嵌入式系统C源文件资料结构

嵌入式系统C源文件资料结构
嵌入式系统C源文件资料结构

在低端嵌入式系统如51,STM32,ARM7系列等编程过程中,不同的公司有不同的固件库,有不同的工程结构。若不使用嵌入式操作系统,则应该给出一个规范化的,清晰易懂的统一文件结构,包括头文件及C文件的包含关系、各文件功能等。

这里提出一个不带操作系统的文件结构标准。

.h与.c文件成对出现,一对文件作为一个模块。系统应分为尽量小的、相互之间联系很少的功能单一的模块。

头文件规范:

C文件规范:

与相应的头文件相同的头部说明

#include “includes.h”

接口变量、函数的定义要加入本模块的前缀,如:UART_p

内部变量、函数定义时应加入static属性,防止与其他模块重名。

特殊文件:

main.h:

此文件需定义基本变量宏,用于整个工程的变量定义,并根据CPU的不同修改比如,对于51:

typedef unsigned char u8;

typedef unsigned int u16;

typedef unsigned long u32;

typedef signed char s8;

typedef signed int s16;

typedef signed long s32;

typedef volatile unsigned char vu8;

typedef volatile unsigned int vu16;

typedef volatile unsigned long vu32;

typedef volatile signed char vs8;

typedef volatile signed int vs16;

typedef volatile signed long vs32;

#define START_TASK(x) SYS_task |= x

#define TASK_××//必须是2的幂次

main.c:

RCC_Configuration(); //最先初始化芯片时钟

NVIC_Configuration();

GPIO_Configuration();

uart_initial();

//最后初始化系统时钟

while(1)

{

for(i=0;i<100;i++)

{

if(SYS_task & TASK_××)

{

任务函数();

SYS_task &= ~ TASK_××;

}

if(SYS_task & TASK_××)

}

SYS_idle++;

}

嵌入式系统设计大作业

嵌入式系统设计大作业 学号:14020520009 姓名:罗翔 1、叙述JTAG接口在嵌入式开发中的作用。 答: (1)用于烧写FLASH 烧写FLASH的软件有很多种包括jatg.exe fluted flashpgm等等,但是所有这些软件都是通过jtag接口来烧写flash的,由于pc机上是没有jtag接口的,所以利用并口来传递信息给目标板的jtag接口。所以就需要并口转jtag接口的电路。 (2)用于调试程序 同时应该注意到jtag接口还可以用来调试程序。而调试程序(如ARM开发组件中的AXD)为了通过jtag接口去调试目标板上的程序,同样是使用pc的并口转jtag接口来实现与目标板的通信。这样,并口转jtag接口的电路就有了两种作用。 (3)仿真器 根据(1)和(2)的总结,并口转jtag接口的电路是两种应用的关键,而这种电路在嵌入式开发中就叫仿真器。并口转jtag接口的电路有很多种,有简单有复杂的,常见的仿真器有Wigger,EasyJTAG,Multi-ICE等。这些所谓的仿真器的内部电路都是并口转jtag接口,区别只是电路不同或使用的技术不同而已。 2、叙述嵌入式平台的搭建过程,以linux为例。 答: 1) 一:建立宿主机开发环境 建立交叉编译的环境即在宿主机上安装与开发板相应的编译器及库函数,以便能够在宿主机上应用开发工具编译在目标板上运行的Linux引导程序,内核,文件系统和应用程序 交叉编译:在特殊的环境下,把嵌入式程序代码编译成不同的CPU所对应的机器代码。

开发时使用宿主机上的交叉编译,汇编及链接工具形成可执行的二进制代码(该代码只能在开发板上执行),然后下载到开发板上运行 2) 下载和安装arm-Linux-gcc编译工具链下载最新的arm-Linux-gcc并解压至当前目录下 在系统配置文件profile中设置环境变量方法:直接在profile文件中加入搜索路径立即使新的环境变量生效:运行source命令,检查是否将路径加入到path,测试是否安装成功, 编译程序,测试交叉工具链 3) 配置超级终端minicom minicom是宿主机与目标板进行通信的终端:在宿主机Linux终端中输入:minicom-s或输入minicom然后按ctrl+A+O对超级终端minicom进行配置,再选择串口并配置串口,最后保存即可 4) 建立数据共享服务:NFS服务是Linux系统中经常使用的数据文件共享服务 5) 编译嵌入式系统内核:内核配置,建立依存关系,建立内核 6) 制作文件系统 3、给出现今有哪些用于嵌入式开发的芯片名称,他们分别是哪些公司的产品? 体系结构是什么? S3C2410X基于ARM的Sumsang; XscalePXA255/PXA270基于ARM的Intel; 摩托罗拉MC基于68k; Power 601基于Power PC; MIPS32Kc基于MIPS 4、现今较流行的嵌入式操作系统有哪些? 答: (1) VxWorks (2)wince (3)linux (4)android

嵌入式系统设计基础总结报告

嵌入式系统设计基础 结题报告 学生1: 学生2: 学生3: 组长: 组长电话: 指导老师: 完成时间:

目录 目录 (2) 摘要 (3) 一、课题概述 (4) 二、课题实施方案 (4) 2.1 方案说明 (4) 2.1.1 LCD图像显示模块设计方案 (4) 2.1.2 触摸屏模块设计方案 (5) 2.1.3 音乐播放模块设计方案 (5) 2.1.4 键盘模块设计方案 (6) 2.2 工程规范 (6) 三、课题实施过程详述 (6) 四、系统测试方法 (8) 五、结果分析 (8) 六、总结 (9) 参考文献 (9) 附录 (9)

摘要 随着智能手机和平板电脑等便携式设备的兴起,ARM已经成为全球领先的半导体知识产权提供商,全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。ARM技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。本文旨在初步接触嵌入式ARM技术。我们使用了天嵌TQ2440开发板以及ADS1.2来进行相关实验,主要制作了一个带背景音乐、可以使用触摸屏和键盘进行前后照片切换的数码相框。通过这次实验,我们对ARM技术有了一个初步的认识和了解,同时也掌握了一些编程和调试技术。 关键词:嵌入式,LCD图像显示,触摸屏 Abstract With the development of the smartphone and tablet computer, ARM has already become a leading semiconductor intellectual property provider in global market. More than 95% of the smartphone and tablet computer use the ARM framework. ARM has the advantages in performance, cost and efficiency. This paper aim at having a rough contact with embedded ARM and we use TQ2440 and ADS1.2 to conduct relevant experiments. Generally, we have made a digital album which can be controlled by touch panel. Through this experiment, we have grown a general acknowledge of ARM technology and master some coding and debugging technology. Keywords:embedded system, LCD display, touchpanel

大作业设计报告书(嵌入式系统原理与开发)

大作业设计报告书 题目:嵌入式系统原理与开发 院(系):物联网工程学院 专业: 班级: 姓名: 指导老师: 设计时间: 10-11 学年 2 学期 20XX年5月

目录 1.目的和要求 (3) 2.题目内容 (3) 3.设计原理 (4) 4.设计步骤 (5) 4.1 交通指示灯设计 (5) 4.2 S3C44B0X I/O 控制寄存器 (6) 4.3 红绿灯过渡代码: (8) 4.4 电源电路设计 (10) 4.5 系统复位电路设计 (11) 4.6 系统时钟电路设计 (11) 4.7 JTAG 接口电路设计 (12) 4.8串口电路设计 (12) 5.引脚分类图 (13) 6.参考文献 (13)

1.目的和要求 ARM技术是目前嵌入式应用产业中应用十分广泛的先进技术,课程开设的目的在于使学生在了解嵌入式系统基础理论的前提下能够掌握ARM处理器的汇编语言和c语言的程序设计方法,掌握S3C44B0X芯片的基本硬件结构特点和接口设计方法,同时熟悉ARM开发环境,学习ARM的硬件设计和软件编程的基本方法,为今后从事相关的应用与研究打下基础。通过大作业要达到如下目的: 一、掌握ARM的开发工具使用和软件设计方法。 二、掌握ARM处理器S3C44B0X的原理和GPIO接口设计原理。 三、掌握C语言与的ARM汇编语言的混合编程方法; 四、培养学生选用参考,查阅手册及文献资料的能力。培养独立思考,深入研 究,分析问题、解决问题的能力。 五、通过课程设计,培养学生严肃认真的工作作风。 2.题目内容 题目:交通指示灯系统设计 功能描述: 1.用S3C44B0X的GPIO设计相关电路; 2.设计相关的软件并注释; 3.实现十字路口2组红、黄、绿交通灯交替显示。 编程提示: 1.交通灯可用发光二极管代替; 2.电路可部分参照实验电路; 3.时间控制可以使用软件循环编程解决。

详解嵌入式系统的发展特点及架构

详解嵌入式系统的发展特点及架构 随着电子产品的发展,嵌入式系统已经广泛地应用我们的生活的各个领域,例如:计算机、汽车、航天飞机等等。提到嵌入式系统首先联想到单片机,是的,MCU是最基础和常用的嵌入式系统。嵌入式系统与模拟电路或其他功能电路组成的SoC(System on Chip,片上系统)或SiP(System in Package,系统级封装)在手机、机顶盒等功能复杂的产品中的应用也越来越多。 嵌入式系统发展呈现如下特点:·由8位处理向32位过渡·由单核向多核过渡·向网络化功能发展·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进·嵌入式操作系统呈多元化趋势所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的,即IP核(Intellectual Property,知识产权),生产处理器的厂家很多,但拥有IP核的屈指可数。有自己的IP核,光靠卖IP核即可坐拥城池。嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分,在MCU(微控制器)产品上,像瑞萨(Renesas)、飞思卡尔(Freescale)、NEC都拥有自己得专有IP核,而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。 标准的嵌入式系统架构有两大体系,目前占主要地位的是所谓RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)处理器。RISC体系的阵营非常广泛,从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等,都是属于RISC处理器的范畴。不过这些处理器虽然同样是属于RISC体系,但是在指令集设计与处理单元的结构上都各有不同,因此彼此完全不能兼容,在特定平台上所开发的软件无法直接为另一硬件平台所用,而必须经过重新编译。 其次是CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)处理器体系,我们所熟知的Intel的X86处理器就属于CISC体系,CISC体系其实是非常低效率的体系,其指令集结构上背负了太多包袱,贪大求全,导致芯片结构的复杂度被极大的提升。过去被应用在嵌入式系统的X86处理器,多为旧世代的产品,比如说,工业计算机中仍可常见数年前早已退出个人计算机市场的Pentium3处理器。由于此世代的产品效能与功耗比可以说是过去X86体系的甜蜜点,加上已经被市场长久验证,稳定性高,故常被应用于效能需求不高,但稳定性要求高的应用中,如工控设备等产品。 1、RISC家族之ARM处理器 ARM 公司于1991年成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。目前,采用ARM技术智能财产(IP)核心的处理器,即我们通常所说的ARM处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM技术的处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场,ARM技术不止逐步渗入到我们生活的各个方面,我们甚至可以说,ARM 于人类的生活环境中,已经是不可或缺的一环。 目前市面上常见的ARM处理器架构,可分为ARM7、ARM9以及ARM11,新推出的Cortex系列尚在进行开发验证,市面上还未有相关产品推出。ARM也是嵌入式处理器中首先推出多核心架构的厂商。ARM 首个多核心架构为ARM11 MPCore,架构于原先的ARM11处理器核心之上。ARM11核心是发布于2002年10月份,为了进一步提升效能,其管线长度扩展到8阶,处理单元则增加为预取、译码、发送、转换/MAC1、执行/MAC2、内存存取/MAC3和写入等八个单元,体系上属于ARM V6指令集架构。ARM11采用当时最先进的0.13μm制造制程,运行频率最高可达500到700MHz。如果采用90nm制程,ARM11核心的工作频率能够轻松达到1GHz以上—对于嵌入式处理器来说,这显然是个相当惊人的程度,不过显然1GHz在ARM11体系中不算是个均衡的设定,因此几乎没有厂商推出达到1GHz的ARM11架构处理器。 ARM11的逻辑核心也经过大量的改进,其中最重要的当属“静/动态组合转换的预测功能”。ARM11的执行单元包含一个64位、4种状态的地址转换缓冲,它主要用来储存最近使用过的转换地址。当采用动态转换预测机制而无法在寻址缓冲内找到正确的地址时,静态转换预测功能就会立刻接替它的位置。在实际测试中,单纯采用动态预测的准确率为88%,单纯采用静态预测机制的准确率只有77%,而ARM11的静/动态预测组合机制可实现92%的高准确率。针对高时脉速度带来功耗增加的问题,ARM11采用一项名为“IEM (Intelligent Energy Manager)”的智能电源管理技术,该技术可根据任务负荷情况动态调节处理器的电压,进而有效降低自身的功耗。这一系列改进让ARM11的功耗效能比得以继续提高,平均每MHz只需消耗0.6mW(有快取时为0.8mW)的电力,处理器的最高效能可达到660 Dhrystone MIPS,远超过上一代产品。至于ARM11 MPCore,其在架构上与ARM11同样属于V6指令体系。根据不同应用的需要,MPCore可以被配置为1-4个处理器的组合方式,根据官方资料,其最高性能约可达到2600 Dhrystone MIPS的程度。MPCore是标准的同质多核心处理器,组成MPCore的是4个基于ARM11架构的处理器核心,由于多核心设计的优点是在频率不变的情况下让处理器的性能获得明显提升,因此可望在多任务应用中拥有良好的表现,这一点很适合未来家庭消费电子的需要。例如,机顶盒在录制多个频道电视节目的同时,还可通过互联网收看数字视频点播节目、车内导航系统在提供导航功能的同时,仍然有余力可以向后座乘客播放各类视频码流等。 2、RISC家族之MIPS处理器 MIPS是美国历史悠久的RISC处理器体系,其架构的设计,也如美国人的性格一般,相当的大气且理想化。MIPS架构起源,可追溯到1980年代,斯坦福大学和伯克利大学同时开始RISC架构处理器的研究。MIPS公司成立于1984年,随后在1986年推出第一款R2000处理器,在1992年时被SGI所并购,但随着MIPS架构在桌面市场的失守,后来在1998年脱离了SGI,成为MIPS技术公司,并且在1999年重新制定公司策略,将市场目标导向嵌入式系统,并且统一旗下处理器架构,区分为32-bit以及64-bit两大家族,以技术授权成为主要营利模式。 MIPS除了在手机中应用得比例极小外,其在一般数字消费性、网络语音、个人娱乐、通讯、与商务应用市场有着相当不错的成绩,不过近年来因为其它IP授权公司的兴起,其占有比率稍有衰退。MIPS应用最为广泛的应属家庭视听电器(包含机顶盒)、网通产品以及汽车电子方面。对于MIPS,其核心技术强调的是多执行绪处理能力(Multiple issue,国内也通常称作多发射核技术,以下以此称谓)。一般来说,多核心与多发射是两个并不是互斥的体系,可以彼此结合,然而在嵌入式领域,ARM与MIPS这两大处理器IP厂商对这两个架构的态度不同,造成这两个架构在嵌入式市场上对抗的结果。 MIPS 的多发射体系为MIPS34K系列,此为32位架构处理器,从架构上来看,其实多发射核技术只是为了尽量避免处理单元闲置浪费而为的折衷手段,就是将处理器中的闲置处理单元,分割出来虚拟为另一个核心,以提高处理单元的利用率。在技术上,为了实现硬件多重处理,多核心与多发射两者对于软件最佳化的复杂度方面同样都比单核心架构来得复杂许多。34K核心能执行现有的对称式二路SMP操作系统(OSes)与应用软件,通过操作系统的主动管理,现有的应用软件也能善用多发射处理能力。它亦能应用在多个执行线程各自有不同角色的(AMP或非对称式多重处理)环境下。此外,34K核心能设定一或两个虚拟处理组件(VPE)以及多至5个线程内容(Thread Content),提供相当高的设计弹性。MIPS的多发射在任务切换时,有多余的硬件缓存器可以记录执行状态,避免切换任务时,因为必须重新加载指令,或者是重新执行某部分的工作,造成整个执行线程的延迟。不过即便能够达到同时执行多个任务的能力,多发射处理器本质上仍然是单核心处理器,在单一执行绪

《ARM嵌入式系统结构与编程》习题答案

1章绪论 1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么?如何理解?答:见教材1.1节。 2.嵌入式系统是从何时产生的,简述其发展历程。答:见教材1.1节。 3.当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些,请举出两例,并分析其特点。 答:见教材1.2.1节的嵌入式Linux和嵌入式实时操作内核UC /OS-I 。 4.举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。答:见教材1.3节的“工业控制领域”。 5.未来嵌入式技术的发展趋势有哪些?答:见教材1.4节的嵌入式技术的发展趋势。 2章ARM技术与ARM体系结构 1.简述ARM处理器内核调试结构原理。答:对教材1.2节的图2-1进行描述。 2.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。答:参考教材 2.1.2 ARM核版本命名规则说明。3.ARM处理器的工作模式有哪几种,其中哪些为特权模式,哪些为异常模式,并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。 ARM处理器共有7种工作模式: 用户模式:非特权模式,也就是正常程序执行的模式,大部分任务在这种模式下执行。在用户模式下,如果没异常发生,不允许应用程序自行改变处理器的工作模式,如果有异常发生,处理器会自动切换工作模式FIQ模式:也称为快速中断模式,支持高速数据传输和通道处理,当一个高优(fast)中断产生时将会进入这种模式。 IRQ模式:也称为普通中断模式,:当一个低优先级中断产生时将会进入这种模式。在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。通常的中断处理都在IRQ 模式下进行。 SVC模式:称之为管理模式,它是一种操作系统保护模式。当复位或软中断指令执行时处理器将进入这种模式。 中止模式:当存取异常时将会进入这种模式,用来处理存储器故障、实现虚拟存储或存储保护。 未定义指令异常模式:当执行未定义指令时会进入这种模式,主要是用来处理未定义的指令陷阱,支持硬件协处理器的软件仿真,因为未定义指令多发生在对协处理器的操作上。 系统模式:使用和User模式相同寄存器组的特权模式,用来运行特权级的操作系统任务。 在这7种工作模式中,除了用户模式以外,其他6种处理器模式可以称为特权模式,在这些模式下,程序可以访问所有的系统资源,也可以任意地进行处理器模式的切换。在这6种特权模式中,除了系统模式外的其他5种特权模式又称为异常模式 4.分析程序状态寄存器(PSR)各位的功能描述,并说明C、Z、N、V在什么情况下进行置位和清零。PSR的具体格式为 V—溢出标志位 对于加/减法运算指令,当操作数和运算结果为二进制补码表示的带符号数时,V=1表示符号位溢出,其他的指令通常不影响V位。 例如:两个正数(最高位为0)相加,运算结果为一个负数(最高位为1),则符号位溢出,相应V=1。

2016年下学期嵌入式系统设计大作业

嵌入式系统设计大作业 1、叙述嵌入式系统开发过程中所要解决的两个问题。 2、叙述嵌入式平台的搭建过程,以linux为例。 3、给出现今有哪些用于嵌入式开发的芯片名称,他们分别是哪些公司的产品? 体系结构是什么? 4、现今较流行的嵌入式操作系统有哪些? 5、PXA270嵌入式开发板的接口有哪些? 6、请写出Nor Flash和Nand Flash的区别。 7、冯。诺依曼架构与哈佛架构的区别。 8、单周期3级流水的情况下,第10个指令周期时,第几条指令执行结束? 9、下面是linux下的一个简单的设备驱动程序,写出linux设备驱动常用的数据结构,同时阅读下面代码,请给出测试程序中的每条语句加以注释。 设备驱动程序Keypad.c的源代码: #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define LEDnKEY_MAJOR 251 #define KEYPAD_NAME "X-Hyper250 Keypad" #define KEYPAD_VERSION "Version 0.1" #define EXT_KEY_CS EXT_PORT2 #define EXT_LED_CS EXT_PORT3 #define LED_SHOW 10 /*EXT_KEY_CS 为向外部LED进行数值设定,它定义在其它头文件里*/ void led_off_on() /**/ { int i; EXT_LED_CS = 0xff; for(i =0 ; i<8;++i) { EXT_LED_CS = ~((1 << i) & 0xff); udelay(30000); } EXT_LED_CS = 0xff; }

《ARM嵌入式系统结构与编程》第二章课后答案

第2章ARM技术与ARM体系结构 1.简述ARM处理器内核调试结构原理 答:ARM处理器一般都带有嵌入式追踪宏单元ETM(Embedded Trace Macro),它是ARM 公司自己推出的调试工具。ARM处理器都支持基于JTAG(Joint Test Action Group 联合测试行动小组)的调试方法。它利用芯片内部的Embedded ICE来控制ARM内核操作,可完成单步调试和断点调试等操作。当CPU处理单步执行完毕或到达断点处时,就可以在宿主机端查看处理器现场数据,但是它不能在CPU运行过程中对实时数据进行仿真。 ETM解决了上述问题,能够在CPU运行过程中实时扫描处理器的现场信息,并数据送往TAP(Test Access Port)控制器。上图中分为三条扫描链(图中的粗实线),分别用来监视ARM核,ETM,嵌入式ICE的状态。 1.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。 答:ARM7 T D M I – S 中 ARM是Advanced RISC Machines的缩写 7是系列号; T:支持高密度16位的Thumb指令集; D:支持JTAG片上调试; M:支持用于长乘法操作(64位结果)ARM指令,包含快速乘法器;; I:带有嵌入式追踪宏单元ETM,用来设置断点和观察点的调试硬件; S:可综合版本,意味着处理器内核是以源代码形式提供的。这种源代码形式又可以编译成一种易于EDA工具使用的形式。 2.ARM处理器的工作模式有哪几种,其中哪些为特权模式,哪些为异常模式,并指出处 理器在什么情况下进入相应的模式。 答:ARM技术的设计者将ARM处理器在应用中可能产生的状态进行了分类,并针对同一类型的异常状态设定了一个固定的入口点,当异常产生时,程序会自动跳转到对应异常入口处进行异常服务。 ?1.用户模式:非特权模式,也就是正常程序执行的模式,大部分任务在这种模式下 执行。在用户模式下,如果没异常发生,不允许应用程序自行改变处理器的工作模式,如果有异常发生,处理器不会自动切换工作模式 ?2.FIQ模式:也称为快速中断模式,支持高速数据传输和通道处理,当一个高优先

浅析C语言嵌入式系统编程软件设计架构

浅析C语言嵌入式系统编程软件设计架构 发表时间:2018-09-04T11:58:13.513Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第10期作者:田壮[导读] 一个方向是自顶向下,从抽象到具体,从最顶层的程序或者逻辑整体描述规范出发向下到具体的操作模块。 美的洗涤电器制造有限公司 528311 摘要:C语言是嵌入式软件开发使用最多的语言,主要是由于C语言兼具高低级语言的特性,简洁高效、灵活方便,支持对硬件的直接操作,但其灵活性也往往会带来复杂的代码管理和维护问题。基于此,本文就从C语言嵌入式系统编程软件设计展开分析。 关键词:C语言;嵌入式系统;编程软件设计 1、系统设计思路 1.1自顶向下与自底向上 一个方向是自顶向下,从抽象到具体,从最顶层的程序或者逻辑整体描述规范出发向下到具体的操作模块,这是目前嵌入式系统应用层开发常用的方法。在嵌入式系统设计过程中,可以将两种方法结合使用,针对硬件的操作采用自底向上,尽可能抽象出所有的元操作,应对不同上层应用的重用要求;在逻辑应用上,则采用自顶向下,对应用逻辑表达进行抽象规范,尽量使得模块划分便于开发实现、重用和维护。 1.2最优模块化 ①紧凑性,封装良好的模块决不互相暴露内部信息,也不去调用其他模块的操作实现,而是通过函数接口来相互通信; ②正交性,任何模块的功能点应当是唯一的、无歧义的,在系统中以确定无疑的方式存在。在纯正交的模块设计中,每一个操作行动只限于该项功能,系统的每一属性只有一条途径改变,不影响其他功能,这有助于将复杂的设计紧凑化。 2、嵌入式系统开发的分层架构 2.1分层原则 ①层次划分兼顾功能颗粒度和重用可能性,每层解决不同的问题,下层要能够为上层应用提供支撑,比如环境温度监测功能,可以从概念上划分为数据采集层、处理层、显示层等,层层递进实现; ②层与层之间的相关性尽量小,确保某一层的软件设计出现问题,只会影响到该层次的上下结构,不会影响到软件系统的整体; ③每层内部按照任务分解、功能优化、重用程度进行模块划分,尽量实现软件功能的高内聚、低耦合。理论上,功能分解得越简单,实现起来越容易,重复使用频次就会越高,但目标过度细化会使设计管理、功能调度的复杂度迅速上升,所以一般划分到概念上能够独立完成一项功能、与其他功能相关性合适的程度。 2.2分层设计方法 首先,采取自顶向下的方法对嵌入式系统应用需求进行梳理,抽象出不同的逻辑功能要求,明确概念层次,再转化成软件层次。 其次,采取自底向上的方法对涉及到的硬件功能进行抽象,应尽可能细化出应用开发需要的硬件操作原语。对于嵌入式系统而言,大量的开发工作是通过软件驱动底层硬件实现相应的专用功能,对硬件功能的封装既有利于降低当前系统开发的复杂度,又便于实现硬件的无关性,提高程序代码的复用性。 再次,采用自顶向下和自底向上相结合的方法,逐层检验相邻层次间的信息交互和调用关系,确保每一个上层的调用都能得到满足。 最后,对每一层的功能进行合并整合,优化功能模块设计,努力实现最优模块化。在实际系统开发中,最优模块化的过程也是对现有程序代码重用的优化选择过程。 2.3分层技术的应用 常见的功能模块划分是围绕中心处理器/控制器来设计系统逻辑架构,采用面向过程的设计思路,区分为输入/输出、应用调度、设备驱动、网络通信等功能模块。这样的划分方式能够充分利用系统的处理能力,进行精细化的存储空间管理,但也带来应用逻辑交叉重复、与硬件依赖关系强等缺点,很难进行功能拓展,代码重用性也较差。 ①应用管理层。主要实现界面交互、业务逻辑调度等功能。 ②算法协议层。主要实现模型算法、协议解析、文件管理、数据库管理等功能,如位置转换计算、罗盘指针方位计算等。 ③功能拓展层。主要实现器件的无关性,提供各种器件的通用性处理、接口访问等功能,如LCD的线、圆、矩形处理,传感器数据转换等功能。 ④硬件驱动层。主要实现硬件的无关性,提供硬件的操作原语功能,如LCD的定位、写点、写字节、传感器数据采集等功能。上述分层设计方案,将同类或相似技术实现的功能进行聚合,减少业务应用、模型算法和硬件操作之间的耦合性,避免功能在分析设计中的交叉混淆,整个应用程序的结构变得更加清晰和灵活,使得一个成熟的模型算法能够支持多个应用逻辑,一个成熟的软件功能模块能够适应不同的硬件环境,提高了软件功能模块的开发效率和可重用性。 3、基于C语言的系统软件设计 3.1代码管理 ①文件目录管理。按照分层原则组织文件目录,主程序文件、全局变量头文件放在根目录,其他文件按照应用管理层、算法协议层、功能拓展层、硬件驱动层分别存放在AppFunc、ModelFunc、HardExt、HardOpt文件夹,所有文件命名遵循统一的规范。如果有第三方的通用函数库,可以建立ComFunc文件夹来存放。这样在开发过程中,可以充分利用分层模型的优势,各层功能的开发人员可以在不同的文件夹内进行并行工作,实现工程化管理。 ②功能模块管理。为了实现模块化设计的高内聚性,应少用或不用全局变量,尽量通过函数参数来传递数据。同一类的业务应用功能、同一硬件的操作功能尽量放在同一文件内实现。上层功能模块的开发可以调用下层功能模块,下层功能模块尽量避免交叉调用或越级调用。

嵌入式系统原理与设计知识点整理

第一章嵌入式处理器 1嵌入式系统的概念组成: 定义:以应用为主,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,满足系统对功能、性能、可靠性、体积和功耗有严格要求的计算机系统。 组成:硬件:处理器、存储器、I / O设备、传感器 软件:①系统软件, ②应用软件。 2.嵌入式处理器分类特点: 分类:①MPU(Micro Processor Unit)微处理器。一块芯片,没有集成外设接口。部主要由运算器,控制器,寄存器组成。 ②MCU(Micro Controller Unit)微控制器(单片机)。一块芯片集成整个计算机系统。 ③EDSP(Embled Digital Signal Processor)数字信号处理器。运算速度快,擅长于大量重复数据处理 ④SOC(System On Chip)偏上系统。一块芯片,部集成了MPU和某一应用常用的功能模块 3.嵌入式处理器与通用计算机处理器的区别: ①嵌入式处理器种类繁多,功能多样 ②嵌入式处理器能力相对较弱,功耗低 ③嵌入式系统提供灵活的地址空间寻址能力 ④嵌入式系统集成了外设接口 4.①哈佛体系结构:指令和数据分开存储————————(嵌入式存储结构) 特征:在同一机器周期指令和数据同时传输 ②·诺依曼体系结构:指令和数据共用一个存储器——(通用式存数结构) 数据存储结构(多字节): 大端方式:低地址存高位;小端方式:高地址存高位 6.ARM指令集命名:V1~V8 (ARMV表示的是指令集)

7.ARM核命名:. 命名规则:ARM{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{S}{x}——系列(版本) {y}——当数值为“2”时,表示MMU(存管理单元) {z}——当数值为“0”时,表示缓存Cache {T}——支持16位Thumb指令集 {D}——支持片上Debug(调试) {M}——嵌硬件乘法器 {I}——嵌ICE(在线仿真器)——支持片上断点及调试点 {E}——支持DSP指令 {J}——支持Jazzle技术 {F}——支持硬件浮点 {S}——可综合版本 8. JTAG调试接口的概念及作用: ①概念:(Joint Test Action Group)联合测试行动小组→检测PCB和IC芯片标准。(P CB→印刷电路板IC→集成芯片) ②作用(1)硬件基本功能测试读写 (2)软件下载:将运行代码下载到目标机RAM中 (3)软件调试:设置断点和调试点 (4)FLASH烧写:将运行最终代码烧写到FLASH存储器中。 9.GPIO概念:(General Purpose I/O Ports)通用输入/输出接口,即处理器引脚。 10.S3C2410/S3C2440 GPIO引脚 S3C2410共有117个引脚,可分成A——H共8个组,(GPA,GPB,…GPH组) S3C2440共有130个引脚,可分成A——J共9个组,(GPA,GPB,…,GPH,GPJ 组) 11.GPxCON寄存器,GPxDAT寄存器,GpxUP寄存器的功能,各位含义和用法 ①GPxCON寄存器(控制寄存器)——设置引脚功能 →GPACON(A组有23根引脚,一位对应一个引脚,共32位,拿出0~22位,其余没用) (若某一位是)0:(代表该位的引脚是一个)输出引脚 1:地址引脚 →GPBCON——GPH/JCON(用法一致,两位设置一个引脚) 00:输入引脚 01:输出引脚 10:特殊引脚 11:保留不用 GPBCON ②GPxDAT寄存器(数据寄存器)——设置引脚状态及读取引脚状态 若某一位对应的是输出引脚,写此寄存器相应位可令引脚输出高/低电平。 若某一位对应的是输入引脚,读取此寄存器可知相应引脚电平状态。GPBDAT

嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析

嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析 嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域,与我们的生活息息相关,小 到掌上的数字产品,大到汽车、航天飞机。 提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机,不错,MCU 是最基础和常用的 嵌入式系统,但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS 等其他嵌入式系统应用 越来越广泛。嵌入式系统与模拟电路或其他功能电路组成的SoC(System on Chip,片上系统)或SiP(System in Package,系统级封装)在手机、机顶盒等功能复杂的产品上的应用也越来越多。 总的来说,嵌入式系统发展呈现如下特点: -由8 位处理向32 位过渡 -由单核向多核过渡 -向网络化功能发展 -MCU、FPGA、ARM、DSP 等齐头并进 -嵌入式操作系统呈多元化趋势 所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的,即IP 核(Intellectual Property,知识产权),生产处理器的厂家很多,但拥有IP 核的屈指可数。有自己的IP 核,光靠卖IP 核即可坐拥城池。 嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分,在MCU(微控制器)产品上, 像瑞萨(Renesas)、飞思卡尔(Freescale)、NEC 都拥有自己得专有IP 核,而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。本文讨论仅讨论标准架构的嵌入式系统。 标准的嵌入式系统架构有两大体系,目前占主要地位的是所谓RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)处理器。RISC 体系的阵营非常广泛,从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica 等等,都是属于RISC 处理

嵌入式系统基础作业

一、简要说明嵌入式系统产品的基本组成、嵌入式系统特点、嵌入式系统开发流程; 答:基本组成:可分为硬件和软件两个组成部分。其中硬件组成结构以嵌入式微处理机为中心,配置存储器I/O设备、通信模块以及电源等必要的辅助借口;软件组成结构包括应用层、OS层、BSP等。 特点:“专用”计算机系统;运行环境差异大;比通用PC系统资源少;功耗低、体积小、集成度高、成本低;具有完整的系统测试和可靠性评估体系;具有较长的生命周期;需要专用开发工具和方法进行设计;包含专用调试电路;多科学知识集成系统。 开发流程:(1)系统定义与需求分析阶段。(2)方案设计阶段。(3)详细设计阶段。(4)软硬件集成测试阶段。(5)系统功能性及可靠性测试阶段。 二、写出教材图1-1嵌入式系统的组成结构中各英文缩写的中文释义; 答:.OS:操作系统 API:应用程序接口 BSP:板级支持包 Boot:启用装载 HAL:硬件抽象层 SoC/SoPC:片上系统/片上可编程系统 GPIO:控制处理器输出接口 USB:通用串行总线 LCD:液晶显示器 ADC/DAC:模数转换和数模转换 FPGA/CPLD:现场可编程门阵列/复杂可编程逻辑器件 UART/IrDA:通用异步收发传输器/红外线接口 DMA:直接内存访问 CAN:控制器局域网络 Timer/RTC:定时器/实时时钟 MMU/Cache:内存管理单元/高速缓冲存储器

三、比较说明FLASH存储器中NOR型和NAND型FLASH的主要区别;比较说明RAM 存储器中SRAM和SDRAM的主要区别; 答:NORFlash的读取和我们常见的SDRAM的读取是一样,用户可以直接运行装载在NORFLASH里面的代码,这样可以减少SRAM的容量从而节约了成本。NANDFlash没有采取内存的随机读取技术,它的读取是以一次读取一块的形式来进行的,通常是一次读取512个字节,采用这种技术的Flash比较廉价。SRAM是靠双稳态触发器来记忆信息的;SDRAM是靠MOS电路中的栅极电容来记忆信息的。由于电容上的电荷会泄漏,需要定时给与补充,所以动态RAM需要设置刷新电路。但动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低,从而成本也低,适于作大容量存储器。所以主内存通常采用SDRAM,而高速缓冲存储器(Cache)则使用SRAM,在存取速度上,SRAM>SDRAM。 四、说明嵌入式系统常见硬件平台种类、典型处理器型号; 答:典型的型号有MIPS处理器、PowerPC处理器、Sparc处理器、ARM处理器、Xtensa系列可配置处理器。 五、嵌入式系统中常用的接口或通信方式有RS232、RS485、BlueTooth、CAN、IrDA、GPRS、SPI、GSM、802.11、SPI、IIC、Ethernet、JTAG等,请根据通信介质是否无线或有线对其进行分类;请根据通信距离从近至远依次排序;请根据通信速度从慢至快依次排序; 答:无线:RS485、BlueTooth、CAN、IrDA、GPRS、GSM、802.11、Ethernet 有线:RS232、SPI、IIC、JTAG 传输距离:RS232、SPI、IIC、JTAG、BlueTooTh、IrDA、RS485、CAN、802.11、GSM、GPRS、Ethernet 传输速度:GSM、GPRS、Blueteeth、IrDA、802.11、CAN、RS232、RS485、Ethernet、IIC、SPI、JTAG 六、列举常见嵌入式操作系统及其特点; 答:源代码公开并且遵循GPL协议 有大量的免费的优秀的开发工具,且都遵从GPL,是开放源代码的。

嵌入式系统架构发展趋势及比较分析

嵌入式系统架构发展趋势及比较分析 范虎 嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域,与我们的生活息息相关,小到掌上的数字产品,大到汽车、航天飞机。提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机,不错,MCU是最基础和常用的嵌入式系统,但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS 等其他嵌入式系统应用也越来越广泛。 总的来说,嵌入式系统发展呈现如下特点:·由8位处理向32位过渡·由单核向多核过渡·向网络化功能发展·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进·嵌入式操作系统呈多元化趋势,所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的,即IP 核(IntellectualProperty,知识产权),生产处理器的厂家很多,但拥有IP 核的屈指可数。嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分,在MCU(微控制器)产品上,像瑞萨(Renesas)、飞思卡尔(Freescale)、NEC等都拥有自己的专有IP核,而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。 标准的嵌入式系统架构有两大体系,目前占主要地位的是所谓RISC (ReducedInstructionSetComputer,精简指令集计算机)处理器。RISC体系的阵营非常广泛,从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等,都是属于RISC 处理器的范畴。不过这些处理器虽然同样是属于RISC体系,但是在指令集设计与处理单元的结构上都各有不同,因此彼此完全不能兼容,在特定平台上所开发的软件无法直接为另一硬件平台所用,而必须经过重新编译。 其次是CISC(ComplexInstructionSetComputer,复杂指令集计算机)处理器体系,我们所熟知的Intel的X86处理器就属于CISC体系,CISC体系其实是比较低效率的体系,但由于其已经被市场长久验证,稳定性高,故常被应用于效能需求不高,但稳定性要求高的应用中,如工控设备等产品。 下面将简单介绍一下几种比较常见的RISC和CISC嵌入式系统架构。 1、RISC家族之ARM处理器 ARM公司于1991年成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。目前,采用ARM技术(IP)核心的处理器,即我们通常所说的ARM处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM技术的处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场。 目前市面上常见的ARM处理器架构,可分为ARM7、ARM9,ARM11以及Cortex 系列。ARM也是嵌入式处理器中首先推出多核心架构的厂商。ARM首个多核心架构为ARM11MPCore,架构于原先的ARM11处理器核心之上。ARM11采用当时最先进的0.13μm制造制程,运行频率最高可达500到700MHz。如果采用90nm制程,ARM11核心的工作频率能够轻松达到1GHz以上—对于嵌入式处理器来说,这显然是个相当惊人的程度。

嵌入式系统大作业

嵌入式系统大作业-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

基于嵌入式系统的车载GPS导航系统的设计 1 设计目的与功能 1.1 设计目的 随着人们经济基础增强,安全意识增强的基础上,很多人都会选择车载GPS 导航设备,所以制造功能强大,价格低廉的车载GPS导航设备是有很大市场和发展前景的。由于导航仪投入小,外壳模块、芯片等材料市场供应量大,这也是我选择设计车载GPS导航设备的理由。为了满足不同用户的不同需求,我想设计一款内置四维地图系统。 1.2设计功能 1提供准确无误的全3D实景导航; 2附带全国沿途咨询; 3具有视频、音乐播放等娱乐功能。 2.需求分析调研 2.1 产品的硬件组成(型号、类型、电气特性、选择的理由等) (1)处理器:S3C2440A 400MHz,S3C2440A 是三星公司生产推出的基于ARM920T的32位RISC嵌入式微处理器,S3C2440A采用了ARM920T的内核,0.13um的CMOS标准宏单元和存储器单元。 采用ARM920T CPU内核支持ARM调试体系结构。 (2)储存模块:SDRAM , K4M561633-75 , 64MByte Nand FLASH, K9F1208G 64MByte同步动态随机存储器,工作需要同步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准;存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失;数据不是线性依次存储,而是自由指定地址进行数据读写。 (3)音频模块:PHILIPS公司的UDA1341TS是一块功能强大的专用语音处理芯片。本设计使用的AT91RM9200处理器具有一个IIS音频接口,此接口

嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析

主要是处理器不一样,一般嵌入式系统用的是arm架构的处理器,属于专用处理器。一般的PC机用的是X86架构的处理器(intel、amd)属于通用处理器。 你可以把arm嵌入式系统看成是一个专用的pc。它比通用pc机所消耗的硬件资源要少。由于在一些特定的场合需要实现一些智能的操纵,使用通用pc机不合算(成本),使用嵌入式系统可以基本满足需要。显然,嵌入式系统的操作系统和硬件资源相对于pc机来说是进过精简的。 应用场合、系统结构、知识背景等等:百度百科上说的就很详细(直接百度百科“嵌入式系统”),这里不在累赘了。以看pc机的眼光看嵌入式系统就很简单了。 嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析 嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域,与我们的生活息息相关,小到掌上的数字产品,大到汽车、航天飞机。 提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机,不错,MCU是最基础和常用的嵌入式系统,但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS等其他嵌入式系统应用越来越广泛。嵌入式系统与模拟电路或其他功能电路组成的SoC(System on Chip,片上系统)或SiP(System in PAC kage,系统级封装)在手机、机顶盒等功能复杂的产品上的应用也越来越多。 总的来说,嵌入式系统发展呈现如下特点: ·由8位处理向32位过渡 ·由单核向多核过渡 ·向网络化功能发展 ·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进 ·嵌入式操作系统呈多元化趋势 所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的,即IP核(Intellectual Property,知识产权),生产处理器的厂家很多,但拥有IP核的屈指可数。有自己的IP核,光靠卖IP 核即可坐拥城池。 嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分,在MCU(微控制器)产品上,像瑞萨(Renesas)、飞思卡尔(Freescale)、NEC都拥有自己得专有IP核,而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。本文讨论仅讨论标准架构的嵌入式系统。 标准的嵌入式系统架构有两大体系,目前占主要地位的是所谓RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)处理器。RISC体系的阵营非常广泛,从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等,都是属于RISC处理器的范畴。不过

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