嵌入式系统硬件体系结构设计说明
IIS总线的嵌入式音频系统设计说明
基于IIS总线的嵌入式音频系统设计嵌入式音频系统广泛应用于GPS自动导航、PDA、3G手机等嵌入式领域，但目前国在这方面的研究较少。
音频系统设计包括软件设计和硬件设计两方面，在硬件上使用了基于IIS总线的音频系统体系结构。
IIS(Inter-IC Sound bus)是菲利浦公司提出的串行数字音频总线协议。
目前很多音频芯片和MCU都提供了对IIS的支持。
在软件上，作为一个功能复杂的嵌入式系统，需要有嵌入式操作系统支撑。
Linux是一个源代码开放的类UNIX系统，由于其具有核可裁剪性，且提供对包括ARM、PPC在的多种嵌入式处理器的支持，所以广泛应用于嵌入式高端产品中。
虽然Linux提供了众多API来降低驱动程序制作的复杂度，但是由于音频应用对实时性有很高的要求，且需要处理的数据量较大，所以必须合理分配资源，使用适宜的算法。
本文针对三星公司的S3C44B0 ARM处理器构造了基于IIS的音频系统，并介绍了该音频系统基于Linux核的驱动程序构造技术。
1 硬件体系结构IIS总线只处理声音数据。
其他信号(如控制信号)必须单独传输。
为了使芯片的引出管脚尽可能少，IIS只使用了三根串行总线。
这三根线分别是：提供分时复用功能的数据线、字段选择线(声道选择)、时钟信号线。
在三星公司的ARM芯片中，为了实现全双工模式，使用了两条串行数据线，分别作为输入和输出。
此外三星公司的IIS接口提供三种数据传输模式：·正常传输模式。
此模式基于FIFO存放器。
该模式下CPU将通过轮询方式访问FIFO存放器，通过IISCON 存放器的第七位控制FIFO。
·DMA模式。
此模式是一种外部设备控制方式。
它使用窃取总线控制权的方法使外部设备与主存交换数据，从而提高系统的吞吐能力。
在三星公司的ARM芯片中有4个通道DMA控制器用于控制各种外部设备，其中IIS与其他串行外设共用两个桥联DMA(BDMA)类型的DMA通道。
嵌入式软件开发设计说明范文
嵌入式软件开发设计说明范文英文版Embedded Software Development Design Specification Template1. IntroductionThis document provides a detailed design specification for the development of an embedded software system. The purpose of this specification is to ensure a clear understanding of the requirements, architecture, and implementation details among the development team, stakeholders, and other interested parties.2. System OverviewThe embedded software system is designed to power a smart sensor node for environmental monitoring. It collects data such as temperature, humidity, and pressure from various sensors and transmits it wirelessly to a central server for analysis and storage.3. Software RequirementsFunctional Requirements:Collect data from sensors accurately.Transmit data wirelessly to the central server.Have the ability to configure sensor settings remotely.Non-functional Requirements:Low power consumption.High data transmission reliability.Secure communication.4. System ArchitectureThe embedded software system consists of three main components: sensor interface module, communication module, and control module.Sensor Interface Module: Responsible for interacting with the physical sensors, acquiring data, and preprocessing it.Communication Module: Handles wireless data transmission to the central server using a suitable communication protocol.Control Module: Manages the operation of the system, coordinates data flow between modules, and implements remote configuration functionality.5. Software DesignModule Interaction: Modules will communicate with each other using inter-module messages and shared memory segments.Data Structures: Defined data structures will be used to efficiently store and transmit sensor data.Algorithms: Algorithms for data preprocessing and wireless transmission will be optimized for speed and efficiency.6. Implementation DetailsProgramming Language: The system will be implemented using C/C++ for its efficiency and portability.Hardware Considerations: The software design will take into account the limitations and capabilities of the target hardware platform.Testing: Rigorous testing including unit testing, integration testing, and system testing will be conducted to ensure the software meets the specified requirements.7. ConclusionThis design specification outlines the requirements, architecture, and implementation details for the development of an embedded software system for environmental monitoring. It serves as a guide for the development team to ensure a smooth and efficient development process.中文版嵌入式软件开发设计说明范文1. 引言本文档为嵌入式软件系统的开发提供了一份详细的设计说明。
嵌入式固件详细设计 模板
嵌入式固件详细设计模板
嵌入式固件的详细设计模板通常包括以下几个部分：
1. 引言，介绍嵌入式固件的设计目的、范围和背景信息。
2. 系统架构，描述整个嵌入式系统的架构，包括硬件和软件的
组成部分，以及它们之间的交互关系。
3. 功能需求，详细列出嵌入式固件需要实现的功能需求，包括
基本功能和特殊功能。
4. 性能需求，说明嵌入式固件在性能方面的要求，如响应时间、功耗、存储空间等。
5. 接口设计，描述嵌入式固件与外部系统或设备的接口设计，
包括通信接口、传感器/执行器接口等。
6. 数据结构，定义嵌入式固件中使用的数据结构，包括配置数据、状态数据、缓冲区等。
7. 算法描述，如果嵌入式固件涉及复杂的算法，需要详细描述这些算法的设计原理和实现方法。
8. 软件架构，说明嵌入式固件的软件架构，包括任务划分、模块设计、任务调度等。
9. 错误处理，描述嵌入式固件对各种错误情况的处理方法，包括错误检测、错误报告和恢复机制。
10. 安全性设计，如果涉及到安全性要求，需要详细描述嵌入式固件的安全性设计措施。
11. 测试计划，列出嵌入式固件的测试计划，包括单元测试、集成测试、验证测试等。
12. 维护和升级，描述嵌入式固件的维护和升级策略，包括远程升级、版本管理等。
以上是嵌入式固件详细设计模板的一般内容，具体的设计模板可以根据项目的实际需求进行调整和补充。
希望这些信息能对你有所帮助。
机器人嵌入式系统设计的说明书
机器人嵌入式系统设计的说明书一、引言嵌入式系统是指内置在其他设备中，以完成特定功能的计算机系统。
在机器人技术领域，嵌入式系统的设计扮演着至关重要的角色。
本说明书旨在介绍机器人嵌入式系统设计的关键要点，以帮助读者全面了解该设计过程。
二、背景机器人嵌入式系统设计的目的是为了实现机器人的智能控制和高效执行特定任务。
这一系统由硬件和软件两部分组成，硬件负责对机器人进行传感、控制和执行指令，而软件则负责逻辑处理和决策。
三、硬件设计1. 处理器选择在机器人的嵌入式系统设计中，选择一个合适的处理器是至关重要的。
根据机器人的应用场景和要求，可以考虑使用ARM、x86等不同类型的处理器，并根据需求选择合适的核心数和主频。
2. 存储器配置嵌入式系统需要合适的存储器来存储程序指令、数据和运行时状态。
根据机器人的任务量和实时性要求，可选用不同类型的存储器，如闪存、RAM，以及高速缓存。
3. 传感器接口设计机器人的传感器需要与嵌入式系统进行连接和数据交换。
设计者应根据机器人的传感器类型和数量，选择合适的接口标准，并实施相应的硬件设计。
4. 执行器接口设计机器人的执行器控制由嵌入式系统完成。
通过合适的接口设计，将执行器与嵌入式系统连接，实现对机器人各部分的精确控制。
四、软件设计1. 实时操作系统选择机器人嵌入式系统常常需要实时响应和多任务处理能力。
选择一个合适的实时操作系统（RTOS），如FreeRTOS、VxWorks等，以保证系统的实时性和可靠性。
2. 驱动程序开发驱动程序是嵌入式系统的核心组成部分，负责与硬件进行通信和控制。
针对不同的硬件模块，开发相应的驱动程序以确保其正常工作。
3. 控制算法开发机器人的控制算法决定了其在不同场景下的行为。
根据机器人的控制需求，采用合适的算法，如PID控制、模糊控制等，并开发相应的控制算法。
4. 人机界面设计嵌入式系统需要与操作人员进行交互，设计一个直观友好的人机界面对于提升用户体验至关重要。
嵌入式系统及应用课程设计说明书
山东建筑大学课程设计说明书题目：基于ARM的网络通信系统的设计课程：嵌入式系统及应用课程设计院（部）：信息与电气工程学院专业：电子信息工程班级：电信062学生姓名：**学号：**********指导教师：***完成日期：2009年7月目录摘要 (II)1 设计目的 (1)2 设计要求 (1)3 设计原理 (2)4 设计内容 (5)4.1系统框图 (5)4.1需求分析 (5)4.3器件选型 (6)4.4 系统原理图 (8)4.5 软件设计 (9)总结与致谢 (11)参考文献 (12)摘要在电子设备日趋网络化的背景下，作为目前广泛使用的以太网以及TCP/IP协议已经成为事实上最常用的网络标准之一，它以高速、可靠、分层以及可扩充性使得它在各个领域的应用越来越灵活，很多情况下运用以太网和TCP/IP能够简化结构和降低成本。
但是，目前关于嵌入式以太网的设计方案不是很多，在这不多的方案中大多是基于单片机或DSP的。
两者都存在要外扩很多外设的问题，并且前者速度太慢，后者成本又太高，这在一些对设备尺寸要求很小的场合是不行的。
本设计中，采用了基于ARM内核的微处理器S3C44BOX为基础的嵌入式系统与10 MB 以太网控制芯片RTL8019AS的接口电路实现了网络通信。
本系统可以通过网络接收命令和传送数据，S3C44BOX负责数据的采集和运算处理，通过互联网上任意一台计算机可以配置系统的工作方式和接收本系统采集的数据。
关键词：TCP/IP；ARM；S3C44B0X；RTL8019AS1 设计目的目前，以太网协议已经非常广泛地应用于各种计算机网络，如办公局域网、工业控制网络、因特网等场合，并且还在不断地发展。
基于以太网的新技术和联网设备不断出现，以太网已经成为事实上最常用的网络标准之一。
但是，基于以太网的嵌入式系统目前并不是很多。
其原因除了嵌入式系统本身运行速度较慢、资源较少且不足以实现以太网的各种协议外，更重要是设计以太网的接口及协议相对比较复杂，使人望而却步。
设计方法ppt课件
引入错误数目
修改错误开销
系统结构 软硬件
设计
详细设计
软硬件 实现
开发周期
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软硬件的划分
嵌入式系统的设计涉及硬件与软件部件，设计中必 须决定什么功能由硬件实现，什么功能由软件实现。 硬件和软件具有双重性 软硬件变动对系统的决策造成影响 划分和选择需要考虑多种因素 硬件和软件的双重性是划分决策的前提
面向对象的方法(OOA/OOD)，90年代开始流行
OOA：Object-Oriented Analysis，主要原则包括：抽象、封装、继承、分类、聚 合、关联等
OOD：Object-Oriented Design，过程和数据结构都被对象隐藏起来，两者几乎 是互不相关的
UML建模
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结构设计的验证
系统分析与功能模块确定 软硬件划分 系统软硬件整体结构的设计 标准构件和自行设计构件的确定
12
系统结构设计
13
系统结构设计过程及方法
结构化设计方法 以算法为中心，从处理到处理的数据流
从输入、输出入手，根据操作和数据流，形成比较粗 的系统大框架；
然后逐步细化框架内的每个部分，进一步确定内部模 块的及模块之间的关系
算法分析
Y a11 a12 a13 R
u a21 a22 a23 G
v a31 a32 a33 B
每次运算只涉及1个像素 每个像素的运算量是：9次乘法+6次加法
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根据每次运算只涉及到1个pixel，可以采用两种可 能的输入方式
读入整幅图像数据，然后再进行处理，简称Frame-In模式 读取一个图像点，就处理一个图像点，简称Pixel-In模式
拓普龙嵌入式工控机箱结构设计说明书
工控机箱结构设计资料(拓普龙工控)IPC（Industry Personal Computer）简称工控机，或硬盘录像机，DVR（digital video recording）。
工控电脑是在恶劣的环境下利用，对产品的易保护性、散热、防尘、产品周期、乃至尺寸方面都有着严格的要求。
因此在设计和选择工控机平台的时候，考虑的更多的是机构的设计，然后才是对性能等的考虑。
工控机在很多情形下利用是应用于某个系统当中，因此常常被放置在某个设备当中或上架。
因此对尺寸有较严格的要求。
依照用户的利用情形，分为上架势和壁挂式两种设计。
上架势：高度:一样分1U（44MM*430MM*XX），2U（88*430*XX），3U，4U （178MM*430MM * XX），5U，6U，7U，8U等，一个1U的高度是44MM，其他高度依次类推。
如图下所示：长度：国际标准的长度有两种450MM与505MM，依照客户的具体要求还能够扩分其他长度，比如：480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；其中450MM~~520MM的尺寸机箱占市场需求的90%以上；加长型机箱的作用主若是有以下3个：一个是安装双CPU至强12” * 13”的主板，必需要 520MM的长度才能安装如此的大板；另外一个是安装工业CPU长卡或是300MM长的视频卡等需要足够的扩展空间；最后一个是散热空间的考虑，由于有些监控用户需要安装多路视频卡与多个硬盘，比如64路，128路等，10个硬盘就需要专门好的散热成效。
一样来讲，在1U或2U的机构设计上面。
由于机箱体积有限，但CPU的功耗日趋加大（最新的P4CPU功耗已超过100W），因此内部散热风流设计变成了厂商面临的最大问题。
而机构散热设计的功力在专门大程度上反映了一个厂商的技术实力。
关于1U工控机，多用于对体积要求较高的电信领域，大多配合上架利用，工控机厂商通过架构的CPU卡的体积优势，配合1U高度的蝶型底板，可支持最高2个PCI全长卡。
嵌入式系统设计文档
嵌入式系统设计文档结构示例嵌入式系统设计文档是一个详细说明嵌入式系统如何设计和实现的文件。
这个文档通常包括系统的硬件和软件方面的描述，以及系统的功能、性能、接口和其他重要方面的详细信息。
以下是一个典型的嵌入式系统设计文档可能包含的主要部分：1. 引言-简要介绍嵌入式系统的目的和范围。
-提供系统概述，包括主要功能和特性。
2. 系统架构-描述系统的整体结构，包括硬件和软件组件。
-列出各个组件之间的关系和通信方式。
3. 硬件设计-详细描述嵌入式系统的硬件部分，包括处理器、存储器、传感器、执行器等。
-提供硬件电路图、布局图和原理图。
4. 软件设计-描述系统的软件架构，包括操作系统、驱动程序、应用程序等。
-说明软件模块之间的交互和通信。
5. 接口定义-定义系统内部和外部的各种接口，包括硬件接口和软件接口。
-详细说明接口的功能、通信协议和数据格式。
6. 功能需求-列出系统的功能需求，包括主要功能和次要功能。
-对每个功能进行详细的说明，包括输入、输出和处理逻辑。
7. 性能需求-定义系统的性能指标，如响应时间、吞吐量、稳定性等。
-说明如何测试和验证系统的性能。
8. 安全性-描述系统的安全性要求和措施，包括数据保护、访问控制等方面。
-讨论系统对潜在威胁的响应和应对策略。
9. 测试和验证-描述系统测试的方法和策略，包括单元测试、集成测试和系统测试。
-提供测试计划和测试用例。
10. 维护和支持-提供系统维护和支持的计划，包括软件更新、硬件维护和故障排除。
11. 参考资料-包括用于设计和实现的所有参考资料，如规范、标准和相关文档。
这只是一个一般性的嵌入式系统设计文档的结构示例，具体的内容和结构可能会根据项目的特定要求和规模而有所不同。
在编写文档时，确保清晰、详细地记录系统的各个方面，以便团队成员和其他利益相关方能够理解和有效地实施系统。
嵌入式系统设计方法
2.软件平台的选择
（1）操作系统的选择 操作系统的选择至关重要。一般而言，在选择嵌入式操作系统时，可以遵循以下原则： ➢ 市场进入时间 ➢ 可移植性 ➢ 可利用资源 ➢ 系统定制能力 ➢ 成本 ➢ 中文内核支持
2.软件平台的选择
（2）集成开发环境 集成开发环境IDE应考虑以下因素： ➢ 系统调试器的功能 ➢ 支持库函数 ➢ 编译器开发商是否持续升级编译器 ➢ 连接程序是否支持所有的文件格式和符号格式
第二章 嵌入式系统的设计方法
嵌入式系统的基本设计过程
良好的设计方法在嵌入式系统的开发过程中是必不可少的。
✓ 首先，好的方法有助于规划一个清晰的工作进度，避免遗漏重要的工作，例如性能的优化和可 靠性测试对于一个合格的嵌入式产品而言是不可或缺的。
✓ 其次，采用有效的方法可以将整个复杂的开发过程分解成若干可以控制的步骤，通过一些先进 的计算机辅助设计工具，按部就班、有条不紊地完成整个项目。
✓ 最后，通过定义全面的设计过程，可以使整个团队的各个成员更好地理解自身的工作，方便成 员之间相互交流与协作。
提纲
嵌入式系统的开发流程 传统的嵌入式系统开发方法 嵌入式系统的软硬件协同设计 嵌入式系统的测试技术
嵌入式系统开发流程流程
嵌入式系统开发的一般流程。主要包 括系统需求分析(要求有严格规范的 技术要求)、体系结构设计、软硬件 及机械系统设计、系统集成、系统测 试，最终得到最终产品。
系统调试与集成 把系统的软件、硬件和执行装置集成在一起，进行调试，发现并改进单元设计过程中的错误。
系统调试与集成
只有建立构件后，才能将它们合并得到一个可以运行的系统。当然在系统集成阶段并不 是仅仅把所有的构件连接在一起就行，在系统集成中通常都会发现以前设计上的错误。
嵌入式系统PPT课件
– 设计过程应该是逐步细化和逐步完善的过程
• 面向对象的方法 以类及交互模式为中心
27
系统软件结构的设计
• 结构化方法(SA/SD) • 面向对象的方法(OOA/OOD)
– UML建模
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结构设计的验证
• 结构设计的正确性非常关键 – 详细设计和实现的基础，对开发周期、成本有很大影响
• 验证所关心的问题 – 结构设计是否满足功能、性能要求 – 能否实现
• 软硬件协同设计 • 功耗的优化设计 • 嵌入式操作系统 • 开发环境 • 成本和开发周期 • 代码优化 • 高效的输入和输出 • 测试环境
7
嵌入式系统软件技术面临的几大问题
• 嵌入式软件全生命周期开发工具链 • 硬件与软件的Co-Design: Verilog + C = ? • 驱动程序的设计和生成技术（嵌入式软件开发中
– EDA设计工具
嵌入式系统实验报告
嵌入式系统设计实验报告班级： 20110612学号： ***********名：***成绩：指导教师：武俊鹏、刘书勇1. 实验一1.1 实验名称博创UP-3000实验台基本结构使用方法1.2 实验目的1.熟悉嵌入式系统开发式流程概述。
2.熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设。
3.熟悉ARM JTAG的安装与使用。
1.3 实验环境硬件：ARM 嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC 机Pentium100以上、串口线。
软件：PC机操作系统win98、Win2000或WinXP、ARM SDT 2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。
1.4 实验内容及要求1.熟悉嵌入式系统开发式流程概述。
2.熟悉UP-net3000实验平台的核心硬件电路和外设。
3.熟悉ARM JTAG的安装与使用。
1.5 实验设计与实验步骤1.新建超级终端2.选择ARM 开发实验台串口。
完成新建超级终端的设置以后，可以选择超级终端文件菜单中的保存，将当前设置3.保存为一个特定超级终端到桌面上，以备后用。
用串口线将PC机串口和平台UART0 正确连接后，就可以在超级终端上看到程序输出的信息了。
4.启动开发板，按住任意键，使开发板进入BIOS设置状态。
5.在超级终端的界面上，显示BIOS版本信息，以及相应的测试指令。
操作时，要在PC机上输入小写的字母快捷键，进入到相应的功能中去。
6.按照超级终端上的提示信息，进行功能的测试。
1.6 实验过程与分析本次实验操作起来并不困难，因为此次实验属于验证型实验，按照实验资料所给的提示信息，以上面的步骤，即可得到实验的结果。
进入到BIOS界面后，按照超级终端上的提示信息来进行功能1.7 实验结果总结在实验过程中，我们进行的很顺利，没有遇到什么问题，在超级终端界面，按提示的快捷键来测试对应的功能。
如e：测试由ZLG7289 驱动的LED 显示，共分3 步，请看超级终端提示按任意键继续，同时观察LED 的变化，最后返回主菜单。
计算机科学与技术专业课_嵌入式系统设计与实例开发_第一章 引言
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实验大纲（约20学时）
实验题目
1、ARM ADS1.2开发环境介绍
分类
实验内容
基本知识 介绍嵌入式开发一般流程，并介绍开发过程中使用的软 件和硬件的安装与调试，学生通过该实验可以了解 和熟悉嵌入式的软硬件平台。 2、开发基本的嵌入式应用程序 基本知识 通过实验简单基本的嵌入式应用程序，介绍基本的嵌入 式应用程序的开发方法。 3、串口通信 基础技能 通过串口通信，掌握ARM中I/O和外设控制。 4、A/D转换和电机控制 5、触摸屏与LCD驱动 基础技能 通过A/D转换和电机控制，掌握ARM中I/O和外设控制 基础技能 通过实现触摸屏与LCD驱动，掌握嵌入式系统中最常见 的人机接口实现方式
6
参考资料
1.
王田苗 主编. 嵌入式系统设计及实例开发——ARM与 μC/OS-Ⅱ（第二版）. 北京：清华大学出版社， 2003.9
2．（美）Jean brosse, 邵贝贝译. μC/OS-Ⅱ—— 源码公开的实时嵌入式操作系统. 北京：中国电力出 版社，2001.8 3. 马忠梅等著. ARM嵌入式微处理器体系结构。北航出 版社
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课程大纲（约30学时）
主题 1．引言 2．嵌入式系统的基本知识 3．ARM微处理器体系结构 4．嵌入式实时操作系统(uC/OS) 5．嵌入式系统的设计方法 6．嵌入式系统的硬件设计 7．嵌入式系统编程 8．Embedded Linux/WinCE 9．讨论、总结复习 课时数 3 3 3 6 3 3 4 2 3 内容 嵌入式系统技术前沿、应用领域、发展趋势及相 关领域研究成果 嵌入式系统的特点、分类、基本概念 介绍主流硬件平台，详细介绍ARM微处理器的体系 结构、功能及应用 介绍主流实时操作系统，深入分析嵌入式实时操 作系统C/OS，包括系统结构、实时性及应用 以一个典型应用为例，介绍嵌入式系统设计的一 般方法， 介绍外围接口设计，以LCD、触摸屏为例，着重讲 解人机交互接口设计 介绍嵌入式软件的体系结构，着重讲解嵌入式GUI 的编程方法 介绍Embedded Linux和WinCE下的嵌入式应用开发 选择3-5名有嵌入式开发经验的学生做报告，师生 点评，探讨
《嵌入式系统》课程教学大纲
《嵌入式系统》课程教学大纲学分：3学时：64适用专业：电子信息、通信技术前导课程：电路分析基础、模拟电路、数字电路、高频电路、单片机原理、C语言后续课程：一、课程的性质和任务本课程围绕目前流行的32位ARM处理器和嵌入操作系统，讲述嵌入式系统的概念、软硬件组成、开发过程以及嵌入式应用程序和驱动程序的开发设计方法。
《嵌入式系统》是培养学生具有嵌入式系统的应用知识、嵌入式系统的初步分析能力和具有使用RTOS （实时操作系统）构成嵌入式系统的应用能力等方面的学科，是电子信息与计算机类或相关工科专业的一门专业课。
二、课程的教学基本要求本课程是一门综合性、实践性、应用性很强的专业课。
课程教学所要达到的目的是：使学生掌握嵌入式系统体系结构，嵌入式处理器结构（ARM架构为主），异常处理、系统控制过程、存储处理、ARM内部资源、各种I/O接口；嵌入式系统开发应用方法；实时多任务操作系统。
本课程将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。
三、教学内容和要求（一）理论教学内容和要求第一章：嵌入式系统的概况1、讲授内容：主要讲解嵌入式系统的定义、嵌入式系统的分类、嵌入式系统的组成及嵌入式系统的应用领域和发展趋势。
2、基本要求：使学生明确学习本课程的目的。
第二章：嵌入式系统的硬件基本知识1、讲授内容：1、ARM体系的硬件架构2、冯.诺依曼体系结构和哈佛体系结构3、RISC体系结构4、流水线技术2、基本要求：了解嵌入式系统的硬件基础。
第三章：嵌入式操作系统1、讲授内容：1、嵌入式操作系统的分类2、嵌入式操作系统的特点3、实时操作系统4、目前市场上流行的嵌入式操作系统2、基本要求：掌握嵌入式操作系统的分类和特点，明确实时操作系统的内核特点第四章：ARM架构的嵌入式微处理器1、讲授内容：目前基于ARM架构的嵌入式微处理器：I44B0，2410，LPC2000的架构及特点。
2、基本要求：要求掌握不同处理的的特点及使用场合。
试说明编制嵌入式系统应用方案的方法
试说明编制嵌入式系统应用方案的方法嵌入式系统是一种新兴的计算机技术，目前广泛应用于各类电子产品中，如计算机终端设备、可穿戴设备等。
它既能在复杂的环境中使用，又能在普通用户家中、办公室等场所使用。
目前，我国嵌入式系统的市场主要被国外厂商占领。
国外厂商大多都是以软件和硬件为核心，以嵌入式系统关键部件为产品的核心竞争力进行经营。
因此，在编写嵌入式系统应用方案时必须充分考虑其硬件配置要求和软件开发需求。
通常来讲，编写一个适用于各类电子设备、计算机终端设备的嵌入式系统应用方案需要经过3个阶段：基础阶段（初稿）、优化阶段（优化后的方案）和成熟阶段（实操经验丰富、较有实际工作经验者先行一步）。
如果仅以编写程序为核心工作流程，就会造成程序编写不完整、复杂等问题，还会给后续工作带来麻烦。
一、工作步骤(1)初稿：初步编写嵌入式系统应用方案。
(2)优化：确定优化目标，优化开发程序界面布局。
(3)完善开发项目内容，进行系统功能验证和系统稳定性验证，并对系统功能进行设计。
(4)验证：完成系统功能验证后，完成测试。
(5)完善：验证系统实现、项目实施与验收结果，并进行后续工作计划。
(6)成熟：方案编制完成并进行优化与完善。
(7)完善版：优化后的方案，为后续工作提供技术指导。
二、编制嵌入式系统应用方案的步骤编制嵌入式系统应用方案要经过“初稿、修改和优化”3个阶段，如果有一步失误，就会导致整个系统在开发过程中出现很多问题，从而给后续软件开发工作带来很多麻烦。
通常，先从初稿开始。
由于国内对嵌入式系统应用具有浓厚兴趣，所以在编写初稿阶段就特别注意要对现有产品、新技术进行分析。
如果对这些新技术不感兴趣或者对原有产品不感兴趣，那么在开始编写嵌入式系统应用方案时就很容易出现很多问题导致系统开发失败。
例如：当使用了嵌入式系统后，发现原来用于电子设备使用的数据线老化、或者电池没电等现象无法得到解决时会造成性能降低甚至崩溃等后果；同时也会造成计算机设备维修成本增加、人员成本增加等问题。
ch 09 嵌入式系统设计、开发流程
1ch9 嵌入式系统设计开发流程嵌入式系统基础2嵌入式系统特点嵌入式系统特点：软件硬件协同并行开发多种多样的微处理器实时操作系统的多样性(RTOS)与台式机相比，可利用系统资源不足应用支持很少要求特殊的开发工具调试很困难软件硬件的鲁棒性（健壮性，Robust）3嵌入式系统要解决的主要问题 需要用什么样的系统结构来实现？如何满足时限要求，如何处理多项功能在时间上的协调一致关系？如何保证系统可靠地工作？如何满足系统接口要求，嵌入式应用直接和系统接口输入输出信息？如何降低系统的功耗？如何使系统可升级？4嵌入式系统设计的挑战性问题软硬件协同设计功耗的优化设计嵌入式操作系统开发环境成本和开发周期代码优化高效的输入和输出测试环境5嵌入式系统软件技术面临的几大问题 嵌入式软件全生命周期开发平台及工具 硬件与软件的协同设计驱动程序的设计和编码嵌入式软件的可靠性问题: 正确性验证技术、测试技术、调试技术等（可靠性问题是嵌入式软件开发的基本问题）可构件化的嵌入式实时操作系统及其开发环境嵌入式系统的设计设计流程8需求分析作用 使用户和设计者有效交流、沟通，明确设计目标 设计者－设计什么？有哪些要求？ 用户－将得到的系统是什么样的？目标 形成需求文档 内容功能性需求做什么？输入,输出,功能，……非功能性需求其他属性可靠性，速度，功耗，…… 成本,大小,重量,设计时间，……9评价标准正确性无二义性完整性可检验性一致性可修改性可追踪性10需求分析的描述自然语言 需求说明书 需求分析表形式化描述用例图等DOORS11例：GPS移动地图的需求12规格说明需求的精确描述描述明确，可理解UML (Unified Modeling Language) 统一建模语言是可视化的设计说明语言 统一描述系统的硬件和软件UML 可对系统的功能建模可自动产生实际设计的HDL 或C++ 代码13系统结构设计作用 实现系统的蓝图，系统整体结构的一个计划目标 形成结构设计文档内容系统分析系统软硬件整体结构的设计软硬件划分标准构件和自行设计构件的确定14软硬件的划分嵌入式系统的设计涉及硬件与软件部件，设计中必须决定什么功能由硬件实现，什么功能由软件实现。
MCGS嵌入版说明书
第一章MCGS嵌入版系统介绍本章介绍MCGS 嵌入版全中文工控组态软件的基本功能和主要特点，并对软件系统的构成和各个组成部分的功能进行详细地说明，帮助用户认识MCGS 嵌入版组态软件系统总体的结构框架；同时介绍MCGS 嵌入版系统运行的硬件和软件需求，以及MCGS 嵌入版的安装过程和工作环境，开始学习使用MCGS 嵌入版系统。
1.1 什么是MCGS嵌入版重点：MCGS嵌入版的主要特性和功能MCGS 嵌入版是基于MCGS 基础上开发的专门应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件，它的组态环境能够在基于Microsoft 的各种32 位Windows 平台上运行，运行环境则是在实时多任务嵌入式操作系统WindowsCE 中运行。
适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。
通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用。
1.1.1 MCGS嵌入版组态软件的主要功能● 简单灵活的可视化操作界面。
MCGS嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，符合中国人的使用习惯和要求。
以窗口为单位，构造用户运行系统的图形界面，使得MCGS嵌入版的组态工作既简单直观，又灵活多变。
用户可以使用系统的缺省构架，也可以根据需要自己组态配置，生成各种类型和风格的图形界面，包括DOS风格的图形界面和标准Windows风格的图形界面。
● 实时性强、有良好的并行处理性能。
MCGS嵌入版是真正的32位系统，充分利用了32位WindowsCE操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，以线程为单位对在工程作业中实时性强的关键任务和实时性不强的非关键任务进行分时并行处理，使嵌入式PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。
例如，MCGS嵌入版在处理数据采集、设备驱动和异常处理等关键任务时，可在主机运行周期时间内插空进行像打印数据一类的非关键性工作，实现并行处理。
嵌入式系统重点
寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针SP，在Thumb指令中强制为堆栈指针，R14为链接寄存器LR。每种模式下，模式自身的R14版本用于保存子程序返回地址，当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址。
c、按嵌入式系统的复杂程度分类
小型，中型，复杂嵌入式系统
7.举例说明嵌入式的应用领域
工业过程控制，网络通信设备，消费电子产品，航空航天设备，军事电子设备，现代仪器。
8.ARM9微处理器的工作状态有哪些？
ARM状态和Thumb状态
9.叙述ARM9处ຫໍສະໝຸດ 器的内部寄存器结构，并分别说明R13 R14 R15寄存器的作用
3.嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成?
嵌入式系统硬件平台是以嵌入式处理器为核心，由存储器，I/O单元电路，通信模块，外部设备等必要的辅助接口组成。
4.硬件抽象层接口的定义和代码设计有哪些特点？
硬件抽象层通过硬件抽象层接口向操作系统以及应用程序提供对硬件进行抽象后的服务。当操作系统或应用程序使用硬件抽象层API进行设计时，只要硬件抽象层API能够在下层硬件平台上实现，那么操作系统和应用程序的代码就可以移植。
1.嵌入式系统的概念是什么
嵌入到对象体系中的，用于执行独立功能的专用计算机系统。
2.嵌入式系统的特点是什么
a.【嵌入性】【专用性】与【计算机系统】是嵌入式系统的三个基本要求
b.与通用计算机系统相比，嵌入式系统的显著特点：系统内核小，专用性强，运行环境差异大，可靠性要求搞，系统精简和高实时性操作系统，具有固化在非易失性存储器中的代码，嵌入式系统开发工作和环境。
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一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括：1. 硬件层硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM 、ROM 、Flash 等）、通用设备接口和I/O 接口（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。
2. 中间层硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer ，HAL ）或板级支持包（Board Support Package ，BSP ），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。
该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。
软件层功能层3. 系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，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. 功能层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一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌入式计算机系统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组成。
执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。
硬件的设计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。
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。
硬件框图硬件框图是简单的将每个功能模块列出，也是一个基本的模块组合，可以简洁的每个模块的功能体现出来。
其中包括了电源模块，处理模块，串口模块以及网口模块。
电源模块主要的用途是负责给整块开发板进行供电，保证每个模块都可以正常工作。
处理模块主要的用途是负责协议的转换，数据的处理等，以保障通信的畅通。
串口模块以及网口模块主要的用途是负责各网络相关数据信息的收发。
硬件功能框图处理模块串口模块MAX3232CDM9000S3C2440芯片电源模块网口模块RJ45 MAX3232C RS232RS232时下嵌入式和以太网的结合正是一个热点关注问题，而嵌入式以太网技术的主要应用领域便是工业控制网络，即工业以太网，具有以太网接口的各种智能化仪器仪表正逐步取代传统的测控设备。
元件介绍1、嵌入式处理器芯片S3C2440Samsung 公司推出的16/32 位 RISC 处理器S3C2440 为手持设备和一般类型应用提供了高性价比和高性能的微控制器解决方案。
为了降低成本，S3C2440 提供了丰富的置部件，包括：16KB 指令cache和16KB数据cache，外部存储控制器 SDRAM，LCD 控制器（最大支持4K色STN和256K 色TFT），提供1通道LCD专用DMA，带4通道DMA并带有外部请求引脚，3通道UART（IrDA1.0，64字节Tx FIFO，和64字节Rx FIFO），2通道SPI，1通道IIC-BUS接口（多主支持）。
1.2V核供电，1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3V外部I/O供电，具备16K的I-Cache和16KDCache/MMU微处理器。
ARM920T系统结构图S3C2440采用了ARM920T 核，拥有强大的指令集，0.13um 工艺的CMOS 标准宏单元和存储编译器以及一种新的总线结构它采用了新的总线架构，Advanced Micro controller Bus Architecture（AMBA）。
它的低功耗精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。
S3C2440的杰出特性是它的CPU核，是由ARM公司设计的16/32位ARM920T RISC处理器（400MHZ）。
它通过提供全面的、通用的片上外设，大大减少了系统电路中除处理器以外的元器件配置，从而最小化系统的成本。
ARM920T 是ARM920TDMI系列中一款通用性的微处理器，由核、高速缓存和存管理单元（MMU）组成。
支持字节（8位）、半字（16位）、字（32位）3种数据类型，其中，字需要4字节对齐，半字需要2字节对齐。
工作于ARM状态时，处理器执行32位的，字对齐ARM指令。
ARM920T体系结构将存储器看做是从零地址开始的字节的线性组合。
从0字节到3字节存放第一个存储的字数据，从4字节到7字节存放第二个存储的字数据，依次类推。
作为32位的微处理器，ARM920T体系结构所支持最大的寻址空间是4GB（2332字节），有2种方法存储字数据：大端格式和小端格式。
大端格式中字数据的高字节存储在低地址，字数据的低字节存放在高地址；与大端存储格式相反，小端存储格式中，低地址中存放的是字数据的低地址，高地址存放的是字数据的高字节。
S3C2440部结构：S3C2440部结构2、以太网控制器DM9000DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的，单芯片快速以太网MAC 控制器。
它有一个一般处理接口，一个10/100M自适应的PHY和4K DWORD值的SRAM。
它的目的是在低功耗和高性能进程的3.3V与5V的支持宽容，DM9000还提供了介质无关的接口，来连接所有提供支持介质无关接口功能的家用线网络设备或其他收发器。
该DM9000支持8位，16位和32 -位接口访问部存储器，以支持不同的处理器。
DM9000物理协议层接口完全支持使用10MBps下3类、4类、5类非屏蔽双绞线和100MBps下5类非屏蔽双绞线。
这是完全符合IEEE 802.3u规格。
它的自动协调功能将自动完成配置以最大限度地适合其线路带宽。
还支持IEEE 802.3x全双工流量控制。
这个工作里面DM9000是非常简单的，所以用户可以容易的移植任何系统下的端口驱动程序。
DM9000是一款完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网MAC控制器与一般处理接口，一个10/100M自适应的PHY和4K DWORD值的SRAM 。
它的目的是在低功耗和高性能进程的3.3V与5V的支持宽容。
DM9000部可分为远程 DMA接口、本地 DMA接口、MAC（介质访问控制）逻辑、数据编码解码逻辑和其他端口。
远程 DMA接口是指单片机对DM9000部 RAM进行读写的总线，即 ISA 总线的接口部分。
单片机收发数据只需对远程 DMA操作。
本地 DMA接口是把 DM9000与网线的连接通道，完成控制器与网线的数据交换。
MAC（介质访问控制）逻辑完成以下功能：当单片机向网上发送数据时，先将一帧数据通过远程 DMA通道送到DM9000中的发送缓存区，然后发出传送命令；当 DM9000完成了上帧的发送后，再开始此帧的发送。
DM9000接收到的数据通过MAC比较、CRC校验后，由 FIFO存到接收缓冲区；收满一帧后，以中断或寄存器标志的方式通知主处理器。
FIFO逻辑对收发数据作 16字节的缓冲，以减少对本地 DMA请求的频率。
网络控制器DM9000选用DAVICOM公司的快速以太网控制处理器，合成了MAC，PHY，MMU。
该处理器配备有标准10 M /100M 自适应，16K 大容量的FIFO，4 路多功能GPIO，掉电，全双工工作等功能。
物理层支持以太网接口协议。
由于数据有时是以猝发形式收到的，因此，DM9000 还集成有接收缓冲区，以便在接收到数据时能把数据放到这个缓冲区中，然后由数据链路层直接从该缓冲区里取走数据。
链路层通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡，它们一起处理与电缆的物理接口细节数据，它的缓冲区可用来暂时存储要发送或接收的帧。
它完全支持IEEE802.3u 规格，支持IEEE802.3x 全双工的流控制。
网络驱动功能层次如图3.6。
DM9000网络驱动的功能层次DM9000还提供了介质无关的接口，来连接所有提供支持介质无关接口功能的家用线网络设备或其他收发器。
该DM9000支持8位，16位和32 -位接口访问部存储器，以支持不同的处理器。
对DM9000读写操作,首先对DM9000正确寻址。
AEN(地址允许)是输入引脚片选信号。
SA4～SA9是地址总线4～9位,当AEN低且SA9和SA8高,而SA7、SA6、SA5、SA4为低时,则DM9000被选中。
DM9000默认I/0基地址为300H。
CMD引脚用于设置COMMAND模式,CMD为高时,选择数据端口。
CMD为低时,选地址端口。
数据端口和地址端口的地址码由下式决定: DM9000地址端口=高位片选地址+300H+0H；DM9000数据端口=高位片选地址+300H+4H；DM9000芯片电路引脚见图：DM9000芯片电路引脚图二、系统软件数据流程由现场总线端通过RS232口发送数据到以太网的数据流向，事先约定好HDLC的帧格式和数据传输的波特率。
数据通过串口缓冲区和以太网控制芯片缓冲区发送到网上，经过了HDLC解帧，单片机控制封包，添加以太网传输时所需的信息等处理。
反之则经过以太网芯片处理，单片机控制解包，HDLC封帧等步骤。
最终实现通信可能。
系统软件数据流图如下:软件数据流图按协议容的独立性和数据的存储传输可将软件设计划分为四个模块：串口发送与接收；HDLC协议的实现；单片机控制实现UDP协议封包与解包；DM9000芯片对数据传输的控制与处理。
软件功能模块图。