嵌入式系统技术核心
嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、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。
关键在于“硬件可裁减”、“体积小”“专用”
嵌入式系统代码一般固化在一个ROM中
除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还有以下特点：
(1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。
(2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。
(3)统一的接口。提供各种设备驱动接日.
(4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用.
(5)提供强大的网络功能，支持TCP门P协议及其它协议，提供TCP／UDP／IP／PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口.
(6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。
(7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统.
(8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性.
国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。现在，市场上非常流行的EOS产品，包括3Corn公司下属子公司的Palm OS，全球占有份额达50％，MicroS。fi公司的Wind。ws CE不过29％。在美国市场，Palm OS更以80％的占有率远超Windows CE。开放源代码的Linux很适于做信息家电的开发.
常见的嵌入式操作系统有
3Com公司下属子公司的Palm OS，
中科红旗软件技术有限公司开发的红旗嵌入式Linux
美商网虎公司开发的基于Xlinux 的嵌入式操作系统“夸克”，“夸克”是目前全世界最小的Linux
Microsoft公司的Windows CE
还有uClinux、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive 等等。
这些都是专用嵌入式操作系统
一什么是嵌入式系统
嵌入式系统一般指非PC 系统.有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材.它是以应用为中心.软硬件可裁减的.适应应用系统对功能.可靠性.成本.体积.功耗等综合性严格要求的专用计算机系统.简单地说.嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体.类似于PC 中BIOS 的工作方式.具有软件代码小.高度自动化.响应速度快等特点.特别适合于要求实时和多任务的体系.嵌入式系统主要由嵌入式处理器.相关支撑硬件.嵌入式操作系统及应用软件系统等组成.它是可独立工作的[器件".
嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备.如掌上PDA .移动计算设备.电视机顶盒.手机上网.数字电视.多媒体.汽车.微波炉.数字相机.家庭自动化系统.电梯.空调.安全系统.自动售货机.蜂窝式电话.消费电子设备.工业自动化仪表与医疗仪器等.
嵌入式系统的硬件部分.包括处理器/ 微处理器.存储器及外设器件和I/O 端口.图形控制器等.嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统.它不具备像硬盘那样大容量的存储介质.而大多使用EPROM . EEPROM 或闪存(Flash Memory) 作为存储介质.软件部分包括操作系统软件( 要求实时和多任务操作) 和应用程序编程.应用程序控制着系统的运作和行为,而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用.
二嵌入式处理器
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器.嵌入式微处理器一般具备 4 个特点: (1) 对实时和多任务有很强的支持能力.能完成多任务并且有较短的中断响应时间.从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度, (2) 具有功能很强的存储区保护功能.这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化.而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用.需要设计强大的存储区保护功能.同时也有利于软件诊断, (3) 可扩展的处理器结构.以能迅速地扩展出满足应用的高性能的嵌入式微处理器, (4) 嵌入式微处理器的功耗必须很低.尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此.功耗只能为mW 甚至μ W 级.
据不完全统计.目前全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000 种.流行的体系结构有30 多个系列.其中8051 体系占多半.生产这种单片机的半导体厂家有20 多个.共350 多种衍生产品.仅Philips 就有近100 种.现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器.越来越多的公司有自己的处理器设计部门.嵌入式处理器的寻址空间一般从64kB 到16MB .处理速度为0.1-2000MIPS .常用封装8-144 个引脚.
根据现状.嵌入式计算机可分成下面几类.
(1) 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit. EMPU)
嵌入式微处理器采用[增强型"通用微处理器.由于嵌入式系统通常应用于环境比较恶劣的环境中.因而嵌入式微处理器在工作温度.电磁兼容性以及可靠性方面的要求较通用的标准微处理器高.但是.嵌入式微处理器在功能方面与标准的微处理器基本上是一样的.根据实际嵌入式应用要求.将嵌入式微处理器装配在专门设计的主板上.只保留和嵌入式应用有关的主板功能.这样可以大幅度减小系统的体积和功耗.和工业控制计算机相比.嵌入式微处理器组成的系统具有体积小.重量轻.成本低.可靠性高的优点.但在其电路板上必须包括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.由嵌入式微
处理器及其存储器.总线.外设等安装在一块电路主板上构成一个通常所说的单板机系统.嵌入式处理器目前主要有Am186/88 . 386EX . SC-400 . Power PC . 68000 . MIPS . ARM 系列等.
(2) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit. MCU)
嵌入式微控制器又称单片机.它将整个计算机系统集成到一块芯片中.嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心.根据某些典型的应用.在芯片内部集成了ROM/EPROM . RAM .总线.总线逻辑.定时/ 计数器.看门狗. I/O .串行口.脉宽调制输出. A/D . D/A . Flash RAM . EEPROM 等各种必要功能部件和外设.为适应不同的应用需求.对功能的设置和外设的配置进行必要的修改和裁减定制.使得一个系列的单片机具有多种衍生产品.每种衍生产品的处理器内核都相同.不同的是存储器和外设的配置及功能的设置.这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配.从而减少整个系统的功耗和成本.和嵌入式微处理器相比.微控制器的单片化使应用系统的体积大大减小.从而使功耗和成本大幅度下降.可靠性提高.由于嵌入式微控制器目前在产品的品种和数量上是所有种类嵌入式处理器中最多的.而且上述诸多优点决定了微控制器是嵌入式系统应用的主流.微控制器的片上外设资源一般比较丰富.适合于控制.因此称为微控制器.通常.嵌入式微处理器可分为通用和半通用两类.比较有代表性的通用系列包括8051 . P51XA . MCS-251 . MCS-96/196/296 . C166/167 . 68300 等.而比较有代表性的半通用系列.如支持USB 接口的MCU 8XC930/931 . C540 . C541 ,支持I2C . CAN 总线. LCD 等的众多专用MCU 和兼容系列.目前MCU 约占嵌入式系统市场份额的70% .
(3) 嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor. EDSP
在数字信号处理应用中.各种数字信号处理算法相当复杂.这些算法的复杂度可能是O(nm) 的.甚至是NP 的.一般结构的处理器无法实时的完成这些运算.由于DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计.使其适合于实时地进行数字信号处理.在数字滤波. FFT .谱分析等方面. DSP 算法正大量进入嵌入式领域. DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP 功能.过渡到采用嵌入式DSP 处理器.嵌入式DSP 处理器有两类: (1)DSP 处理器经过单片化. EMC 改造.增加片上外设成为嵌入式DSP 处理器. TI 的TMS320C2000/C5000 等属于此范畴, (2) 在通用单片机或SOC 中增加DSP 协处理器.例如Intel 的MCS-296 和Infineon(Siemens) 的TriCore .另外.在有关智能方面的应用中.也需要嵌入式DPS 处理器.例如各种带有智能逻辑的消费类产品.生物信息识别终端.带有加解密算法的键盘. ADSL 接入.实时语音压解系统.虚拟现实显示等.这类智能化算法一般都是运算量较大.特别是向量运算.指针线性寻址等较多.而这些正是DSP 处理器的优势所在.嵌入式DSP 处理器比较有代表性的产品是TI 的TMS320 系列和Motorola 的DSP56000 系列. TMS320 系列处理器包括用于控制的C2000 系列.移动通信的C5000 系列.以及性能更高的C6000 和C8000 系列. 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 公司最近也推出了基于可重置嵌入式DSP 结构.采用低成本.低功耗技术制造的R.
E. A. L DSP 处理器.其特点是具备双Harvard 结构和双乘/ 累加单元.应用目标是大批量消费类产品.
(4) 嵌入式片上系统(System On Chip. SOC)
随着EDI 的推广和VLSI 设计的普及化.以及半导体工艺的迅速发展.可以在一块硅片上实现一个更为复杂的系统.这就产生了SOC 技术.各种通用处理器内核将作为SOC 设计公司的标准库.和其他许多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 . Verlog 等硬件语言描述.存储在器件库中.用户只需定义出其整个应用系统.仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品.这样除某些无法集成的器件以外.整个嵌入
式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去.应用系统电路板将变得很简单.对于减小整个应用系统体积和功耗.提高可靠性非常有利. SOC 可分为通用和专用两类.通用SOC 如Infineon(Siemens) 的TriCore . Motorola 的M-Core .以及某些ARM 系列器件.如Echelon 和Motorola 联合研制的Neuron 芯片等,专用SOC 一般专用于某个或某类系统中.如Philips 的Smart XA .它将XA 单片机内核和支持超过2048 位复杂RSA 算法的CCU 单元制作在一块硅片上.形成一个可加载Java 或C 语言的专用SOC .可用于互联网安全方面.
三嵌入式操作系统
嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件.它是嵌入式系统( 包括硬.软件系统) 极为重要的组成部分.通常包括与硬件相关的底层驱动软件.系统内核.设备驱动接口.通信协议.图形界面.标准化浏览器等Browser .嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点.如能够有效管理越来越复杂的系统资源,能够把硬件虚拟化.使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来,能够提供库函数.驱动程序.工具集以及应用程序 .与通用操作系统相比较.嵌入式操作系统在系统实时高效性.硬件的相关依赖性.软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点.
1. 嵌入式操作系统的种类
一般情况下.嵌入式操作系统可以分为两类.一类是面向控制.通信等领域的实时操作系统.如WindRiver 公司的VxWorks . ISI 的pSOS . QNX 系统软件公司的QNX . ATI 的Nucleus 等,另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统.这类产品包括个人数字助理(PDA) .移动电话.机顶盒.电子书. WebPhone 等.
a. 非实时操作系统
早期的嵌入式系统中没有操作系统的概念.程序员编写嵌入式程序通常直接面对裸机及裸设备.在这种情况下.通常把嵌入式程序分成两部分.即前台程序和后台程序.前台程序通过中段来处理事件.其结构一般为无限循环,后台程序则掌管整个嵌入式系统软.硬件资源的分配.管理以及任务的调度.是一个系统管理调度程序.这就是通常所说的前后台系统.一般情况下.后台程序也叫任务级程序.前台程序也叫事件处理级程序.在程序运行时.后台程序检查每个任务是否具备运行条件.通过一定的调度算法来完成相应的操作.对于实时性要求特别严格的操作通常由中断来完成.仅在中断服务程序中标记事件的发生.不再做任何工作就退出中断.经过后台程序的调度.转由前台程序完成事件的处理.这样就不会造成在中断服务程序中处理费时的事件而影响后续和其他中断.
实际上.前后台系统的实时性比预计的要差.这是因为前后台系统认为所有的任务具有相同的优先级别.即是平等的.而且任务的执行又是通过FIFO 队列排队.因而对那些实时性要求高的任务不可能立刻得到处理.另外.由于前台程序是一个无限循环的结构.一旦在这个循环体中正在处理的任务崩溃.使得整个任务队列中的其他任务得不到机会被处理.从而造成整个系统的崩溃.由于这类系统结构简单.几乎不需要RAM/ROM 的额外开销.因而在简单的嵌入式应用被广泛使用.
b. 实时操作系统
实时系统是指能在确定的时间内执行其功能并对外部的异步事件做出响应的计算机系统.其操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度.而且与这些操作进行的时间有关.[在确定的时间内"是该定义的核心.也就是说.实时系统是对响应时间有严格要求的.
实时系统对逻辑和时序的要求非常严格.如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果.实时系统有两种类型:软实时系统和硬实时系统.软实时系统仅要求事件响应是实时的.并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成,而在硬实时系统中.不仅要求任务响应要实时.而且要求在规定的时间内完成事件的处理.通常.大多数实时系统是两者的结合.实时应用软件的设
计一般比非实时应用软件的设计困难.实时系统的技术关键是如何保证系统的实时性.
实时多任务操作系统是指具有实时性.能支持实时控制系统工作的操作系统.其首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务.其次才着眼于提高计算机系统的使用效率.重要特点是要满足对时间的限制和要求.实时操作系统具有如下功能:任务管理( 多任务和基于优先级的任务调度) .任务间同步和通信( 信号量和邮箱等) .存储器优化管理( 含ROM 的管理) .实时时钟服务.中断管理服务.实时操作系统具有如下特点:规模小.中断被屏蔽的时间很短.中断处理时间短.任务切换很快.
实时操作系统可分为可抢占型和不可抢占型两类.对于基于优先级的系统而言.可抢占型实时操作系统是指内核可以抢占正在运行任务的CPU 使用权并将使用权交给进入就绪态的优先级更高的任务.是内核抢了CPU 让别的任务运行.不可抢占型实时操作系统使用某种算法并决定让某个任务运行后.就把CPU 的控制权完全交给了该任务.直到它主动将CPU 控制权还回来.中断由中断服务程序来处理.可以激活一个休眠态的任务.使之进入就绪态,而这个进入就绪态的任务还不能运行.一直要等到当前运行的任务主动交出CPU 的控制权.使用这种实时操作系统的实时性比不使用实时操作系统的系统性能好.其实时性取决于最长任务的执行时间.不可抢占型实时操作系统的缺点也恰恰是这一点.如果最长任务的执行时间不能确定.系统的实时性就不能确定.
可抢占型实时操作系统的实时性好.优先级高的任务只要具备了运行的条件.或者说进入了就绪态.就可以立即运行.也就是说.除了优先级最高的任务.其他任务在运行过程中都可能随时被比它优先级高的任务中断.让后者运行.通过这种方式的任务调度保证了系统的实时性.但是.如果任务之间抢占CPU 控制权处理不好.会产生系统崩溃.死机等严重后果.
2. 嵌入式操作系统的发展
嵌入式操作系统伴随着嵌入式系统的发展经历了4 个比较明显的阶段.
第一阶段是无操作系统的嵌入算法阶段.是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统.同时具有与监测.伺服.指示设备相配合的功能.这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中.一般没有操作系统的支持.通过汇编语言编程对系统进行直接控制.运行结束后清除内存.这一阶段系统的主要特点是:系统结构和功能都相对单一.处理效率较低.存储容量较小.几乎没有用户接口.由于这种嵌入式系统使用简便.价格很低.以前在国内工业领域应用较为普遍.但是已经远远不能适应高效的.需要大容量存储介质的现代化工业控制和新兴的信息家电等领域的需求.
第二阶段是以嵌入式CPU 为基础.以简单操作系统为核心的嵌入式系统.这一阶段系统的主要特点是: CPU 种类繁多.通用性比较差,系统开销小. 效率高,一般配备系统仿真器.操作系统具有一定的兼容性和扩展性,应用软件较专业.用户界面不够友好,系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行.
第三阶段是通用的嵌入式实时操作系统阶段.是以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统.这一阶段系统的主要特点是:嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上.兼容性好,操作系统内核精小.效率高.并且具有高度的模块化和扩展性,具备文件和目录管理.设备支持.多任务.网络支持.图形窗口以及用户界面等功能,具有大量的应用程序接口(API) .开发应用程序简单,嵌入式应用软件丰富.
第四阶段是以基于Internet 为标志的嵌入式系统.这是一个正在迅速发展的阶段.目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet 之外.但随着Internet 的发展以及Internet 技术与信息家电.工业控制技术等结合日益密切.嵌入式设备与Internet 的结合将代表着嵌入式技术的真正未来.
3. 使用实时操作系统的必要性
嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛.尤其在功能复杂.系统庞大的
应用中显得愈来愈重要.
首先.嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性.在控制系统中.出于安全方面的考虑.要求系统起码不能崩溃.而且还要有自愈能力.不仅要求在硬件设计方面提高系统的可靠性和抗干扰性.而且也应在软件设计方面提高系统的抗干扰性.尽可能地减少安全漏洞和不可靠的隐患.长期以来的前后台系统软件设计在遇到强干扰时.使得运行的程序产生异常.出错.跑飞.甚至死循环.造成了系统的崩溃.而实时操作系统管理的系统.这种干扰可能只是引起若干进程中的一个被破坏.可以通过系统运行的系统监控进程对其进行修复.通常情况下.这个系统监视进程用来监视各进程运行状况.遇到异常情况时采取一些利于系统稳定可靠的措施.如把有问题的任务清除掉.
其次.提高了开发效率.缩短了开发周期.在嵌入式实时操作系统环境下.开发一个复杂的应用程序.通常可以按照软件工程中的解耦原则将整个程序分解为多个任务模块.每个任务模块的调试.修改几乎不影响其他模块.商业软件一般都提供了良好的多任务调试环境. 再次.嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力. 32 位CPU 比8 . 16 位CPU 快.另外它本来是为运行多用户.多任务操作系统而设计的.特别适于运行多任务实时系统. 32 位CPU 采用利于提高系统可靠性和稳定性的设计.使其更容易做到不崩溃.例如. CPU 运行状态分为系统态和用户态.将系统堆栈和用户堆栈分开.以及实时地给出CPU 的运行状态等.允许用户在系统设计中从硬件和软件两方面对实时内核的运行实施保护.如果还是采用以前的前后台方式.则无法发挥32 位CPU 的优势.
从某种意义上说.没有操作系统的计算机( 裸机) 是没有用的.在嵌入式应用中.只有把CPU 嵌入到系统中.同时又把操作系统嵌入进去.才是真正的计算机嵌入式应用.
4. 实时操作系统的优缺点
在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易.不需要大的改动就可以增加新的功能.通过将应用程序分割成若干独立的任务模块.使应用程序的设计过程大为简化,而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速.可靠的处理.通过有效的系统服务.嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用.但是.使用嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM/RAM 开销. 2-5% 的CPU 额外负荷.以及内核的费用.
嵌入式操作系统由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成.能够运行在各种不同的硬件平台上.提供最基本的程序运行环境和接口.成为应用软件运行的基础.
另外:嵌入式系统是以应用为中心.以计算机技术为基础.并且软硬件可裁剪.适用于应用系统对功能.可靠性.成本.体积.功耗有严格要求的专用计算机系统.它一般由嵌入式微处理器.外围硬件设备.嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成.用于实现对其他设备的控制.监视或管理等功能.
嵌入式系统一般指非PC系统.它包括硬件和软件两部分.硬件包括处理器/微处理器.存储器及外设器件和I/O端口.图形控制器等.软件部分包括操作系统软件(OS)(要求实时和多任务操作)和应用程序编程.有时设计人员把这两种软件组合在一起.应用程序控制着系统的运作和行为,而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用.
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器.嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点:
1)对实时多任务有很强的支持能力.能完成多任务并且有较短的中断响应时间.从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度.
2)具有功能很强的存储区保护功能.这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化.而为了避免在
软件模块之间出现错误的交叉作用.需要设计强大的存储区保护功能.同时也有利于软件诊断.
3)可扩展的处理器结构.以能最迅速地开展出满足应的最高性能的嵌入式微处理器.
4)嵌入式微处理器必须功耗很低.尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此.如需要功耗只有mW甚至μW级.
嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点:
1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中.它通常都具有低功耗.体积小.集成度高等特点.能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部.从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化.移动能力大大增强.跟网络的耦合也越来越紧密.
2.嵌入式系统是将先进的计算机技术.半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物.这一点就决定了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.
3.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计.量体裁衣.去除冗余.力争在同样的硅片面积上实现更高的性能.这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力
4.嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起.它的升级换代也是和具体产品同步进行.因此嵌入式系统产品一旦进入市场.具有较长的生命周期.
5.为了提高执行速度和系统可靠性.嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中.而不是存贮于磁盘等载体中.
6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力.即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的.必须有一套开发工具和环境才能进行开发.
嵌入式系统原理与应用技术
1.嵌入式系统的定义：一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。 2.嵌入式系统的特征：（1）通常是面向特定应用的。具有功耗低、体积小和集成度高等特点。（2）硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。（3）实时系统操作支持。（4）嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进行。（5）为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。 3.ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和安全产品、无线通信、消费类电子产品。 4.ARM嵌入式微处理器的特点：（1）体积小、低功耗、低成本、高性能。（2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，兼容8位/16位器件。（3）使用单周期指令，指令简洁规整。（4）大量使用寄存器，大多数数据都在寄存器中完成，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。（5）寻址方式简单灵活，执行效率高。（6）固定长度的指令格式。 5.嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户软件构成。 2.哈佛体系结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。 3.嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器（EMPU）、嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SoC) 4.ARM7采用3级流水线结构，采用冯·诺依曼体系结构；ARM9采用5级流水线结构，采用哈佛体系结构。 5.ARM处理器共有37个32bit寄存器，包括31个通用寄存器和6个状
嵌入式技术基础与实践_习题参考答案
单片机习题参考答案 第1章概述习题参考答案 1．嵌入式系统的基本含义是什么？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？ 答：即MCU的含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM 等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计。MCU从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求。因此以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。 简述嵌入式系统的特点以及应用领域。 答：嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现;嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法;使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质;开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识;嵌入式系统的其他特点,比如紧张的资源，较高稳定性要求，低功耗，低成本等。一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。 3．比较MCU与CPU的区别与联系。 答：CPU是一个单独的PC处理器。而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。所以可以这么说，MCU 是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU紧紧是一个处理器而已。 4．举例说明嵌入式系统在日常生活中的应用。 答：日常数码产品：手机，MP3，U盘，相机等。 日常工业类：冰箱，空调，微波炉，汽车等。 5．C语言的那些特性使得它成为嵌入式系统中使用频率最高的高级语言。 答：相比底端汇编，更简单易学；与高级语言如（C++，C#，java等）相比，执行效率高，编译后的编码体积小，而且支持好的编译器还支持嵌入汇编代码；对位的操纵能力很强。6．阅读光盘中【第01章(概述)阅读资料】中的“嵌入式C语言工程简明规范”，用一页纸给出嵌入式C语言工程简明规范的要点。 答：此规范主要针对单片机编程语言和08编译器而言，包括命名、注释、编码规范性等内容。建议在一个工程或者一个项目中尽量遵循相同的代码规范，而不是说你只能拥有一个代码规范。 （1）命名规则：命名清晰明了，有明确含义，使用完整单词或约定俗成的缩写。通常，较短的单词可通过去掉元音字母形成缩写；较长的单词可取单词的头几个字母形成缩写。即"见名知意"；命名风格要自始至终保持一致；命名中若使用特殊约定或缩写，要有注释说明；为了代码复用，命名中应避免适用与具体项目相关的前缀；应使用英语命名。 （2）注释：注释基本原则就是有助于对程序的阅读理解，说明程序在"做什么"，解释代码的目的、功能和采用的方法。一般情况源程序有效注释量在30％左右。注释语言必须准确、易懂、简洁。边写代码边注释，修改代码同时修改相应的注释，不再有用的注释要删除。汇编和C中都用"//"，取消";" 不使用段注释" /* */ "（调试时可用）。 使用文件注释必须说明文件名、项目名称、函数功能、创建人、创建日期、版本信息等相关信息。修改文件代码时，应在文件注释中记录修改日期、修改人员，并简要说明此次修改的目的。所有修改记录必须保持完整。文件注释放在文件顶端，用"/*……*/"格式包含。
《嵌入式系统开发技术》设计报告
嵌入式系统开发技术 设计报告 组长： 成员： 中国石油大学（华东）计算机与通信工程学院计算机科学系 二0 年12 月
一、引言 OpenCV的全称是：Open Source Computer Vision Library。OpenCV是一个基于（开源）发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows和Mac OS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列C 函数和少量C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。它的应用领域非常广泛，包括人机互动、物体识别、图像分割、人脸识别、机器视觉、汽车安全驾驶等。随着手机性能的不断提高，OpenCV往安卓上移植已经成为可能，安卓设备移植上OpenCV之后将能够进行复杂的图像处理和视频分析工作，人们不必拘泥于使用固定的设备进行图像以及视频的处理，从而增加了处理的灵活性。 本课程设计实现的就是OpenCV到安卓的移植以及在安卓上实现一个简单的图像处理应用。Android应用程序是通过Android SDK（Software Development Kit）利用Java编程语言进行开发，同时也可以通过JNI调用C动态库，不过这种开发方式存在技术障碍，伴随着Android NDK(Native Development Kit)的问世，使得“JA V A+C”的开发方式走向成熟。 二、总体设计 1、功能描述 本课程设计分为以下四个模块，各模块功能介绍如下： Android-OpenCV项目： OpenCV中大部分重要API在该项目中已经封装成了JA V A接口，为安卓上的OpenCV开发提供C、C++函数支持。 Android NDK： 它包括从C / C++生成原生代码库所需要的工具和build files，能够将一致的原生库嵌入可以在Android设备上部署的应用程序包文件（application packages files ，即.apk文件）中，支持所有未来Android平台的一些列原生系统头文件和库。在本课程设计中担任重要角色，包括交叉编译OpenCV源代码、编译测试程序等。 Cygwin: Windows下模拟Linux操作环境，在其中执行NDK编译。 Eclipse： Android开发环境，开发android程序，生成可执行的.apk文件,连接真机或虚拟机进行调试。 2、设计特色 本课程设计的特色在于成功的将android-opencv移植到eclipse开发环境中去，实现了在android设备开发图像处理、视频分析应用，提高了android设备的使用价值。编译环境采用Android NDK+Cygwin，方便开发者在windows环境下开发“java+c”程序。 3、体系结构
arm嵌入式系统基础教程课后答案.doc
arm 嵌入式系统基础教程课后答案【篇一：arm 嵌入式系统基础教程习题答案周立功】 /p> 1 、举出3 个书本中未提到的嵌入式系统的例子。 答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒 2、什么叫嵌入式系统 嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、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。 3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？ 嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。 嵌入式微处理器(embedded microprocessor unit, empu) 嵌入式微控制器(microcontroller unit, mcu) 嵌入式dsp 处理器(embedded digital signal processor, edsp) 嵌入式片上系统(system on chip) 4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？ 是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实 时操作系统提高了系统的可靠性。其次，提高了开发效率，缩短了 开发周期。再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位cpu 的多任务潜力。 第二章 1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务 是什么？ 项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结 束项目 4 个阶段。识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资 收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。 提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。 执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定 期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。 结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系 统交接给维护人员；结清各种款项。 2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？ 在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行 的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估
嵌入式系统技术实验指导
《嵌入式系统技术》 实验指导 桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院
2013.10 实验一 KEIL MDK 编程环境及实验箱使用入门 一、实验目的： 1、掌握MDK建立工程、设置工程的方法； 2、掌握MDK编译工程、链接工程的方法； 3、掌握MDK仿真调试的方法； 二、实验内容： 1、参考本次实验的实验步骤，完成本次实验，以及实验步骤中的几个思考题 2、参考教材66页有关MDK工具的配置回答以下几个问题 （1）MDK提供的两种调试模式 （2）如何在工程中打开存储单元观察窗口 （3）如何在工程中设置断点 三、实验原理： Keil公司开发的ARM开发工具 MDK（Microcontroller Development Kit），是用来开发基于ARM核的系列微控制器的嵌入式应用程序。它适合不同层次的开发者使用，包括专业的应用程序开发工程师和嵌入式软件开发的入门者。MDK包含了工业标准的Keil C编译器、宏汇编器、调试器、实时内核等组件，支持所有基于ARM 的设备，能帮助工程师按照计划完成项目。本次实验主要熟悉软件的使用过程以及编译代码的下载过程。 四、实验步骤： （1）启动MDK； （2）建立项目； （3）设置工程 （4）建立文件并将文件添加到过程； （5）输入代码； （6）编译连接；
（7）下载代码在线调试。 五、实验要求 1. 总结软件使用过程； 1．总结CORTEXM3处理器的开发流程和调试方法； 实验二数字I/O实验 1、实验目的 1、了解通用I/O接口的接口和性能； 2、了解复用功能和重映射； 3、掌握通用I/O接口的程序设计方法。 2、实验原理 CORTEX 处理器的一个GPIO引脚包含以下几个寄存器： ①两个32位的配置寄存器（GPIOx_CRL,GPIOx_CRH） ②两个32位的数据寄存器（GPIOx_IDR,GPIOx_ODR） ③一个16位的复位寄存器（GPIOx_BRR） ④一个32位的置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR） ⑤一个32位的锁定寄存器（GPIOx_LCKR）。 所有寄存器不允许按照半字节或字节访问，必须按32位字访问。1.1.2每一个GPIO引脚都可以在程序中配置成如下几种模式：输入悬空，输入上拉，输入下拉，模拟输入，开漏输出，推挽式输出，，推挽式复用功能，开漏复用功能。
嵌入式系统应用实例
嵌入式系统应用实例——智能家居 智能家居 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境 智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。 又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，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，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。 智能家居主机
什么是嵌入式软件开发嵌入式系统软件开发所需要学习那些知识_百(精)
什么是嵌入式软件开发?嵌入式系统软件开发所需要学习那些知识? 随着智能化和信息化网络化的不断发展,嵌入式技能已经日趋成为一种新时代新技术革命的关键。对于嵌入式系统和嵌入式软件开发人员来说,这份职业无疑是种高端应用技术的结合。是一个很有前景的职业。 嵌入式趋势来势汹涌,目前为止已经被很多企业所应用,对于这方面人才的需求更是倍感吃紧。关于嵌入式具体应用不做详细的解说,在这里有必要强调一下,嵌入式软件开发是含义,和要想在嵌入式软件开发中取得不菲的成绩所需掌握那些最基础的知识。 嵌入式技术执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统。嵌入式系统不能使用通用型计算机,而且运行的是固化的软件,嵌入式技术及应用是计算机应用技术的新发展,具有广泛的应用领域和发展前景,就业形势看好。 嵌入式系统是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑,笼统地来说,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、功耗等严格要求的专用计算机系统。 这么多的应用可见嵌入式系统的前景和人才需求是相当大的,在最近几年中关于这一类的培训也层出不穷,所涉及到的课程和知识点相对来说还是有点差异的,在深圳达内福田培训中心网站上看到了关于嵌入式系统软件开发所需要掌握的几大知识点,感觉划分的很细致。 主要包含以下8个核心部分 1.Linux操作系统核心
ARM嵌入式系统基础教程复习
《嵌入式系统基础教程》复习 1.什么是嵌入式系统？其特点有些什么？ 答：嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。” 特点：1）是专用的计算机系统，用于特定的任务； 2）资源较少，可以裁减； 3) 功耗低，体积小，集成度高，成本低; 4）使用实时操作系统； 5) 可靠性要求更高，具有系统测试和可靠性评估体系; 6）运行环境差异大 7）大部分程序固化在ROM中； 8) 较长的生命周期； 9）嵌入式微处理器通常包含专用调试电路 2.嵌入式系统的BooTLoader的功能是什么？ 答：BootLoader是系统加电后、操作系统内核或用户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序代码。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。（对于嵌入式系统来说，有的使用操作系统，也有的不使用操作系统，但在系统启动时都必须运行BootLoader，为系统运行准备好软硬件环境。） 3.目前嵌入式操作系统有哪些？ 答：1）μC/OS-II 嵌入式操作系统内核；2）VxWorks嵌入式实时操作系统；3）WinCE操作系统；4）Linux操作系统；5）Symbian操作系统 4.构造嵌入式开发环境有哪几种形式？ 答：1）交叉开发环境；2）软件模拟环境；3)评估电路板 5.嵌入式系统开发的基本流程? 答：1）系统定义与需求分析； 2）系统设计方案的初步确立； 3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证； 4）完善初步方案、初步方案实施； 5）软硬件集成测试； 6）系统功能性能测试及可靠性测试。 6.什么是可编程片上系统？ 答：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SOPC。它是一种特殊的嵌入式系统，首先它是SOC，即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能，具有一般SOC基本属性；其次，它又具备软硬件在系统可编程的功能，是可编程系统，具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。 7.有时要使用Thumb技术的原因 答：（Thumb指令集是把32位的ARM指令集的一个子集重新编码后形成的一个特殊的16位指令集。）在性能和代码大小之间取得平衡，在需要较低的存储代码时采用Thumb指令系统用Thumb指令编写最小代码量的程序（能够很好的解决代码长度的问题），却取得以ARM代码执行的最好性能，可以带来低功耗,小体积,低成本。 8.ARM处理器的工作模式有哪几种？ 答：1）正常用户模式（user）； 2）快速中断模式（fiq）； 3）普通中断模式（irq）； 4）操作系统保护模式（svc）或管理模式； 5）数据访问中止模式（abt）； 6）处理未定义指令的未定义模式（und）； 7）运行特权级的操作系统任务的系统模式（sys）。 9.寄存器R13，R14，R15的专用功能各是什么？ 答：1）寄存器R13保存堆栈指针SP；
嵌入式技术的研究发展现状
嵌入式技术的研究发展 现状 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
嵌入式技术的研究发展现状 引言：在现在日益信息化的社会中，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人，需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档，进行工作管理和生产控制的计算机"机器"；各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机，任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品，小到mp3，PDA等微型数字化产品，大到网络家电，智能家电，车载电子设备。而在工业和服务领域中，使用嵌入式技术的数字机床，智能工具，工业机器人，服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。 一、嵌入式技术和嵌入式系统的定义及特点 嵌入式技术是将计算机作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统中的一种技术,也就是说,它将软件固化集成到硬件系统中,将硬件系统与软件系统一体化。嵌入式具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点,因而进入21世纪后其应用越来越广泛,例如,各种家用电器如电冰箱、自动洗衣机、数字点电视机、数码相机等广泛应用这种技术。 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。它是计算机的一种应用形式，通常指埋藏在宿主设备中的微处理机系统，此类计算机一般不被设备使用者在意，亦称埋藏式计算机，典型机种如微控制器、微处理器和DSP等。 嵌入式系统可以称为后PC时代和后网络时代的新秀。与传统的通用计算机，数字产品相比，利用嵌入式技术的产品有其自己的特点： 1、由于嵌入式系统采用的是微处理器，实现相对单一的功能，采用独立的操作系统，所以往往不需要大量的外围器件。因而在体积上，功耗上有其自身的优势。相比之下，一个使用Windows CE的PDA，仅靠机内电源就可以使用几天，而任何一台笔记本仅仅能够支持3小时左右。 2、嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物，是一门综合技术学科。由于空间和各种资源相对不足，嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。
基于ARM的嵌入式系统的应用技术.
基于ARM的嵌入式系统的应用技术 摘要：较详细地分析了基于 ARM的嵌入式系统的技术特点,嵌入式系统的开发设计过程、体系结构,以及硬件和软件的设计方法。 关键词：嵌入式系统；ARM；体系特点 嵌入式系统具有便利灵活、性能价格比高、嵌入性强等特点,可以嵌入到现有任何信息家电和工业控制系统中。从软件角度来看,嵌入式系统具有不可修改性、系统所需配置要求较低、系统专业性和实时性较强等特点。 1、嵌入式系统的技术特点 1.1系统精简 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物 ,这一点就决定了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专用性强 嵌入式系统中的 CPU与通用型 CPU的最大不同就是前者大多工作在为特定用户群设计的系统中。通常,嵌入式系统 CPU都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用 CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于整个系统设计趋于小型化。 1.3高实时性 为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中,而不是存贮于磁盘等载体中。 1.4专用开发环境 嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。在设计完成以后,用户如果需要修改其中的程序功能,也必须借助于一套开发工具和环境。 2、嵌入式系统的开发设计 2.1系统需求分析 根据项目需求,确定设计任务和设计目标,对系统的功能、性能、生产成本、功耗、物理尺寸及重量等方面进行设定,并根据这些需求分析,制定可行性分析报告. 2.2体系结构设计 描述系统如何实现系统的整体功能需求,包括对系统硬件、软件和执行装置的功能划分,系统硬件和软件的组成及设备的选型等。在嵌入式系统的开发设计中,通常很难把系统的硬件和软件完全分开,因此,在考虑系统整体设计时,应先考虑系统软件的结构,然后再设计系统的硬件体系结构和实现方法. 2.3硬件软件的协同设计 根据体系结构设计结果,对系统的硬件、软件进行详细设计。这一步骤通常也称为“构件设计”。在体系结构设计中,描述的是需要什么样的构件,而在构
三级嵌入式系统开发技术-5 (1)
三级嵌入式系统开发技术-5 (总分：100.00，做题时间：90分钟) 一、填空题(总题数：44，分数：100.00) 1.当前，智能手机之类的高端嵌入式系统应用，其主要特征是硬件采用 1位的CPU，软件配置了功能丰富的操作系统和图形用户界面。 （分数：4.00） 解析：32 2.SoC芯片是一种超大规模集成电路，它的开发过程极其复杂，其中大部分工作都是借助于EDA工具完成的，EDA的中文名称是 1。 （分数：4.00） 解析：电子设计自动化 3.在IC行业，已完成并经过验证的IC电路具有固定的不可再分解的功能特性，人们称之为“核”，它们属于知识产权保护的范畴，所以也称为知识产权核或 1核。 （分数：4.00） 解析：IP 4.某人使用电子书阅读器阅读一部中文长篇小说，其电子文本的格式为.txt，文件的实际大小为236KB，该小说包含的汉字大约有 1万字。 （分数：4.00） 解析：11.8 5.数字视频的数据量非常大，存储和传输时必须进行数据压缩。目前在VCD、DVD、数字有线电视、卫星电视等应用领域中广泛采用的压缩编码标准是国际标准化组织(ISO)制订的，其名称为 1。 （分数：4.00） 解析：MPEG 6.通过无线局域网(WLAN)接入Internet是目前无线上网的途径之一。WLAN技术采用IEEE 802.11协议，技术日益成熟，性能不断提高，目前普遍使用的IEEE 802.11n协议可以支持的数据传输速率已经达到 1，甚至更高。 （分数：4.00） 解析：108Mb/s 7.ARM公司把它的系列处理器划分为五个大的系列，分别是以ARM7/9/11为代表的经典ARM处理器、以Cortex-M等为代表的 1处理器、以Cortex-R等为代表的 2处理器、以Cortex-A5/A8/A9/A15为代表的应用Cortex处理器以及以SecureCore为代表的 3处理器。 （分数：2.00） 解析：ARM Codex嵌入式 ARM Codex实时嵌入式专家 8.在ARM处理器中，通用寄存器有R0～R15，其中无论何种模式、无论什么状态下都可以作为通用寄存器使用的寄存器是1，作为堆栈指针SP使用的寄存器是R13，作为程序链接寄存器LR的是R14，作为程序计数器PC的是R15。 （分数：2.00） 解析：R0～R7寄存器 9.经典ARM处理器复位后自动进入的地址为 1，外部快速中断的向量地址为0x0000001C。
孟祥莲嵌入式系统原理及应用教程部分习题答案
习题1 1. 嵌入式系统的概念的是什么？答：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、功耗等严格要求的专用计算机系统。（嵌入式系统是嵌入式到对象体系中的，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？ 答：系统内核小；专用性强；运行环境差异大；可靠性要求高；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和工作环境 4. 嵌入式系统的功能是什么？答：提供强大的网络服务小型化，低成本，低 功能；人性化的人机界面；完善的开发平台 5. 嵌入式系统的硬件平台由哪些部分组成？答：嵌入式系统的硬件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，外部设备必要的辅助接口组成的。 7. 嵌入式操作系统的主要特点是什么？答：体积小；实时性；特殊的开发调试环境。 8. 叙述嵌入式系统的分类。答：按嵌入式微处理器的位数分类可以分为4 位、 8 位、16 位、32 位和64 位等；按软件实时性需求分类可以分为非实时系统（如PDA）， 软实时系统（如消费类产品）和硬实时系统（如工业实时控制系统）按嵌入式系统的复杂程度分类可以分为小型嵌入式系统，中型嵌入式系统和复杂嵌入式系统。 习题2 处理器和工作状态有哪些？
答：ARM犬态：此时处理器执行32位的的字对齐的ARS旨令。 Thumb犬态：此时处理器执行16位的，半字对齐的Thumb旨令 2.叙述ARM9内部寄存器结构，并分别说明R13 R14 R15寄存器的 作用。 答：共有37个内部寄存器，被分为若干个组（BANK，这些寄存器包括31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针）6个状态寄存器。R13用作堆栈指针，R14称为子程序链接寄存器，R15用作程序计数器。处理器的工作模式有哪些？ 答：用户模式：ARM处理器正常的程序执行状态。 快速中断模式：用于高速数据传输或通道处理 外部中断模式：用于通用中断处理管理模式：操作系统使用的保护模式数据访问终止模式：当数据或指令预期终止时进入该模式，可用于虚拟存储器及存储保护 系统模式：运行具有特权的操作系统任务 未定义指令终止模式：当未定义的指令执行时进入该模式，可用 于支持硬件协处理器的软件仿真。 微处理器支持的数据类型有哪些？ 答：ARM微处理器中支持字节（8位）、半字（16位），字（32 位）
嵌入式系统开发技术
XX邮电大学研究生堂下考试答卷 考试科目嵌入式系统开发技术 一、【实验题目】 实验题目：QT程序设计之数码管 二、【实验目的】 实验目的： 1、学会开发板的挂载； 2、掌握数码管驱动程序的编写方法； 3、熟练并掌握QT程序设计的控制界面设计方法； 4、学会对QT应用程序进行条件编译和下载； 5、通过QT应用程序，可操控数码管进行加1计数或者 减1计数。 三、【实验步骤】 1、先进行开发板的挂载： ①安装交叉编译器：将压缩包cross-4.2.2-eabi.tar.bz2解压 到/usr/local/arm目录下即可。 ②编译UBOOT：将压缩包uboot1.1.6_FORLINX_6410.tgz
解压到/forlinux目录下，并用make smdk6410_config进行配置,然后用make编译。 ③编译Linux-2.6.28: 将压缩包 linux2.6.28_FORLINX_6410.tgz解压到/forlinux录下，用make menuconfig命令，依次进入Device Drivers->Graphics support->Support for frame buffer drivers->Select LED Type目录下，选择液晶屏类型，分辨率为640×480。按Esc推出并保存。然后用make zImage命令编译内核。 ④在电脑上查看设备端口号，并用超级终端建立连接。在ubuntu上配置IP地址为172.24.58.11并重启开发板，在超级终端界面中快速按下空格键，输入setenv bootargs"root=/dev/nfsnfsroot=172.24.58.11:/forlinux/root ip= 172.24.58.22:172.24.58.11:172.24.58.1:255.255.255.0::eth 0:console=ttySAC0,115200"后按下回车，并输入saveenv 保存配置。 ⑤重启开发板，超级终端界面显示如下即挂载成功
我国嵌入式技术的发展和现状
学号：20097610144 班级：09级1班 姓名：王丹
我国嵌入式技术的现状与发展 嵌入式系统是计算机的一种应用形式，通常指埋藏在宿主设备中的微处理机系统，此类计算机一般不被设备使用者在意，亦称埋藏式计算机，典型机种如微控制器、微处理器和DSP等。 随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国著名未来学家尼葛洛庞帝在1999年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能（电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中，对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元，2000年达到13000亿美元，预计2005年，销售额将达18000亿美元。 进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播（DAB）也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。所有上述产品中，都离不开嵌入式系统技术。像前途无可计量的维纳斯计划生产机顶盒，核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术。在个人领域中，嵌入式产品将主要是个人商用，作为个人移动的数据处理和通讯软件。由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面，GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很
大的亲和力。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。 目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。近期长虹推出的ADSL产品，结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。 硬件方面，不仅有各大公司的微处理器芯片，还有用于学习和研发的各种配套开发包。目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究，已经相对比较成熟，实现各种功能的芯片应有尽有。而且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量。从软件方面讲，也有相当部分的成熟软件系统。国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银(CoreTek)公司的嵌入式软件开发平台Delta System，中科院推出的Hopen嵌入式操作系统（虽然还不够完善）。同时由于是研究热点，所以我们可以在网上找到各种各样的免费资源，从各大厂商的开发文档，到各种驱动，程序源代码，甚至很多厂商还提供微处理器的样片。这对于我们从事这方面的研发，无疑是个资源宝库。对于软件设计来说，不管是上手还是进一步开发，都相对来说比较容易。这就使得很多生手能够比较快的进入研究状态，利于发挥大家的积极创造性。
嵌入式技术基础与实践(第3版)课后习题1-8章答案
试阅： hello ---------------------正文 第一章 1．嵌入式系统的基本含义是什么？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？ 答：即MCU的含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计。MCU从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求。因此以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。 2．简述嵌入式系统的特点以及应用领域（举例）。 答：嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现;嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法;使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质;开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识;嵌入式系统的其他特点,比如紧张的资源，较高稳定性要求，低功耗，低成本等。 一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。 日常数码产品：手机，MP3，U盘，相机等。 日常工业类：冰箱，空调，微波炉，汽车等。 3．比较MCU与CPU的区别与联系。 答：CPU是一个单独的PC处理器。而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。所以可以这么说，MCU 是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU仅仅是一个处理器而已。 4. 总结嵌入式系统常用术语。 硬件：封装，印刷电路板，动态可读写随机存储器与静态可读写随机存储器，只读存储器，闪速存储器，模拟量与开关量。 通信：并行通信，串行通信，串行外设接口，集成电路互连总线，通用串行总线，控制器局域网，背景调试模式，边界扫描测试协议，串行线调试技术。 功能模块及软件：通用输入/输出，A/D与D/A，脉冲宽度调制器，看门狗，液晶显示，发光二级管，键盘，实时操作系统。 5．C语言的那些特性使得它成为嵌入式系统中使用频率最高的高级语言。 答：相比底端汇编，更简单易学；与高级语言如（C++，C#，java等）相比，执行效率高，编译后的编码体积小，而且支持好的编译器还支持嵌入汇编代码；对位的操纵能力很强。
三级嵌入式系统开发技术-3 (1)
三级嵌入式系统开发技术-3 (总分：100.00，做题时间：90分钟) 一、综合题(总题数：4，分数：100.00) 1.以下不完整的程序完成的功能是取内存单元0x38000000的值(无符号数)，如果该值超过0x80000000，则循环累加队列中的所有元素(由Array2指示)，直到遇到结束标志0xAA55为止，结果放在R4，R0指向队列头，使用命令LDR R1，[R0，#2]!来装载，累加结束转到NEXT2；否则把一个含64个带符号的16位数据组成的队列(由Array1指示)求平方和放到R5中。试填写ARM汇编程序片段中的空白，完善该程序。AREA MyExCode,CODE,READONLY ENTRY CODE32 ;32位ARM模式代码 Addr1 ______0x38000000 ; 定义Addr1地址为0x38000000 Data1 EQU 0x80000000 START LDR R1,=Addr1 ;将内存地址装入寄存器R1中 ______ ; 取内存数据到R0中 CMP R0，#0x80000000 ______ ; 超过0x80000000转向GOING1 MOV R7,#64 ;64个带符号数据，数据个数 LDR R0,=Array1 ;取数据队列首地址 MOV R5,#0 ;平方和初始化为0 NEXT1 ______ ; 取16位的数(半字)到R1且R0←R0+2 MUL R6,R1,R1 ;求数据平方放R6中 ______ ; 求平方和放R5中 ______ ; 数据个数减1 BNE______ ; 64个数据未处理完则继续 GOING1 MOV R4,#0 ;累加和初始化为0 ______ ; 取待累加的数据首地址到R0 LOOPM LDR R1,[R0,#2]! ;取待累加的数据放R1中，地址自动更新，R0=R0+2 ______ ; 判断是不是结束了(特征0xAA55) BEQ NEXT2 ;如果遇到结束标志则转NEXT2 ADD R4,R4,R1 ;累加数据到R4中 ______LOOPM ; 直接返回LOOPM继续累加 NEXT2 B START AREA BUFDATA,DATA,READWRITE ;定义一个可读/写的数据段BUFDATA Array1 DCW 0x0123,1,4,0x6789,0xof,… ;64个16位有符号数 Array2 DCD 0x11 ;若干个32位无符号数，以0为结束 DCD 0x22 DCD 0x33 … DCD 0 END ;整个程序结束 （分数：30.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析：EQU LDR RO，[R1]
嵌入式系统技术核心
嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、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。 关键在于“硬件可裁减”、“体积小”“专用” 嵌入式系统代码一般固化在一个ROM中 除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还有以下特点： (1)可装卸性。开放性、可伸缩性的体系结构。 (2)强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。 (3)统一的接口。提供各种设备驱动接日. (4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用. (5)提供强大的网络功能，支持TCP门P协议及其它协议，提供TCP／UDP／IP／PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口. (6)强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。 (7)固化代码。在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统. (8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性. 国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。现在，市场上非常流行的EOS产品，包括3Corn公司下属子公司的Palm OS，全球占有份额达50％，MicroS。fi公司的Wind。ws CE不过29％。在美国市场，Palm OS更以80％的占有率远超Windows CE。开放源代码的Linux很适于做信息家电的开发. 常见的嵌入式操作系统有 3Com公司下属子公司的Palm OS， 中科红旗软件技术有限公司开发的红旗嵌入式Linux 美商网虎公司开发的基于Xlinux 的嵌入式操作系统“夸克”，“夸克”是目前全世界最小的Linux Microsoft公司的Windows CE
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。由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的应用，但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息家电等场合的需要。 （2）简单操作系统阶段 20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，Ic制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I／O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片VLSI中，制造出面向I ／0设计的微控制器，并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀。与此同时，嵌入式系统的程序员也开始基于一些简单的操作系统开发嵌入式应用软件，大大缩短了开发周期、提高了开发效率。 （3）实时操作系统阶段 20世纪9O年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步飞速发展，而面向实时信号处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、低功耗的方向发展。随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，逐渐形成了实时多任务操作系统(RTOS)，并开始成为嵌入式系统的主流。 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：操作系统的实时性得到了很大改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和扩展性。此时的嵌入式操作系统已经具备了