嵌入式处理器及最小系统
Tel 87556304 (O)
2.1
(RAM/ROM) ( I/O) (
)
2.1.1
CPU CPU CPU CPU
CPU (Complex Instruction Set Computer, CISC) (Reduced Instruction Set Computer, RISC)
(Pipeline)
(Instruction Fetch) (Instruction Decode) (Instruction Execute) (Storage)
T T = t IF + t ID + t IE + t S
CPU
(Big Endian) (Little Endian)
(Byte Endian)
Big Endian
Little Endian Intel x86 Motorola PowerPC
2.1.2
4/8/16/32/64
(MIPS)
( ) (MHz)
1MIPS/MHz 0.1MIPS/MHz MCU
mW/Hz W/Hz
8 64KB 16 1MB 32 16MB~4GB
MCU
I/O
(Mean Time Between Failures, MTBF) MTBF
0~70 -40~85 -55~125
x86 (PC104)
1000
2.2
2.2.1
“ ” /
嵌入式系统设计题库
一、单项选择题 1、在CPU和物理内存之间进行地址转换时，（B ）将地址从虚拟（逻辑）地址空间映射到物理地址空间。 A．TCB B．MMU C．CACHE D．DMA 2、进程有三种状态：（C ）。 A．准备态、执行态和退出态B．精确态、模糊态和随机态 C．运行态、就绪态和等待态D．手工态、自动态和自由态 3、以下叙述中正确的是（C ）。 A．宿主机与目标机之间只需要建立逻辑连接即可 B．在嵌入式系统中，调试器与被调试程序一般位于同一台机器上 C．在嵌入式系统开发中，通常采用的是交叉编译器 D．宿主机与目标机之间的通信方式只有串口和并口两种 4、中断向量是指（C ）。 A．中断断点的地址B．中断向量表起始地址 C．中断处理程序入口地址D．中断返回地址 5、在微型计算机中，采用中断方式的优点之一是（C ）。 A．简单且容易实现B．CPU可以不工作 C．可实时响应突发事件D．传送速度最快 6、在ARM处理器中，（A ）寄存器包括全局的中断禁止位，控制中断禁止位就可以打开或者关闭中断。 A．CPSR B．SPSR C．PC D．IR 7、嵌入式系统的三要素下面哪一个不是：（B ）。 A、嵌入 B、存储器 C、专用 D、计算机 8、若R1=2000H，(2000H)=0x28，(2008H)=0x87，则执行指令LDR R0，[R1，＃8]！后R0的值为（）。 A、0x2000 B、0x28 C、0x2008 D、0x87 9、μCOS-II操作系统属于（B ）。 A、顺序执行系统 B、占先式实时操作系统 C、非占先式实时操作系统 D、分时操作系统 10、ARM寄存器组有（ C ）个状态寄存器。 A、7 B、32 C、6 D、37 11、C++源程序文件的默认扩展名为（A ）。 A、cpp B、exe C、obj D、lik 12、与十进制数254等值的二进制数是（A ）。 A、B、 C、D、
嵌入式系统及应用 实验大纲
《嵌入式系统及应用》课程实验 一、实验课程的性质、目的和任务 性质：《嵌入式系统及应用》课程是自动化专业的专业基础课程，本实验课是该课程教学大纲中规定必修的实验教学内容。 目的和任务：通过实验环节来巩固和加深学生对嵌入式系统的理解，使学生掌握MCS51单片机和ARM的基本原理和应用技术。通过熟悉MCS51开发环境和ARM集成开发环境，使学生掌握嵌入式系统开发的一般规律和方法。在集成开发环境下，进行系统功能程序的编写和调试的训练，掌握嵌入式系统软硬件调试的一般方法和系统设计的能力。 二、实验内容、学时分配及基本要求
三、考核及实验报告 （一）考核 本课程实验为非独立设课，实验成绩占课程总成绩的15%，综合评定实验成绩。（二）实验报告 实验报告应包括： 实验名称 实验目的 实验内容与要求 设计思路（如：分析、程序流程图等） 实验步骤 实验代码（含必要注释） 实验结果分析 实验小结（本题调试过程中遇到的问题和解决方法、注意事项、心得体会等）注：综合型实验需写出系统功能、设计过程 实验报告的要求： 实验报告以文本形式递交，实验报告要书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。 四、主要仪器设备 硬件：微型计算机；嵌入式系统开发平台。 软件：Keil C51；ADT 五、教材及参考书 教材
[1] 高锋．单片微型计算机原理与接口技术（第二版）．北京：科学出版社，2007 [2] 自编．嵌入式系统及应用 参考书 [1] 王田苗．嵌入式系统设计与实例开发．北京：清华大学出版社，2003 [2] 陈赜．ARM9 嵌入式技术及Linux高级实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2005 [3] 李忠民等．ARM嵌入式VxWorks实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2006
嵌入式软件开发流程图
嵌入式软件开发流程 一、嵌入式软件开发流程 1.1 嵌入式系统开发概述 由嵌入式系统本身的特性所影响，嵌入式系统开发与通用系统的开发有很大的区别。嵌入式系统的开发主要分为系统总体开发、嵌入式硬件开发和嵌入式软件开发3大部分，其总体流程图如图1.1所示。 图1.1 嵌入式系统开发流程图 在系统总体开发中，由于嵌入式系统与硬件依赖非常紧密，往往某些需求只能通过特定的硬件才能实现，因此需要进行处理器选型，以更好地满足产品的需求。另外，对于有些硬件和软件都可以实现的功能，就需要在成本和性能上做出抉择。往往通过硬件实现会增加产品的成本，但能大大提高产品的性能和可靠性。 再次，开发环境的选择对于嵌入式系统的开发也有很大的影响。这里的开发环境包括嵌入式操作系统的选择以及开发工具的选择等。比如，对开发成本和进度限制较大的产品可以选择嵌入式Linux，对实时性要求非常高的产品可以选择Vxworks等。
1.2 嵌入式软件开发概述 嵌入式软件开发总体流程为图4.15中“软件设计实现”部分所示，它同通用计算机软件开发一样，分为需求分析、软件概要设计、软件详细设计、软件实现和软件测试。其中嵌入式软件需求分析与硬件的需求分析合二为一，故没有分开画出。 由于在嵌入式软件开发的工具非常多，为了更好地帮助读者选择开发工具，下面首先对嵌入式软件开发过程中所使用的工具做一简单归纳。 嵌入式软件的开发工具根据不同的开发过程而划分，比如在需求分析阶段，可以选择IBM的Rational Rose等软件，而在程序开发阶段可以采用CodeWarrior（下面要介绍的ADS 的一个工具）等，在调试阶段所用的Multi-ICE等。同时，不同的嵌入式操作系统往往会有配套的开发工具，比如Vxworks有集成开发环境Tornado，WindowsCE的集成开发环境WindowsCE Platform等。此外，不同的处理器可能还有对应的开发工具，比如ARM的常用集成开发工具ADS、IAR和RealView等。在这里，大多数软件都有比较高的使用费用，但也可以大大加快产品的开发进度，用户可以根据需求自行选择。图4.16是嵌入式开发的不同阶段的常用软件。 图1.2 嵌入式开发不同阶段的常用软件 嵌入式系统的软件开发与通常软件开发的区别主要在于软件实现部分，其中又可以分为编译和调试两部分，下面分别对这两部分进行讲解。 1．交叉编译 嵌入式软件开发所采用的编译为交叉编译。所谓交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上执行的代码。在第3章中已经提到，编译的最主要的工作就在将程序转化成运行该程序的CPU所能识别的机器代码，由于不同的体系结构有不同的指令系统。因此，不同的CPU需要有相应的编译器，而交叉编译就如同翻译一样，把相同的程序代码翻译成不同CPU的对应可执行二进制文件。要注意的是，编译器本身也是程序，也要在与之对应的某一个CPU平台上运行。嵌入式系统交叉编译环境如图4.17所示。
嵌入式最小系统综合课程设计
电子科技大学中山学院课程设计说明书 2015－2016学年第 1 学期
嵌入式最小系统设计要求及评价 1.设计目的 通过嵌入式最小系统设计课程实践，获得一定的嵌入式综合设计能力、调试能力和开发能力，主要包括： 嵌入式最小系统构成要素硬件电路的设计方法，包括电源、时钟、复位等内容；外围设备接口技术，如键盘、显示器的接口电路设计方法；嵌入式最小系统调试软件的设计方法；EDA软件的设计与开发方法。 2.设计内容 设计的嵌入式最小系统包括一款LPC2114系列ARM，要求系统包括维持系统运行的基本要素，还包括用于验证系统运行的外围设备（输入、输出设备）。从原理图设计开始，独立完成最小系统的设计和验证，并通过编写验证程序，并完成程序的运行。 设计手段可以选择如下方式之一： (1)采用PCB绘图软件，完成嵌入式最小系统原理图的设计、并完成PCB板的绘制，然后通过腐蚀液制成电路板，最后完成芯片的焊接与调试。该方式下，外围设备可以简单。 (2)采用Proteus仿真软件，完成嵌入式最小系统的设计。 该方式下，要求外围设备及测试程序具有一定的复杂度。 3. 总体评价 作品情况按作品的完成、难度、创新情况、报告的书写水平来评分，平时成绩根据平时上课情况、考勤情况评分。
目录 1.PG128128A与LPC2114硬件电路设计 (1) 2.PG128128A软件接口设计 (1) 3.设计结果及分析 (2)
1. PG128128A与LPC2114硬件电路设计 图1-1 [注]P1.16～P1.23()表示数据位，P0.0()表示并行接口传输的是命令或数据， P0.2()用于对PG128128A发出写入命令。FS表示PG128128A字体的选择。这里为了固定显示的字体，故接地。 2. PG128128A软件接口设计 ①PG128128A并行接口命令输出函数②PG128128A并行接口数据输出函数 [注]以下程序，为方便编程，用表示一条数据输出和 一条命令输出、用表示两条数据输出和一条命令输出、用表示一条16位数据输出和一条命令输出。
嵌入式Linux应用软件开发流程
从软件工程的角度来说，嵌入式应用软件也有一定的生命周期，如要进行需求分析、系统设计、代码编写、调试和维护等工作，软件工程的许多理论对它也是适用的。 但和其他通用软件相比，它的开发有许多独特之处： ·在需求分析时，必须考虑硬件性能的影响，具体功能必须考虑由何种硬件实现。 ·在系统设计阶段，重点考虑的是任务的划分及其接口，而不是模块的划分。模块划分则放在了任务的设计阶段。 ·在调试时采用交叉调试方式。 ·软件调试完毕固化到嵌入式系统中后，它的后期维护工作较少。 下面主要介绍分析和设计阶段的步骤与原则： 1、需求分析 对需求加以分析产生需求说明，需求说明过程给出系统功能需求，它包括：·系统所有实现的功能 ·系统的输入、输出 ·系统的外部接口需求（如用户界面） ·它的性能以及诸如文件/数据库安全等其他要求 在实时系统中，常用状态变迁图来描述系统。在设计状态图时，应对系统运行过程进行详细考虑，尽量在状态图中列出所有系统状态，包括许多用户无需知道的内部状态，对许多异常也应有相应处理。 此外，应清楚地说明人机接口，即操作员与系统间地相互作用。对于比较复杂地系统，形成一本操作手册是必要的，为用户提供使用该系统的操作步骤。为使系统说明更清楚，可以将状态变迁图与操作手册脚本结合起来。
在对需求进行分析，了解系统所要实现的功能的基础上，系统开发选用何种硬件、软件平台就可以确定了。 对于硬件平台，要考虑的是微处理器的处理速度、内存空间的大小、外部扩展设备是否满足功能要求等。如微处理器对外部事件的响应速度是否满足系统的实时性要求，它的稳定性如何，内存空间是否满足操作系统及应用软件的运行要求，对于要求网络功能的系统，是否扩展有以太网接口等。 对于软件平台而言，操作系统是否支持实时性及支持的程度、对多任务的管理能力是否支持前面选中的微处理器、网络功能是否满足系统要求以及开发环境是否完善等都是必须考虑的。 当然，不管选用何种软硬件平台，成本因素都是要考虑的，嵌入式Linux 正是在这方面具有突出的优势。 2、任务和模块划分 在进行需求分析和明确系统功能后，就可以对系统进行任务划分。任务是代码运行的一个映象，是无限循环的一段代码。从系统的角度来看，任务是嵌入式系统中竞争系统资源的最小运行单元，任务可以使用或等待CPU、I/O设备和内存空间等系统资源。 在设计一个较为复杂的多任务应用系统时，进行合理的任务划分对系统的运行效率、实时性和吞吐量影响都极大。任务分解过细会不断地在各任务之间切换，而任务之间的通信量也会很大，这样将会大大地增加系统的开销，影响系统的效率。而任务分解过粗、不够彻底又会造成原本可以并行的操作只能按顺序串行执行，从而影响系统的吞吐量。为了达到系统效率和吞吐量之间的平衡折中，在划分任务时应在数据流图的基础上，遵循下列步骤和原则：
嵌入式系统最小系统硬件设计
引言 嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。本文主要研究了基于SEP3202（内嵌ARM7TDMI 处理器内核）的嵌入式最小系统，围绕其设计出相应的存储器、总线扩展槽、电源电路、复位电路、JTAG、UART等一系列电路模块。 嵌入式最小系统 根据IEEE的定义，嵌入式系统是：控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置。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，还可以涵盖机械等附属装置。不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓，目前国内一个普遍被认同的定义是：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。 嵌入式最小系统即是在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的最小化模块配置。以ARM内核嵌入式微处理器为中心，具有完全相配接的Flash电路、SDRAM电路、JTAG电路、电源电路、晶振电路、复位信号电路和系统总线扩展等，保证嵌入式微处理器正常运行的系统，可称为嵌入式最小系统。对于一个典型的嵌入式最小系统，以ARM处理器为例，其构成模块及其各部分功能如图1所示，其中ARM微处理器、FLASH和SDRAM模块是嵌入式最小系统的核心部分。 ?微处理器——采用了SEP3203； ?电源模块——为SEP3203内核电路提供2.5V的工作电压，为部分外围芯片提供3.3V的工作电压； ?时钟模块（晶振）——通常经ARM内部锁相环进行相应的倍频，以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入。32.768kHz给RTC和Reset模块，产生计数时钟，10MHz作为主时钟源； ?Flash存储模块——存放嵌入式操作系统、用户应用程序或者其他在系统掉电后需要保存的用户数据等； ?SDRAM模块——为系统运行提供动态存储空间，是系统代码运行的主要区域； ?JTAG模块——对芯片内部所有部件进行访问，通过该接口对系统进行调试、编程等，实现对程序代码的下载和调试； ?UART模块——用于系统与其他应用系统的短距离双向串行通信； ?复位模块——实现对系统的复位；
嵌入式系统实验报告
实验报告 课程名称：嵌入式系统 学院：信息工程 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 开课时间：学年第一学期
实验名称：IO接口（跑马灯） 实验时间：11.16 实验成绩： 一、实验目的 1.掌握 STM32F4 基本IO口的使用。 2.使用STM32F4 IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置完成对 IO 口的配置。 3.控制STM32F4的IO口输出，实现控制ALIENTEK 探索者STM32F4开发板上的两个LED实现一个类似跑马灯的效果。 二、实验原理 本次实验的关键在于如何控制STM32F4的IO口输出。IO主要由：MODER、OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、ODR、IDR、AFRH和AFRL等8个寄存器的控制，并且本次实验主要用到IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置，即可完成对IO口的配置。所以可以通过了开发板上的两个LED灯来实现一个类似跑马灯的效果。 三、实验资源 实验器材: 探索者STM32F4开发板 硬件资源: 1.DS0(连接在PF9) 2.DS1(连接在PF10) 四、实验内容及步骤 1.硬件设计 2.软件设计 （1）新建TEST工程，在该工程文件夹下面新建一个 HARDWARE文件夹，用来存储以后与硬件相关的代码。然后在 HARDWARE 文件夹下新建一个LED文件夹，用来存放与LED相关的代码。 （2）打开USER文件夹下的test.uvproj工程，新建一个文件，然后保存在 LED 文件夹下面，保存为 led.c，在led.c中输入相应的代码。
（3）采用 GPIO_Set 函数实现IO配置。LED_Init 调用 GPIO_Set 函数完成对 PF9 和 PF10 ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板教程 119 STM32F4 开发指南(寄存器版) 的模式配置，控制 LED0 和 LED1 输出 1（LED 灭），使两个 LED 的初始化。 （4）新建一个led.h文件，保存在 LED 文件夹下，在led.h中输入相应的代码。 3.下载验证 使用 flymcu 下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图 1.2所示： 图1.2 运行结果如图1.3所示：
(完整版)《嵌入式系统毕业课程设计与实践》
课程设计 课程名称嵌入式系统课程设计与实践题目名称嵌入式最小系统设计 学生学院自动化学院 专业班级电子（2） 学号 学生姓名何延 指导教师尹明
2013 年5月30日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称嵌入式最小系统设计 学生学院自动化学院 专业班级电子（2） 姓名何延 学号 一、课程设计的内容 学习LPC2000系列ARM处理器的启动流程，学习嵌入式系统硬件设计（最小系统），学习嵌入式系统应用程序框架，学习在ARM7处理器上移植uCOS-II操作系统的流程及设计流水灯应用程序。 设计实现一个基于LPC2000系列ARM处理器的最小系统，完成操作系统移植，设计流水灯程序。鼓励在完成基本功能的基础上，自由发挥完成其它功能。 二、课程设计的要求与数据 熟悉LPC2000系列ARM处理器的启动流程，掌握嵌入式系统硬件设计（最小系统），掌握嵌入式系统应用程序设计，掌握在ARM7处理器上移植uCOS-II操作系统的流程及设计流水
灯应用程序。 1完成嵌入式系统最小系统硬件设计，并制作硬件平台。 2 在无操作系统情况下，设计流水灯应用程序，并在前述硬件平台上调试、运行。 3 移植UCOS-II操作系统，并设计流水灯应用程序，在前述硬件平台上调试、运行。 三、课程设计应完成的工作 1 嵌入式系统最小系统硬件设计，并调试验证。 2 设计流水灯应用程序，调试、运行。 3 移植uCOS-II操作系统，设计流水灯应用程序，调试、运行。 四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献 《LPC2210使用指南》（LPC2210-user_cn.pdf） LPC2131板原理图（Z2418PSCH.pdf） 《ADS开发者指南》（ADS_DeveloperGuide_D.pdf） 发出任务书日期：年月日指导教师签名：
嵌入式系统综合实验一
实验名称： 姓名： 学号： 装 订 线 P.1 实验报告 课程名称： 嵌入式系统设计 指导老师：马永昌 成绩：________________ 实验名称：综合实验一dht11和人体感应传感器 实验类型：验证型 同组学生姓名：孙凡原 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.掌握字符设备驱动程序的基本结构和开发方法 2.掌握用户空间调用设备驱动的方法 3.掌握用户和内核的交互 二、实验内容和原理 1.编写温湿度传感器DHT11驱动，传输打印温湿度信息 2.编写人体感应传感器驱动，控制LED 灯亮灭 原理： 温湿度传感器DHT11： 1.引脚图 实际使用传感器没有NC 引脚 2.数据采集 a.数据总时序 用户主机发送一次开始信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11 发 专业：测控技术与仪器 姓名：颜睿 学号：3130103850 日期：2018.4.28 地点：创客空间
装订线送响应信号，送出40bit 的数据，幵触发一次信采集。 b.主机发送起始信号 连接DHT11的DATA引脚的I/O口输出低电平，且低电平保持时间不能小于18ms，然后等待DHT11 作出应答信号。 c.检测从机应答信号 DHT11 的DATA 引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后DHT11 的DATA引脚处于输出状态，输出80 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出80 微秒的高电平通知外设准备接收数据。 d.接收数据 （1）数据判定规则 位数据“0”的格式为：50 微秒的低电平和26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为：50 微秒的低电平加70微秒的高电平。 接收数据时可以先等待低电平过去，即等待数据线拉高，再延时60us，因为60us大于28us且小于70us，再检测此时数据线是否为高，如果为高，则数据判定为1，否则为0。
嵌入式系统设计实验四
实验报告 课程名称： 嵌入式系统设计 指导老师：马永昌 成绩：________________ 实验名称：实验四C 语言裸机编程 实验类型：验证型 同组学生姓名：__孙凡原_______ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 ? 初步了解C 运行库 ? 初步了解gcc arm 常用编译选项 ? 了解ARM 中断处理过程 二、实验内容和原理 ? 编写C 裸机代码实现跑马灯，通过控制Timer 中断实现 ? 通过控制uart 串口进行调试打印 三、主要仪器设备 树莓派、PC 机 四、操作方法和实验步骤 1 通过定时器产生中断，控制gpio ，实现跑马灯 2 控制uart 控制器，产生调试打印。 五、实验数据记录和处理 1.主程序arm.c 注释 //包含头文件 #include
一个典型的嵌入式系统设计和实现
关键字：嵌入式系统设计 ARM FPGA多功能车辆总线Multifunction Vehicle Bus 在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时，嵌入式系统开发技术也取得迅速发展，嵌入式技术应用范围的急剧扩大。本文介绍了一种基于ARM和FPGA，从软件到硬件完全自主开发多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus)MVB??B嵌入式系统的设计和实现。 系统设计和实现 通常来说，一个嵌入式系统的开发过程如下： 1.确定嵌入式系统的需求； 2.设计系统的体系结构：选择处理器和相关外部设备，操作系统，开发平 台以及软硬件的分割和总体系统集成； 3.详细的软硬件设计和RTL代码、软件代码开发； 4.软硬件的联调和集成； 5.系统的测试。 一、步骤1：确定系统的需求： 嵌入式系统的典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的，市场应用是嵌入 式系统开发的导向和前提。一个嵌入式系统的设计取决于系统的需求。 1、MVB总线简介 列车通信网（Train Communication Network,简称TCN）是一个集整列列车内 部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准 （IEC－61375-1）, 它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB)和多功能车厢总线(MVB)。 TCN在列车控制系统中的地位相当与CAN总线在汽车电子中的地位。多功能车辆总线MVB是用于在列车上设备之间传送和交换数据的标准通信介质。附加在总线上的设备可能在功能、大小、性能上互不相同，但是它们都和 MVB总线相连，通过MVB总线来交换信息，形成一个完整的通信网络。在MVB系统中，根据IEC－61375－1列车通信网标准， MVB总线有如下的一些特点： 拓扑结构：MVB总线的结构遵循OSI模式，吸取了ISO的标准。支持最多4095个设备，由一个中心总线管理器控制。简单的传感器和智能站共存于同一总线上。 数据类型：MVB总线支持三种数据类型：
嵌入式系统设计性实验报告
嵌入式系统设计性实验报告 水温控制系统 院别：控制工程学院 专业：自动 学号：5090633 姓名：邱飒飒 指导老师：孙文义 2012年6月8日
嵌入式系统设计性实验报告 作者：邱飒飒班级：50906 学号：5090633 摘要：在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是工业生产中经常会遇到的控制问题.该实验设计基于飞思卡尔MC9S12DG128开发板平台，根据实验任务要求，完成了基于单片机的水温自动控制系统的设计该实验设计基于飞思卡尔MC9S12DG128开发板平台，根据实验任务要求，完成了水温自动控制系统的设计。 关键字：水温控制单片机MC9S12DG128 一、系统设计的功能 1.1 水温控制系统设计任务和要求 该系统为一实验系统，系统设计任务： 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。 水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。同时满足以下要求： （1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。 （3）用十进制数码管显示水的实际温度保留一位小数。 （4）采用适当的控制方法（如数字PID），当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （5）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （6）从串口输出水温随时间变化的数值。 1.2 水温控制系统部分 水温控制系统是一个过程控制系统，组成框图如下所示，有控制器、执行器、被控对象及其反馈作用的测量变送组成。 图1 控制系统框图 1.3 系统总体功能分析 本系统是一个简单的单回路控制系统，为了实现温度的测量及自动控制，根据任务要求及要求，系统由单片机系统，前向通道，后向通道，及人机通话四个模块构成。总体框图如图2 所示。
嵌入式系统实验报告
实验一系统认识实验 一、实验目的 学习Dais软件的操作，熟悉程序编写的操作步骤及调试方法。 二、实验设备 PC计算机一台，Dais-52PRO+或Dais-PRO163C实验系统一套。 三、实验内容 编写程序，将80h~8Fh共16 个数写入单片机内部RAM 的30h~3Fh空间。 四、实验步骤 1.运行Dais软件，进入集成开发环境，软件弹出设置通信端口对话框（如图2-1-1）， 请确保实验装置与PC正确连接，并已打开实验装置电源，使其进入在待命状态。 这里选择与实验装置实际相连的通信端口，并单击“确定”。如通信正确则进入Dais 软件主界面，否则弹出“通信出错”的信息框（如图2-1-2），请检查后重试。 图2-1-1设置通信端口对话框图2-1-2通信错误信息框 2.通信成功后，单击菜单栏“设置”→“仿真模式”项打开对话框，选择需要设置型 号、程序／数据空间。这里我们将型号设置为“MCS-51实验系统”，外部数据区 设置为“系统RAM”，用户程序区设置为“片外（EA=0）”，如图2-1-3所示，最 后单击“确定”按钮保存设置。
图2-1-3设置工作方式对话框 3.工作方式设置完毕后，单击菜单栏“文件”→“新建”项或按Ctrl+N组合键（建 议单击工具栏“”按钮）来新建一个文件，软件会出现一个空白的文件编辑窗口。 4.在新窗口中输入程序代码（A51\2_1.ASM）： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV R1,#30H ;片内RAM首地址 MOV A,#80H ;写入数据初值 MOV R7,#16 ;循环变量 LOOP1: MOV @R1,A ;写数据到片内RAM INC R1 ;地址增量 INC A ;数据+1 DJNZ R7,LOOP1 ;循环变量-1,不为0继续 SJMP $ ;结束 END 5.单击菜单栏“文件”→“保存”项（建议单击工具栏“”按钮）保存文件。若 是新建的文件尚未命名，系统会弹出文件保存对话框（如图2-1-4），提示用户选择文件保存的路径和文件名，再单击“保存”按钮。
嵌入式处理器的主要特点
嵌入式处理器的主要特点 创易电子整理出品，创易更懂电子， https://www.360docs.net/doc/861462538.html,/ 全系列阻容感一本全掌控。 2.1嵌入式微处理器的优点 2.1.1 低功耗 2.1.2功能丰富 2.1.2其他 2.2嵌入式微处理器的特点 三常用处理器概况 3.1 处理器分类现状 3.1.1嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 3.1.2 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 3.1.3 嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 3.1.4嵌入式片上系统(System On Chip) 3.2 处理器的主要参数 3.2.1主频 3.2 处理器的缓存 四处理器比较 4.1 嵌入式控制器和嵌入式处理器的比较 4.2 常见处理器简介及特点 4.2.1 ARM处理器 4.2.2 MIPS 4.2.3 Power PC 4.2.4 X86 4.2.5 DSP 4.3 应用领域 4.3.1 ARM 4.3.2 MIPS 4.3.3 PowerPC 4.3.4 X86 4.3.5 DSP 随着数字信息技术和网络技术高速发展，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。国内外各种嵌入式产品进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器，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多种，流行体系结构有30几个系列，其中8051体系的占有多半。生产8051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16-32MB，处理速度从O.IMIPS到2000MIPS, 常用封装从8个引脚到144个引脚。 嵌入式开发人员面临的主要挑战是如何选择一款最合适的处理器，既不会为了提高性能而超
嵌入式软件开发流程
嵌入式软件的开发流程 嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。它由包括微处理器、定时器、微控制器、存储器、传感器等一系列微电子芯片与器件，和嵌入在存储器中的微型操作系统、控制应用软件组成，共同实现诸如实时控制、监视、管理、移动计算、数据处理等各种自动化处理任务。嵌入式系统以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础，强调硬件软件的协同性与整合性，软件与硬件可剪裁，以此满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。最简单的嵌入式系统仅有执行单一功能的控制能力，比如说单片机的应用，在唯一的ROM 中仅有实现单一功能控制程序，无微型操作系统。复杂的嵌入式系统，例如个人数字助理（PDA）、手持电脑（HPC）等，具有与PC几乎一样的功能。实质上与PC的区别仅仅是将微型操作系统与应用软件嵌入在ROM、RAM 和/或FLASH存储器中，而不是存贮于磁盘等载体中。很多复杂的嵌入式系统又是由若干个小型嵌入式系统组成的。 近些年来，随着以计算机技术，通讯技术为主的信息技术的快速发展和Internet 的广泛应用，传统的控制学科正在发生变革，出现了许多新的生长点。伴随而来的一个现象是控制专业的相当多的学生在毕业后进入了计算机，通讯行业，以致有人说学控制没有用，自动化专业可以取消了。这些情况的出现使我们控制教育工作者反复思考，传统的控制应如何拓宽它的领域？控制专业应该教什么才使学生感到有用？流行的嵌入式操作系统可以分为两类：一类是从运行在个人电脑上的操作系统向下移植到嵌入式系统中，形成的嵌入式操作系统，如微软公司的Windows CE及其新版本，SUN公司的Java操作系统，朗讯科技公司的Inferno，嵌入式Linux等。这类系统经过个人电脑或高性能计算机等产品的长期运行考验，技术日趋成熟，其相关的标准和软件开发方式已被用户普遍接受，同时积累了丰富的开发工具和应用软件资源。 另一类是实时操作系统，如WindRiver 公司的VxWorks，ISI 的pSOS，QNX系统软件公司的QNX，ATI 的Nucleus，中国科学院凯思集团的Hopen嵌入式操作系统等，这类产品在操作系统的结构和实现上都针对所面向的应用领域，对实时性高可靠性等进行了精巧的设计，而且提供了独立而完备的系统开发和测试工具，较多地应用在军用产品和工业控制等领域中。Linux 是90年代以来逐渐成熟的一个开放源代码的操作系统。PC机上的Linux 版本在全球数以百万计爱好者的合力开发下，得到了非常迅速的发展。90 年代末uClinux，RTLinux 等相继推出，在嵌入式领域得到了广泛的关注，它拥有大批的程序员和现成的应用程序，是研究开发工作的宝贵资源。 一、嵌入式软件开发流程 1.1 嵌入式系统开发概述 由嵌入式系统本身的特性所影响，嵌入式系统开发与通用系统的开发有很大的区别。嵌入式系统的开发主要分为系统总体开发、嵌入式硬件开发和嵌入式软件开发3大部分，其总体流程图如图1.1所示。
嵌入式系统原理实验五按键实验
实验五按键输入实验 实验目的： 利用板载的 4 个按键，来控制板载的两个LED 的亮灭和蜂鸣器的开关。通过本实验，将了解到STM32F1 的IO 口作为输入口的使用方法。 内容要点： 1．STM32 IO 口简介 STM32F1 的IO 口在上一章已经有了比较详细的介绍，这里我们不再多说。STM32F1 的IO口做输入使用的时候，是通过调用函数GPIO_ReadInputDataBit()来读取IO 口的状态的。了解了这点，就可以开始我们的代码编写了。这一个实验，我们将通过ALIENTEK 战舰STM32 开发板上载有的 4 个按钮（WK_UP、KEY0、KEY1 和KEY2），来控制板上的2 个LED（DS0 和DS1）和蜂鸣器，其中WK_UP 控制蜂鸣器，按一次叫，再按一次停；KEY2 控制DS0，按一次亮，再按一次灭；KEY1 控制DS1，效果同KEY2；KEY0 则同时控制DS0 和DS1，按一次，他们的状态就翻转一次。有源蜂鸣器自带了震荡电路，一通电就会发声 2.硬件设计 本实验用到的硬件资源有： 1）指示灯 DS0、 DS1 2） 4 个按键： KEY0、 KEY1、 KEY2、和 WK_UP。 DS0、 DS1 以及蜂鸣器和 STM32 的连接在上两章都已经分别介绍了，在战舰 STM32 开发 板上的按键 KEY0 连接在 PE4上、KEY1 连接在 PE3上、KEY2 连接在 PE2上、WK_UP 连接在 PA0上。如图所示： 按键与STM32 连接原理图 这里需要注意的是： KEY0、 KEY1 和 KEY2 是低电平有效的，而 WK_UP 是高电平有效的，并且外部都没有上下拉电阻，所以，需要在 STM32 内部设置上下拉。 3.软件设计 key.h #ifndef __KEY_H #define __KEY_H #include "sys.h" #define KEY0 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_4)//读取按键0 #define KEY1 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_3)//读取按键1 #define KEY2 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2)//读取按键2 #define WK_UP GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0)//读取按键3(WK_UP) #define KEY0_PRES 1 //KEY0 按下 #define KEY1_PRES 2 //KEY1 按下 #define KEY2_PRES 3 //KEY2 按下 #define WKUP_PRES 4 //WK_UP 按下(即WK_UP/WK_UP) void KEY_Init(void); //IO 初始化 u8 KEY_Scan(u8); //按键扫描函数
嵌入式软件开发流程
嵌入式软件开发流程
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嵌入式软件开发流程 一、嵌入式软件开发流程 1.1 嵌入式系统开发概述 由嵌入式系统本身的特性所影响，嵌入式系统开发与通用系统的开发有很大的区别。嵌入式系统的开发主要分为系统总体开发、嵌入式硬件开发和嵌入式软件开发3大部分，其总体流程图如图1.1所示。 图1.1 嵌入式系统开发流程图 在系统总体开发中，由于嵌入式系统与硬件依赖非常紧密，往往某些需求只能通过特定的硬件才能实现，因此需要进行处理器选型，以更好地满足产品的需求。另外，对于有些硬件和软件都可以实现的功能，就需要在成本和性能上做出抉择。往往通过硬件实现会增加产品的成本，但能大大提高产品的性能和可靠性。 再次，开发环境的选择对于嵌入式系统的开发也有很大的影响。这里的开发环境包括嵌入式操作系统的选择以及开发工具的选择等。比如，对开发成本和进度限制较大的产品可以选择嵌入式Linux，对实时性要求非常高的产品可以选择Vxworks等。
1.2 嵌入式软件开发概述 嵌入式软件开发总体流程为图4.15中“软件设计实现”部分所示，它同通用计算机软件开发一样，分为需求分析、软件概要设计、软件详细设计、软件实现和软件测试。其中嵌入式软件需求分析与硬件的需求分析合二为一，故没有分开画出。 由于在嵌入式软件开发的工具非常多，为了更好地帮助读者选择开发工具，下面首先对嵌入式软件开发过程中所使用的工具做一简单归纳。 嵌入式软件的开发工具根据不同的开发过程而划分，比如在需求分析阶段，可以选择IBM的Rational Rose等软件，而在程序开发阶段可以采用CodeWarrior（下面要介绍的ADS 的一个工具）等，在调试阶段所用的Multi-ICE等。同时，不同的嵌入式操作系统往往会有配套的开发工具，比如Vxworks有集成开发环境Tornado，WindowsCE的集成开发环境WindowsCE Platform等。此外，不同的处理器可能还有对应的开发工具，比如ARM的常用集成开发工具ADS、IAR和RealView等。在这里，大多数软件都有比较高的使用费用，但也可以大大加快产品的开发进度，用户可以根据需求自行选择。图4.16是嵌入式开发的不同阶段的常用软件。 图1.2 嵌入式开发不同阶段的常用软件 嵌入式系统的软件开发与通常软件开发的区别主要在于软件实现部分，其中又可以分为编译和调试两部分，下面分别对这两部分进行讲解。 1．交叉编译 嵌入式软件开发所采用的编译为交叉编译。所谓交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上执行的代码。在第3章中已经提到，编译的最主要的工作就在将程序转化成运行该程序的CPU所能识别的机器代码，由于不同的体系结构有不同的指令系统。因此，不同的CPU需要有相应的编译器，而交叉编译就如同翻译一样，把相同的程序代码翻译成不同CPU的对应可执行二进制文件。要注意的是，编译器本身也是程序，也要在与之对应的某一个CPU平台上运行。嵌入式系统交叉编译环境如图4.17所示。
嵌入式系统设计实验报告
西安邮电大学 嵌入式系统设计实验报告 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 学期2013-2014学年第2学期 完成日期2014-06-25
基于lpc2131的模拟电梯控制实验 一、实验目的 1、熟悉ARM & ADS V1.2 的环境 2、理解LPC2131芯片引脚功能的选择 3、理解GPIO的使用设置、输入驱动方法 4、理解SPI全双工同步串行通信原理，学习ARM SPI资源的驱动编程 5、学习在LPC2131上移植ucosⅡ系统 二、实验内容及要求 1、通过键盘输入楼层，输入之后数码管从当前位置向上或向下运行，流水灯表示运动方向。 2、流水灯在运行中显示电梯正在运行的方向，并且在电梯到达时在该楼层闪烁3次。 3、电梯运行到对应楼层，数码管显示楼层号。 4、流水灯表示电梯运行楼层。 5、系统可同时满足多用户需求。达到该系统与现实电梯系统的一致性。 三、系统总体设计（总体方案及系统框图） 主要是创建了四个任务，分别为电梯总任务、按键检测任务、电梯方向改变任务及电梯向上或向下运行任务，然后启动多任务环境，通过事件标志组发送和接收消息，进而实现电梯的一些基本的功能。
四、系统详细设计（模块详细设计及流程图）
五、系统测试（数据测试结果及分析） 通过键盘按键输入楼层数，发送到开发板，数码管和LED灯初始化时会停留在电梯的第一层。接受到数据后数码管会自动变化到该楼层，并且LED灯在数码管变化的同时会显示电梯当前的运动状态，上或者下。在程序运行的任何期间都可以从键盘输入电梯的楼层数。而且程序会自动判断要满足的用户的优先级。 此次试验达到的效果基本与现实中电梯的运行模式达到了一致。六、总结 在整个课程设计中，我们组员一起认真地查找相关资料，然后又对书中的相关内容仔细翻阅，通过虚心请教和不懈的努力，最终完成了整个设计，心中的喜悦实在无以言表。此刻，我非常感谢我们组长的鼓励和帮助，感谢同学们诸多的帮助！本次设计不仅让我收获了许多，也让我对以前所学习的ARM知识有了进一步的深化与巩固，最关键的是，它给了我一份自信。但我很明白，作品中还存在着比较多的不足，这些都需要进一步的改善，我会不骄傲，不气馁，用着自信与执着尽最大努力将其完善。 七、附录（代码+注释） #include "config.h" #include "stdlib.h" #define KEY1 1 << 16 // P0.16连接KEY1 #define KEY2 1 << 17 // P0.17连接KEY2 #define KEY3 1 << 18 // P0.18连接KEY3 #define KEY4 1 << 19 // P0.19连接KEY4 #define KEY5 1 << 20 // P0.20连接KEY5 #define KEY6 1 << 21 // P0.21连接KEY6
基于ARM核微控制器最小系统的设计与实现.
中文摘要:近年来随着电子技术、计算机技术的迅速发展，嵌入式系统逐步广泛的应用于工业控制、汽车电子、通信和家用消费类电子等领域，越来越与人们的生产生活紧密相连。随着嵌入式系统的应用范围越来越大、功能越来越复杂，在很多嵌入式系统中已经广泛采用了实时多任务操作系统(RTOS)。嵌入式操作系统的移植工作成为实现高性能嵌入式应用系统的基础。本论文是天津市科委面上基础研究项目“基于嵌入式实时系统的网络摄像机”前期工作的一部分，完成了VxWorks5.5操作系统的BSP软件包的编写、调试工作，并成功的将VxWorks5.5操作系统移植到前期设计的最小系统上。论文首先介绍了VxWorks5.5嵌入式实时操作系统的特点和Tornado2.2集成开发环境中各组件的功能。然后介绍了基于三星公司S3C4510B微控制器的最小系统硬件平台的设计工作。在介绍了最小系统的组成、各主要芯片特点的基础上详细介绍了各模块的功能、作用。然后详细介绍了VxWorks5.5操作系统在最小系统上的移植过程。其中包括BSP软件包中文件的结构，如何根据最小系统的硬件资源编写BSP软件包，并详细介绍了如何编写串行通讯接口和网络接口的驱动程序，使得由B... 英文摘要: With the development of the electronic technology and the computer technology, the embedded system is more and more widely used in the fields of industry control, automotive electric, communication and consume electric, and is more and more closely connected to the people’s life. Now in many embedded systems, RTOS is widely used because of the widely application scope and the complex functions of the embedded systems. So transplanting the embedded operating system becomes the foundation of the high quality ... 目录: 第一章绪论7-12 1.1 嵌入式系统简介7-10 1.1.1 什么是嵌入式系统7-8 1.1.2 嵌入式系统组成8-10 1.1.3 嵌入式系统发展趋势10 1.2 论文主要工作10-12 第二章VxWorks5.5操作系统和Tornado2.2集成开发环境12-23 2.1 VxWorks5.5操作系统简介12-18 2.1.1 VxWorks5.5操作系统特点及基本结构12-14 2.1.2 多任务机制14-16 2.1.3 任务间通信16-18 2.2 Tornado2.2集成开发环境介绍18-23 2.2.1 Tornado2.2交叉开发环境19-20 2.2.2 Tornado2.2主机集成开发环境20-23 第三章最小系统硬件设计23-33 3.1 最小系统构成23-24 3.2 S3C4510B简介24-28 3.3 LXT970A简介28