)1 嵌入式开发平台 (4)1.1 ARM的开发平台： (4)1.2 器件选型 (7)2 工具选择 (11)3 编译和连接 (13)3.1 RVCT的优化级别与优化方向 (16)3.2 Multifile compilation (21)3.3调试 (22)4 操作系统 (23)4.1 哪里可以得到os 软件包 (Open Source and LinuxKernel) (25)4.2 安装镜像 (26)4.3 交叉编译 (26)总结 (27)获取更多权威电子书请登录 1 嵌入式开发平台通常嵌入式开发的平台主要包括基于SoC或MCU开发板，板上提供常用的外设、接口和其他功能模块，开发者一般根据自己的应用需要选择适合自己板级开发平台。
基于STM32的嵌入式系统原理与设计第一章ppt课件
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1.1 STM32性能和结构 1.1.1总体性能
以高密度的STM32F103VET6为例，能适合一般项目的 需要，价格在30元以下，避免由于FLASH和RAM太小 造成的瓶颈。 VET6的含义为：
P33图1-18.
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1.SysTic定时器的位置和功能 2. SysTic定时器的4个寄存器 表1-12 表1-15 3. SysTic定时器编程（寄存器级别）。
P36代码1-10. 4. SysTic定时器编程（库函数级别）。
P36代码1-11. 库函数实现原理 P36代码1-12
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STM32的常规定时器分为三类，包括 1.高级控制定时器TIM1和TIM8 2.通用定时器TIM2、TIM3、TIM4、TIM5 3.基本定时器TIM6、TIM7 三种定时器功能 P39表1-16
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亮点嵌入式
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+ 选择NOR这个块连接TFT控制器，采用8080接口(接 口详细信息见液晶驱动板设计部分)。8080接口需 16跟数据线，可以用FSMC_D[15..0]做数据线。
+ 写信号是FSMC_NWE,读信号是FSMC_NOE。 + 地址信号的设置 + 液晶控制器RS信号的设置
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+ P48 1,3,5,7,8
V的含义为100pins,即100个管脚。 E表示512KB的FLASH。 T表示LQFP封装。 6 表示-40到85度的温度范围。
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1.1 STM32性能和结构 1.1.2 系统结构分析
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ห้องสมุดไป่ตู้
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。
《嵌入式Linux开发》课件
交叉编译工具链的安装
指导如何安装适用于目标板的交叉编译工具 链。
测试交叉编译环境
提供一种简单的方法来测试交叉编译环境是 否设置成功。
目标板与宿主机的连接方式
串口通信
介绍如何通过串口连接目标板和宿主机 ，以及串口通信的配置和常用命令。
USB连接
介绍如何通过USB连接目标板和宿主 机，以及USB通信的配置和常用命令
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嵌入式系统
是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或 帮助操作机器与设备。
特点
具有实时性、硬件可裁剪 、软件可定制、低功耗、 高可靠性等特点。
应用
汽车电子、智能家居、医 疗设备、工业自动化等领 域。
Linux作为嵌入式操作系统的优势
开源
Linux是开源的，可以免费使用和定制，降 低了开发成本。
路由与交换
介绍路由器和交换机的原理及在网 络中的作用。
03
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IP地址
解释IP地址的分类、寻址方式以及子 网掩码的作用。
网络安全
简述常见的网络安全威胁和防范措 施。
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TCP/IP协议栈简介
TCP/IP协议栈结构
详细描述TCP/IP协议栈的层次结构，包括应 用层、传输层、网络层和链路层。
IP协议
解释IP协议的核心功能，如地址解析、路由 选择等。
调试工具
介绍常用的调试工具，如gdbserver和gdb等，并说明如何使用这些 工具进行远程调试。
调试过程
详细描述调试过程，包括启动调试会话、设置断点、单步执行代码等 操作。
调试技巧与注意事项
提供调试过程中的一些技巧和注意事项，以提高调试效率和准确性。
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嵌入式Linux系统开发基础
精品课件-ARM Cortex-A9多核嵌入式系统开发-第一章
第1章 嵌入式系统概述
1软件是整个系统
应用软件 应用层
文件系统/图形用户应用程序接口
的控制核心，控制整个系统 的运行，提供人机交互的信
OS层
嵌入式操作系统
硬件设备驱动层 设备驱动程序、HAL、BSP
息等。在嵌入式系统不同的 应用领域和不同的发展阶段， 嵌入式系统软件组成也不完
安全、地震监测网、实时气象信息网、水源和空气污染监 测都涉及大量数据的实时处理分析。 国防与航天
神舟飞船和长征火箭中有很多嵌入式系统，导弹的 制导系统也是一种嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统概述
1.3 嵌入式系统的概念和特点
概念： 按照IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义，
嵌入式系统即“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运 行的装置”(原文为devices used to control，monitor， or assist the operation of equipment，machinery or plants)。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌 入式系统是软件和硬件的综合体，并且涵盖机械等附属装 置。
第1章 嵌入式系统概述
Linux： 遵循GPL协议的开放源码的操作系统，使用时
无需交纳许可费用。内核可任意裁剪，几乎支持所有的 32位、64位CPU；内核中支持的硬件种类繁多，几乎可以 从网络上找到所有硬件驱动程序；支持几乎所有的网络 协议；有大量的应用程序可用，从编译工具、调试工具 到GUI程序。其缺点在于实时性，虽然2.6版本的Linux在 实时性方面有较大改进，但是仍无法称为实时操作系统。
图1.2 嵌入式系统软件子系统 全相同，但基本上可以分为
组成框图
应用层、操作系统(OS)层和
《嵌入式ARM教案》课件
《嵌入式ARM教案》课件第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域解释嵌入式系统与通用计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的历史与发展概述嵌入式系统的发展历程介绍嵌入式系统在不同领域的应用发展情况1.3 嵌入式系统的组成与架构讲解嵌入式系统的常见架构介绍嵌入式系统的主要组成部分及其作用1.4 嵌入式系统的优势与挑战阐述嵌入式系统的优势分析嵌入式系统面临的挑战和发展趋势第二章：ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的起源和发展历程讲解ARM处理器的发展阶段和产品系列2.2 ARM处理器的特点与优势阐述ARM处理器的特点分析ARM处理器在嵌入式系统中的应用优势2.3 ARM处理器的架构与工作原理讲解ARM处理器的架构设计介绍ARM处理器的工作原理和指令集2.4 ARM处理器的选型与评估指导如何选择合适的ARM处理器介绍评估ARM处理器性能的方法和指标第三章：嵌入式操作系统基础3.1 嵌入式操作系统的概念与分类解释嵌入式操作系统的定义和分类介绍常见的嵌入式操作系统及其特点3.2 嵌入式操作系统的核心功能与架构讲解嵌入式操作系统的核心功能阐述嵌入式操作系统的常见架构设计3.3 嵌入式操作系统的移植与优化介绍嵌入式操作系统移植的基本步骤讲解嵌入式操作系统的优化方法和技巧3.4 嵌入式操作系统的应用与案例分析分析嵌入式操作系统在实际应用中的案例探讨嵌入式操作系统的发展趋势和挑战第四章：嵌入式系统设计与开发流程4.1 嵌入式系统设计的基本原则介绍嵌入式系统设计的重要原则讲解设计过程中需要考虑的因素4.2 嵌入式系统硬件设计讲解嵌入式系统硬件设计的基本步骤和方法介绍硬件选型和硬件设计中的注意事项4.3 嵌入式系统软件设计阐述嵌入式系统软件设计的基本步骤和方法讲解软件开发工具和编程语言的选择4.4 嵌入式系统开发的流程与实践介绍嵌入式系统开发的典型流程分析实际开发过程中需要注意的问题和实践经验第五章：嵌入式系统编程基础5.1 嵌入式编程语言概述介绍嵌入式编程的常用语言及其特点分析不同编程语言在嵌入式系统中的应用场景5.2 C语言编程基础讲解C语言的基本语法和编程技巧介绍C语言在嵌入式编程中的应用和实践5.3 汇编语言编程基础介绍汇编语言的基本概念和语法讲解汇编语言在嵌入式编程中的应用和实践5.4 嵌入式编程的实践技巧讲解嵌入式编程的常见技巧和注意事项分析实际项目中遇到的问题和解决方法《嵌入式ARM教案》课件第六章：嵌入式系统硬件接口与驱动6.1 嵌入式系统硬件接口概述介绍嵌入式系统中常见的硬件接口类型讲解硬件接口的工作原理和功能6.2 UART接口与驱动编程讲解UART接口的基本概念和功能介绍UART接口的驱动编程方法和实践6.3 I2C接口与驱动编程介绍I2C接口的基本概念和协议讲解I2C接口的驱动编程方法和实践6.4 SPI接口与驱动编程讲解SPI接口的基本概念和协议介绍SPI接口的驱动编程方法和实践第七章：嵌入式系统存储与文件系统7.1 嵌入式系统存储概述介绍嵌入式系统中常见的存储设备和技术讲解存储器接口和存储器控制器的选择7.2 NAND闪存与驱动编程介绍NAND闪存的基本概念和特点讲解NAND闪存的驱动编程方法和实践7.3 NOR闪存与驱动编程讲解NOR闪存的基本概念和特点介绍NOR闪存的驱动编程方法和实践7.4 文件系统的设计与实现讲解嵌入式文件系统的设计原理介绍常见嵌入式文件系统的实现方法和实践第八章：嵌入式系统网络通信8.1 嵌入式系统网络通信基础介绍嵌入式系统网络通信的基本概念和技术讲解网络通信协议和网络架构8.2 TCP/IP协议栈与嵌入式网络应用讲解TCP/IP协议栈的基本原理和组成介绍基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络应用实践8.3 Wi-Fi通信模块与驱动编程介绍Wi-Fi通信模块的基本概念和功能讲解Wi-Fi通信模块的驱动编程方法和实践8.4 蓝牙通信模块与驱动编程讲解蓝牙通信模块的基本概念和功能介绍蓝牙通信模块的驱动编程方法和实践第九章：嵌入式系统实时性与调度策略9.1 嵌入式系统实时性概述讲解嵌入式系统实时性的概念和重要性介绍实时系统的分类和实时性要求9.2 嵌入式调度策略与算法讲解嵌入式系统的调度策略和算法分析不同调度策略的优缺点和适用场景9.3 实时操作系统（RTOS）简介介绍实时操作系统的基本概念和特点讲解RTOS在嵌入式系统中的应用和实践9.4 实时调度器的实现与优化讲解实时调度器的实现方法和流程介绍调度器的优化技巧和注意事项第十章：嵌入式系统项目管理与实践10.1 嵌入式系统项目管理概述介绍嵌入式系统项目管理的概念和重要性讲解项目管理工具和方法在嵌入式系统中的应用10.2 项目需求分析与规划讲解项目需求分析和规划的方法介绍需求文档编写和项目进度管理的实践经验10.3 嵌入式系统开发的实践技巧讲解嵌入式系统开发中的实践技巧和注意事项分享实际项目开发中的经验和最佳实践10.4 项目验收与维护介绍项目验收的标准和方法讲解项目维护和升级的策略与实践《嵌入式ARM教案》课件第十一章：嵌入式系统安全与加密技术11.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍常见的嵌入式系统安全威胁和攻击手段11.2 加密技术在嵌入式系统中的应用介绍加密技术的基本原理和算法讲解加密技术在嵌入式系统中的应用场景和实践11.3 安全存储与传输讲解如何在嵌入式系统中实现安全存储和传输介绍常见的加密存储和传输技术及其实现方法11.4 安全认证与授权讲解嵌入式系统中的安全认证和授权机制介绍常见的认证和授权方法及其在嵌入式系统中的应用第十二章：物联网与嵌入式系统的融合12.1 物联网概述介绍物联网的概念、架构和应用领域讲解物联网与嵌入式系统的关联和融合趋势12.2 物联网协议与技术讲解物联网中常用的通信协议和技术介绍物联网协议栈和网络架构12.3 物联网在嵌入式系统中的应用案例分析物联网在嵌入式系统中的应用案例探讨物联网技术在嵌入式系统中的实践经验和挑战12.4 物联网安全与隐私保护讲解物联网安全的重要性和挑战介绍物联网中的安全技术和隐私保护措施第十三章：嵌入式系统在智能家居的应用13.1 智能家居系统概述介绍智能家居系统的概念、架构和应用讲解智能家居系统与嵌入式系统的关联和融合13.2 智能家居设备与控制讲解智能家居设备的选择和控制方法介绍智能家居设备的嵌入式系统设计和开发实践13.3 智能家居平台的构建与优化讲解智能家居平台的构建方法和实践介绍智能家居平台的优化技巧和注意事项13.4 智能家居安全与隐私保护讲解智能家居系统中的安全问题和隐私保护需求介绍智能家居系统中的安全技术和隐私保护措施第十四章：嵌入式系统在工业控制的应用14.1 工业控制系统概述介绍工业控制系统的概念、架构和应用领域讲解嵌入式系统在工业控制中的应用和重要性14.2 工业控制设备与接口讲解工业控制设备的选择和接口技术介绍工业控制设备的嵌入式系统设计和开发实践14.3 工业控制协议与通信讲解工业控制中常用的通信协议和技术介绍工业控制协议的实现和通信实践14.4 工业控制系统的安全性与优化讲解工业控制系统中的安全问题和优化需求介绍工业控制系统中的安全技术和优化措施第十五章：嵌入式系统在自动驾驶的应用15.1 自动驾驶系统概述介绍自动驾驶系统的概念、架构和应用前景讲解嵌入式系统在自动驾驶中的应用和挑战15.2 自动驾驶感知与决策讲解自动驾驶系统中的感知技术和决策算法介绍嵌入式系统在自动驾驶感知和决策中的应用15.3 自动驾驶控制与执行讲解自动驾驶系统中的控制技术和执行策略介绍嵌入式系统在自动驾驶控制和执行中的应用15.4 自动驾驶安全与伦理问题讲解自动驾驶系统中的安全问题和伦理挑战介绍自动驾驶系统中的安全技术和伦理指导原则重点和难点解析1. 嵌入式系统的基本概念、特点和应用领域。
《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。
嵌入式开发课件.ppt
数据总线 序 / 数 据
地址总线 存 储
器
嵌入式系统开发及应用
2．哈佛（Harvard）
结构
哈佛结构的主要特点是
将程序和数据存储在不同的 存储空间中，即程序存储器
数据总线
程
和数据存储器是两个相互独
序
立的存储器，每个存储器独 立编址、独立访问。系统中
存
具有程序的数据总线与地址 总线，数据的数据总线与地 址总线。这种分离的程序总
大概有20%的比较简单的指令被反复使用。 • 精简指令集（Reduced Instruction Set Computer，RISC）体系
优先选取使用频率最高的、很有用但不复杂 的指令，避免使用复杂指令；固定指令长度，减 少指令格式和寻址方式种类。
嵌入式系统开发及应用
1.2.3 流水线技术
指令流水线是将一条指令分解成m个子过程，
嵌入式系统开发及应用
1.3.3 嵌入式DSP处理器
嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor，DSP）是专门用于信号处理方面的 处理器，芯片内部采用程序和数据分开存储和 传输的哈佛结构，具有专门硬件乘法器，采用 流水线操作，提供特殊的DSP指令，可用来快速 地实现各种数字信号处理算法，使其处理速度 比最快的CPU还快10---50倍。
目前主流的32位嵌入式微处理器系列主 要有ARM系列等。
ARM（Advanced RISC Machine）公司的 微处理器体系结构目前被公认为是嵌入式应用 领域领先的32位嵌入式RISC微处理器结构。
目前，70%的移动电话、手持PC采用了ARM处理器，许多芯片厂商都是ARM的授权用户，如Intel、 Samsung、TI等公司。
嵌入式系统开发及应用
嵌入式系统第一章 嵌入式系统概述
• DSP56000目前已经发展成为DSP56000，DSP56100， DSP56200和DSP56300等几个不同系列的处理器。
• 另外PHILIPS公司近年也推出了基于可重置嵌入式DSP结 构低成本、低功耗技术上制造的R. E. A. L DSP处理器，应 用目标是大批量消费类产品。
• 第一章 嵌入式系统概述
• 嵌入式处理器 ——嵌入式片上系统(SOC)
随着EDA的推广和VLSI设计的普及化及半导体工艺的 迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代 已来临，这就是System On Chip(SOC)。
•各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，和许 多其它嵌入式系统外设一样，成为 VLSI设计中一种标准的 器件，用标准的 VHDL等语言描述，存储在器件库中。
CPU（中央处理单元）
输入设备
运算器
输出设备
控制器
存储器
CPU
单片机工作支撑模块
数据存储器
程序存储器
其他模块
内部总线
定时/计数器模块 串行通讯接口 A/D转换模块 D/A转换模块 通用I/O模块
第一章 嵌入式系统概述
1.2嵌入式系统基本构成
• 硬件系统
• CPU • 存储器 • 模拟前向通路 • 模拟后向通路 • 数字输入 • 数字输出 • 人机界面 • 通信系统 • 电源系统
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，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总 线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也 较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板 上，称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。
嵌入式系统开发基础——基于ARM微处理器和Linux操作系统课后习题答案
printf(“The sum of array is %d”, HE);
}
//huibian.s
AREAASM, CODE, READONLY
EXPORTsum
sumMOVR2, #0
LOOPLDRR3, [R0], #4
ADDR2, R2, R3
SUBR1, R1, 1
2-1略。
2-2略
2-3略
2-4按照要求完成以下操作。
（1）创建文件夹test。
mkdir test
（2）进入test目录。
cd test
（3）在test目录下用Vi编辑一个新文件test.c，其内容如下：
#include <stdio.h>
intmain()
{
int a,i=0;
a=0;
while(i<20)
}
（1）如果上述文件在同一个目录，请编写Makefile文件。
（2）如果按照下面的目录结构存放文件，请编写Makefile文件。
|---bin存放生成的可执行文件
|---obj存放.o文件
|---include存放display1.h和display2.h文件
|---src存放main.c、display1.c、display2.c和Makefile
（3）将内核映像和根文件系统映像从Flash存储器上读到RAM空间中。
（4）为内核设置启动参数。
（5）调用内核。
3-3答：
1.数据结构file_operations
2.设备注册：驱动程序模块通过函数register_chrdev来完成内核的注册。
3.设备卸载：驱动程序模块通过函数unregister_chrdev来完成内核的卸载。
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
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多任务处理、多用户、内存保护、虚拟内存，支 持大多数32位和64位CPU。
μcLinux针对没有MMU的处理器。
1.5 嵌入式应用软件开发
1.5.1嵌入式软件开发的特点
嵌入式软件开发需要软/硬件开发环境和工具 开发过程完成后，系统应用程序代码需要固 化到系统中进行功能、性能和可靠性测试
一 输入输出设备
CRT、LCD和触摸屏等，构成了嵌入式系 统中重要的信息输入输出设备，应用广泛。 触摸屏可以方便的实现鼠标和键盘功能。
一 设备扩展接口
一 电源及辅助设备
1.4 嵌入式操作系统
操作系统（OS)是配置在计算机硬件上的第一层软件，从 用户的观点看OS是用户与计算机硬件系统之间的接口。
嵌入式操作系统：具有实时性，为实时操作系统（RTOS）
看门狗及 复位电路
人机交互接口LCD/触摸屏、键盘、鼠标
典型的嵌入式系统组成
软件
硬件
SOC/
输 SOPC 入 输 出 接 口
1.2.2嵌入式系统软件的层次结构
具有操作系统的嵌入式软件层次
➢驱动层程序 ➢实时操作系统（RTOS）
OS
➢操作系统的应用程序接口（API） ➢应用程序
1.2.3启动程序BootLoader介绍
1.5.2嵌入式软件开发环境
1. 交叉开发环境
交叉开发: 在通用计算机(常用PC机，称宿主机)上进行程序编 辑、编译、汇编、链接，然后下载到嵌入式系统（称目标 机）中运行调试的开发方法。 交叉开发软件一般为一个整合编辑、编译、汇编、 链接、调试、工程管理及函数库等功能模块的集成开发环 境 IDE（Intergrated Development Environment）。
嵌入式系统的硬件分类
嵌入式处理器: 嵌入式微控制器、嵌入式DSP 、嵌入式微处理器
典型嵌入式处理器: ARM、Intel Atom、 嵌入式SoC：System on Chip。 IC →IS
基于ARM处理器核的SoC芯片得到广泛的应用。是 嵌入式系统的硬件核心。
可编程片上系统—SOPC：用可编程逻辑技术把整个系统放 到一块硅片上，称作可编程片上系统。
3 . 评估电路板/开发板
作为开发者使用的学习板、开发板 ，可以作为 应用目标板出来之前的软件测试、硬件调试的电路 板. 而开发板也可以作为嵌入式应用系统.
1.5.3嵌入式应用软件开发的基本流程
开发环境建立 :
一套完整的Embest ARM开发环境：包括Embest IDE集成开发 环境、Embest Emulator for ARM JTAG 仿真器、Flash编程器、 Embest S3CEV40评估板、各种连接线、电源适配器。在实际 嵌入式系统开发当中，用户可以根据自己需求灵活选择配置。
➢ 嵌入式系统使用的操作系统一般是实时操作系统 （RTOS），系统有实时约束；
➢ 嵌入式系统需要专用开发工具和方法进行设计；嵌 入式微处理器通常包含专用调试电路；
➢ 嵌入式系统是技术密集、资金密集、高度分散、不 断创新的知识集成系统；
➢ 嵌入式系统比通用PC系统资源少得多；
➢ 嵌入式系统“嵌入”到对象的体系中，对对象、环 境和嵌入式系统自身具有严格的要求，嵌入式系统 具有低功耗、体积小、集成度高、成本低等特点；
最常用的Linux操作系统：Red Hat 9 Fedora 10
µC/OS-II主要面向中小型嵌入式系统，具有执行 效率高、占用空间小、可移植性强、实时性能优 良和可扩展性强等特点。 µC/OS-II中最多可以支 持64个任务。
Microsoft Windows CE是针对有限资源的平台而 设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。
有时候用户必须根据自己板子的硬件资源情况做适当 的调整与修改。
1.3 嵌入式系统硬件组成
1). 处理器:
2). 存储器
▪ 存储器类型：
存储器是嵌入式系统中存储数据和 程序的功能部件，目前常见的存储设备 按使用的存储器类型分为：
静态易失型存储器（RAM，SRAM）； 动态存储器（DRAM）； 非易失性存储器ROM（MASK ROM， EPROM， EEPROM，FLASH）； 硬盘、软盘、CD－ROM等。
第一章 嵌入式系统开发基础
1.1 嵌入式系统基本概念
嵌入式系统:
用于控制、监视或辅助操作机器和设备的装置。
以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可 剪裁，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗等严格要求的计算机系统。
嵌入式系统的基本要素和特征: 嵌入、专用、计算机
嵌入式系统的特点
嵌入式系统的目标代码通常是固化在非易失性存储 器 （ ROM ， EPROM ， EEPROM ， FLASH ） 芯 片 中；
ROM监控器（ROM monitor）
2. 软件模拟环境
软件模拟环境也称为指令集模拟器ISS(Instruction Set Simulator)
软件模拟不可能完全代替真正的硬件环境，这种模 拟调试只能作为一种初步调试，主要是用作用户程序的模 拟运行，用来检查语法、程序的结构等简单错误，用户最 终还必须在真实的硬件环境中实际运行调试，完成整个应 用的开发。
应用层 OS层 驱动层
应用程序
文件系统/图形用户应用程序接口
实时操作系统（RTOS）
设备驱动程序、HAL、BSP
电源管理
Flash
E2PROM
内
SSDRRAAMM 存
GPIO
处理器/ARM核 Timer/RTC
IIS
CAN
USB
MMU/Cache
以太网
LCD
DSP/浮点运算协处理器
DMA
ADC/DAC FPGA/CPLD UART和IrDA
目前大多数的嵌入式操作系统必须提供以下管理功能：
一 多任务管理
▪ 所有的嵌入式操作系统都是多任务的，目 前说的多任务大都是指多线程（Multi-Threads） 方式或多进程（Multi-Procosses）方式。操作系 统主要是提供调度机制来控制这些执行程序的 起始、执行、暂停、结束。
▪ 嵌入式操作系统中的进程状态有如下三种： 运行状态（running） 就绪状态（ready） 等待状态（wait1 嵌入式系统基本概念
按计算机的非嵌入式应用和嵌入式应用将其分为 通用计算机和嵌入式计算机。 通用计算机具有一般计算机的基本标准形态，通 过装配不同的应用软件，以基本雷同的面目出现 并应用在社会的各个方面，其典型产品为PC； 非通用计算机－嵌入式计算机，则是非通用计算 机形态的计算机应用，以嵌入式系统的核心部件 的形式隐藏在各种装置、设备、产品和系统中。
一 存储管理
一 周边资源管理 一 中断管理
1.4.3典型嵌入式操作系统介绍
嵌入式操作系统的种类繁多，但大体上 可分为两种——商用型和免费型。
商用型的操作系统主要有VxWorks、Windows CE 、 Psos、Palm OS、OS-9、LynxOS、QNX、LYNX等 免费型的操作系统主要有Linux和µC/OS-II
对于PC机，其开机后的初始化处理器配置、硬件初始 化等操作是由BIOS（Basic Input /Output System）完成 的，但对于嵌入式系统来说，出于经济性、价格方面考 虑一般不配置BIOS，因此我们必须自行编写完成这些 工作的程序。这就是所需要的开机程序，在嵌入式中称 为BootLoader程序。
交叉开发环境的宿主机到目标机的调试通道 一般有以下三种：
在线调试（On-Chip Debugging，OCD）
或在线仿真（On-Chip Emulator）
* 基于JTAG的ICD（In-Circuit Debugger） * 背景调试模式（BDM）
在线仿真器ICE（In-Circuit Emulator）
3).嵌入式外围接口电路和设备接口 ：
3)嵌入式外围接口电路和设备接口
根据外围设备的功能可分为以下几类
一 通信接口
▪ 通信接口：
目前存在的所有计算机通信接口在嵌入
式领域中都有其广泛的应用，应用最为广泛 的接口设备包括RS-232接口（串口UART）
USB接口（通用串行总线接口）
IrDA（Infra Red Data Association－红外 线接口）、SPI（串行外围设备接口）、I2C、 CAN总线接口、蓝牙接口（Bluetooth）、 Ethernet（以太网接口）、IEEE1394接口和通 用可编程接口GPIO。
源文件编辑阶段:C语言和汇编语言混合编程
编译: 工具如:IDE / GUN环境下的gcc
链接 : 各模块之间的链接
下载 : 将可执行的映像文件转换成二进制格式， 再烧写到Flash里。
调试: 软件/硬件. 硬件调试有:ICE和JTAG
系统加电复位后，处理器将首先执行 Boot Loader 程序 通过这段程序,为最终调用操作系统内核、运行用户应用 程序准备好正确的环境。如:启动操作系统、启动内存 管理、任务调度、加载驱动程序等，最后执行应用程序 或等待用户命令.
启动程序BootLoader介绍
系统的启动通常有两种方式:一种是可以直接从Flash 启动; 另一种是可以将压缩的内存映像文件从Flash （为节省Flash资源、提高速度）中复制、解压到 RAM，再从RAM启动。 当电源打开时，一般的系统会去执行ROM（应用较多 的是Flash）里面的启动代码。这些代码是用汇编语言 编写的，其主要作用在于初始化CPU和板上的必备硬 件如内存、中断控制器等。