嵌入式系统设计实例
嵌入式系统设计实例(1)
2.2.1.2 FLASH接口电路设计
– 本设计中设定数据宽度为32位,而在ARM中希望字单元的地址是字对齐的, 这就要求地址的低两位为0，即地址为0B00，因此在连接SDRAM和FLASH时 要使其地址低两位A[0:1]为0。FLASH采用三星的KM29U128T，FLASH在实 际中主要用nFWE、nFOE、ALE、CLE、nFCE等的控制信号，电路图如图2-4 所示。
接
扩
展 板
CPU S3C2410X
接
口
64M SDRAM 16M FLASH 外部晶振
图 2-3 嵌入式水文信息采集智能终端核心板原理图
2.2.1 核心板硬件设计
• 2.2.1.1 CPU S3C2410X功能概述 S3C2410X是基于ARM920T内核的，最大工作频率能达到203MHz；可支持基 本的外设接口，如彩色TFT LCD、USB、IIC、IIS、SPI、UART等，并支持 MMC和SD等标准的外部插卡。S3C2410X能支持NAND FLASH启动，具有很高 的性价比，另外S3C2410X在市场上已有很多成熟的应用，因此作者选用了 S3C2410X作为基于GPRS的嵌入式水文信息采集智能终端的应用处理器，下 面是对S3C2410X功能的简要说明： S3C2410X芯片是韩国三星电子公司推出的一款基于ARM920T内核的16/32位 RISC嵌入式微处理器，作为S3C2410X芯片的CPU内核，16/32位ARM920T RISC微处理器采用0.18um CMOS标准单元结构。ARM920T内核由ARM9TDM1存 储管理单元(MMU)和高速缓存三部分组成。其中MMU可以管理虚拟内存，高 速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。 S3C2410X芯片集成了一个LCD控制器(支持STN和TFT液晶显示屏)、NAND FL-ASH控制器、SDRAM控制器、3个通道的UART、4个通道的DMA， 4个具有 PWM(脉冲宽度调制)功能的计时器和一个内部时钟、8通道的10位ADC。 S3C2410X还有很多丰富的外部接口，如触摸屏接口、I2C总线接口、I2S总 线接口、两个USB主机接口、一个USB设备接口、两个SPI接口、SD接口和 MMC卡接口。在时钟方面S3C2410X也有突出的特点，该芯片集成了一个具 有日历功能的RTC(实时控制)和具有PLL(M-PLL和UPLL)的芯片时钟发生器。 MPLL产生主时钟，能够使处理器工作频率最高达到203MHz。这个工作频率 能够使处理器轻松运行WinCE, Linux等操作系统以及进行较为复杂的数据 处理。
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。
嵌入式硬件项目开发实例
嵌入式硬件项目开发实例
以下是一些常见的嵌入式硬件项目开发实例：
1. 智能家居系统: 开发一个可以控制家庭设备（如灯光、温度、安全系统等）的嵌入式系统，通过无线通信方式让用户可以通过手机或其他设备远程控制家庭设备。
2. 智能监控系统: 开发一个基于图像识别技术的嵌入式系统，可以实时监控并识别人脸、车辆等，配合报警系统可以实现安全监控。
3. 自动驾驶汽车: 开发一个基于嵌入式硬件的自动驾驶汽车系统，通过传感器获取车辆周围的信息并处理，实现自动驾驶功能。
4.智能健康监测设备: 开发一个可以监测人体各项生理指标（如心率、血压、体温等）的嵌入式设备，可以通过无线方式与手机或电脑连接并显示数据。
5. 物联网系统: 开发一个嵌入式系统，可以连接并控制多个物联网设备，实现智能家居、智能城市等功能。
6. 工业自动化控制系统: 开发一个嵌入式硬件系统，可以控制和监测工业生产过程中的各种设备，实现自动化生产。
以上是一些常见的嵌入式硬件项目开发实例，可以根据实际的需求和技术要求进行定制和改进。
嵌入式系统设计(实验一)
工业控制
嵌入式系统被广泛应用于工业 自动化领域，如生产线控制、 机器人控制等。
医疗设备
嵌入式系统可以实现医疗设备 的自动化控制和数据采集，如 医疗监护仪、输液泵等。
其他领域
嵌入式系统还可以应用于通信、 能源、环保等领域，发挥着越 来越重要的作用。
03
硬件平台搭建与配置
硬件平台选择
ARM开发板
传感器与执行器
汇编语言
针对特定硬件平台，使用汇编语言可 以实现更高效的代码执行和更精确的 硬件控制。
软件架构设计
分层架构
将系统划分为多个层次，每个层次负责特定的功能，降低系统复 杂性并提高可维护性。
事件驱动架构
通过事件触发相应的处理函数，实现模块间的解耦和异步通信。
微内核架构
将核心功能集中在微内核中，通过插件或模块扩展系统功能，提高 灵活性和可扩展性。
嵌入式系统设计(实验一)
• 实验目的与要求 • 嵌入式系统概述 • 硬件平台搭建与配置 • 软件设计与实现 • 系统测试与验证 • 实验总结与展望
01
实验目的与要求
实验目的
掌握嵌入式系统基本概念
01
通过实验了解嵌入式系统的定义、特点、应用领域等基本概念。
熟悉嵌入式开发环境
02
学习搭建嵌入式开发环境，包括硬件平台、操作系统、开发工
THANKS
感谢观看
提交实验报告
按时提交完整的实验报告，展示实验成果和 收获。
02
嵌入式系统概述
嵌入式系统定义
01
嵌入式系统是一种专用的计算机 系统，它被设计为控制、监视或 者辅助操作机器和设备的运行。
02
与通用计算机系统不同，嵌入式 系统通常被嵌入到特定的设备中 ，执行特定的任务，并且不需要 人工干预。
嵌入式系统的设计原则技术设计实例
嵌入式系统的设计原则技术设计实例嵌入式系统设计中，软件和硬件的接口问题经常困扰软件开发工程师。
正确理解接口在处理器与高级语言开发环境方面的约束条件，可以加速整个系统设计，并为改进系统的质量、性能和可靠性以及缩短开发周期和减少成本提供保证，本文从两个设计实例的比较入手，介绍了嵌入式系统的设计原则以及关于寄存器及其域的种种考虑。
嵌入式系统设计通常分为两个部分：硬件设计和软件开发。
这两部分任务通常由不同的设计小组负责，相互间很少有覆盖的地方。
由于软件小组很少涉足前面的硬件设计，采用这种方式进行开发经常会遇到问题，特别是硬件与软件开发环境之间的接口性能较差时，会导致系统开发时间延长、开发成本提高，最终推迟产品的上市。
最理想的解决方案是软件小组参与硬件设计，但是在时间安排、资金和人员方面往往又是不实际的。
一种变通的方法是创建一套硬件接口规范来加速软件开发流程。
从软件开发者的角度来理解最优化的硬件接口设计能有效地防止软件开发中出现不必要的硬件问题，这种方法对硬件设计流程造成的影响也很小。
嵌入式系统结构的一般模型从系统角度看，嵌入式系统是多种系统要素之间的很多接口的集合，这里罗列的主要资源是系统处理器。
处理器接口可以分成两大类，分别标识为本地总线和硬件总线。
值得注意的是，本文中的总线是根据处理器利用资源时的访问类型单独定义的，与具体的硬件连接没有对应关系。
本地总线是资源与处理器之间的接口总线，它允许无限制的连续访问。
无限制访问意味着处理器能够利用其内部数据类型（如字节、字和双字）访问一个资源的所有要素；连续访问是指所有资源要素占用的资源地址空间是连续的，中间没有任何间隔。
RAM和EPROM 就是与本地总线接口的常见范例。
硬件总线与资源的连接通常有某些限制，如大小、位置、寻址、地址空间或重定位等。
只接受字写入的I/O端口，或者使用前必须先作映射的PCI总线上的外围芯片是硬件总线接。
嵌入式技术课程设计案例
嵌入式技术课程设计案例嵌入式技术课程设计案例：智能家居控制系统一、项目背景随着人们生活水平的提高，智能家居逐渐成为现代家庭的重要组成部分。
智能家居控制系统能够实现对家庭设备的集中控制，提高生活便利性，降低能源消耗。
本项目旨在设计一个基于嵌入式技术的智能家居控制系统。
二、系统设计1. 硬件平台选择：选用STM32F103C8T6微控制器作为主控制器，该控制器具有丰富的外设接口和强大的处理能力。
2. 传感器模块：包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器等，用于监测家庭环境参数。
3. 执行器模块：包括灯光控制器、窗帘控制器、空调控制器等，用于控制家庭设备的开关和调节。
4. 通信模块：采用WiFi模块实现控制器与手机APP的通信，采用Zigbee模块实现传感器与控制器之间的无线通信。
5. 人机界面：开发一款手机APP，实现远程控制家庭设备、实时监测家庭环境等功能。
三、系统实现1. 硬件平台搭建：根据设计要求搭建硬件平台，包括微控制器、传感器模块、执行器模块、通信模块等。
2. 传感器数据处理：编写程序实现传感器数据的采集和处理，将环境参数实时显示在APP上。
3. 执行器控制：编写程序实现执行器设备的开关和调节，如灯光亮度调节、空调温度调节等。
4. 通信协议制定：制定传感器与控制器、控制器与手机APP之间的通信协议，实现数据的有效传输。
5. APP开发：开发手机APP，实现用户界面的设计和功能开发，如设备控制、环境监测等。
四、系统测试与优化1. 功能测试：对系统进行功能测试，确保各模块正常运行，满足设计要求。
2. 性能测试：对系统进行性能测试，包括数据传输速率、稳定性等指标的测试。
3. 优化改进：根据测试结果对系统进行优化改进，提高系统性能和稳定性。
五、总结与展望本课程设计通过智能家居控制系统项目的实践，使我们深入了解了嵌入式技术的实际应用和系统开发流程。
在项目实施过程中，我们掌握了硬件平台的搭建、传感器数据处理、执行器控制、通信协议制定等方面的技能，提高了实际动手能力和团队协作能力。
简易嵌入式课程设计实例
简易嵌入式课程设计实例一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握简易嵌入式系统的基本概念、原理和设计方法。
通过本课程的学习，学生应能理解嵌入式系统的基本组成、工作原理和应用场景；掌握C语言编程和硬件描述语言的基本用法；学会使用嵌入式开发工具和实验设备进行系统设计和开发。
具体来说，知识目标包括：1.理解嵌入式系统的基本概念、特点和分类。
2.掌握嵌入式系统的基本组成、工作原理和应用场景。
3.熟悉C语言编程和硬件描述语言的基本用法。
4.了解嵌入式开发工具和实验设备的使用方法。
技能目标包括：1.能够使用C语言编写简单的嵌入式程序。
2.能够使用硬件描述语言进行简单的嵌入式系统设计。
3.能够使用嵌入式开发工具和实验设备进行系统调试和优化。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生对嵌入式系统的兴趣和好奇心，激发他们学习嵌入式技术的热情。
2.培养学生团队合作精神和动手实践能力，提高他们解决实际问题的能力。
3.培养学生关注社会发展和新技术应用的意识，提高他们的创新能力和竞争力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.嵌入式系统概述：嵌入式系统的定义、特点、分类和应用场景。
2.嵌入式系统组成：处理器、存储器、输入输出接口等。
3.C语言编程：变量、数据类型、运算符、控制结构、函数等。
4.硬件描述语言：Verilog/VHDL基本语法、逻辑门电路设计、简单数字电路设计等。
5.嵌入式系统设计：系统架构、模块划分、接口设计等。
6.嵌入式开发工具和实验设备：Keil、IAR、Proteus等工具的使用方法，实验设备的操作和调试技巧。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：讲解基本概念、原理和设计方法。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解嵌入式系统的应用场景。
3.实验法：让学生动手实践，提高他们的实际操作能力。
4.讨论法：学生分组讨论，培养他们的团队合作精神和解决问题的能力。
嵌入式入门(设计与实例开发)PPT课件
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
嵌入式系统应用开发实例(52)
另外，系统建立了输入的抽象层，屏蔽了不同输入设备。
12:40
32
1.2.3 GSM/GPRS Server多工通信服务器软件
GSM/GPRS Server多工通信服务器软件是电话、短信及 数据业务的守护进程，负责响应应用程序转发的用户操作事 件及从串口的获得的无线通信模块事件，是整个智能手机系 统的核心。在这部分的工作中要实现多链路的数据通信、事件 优先级判别，并在执行数据通信时，保证电话、短信的接入。 具体程序设备结构如下图所示。
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35
电话控制程序状态切换关系图
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电话控制程序状态切换
电话控制程序设计分为三个运行态：PowerOn State(上电 态)、Idle State(空闲态)、Execution State(执行态)。上图表
示了三个状态之间的关系和进入各个状态的条件。
电话控制程序在智能手机系统上电复位、GSM/GPRS
设计对动态库中封装的函数进行了分层。其中直接针对 Framebuffer进行输出的函数位于系统最低层，其上是设备上 下文。因每次对一个窗口输出的时都要首先建立设备上下文， 所以设备上下文总可以引用窗体结构，自然也可以引用到窗口 剪切域，在剪切域范围内才可以进行输出。
图形设备接口建立在设备上下文之上，主要包括点、线、面、 文本等。如上文所述，输出之前，首先建立设备上下文，即其 输出的目标是设备上下文，而不是窗口。
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6
智能手机的主要参数
串口：RS-232口； LED: 红(在充电指示)、绿(软件运行或电池故障指示) 电源管理:Full featured-Sipports Run,Idle and Sleep modes 复位：设置复位开关； 电池：3.7V锂离子电池 物理尺寸：主板尺寸为65x53x5.5mm 电源适配器：5V直流； 外部连接器:Possible integration、CF卡、Sensor、 Bluetooth、SIM Card、其他
嵌入式毕业设计
嵌入式毕业设计是一个涉及硬件和软件的综合项目，旨在培养学生掌握嵌入式系统设计和开发的基本技能。
以下是一个嵌入式毕业设计的示例：题目：基于ARM的智能家居控制系统一、引言随着人们生活水平的提高，对家居环境的要求也越来越高。
为了满足这一需求，智能家居控制系统应运而生。
本设计旨在通过ARM处理器和相关外设，实现一个智能家居控制系统的基本功能。
二、系统硬件设计主控制器：选择一款基于ARM Cortex-M4架构的微控制器，如STM32F4系列。
该微控制器具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点，适用于智能家居控制系统的需求。
传感器模块：包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等，用于检测家居环境中的温度、湿度、光照等信息。
执行器模块：包括继电器、电机等，用于控制家电设备的开关、运行状态等。
通信模块：采用WiFi模块，实现与手机APP的通信，用户可以通过手机APP远程控制家居设备。
三、系统软件设计驱动程序：编写微控制器与传感器、执行器等外设的驱动程序，实现硬件设备的初始化和控制。
应用程序：基于嵌入式操作系统（如FreeRTOS），编写智能家居控制系统的应用程序。
应用程序包括温度控制、湿度控制、光照控制等功能，并根据传感器采集的数据实时调整家电设备的运行状态。
通信协议：实现与手机APP的通信协议，包括数据格式定义、通信协议设计等。
四、系统测试与调试硬件测试：对各个模块进行测试，确保硬件设备正常工作。
软件测试：对驱动程序和应用程序进行测试，确保软件功能正常。
系统调试：将各个模块集成到一起，进行系统调试，确保整个系统能够正常运行。
五、结论与展望本设计实现了基于ARM的智能家居控制系统的基本功能，包括温度控制、湿度控制、光照控制等功能。
通过本设计，学生可以掌握嵌入式系统设计和开发的基本技能，为未来的职业发展打下坚实的基础。
同时，本设计还可以进一步扩展功能，如增加语音识别、人脸识别等新技术，提高智能家居控制系统的智能化水平。
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。
电机控制系统的嵌入式系统设计
电机控制系统的嵌入式系统设计电机控制系统是嵌入式系统应用的一个重要领域。
嵌入式系统在电机控制中扮演着至关重要的角色，它们能够实时响应和处理多种信号和数据，以确保电机的准确运行。
本文将深入探讨电机控制系统的嵌入式系统设计原理和方法。
第一部分：嵌入式系统设计概述嵌入式系统是专门设计用于特定应用的计算机系统，与通用计算机系统相比，它们具有更强大的实时性、可靠性和稳定性。
电机控制系统需要嵌入式系统来实现对电机的精确控制和监测。
一个典型的电机控制系统包括传感器、执行器、嵌入式处理器、输入输出接口等组件。
第二部分：嵌入式系统设计原理1. 系统结构设计嵌入式系统设计首先需要确定系统的整体结构。
该结构应包括主控制器、数据采集模块、通信模块和功率模块等组件。
主控制器负责控制整个系统的运行，数据采集模块负责采集传感器数据，通信模块负责与外部设备进行通信，功率模块负责控制电机的电源供应。
2. 硬件选型在嵌入式系统设计过程中，选择合适的硬件平台对于系统性能和稳定性至关重要。
硬件选型应根据电机的具体要求进行，包括处理器性能、存储容量、通信接口等因素。
3. 软件设计嵌入式系统的软件设计是整个系统的核心。
软件设计应包括系统启动、数据采集、控制算法实现等功能。
通常使用C或C++语言进行编程，并结合相关的开发工具和平台进行。
第三部分：嵌入式系统设计方法1. 实时性保证电机控制系统对实时性要求非常高，因此在嵌入式系统设计中需要采用合适的实时调度算法，如周期性调度算法或优先级调度算法，以确保任务能够按时响应。
2. 电机控制算法设计电机控制算法是嵌入式系统设计中的重要部分。
根据电机的不同类型和应用场景，可以采用各种控制算法，如PID控制器、模糊控制器或神经网络控制器等。
3. 接口设计嵌入式系统需要与外部设备进行通信，因此需要合适的接口设计。
常见的接口包括串口、CAN总线、以太网等。
接口设计应考虑到数据传输速率、可靠性和兼容性等因素。
第四部分：嵌入式系统设计实例以一个直流电机控制系统为例进行具体的嵌入式系统设计实例。
嵌入式课程设计实例分享
嵌入式课程设计实例分享一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握嵌入式系统的基本原理和设计方法，能够独立完成简单的嵌入式系统设计与开发。
具体目标如下：1.理解嵌入式系统的概念、特点和应用领域；2.掌握嵌入式系统的基本组成和工作原理；3.熟悉嵌入式处理器、嵌入式操作系统和嵌入式编程语言；4.了解嵌入式系统的设计流程和开发工具。
5.能够使用嵌入式处理器和开发板进行实验；6.掌握嵌入式系统的设计方法和步骤；7.能够编写嵌入式软件和硬件描述语言；8.具备嵌入式系统项目管理和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和解决问题的能力；2.增强学生对嵌入式系统的兴趣和热情；3.培养学生具备良好的职业素养和团队协作精神。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：1.嵌入式系统概述：嵌入式系统的概念、特点、应用领域和发展趋势；2.嵌入式系统基本组成：嵌入式处理器、存储器、输入输出接口等；3.嵌入式系统工作原理：嵌入式处理器的工作原理、指令系统、中断处理等；4.嵌入式操作系统：嵌入式操作系统的概念、特点、分类和应用；5.嵌入式编程语言：C语言、汇编语言、硬件描述语言等；6.嵌入式系统设计流程：需求分析、硬件设计、软件设计、系统集成和测试；7.嵌入式系统开发工具：集成开发环境、编译器、调试器等。
三、教学方法为了达到课程目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解嵌入式系统的相关概念、原理和知识，使学生掌握基本理论；2.案例分析法：分析典型的嵌入式系统案例，使学生了解实际应用和设计方法；3.实验法：引导学生动手实践，培养学生的实际操作能力和创新意识；4.讨论法：学生进行小组讨论，激发学生的思考和团队合作精神。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择权威、实用的嵌入式系统教材，为学生提供系统性的学习资料；2.参考书：提供相关的嵌入式系统参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：准备嵌入式开发板、处理器等实验设备，为学生提供实践机会。
时间触发嵌入式系统设计模式实例
时间触发嵌入式系统设计模式实例时间触发是一种在嵌入式系统设计中常用的设计模式，它可以用来实现按照一定的时间间隔或者在特定的时间点执行一些任务或者事件。
时间触发模式广泛应用于很多领域，比如物联网、工业自动化等。
在本文中，我们将介绍一些时间触发模式的实例以及它们在嵌入式系统中的应用。
1.定时器定时器是最常见的时间触发模式之一，它可以在设定的时间间隔内反复触发一个任务或者事件。
比如，在一个温室控制系统中，我们可以使用定时器来定时检测温度并控制温室的加热和通风系统。
定时器可以通过硬件定时器或者软件实现，计时的精度可以根据具体应用的需求进行选择。
2.时间轮时间轮是一种高效的时间触发模式，它将时间划分为多个时间槽，并在每个时间槽中存放需要执行的任务或者事件。
时间轮可以以固定的速度旋转，每次旋转时执行当前时间槽中的任务。
时间轮可以实现对大量任务的高效管理，比如在一个实时操作系统中，可以使用时间轮来管理多个定时任务的触发和执行。
3.时钟中断时钟中断是一种在特定的时间点触发任务或者事件的时间触发模式。
在一些实时操作系统中，可以使用时钟中断来实现定时任务的触发和执行。
当时钟中断发生时，操作系统将暂停当前任务并切换到中断服务程序，执行相应的任务或者事件。
时钟中断的处理过程通常比较短，以确保实时性。
4.延时延时是一种简单的时间触发模式，它通过等待一定的时间来触发任务或者事件。
在一些需要控制时间间隔的应用中，比如定期发送心跳包，可以使用延时来实现。
延时可以通过硬件定时器或者软件实现，需要注意的是，延时的精度可能受到系统性能和负载的影响。
5.时序逻辑电路时序逻辑电路是一种基于时钟触发的电路设计方法，它利用时钟的上升沿或者下降沿来触发电路的状态变化。
时序逻辑电路广泛应用于数字系统设计中，比如处理器、存储器等。
时序逻辑电路可以实现复杂的时序逻辑功能，并保证电路的正常工作。
这里列举了一些常见的时间触发模式的实例，它们在嵌入式系统设计中都有广泛的应用。
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二、系统定义阶段
3、需求分析示例：远程温度监控系统
（5）其他接口要求：要求具备显示温度的功能。因为只要求 显示数字信息，而且用两位十进制数即可显示，因此，采 用两位LED数码管即可。按键的设计：需要对温度进行设 定，为简化按键，可只设‘+’‘-’两个按键，对设定的 温度加1或减1。注意，可设定的温度范围要控制在1060℃。
开发环境选择选择
计 软件系统总体设计
软件体系结构设计
系 硬件详细设计
③
统 详
元器件选择 线路板设计与制做
线路板测试
细
引导与操作系统移植
设
驱动程序设计
计 软件详细设计
应用程序设计与调试
④
系统集成与测试
3
二、系统定义阶段
系统定义阶段需要确定系统开发最终实现的目标、实现目标 的可行性、实现目标应采用的策略、估计完成系统开发所需的资 源和成本、制定工程进度安排计划。这一阶段的工作主要包括：
需求分析是针对设计要求进行分析，以确定各 项要求的可行性，以及相应的实现方法。通过需求 分析，可以确定要实现哪种功能、实现到什么程度、 技术指标等。
需求可分为功能部分和非功能部分。非功能性 需求包括了性能、价格、物理尺寸和重量、功耗等 方面的因素。
建议采用UML建立模型，进行准确描述。
7
二、系统定义阶段
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三、总体设计阶段
1、远程温度监控系统的总体设计思路
根据上述分析，现场仪表的功能比较简单，用单片机 完全可以满足设计要求，而且比较经济。建议采用89C51 单片机来完成上述功能。
从学习的角度以及可扩展性方面考虑，采用ARM+ uC/OS的方式来实现。这样可以很方面地对该设计进行扩 展，以便实现比较复杂的功能。
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二、系统定义阶段
3、需求分析示例：远程温度监控系统
（3）通信方式的确定：在工业现场，可用的通讯方式有多种， 从经济性和可靠性方面考虑，可采用RS485通讯方式，这 样，与微机的连接也比较方便，在微机端，选用 RS485/232转换器即可。通讯速率可采用较低的速率，如 9600bps，这是因为通信数据较少，而且并不频繁。
3、需求分析示例：远程温度监控系统
（1）温度的检测：温度的可控范围为10-60℃，因此其检测 范围也比较小，可确定为0~100℃，采用普通的热电阻即 可实现该测量范围。测量精度在要求中没有提到，可与用 户具体商定。假定控制精度要求在1℃之内，则测量精度 至少应该比控制精度高1倍，即0.5℃。因此，测量范围为 0~100℃，测量精度为0.5℃。可以采用8位的A/D转换器实 现测量。
CHAPTER
嵌入式系统设计实例 ---远程温度监控系统
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本章提要
1 嵌入式系统的开发过程 2 系统定义阶段 3 总体设计阶段 4 构建设计阶段 5 系统集成阶段
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一、嵌入式系统的开发过程
系
设计要求
①
统
可行性分析
定
需求分析
义
规格说明
系 总体设计方案的确定
②
统 总
软硬件功能划分
操作系统选择
体 硬件体系架构设计 设
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三、总体设计阶段
总体设计是设计的第一步，其目的是描述系统如何 实现由系统定义规定的那些功能。它需要解决嵌入式系 统的总体构架，从功能实现上对软硬件进行划分；在此 基础上，选定处理器和基本接口器件；根据系统的复杂 程度确定是否使用操作系统，以及选择哪种操作系统； 此外，还需要选择系统的开发环境、软件系统的总体架 构设计等。
4. 所建议的系统 4.1 对所建议系统的说明 4.2 处理流程和数据流程 4.3 改进之处 4.4 影响 4.5 技术条件方面的可能性 5. 可选择的其他系统方案 6. 投资及效益分析 6.1 项目经费预算 6.2 收益分析 7. 社会因素方面的可能性 8. 结论
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二、系统定义阶段
3、需求分析示例：远程温度监控系统
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二、系统定义阶段
3、需求分析示例：远程温度监控系统
（4）存储要求：在用户的设计要求中，没有明确提出存储要 求。但从使用角度考虑，设定的温度应该需要存储。该数 值可存储在微机中，也可以存储在仪表中。从设计角度考 虑，为简化仪表的设计，通常仪表可以没有存储功能。因 此数值应该存放在微机上。而且，考虑到温度曲线也可以 保存，而温度曲线的数据量非常大，不适合在仪表内保可行性分析示例：远程温度监控系统的可行性分析
1. 引言 1.1 编写目的 1.2 背景 1.3 定义 1.4 参考资料 2. 可行性研究的前提 2.1 要求 2.2 目标 2.3 条件、假定和限制 2.4 进行可行性研究的方法 2.5 评价方法与尺度 3. 对现有系统的分析 3.1 处理流程和数据流程 3.2 所需的人员 3.3 设备 3.4 局限性
系统定义、可行性分析、需求分析和规格说明
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二、系统定义阶段
1、系统定义示例：远程温度监控系统的设计要求
（注：设计要求一般由用户提出，形成文档。这是项目的来源。设计要求 尽可能详细，尽量不要有歧义。）
在某工业现场，需控制厂房内的温度。要求采集现场的 温度信号，可通过控制现场的排气扇或加热器进行温度的 控制。具体要求如下： （1）现场温度可控范围为10-60℃，具体温度可设。 （2）排气扇功率为500w，加热器功率为3kw，均为交流220V 供电。 （3）要求具备远程通信接口，可与微机相连。 （4）可在微机上观察现场温度、排气扇及加热器的工作状况。 （5）可通过微机设定需要的温度。 （6）仪表可显示当前温度，并能通过简单的按键设定需要的 温度。
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二、系统定义阶段
3、需求分析示例：远程温度监控系统
（2）温度控制的实现：降温措施是排气扇；升温措施是加热 器。排气扇或加热器的控制方法比较简单，只要控制上电 或断电即可。这可通过继电器来实现。继电器的输出功率 应该超出被控对象功率1倍，这样比较安全：排气扇控制 继电器1kw；加热器控制继电器6kw。即继电器输出参数为： 排气扇控制继电器（AC220V，5A）；加热器控制继电器 （AC220V，30A）。 从控制角度来看，被控对象是房间的温度。根据房间的 大小不同，控制对象有较大的时间滞后及较大的时间常数， 因而，需要通过实际测量来确定控制周期，从而确定信号 的测量周期。在此省略这一步。 假定测量与控制周期为1分钟。