嵌入式软件开发导论
嵌入式软件开发流程知识讲解
嵌入式软件开发流程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品，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。
本书在4.1.5节对各种不同的嵌入式操作系统进行了比较，读者可以以此为依据进行相关的选择。
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。
由于本书主要讨论嵌入式软件的应用开发，因此对硬件开发不做详细讲解，而主要讨论嵌入式软件开发的流程。
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。
嵌入式系统导论(1、综述)
第一章 嵌入式系统综述
1.2 嵌入式系统发展历史（Cont.） 嵌入式系统发展历史（Cont.） 各行各业 工业控制、化工、航空航天 当前应用
简单应用：微波炉、空调、洗衣机面板 信息产品：PDA,Mobile 信息产品：PDA,Mobile Phone,Printer 照相机：自动聚焦、对比度、白平衡控制 模拟、数字电视机：channel,codec… 模拟、数字电视机：channel,codec… 各种网络产品：MP3,ADSL,Router,Switch… 各种网络产品：MP3,ADSL,Router,Switch…
1.1 嵌入式系统定义（Cont.） 嵌入式系统定义（Cont.）
嵌入式系统与单片机
单片机系统属于嵌入式系统 单板机-〉单片机-〉嵌入式系统-〉SOC/SOPC
第一章 嵌入式系统综述
1.2 嵌入式系统发展历史
1940’s: MIT的 Whirlwind computer was designed for real-time operations.飞行模拟 器实时控制 First microprocessor was Intel 4004 in early 1970’s HP-35 calculator used several chips to implement a microprocessor in 1972.
以应用为中心 以计算机技术为基础 软硬件可裁减 满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗
第一章 嵌入式系统综述
1.1 嵌入式系统定义（Cont.） 嵌入式系统定义（Cont.）
知识集成系统
技术密集 资金密集 高度分散、不可垄断 面向应用不断创新
第一章 嵌入式系统综述
1.1 嵌入式系统定义（Cont.） 嵌入式系统定义（Cont.）
嵌入式系统导论
中国信息家电市场
2001年达到500亿～700亿元，今年有 望达到3500亿～5000亿元。
国内现有8000万有线电视网用户、3亿多台 彩色电视机和7000多万台VCD／DVD机。
业内分析，未来10年是国内机顶盒生产的黄 金时期，10年总量可望达到1～1.5亿台，总 产值在600～1500亿元人民币之间。
4.低功耗、体积小、集成度高、成本低
嵌入式系统没有充足的电能供应，尤 其是便携式嵌入式设备，即便是有足够 的电源供应，散热设备的增加也往往是 不方便的。
因此嵌入式系统设计有严格的功耗预 算，处理器大部分时间必须工作在降低 功耗的“睡眠模式”下，只有在需要任 务处理时它才会“醒来”。一般的外部 事件通过中断“驱动”、“唤醒”系统 工作。
ARM 53%
* Includes all SoC for 32-bit, 64-bit and greater RISC and CISC architectures
工业控制
过去在工业过程控制、数字机床、 电力系统、电网安全、电网设备监测、 石油化工系统等方面，大部分低端型设 备主要采用是８位单片机。
基于ARM的嵌入式软件开发 基础实验
基础实验(4)
基于S3C44B0X的嵌入式系统 硬件接口实验
基本接口(4)和人机交互接口实验(4)
三、教材
嵌入式系统开发与应用教程 嵌入式系统开发与应用实验教程(第2版) 田泽 北京航天航空大学出版社
四、参考书
1.嵌入式系统原理与接口技术
嵌入式系统的硬件和软件都必须高效 率地设计，在保证稳定、安全、可靠的 基础上量体裁衣，去除冗余，力争用较 少的软硬件资源实现较高的性能。
嵌入式软件系统的设计与开发
嵌入式软件系统的设计与开发第一章：绪论随着人工智能、物联网、5G等新技术的迅速发展，嵌入式系统已成为了当代计算机技术的重要分支之一，并被广泛应用于各个领域。
嵌入式系统软件是嵌入式设备中的核心部分，它们精简、高效、实时的特性使得它们成为各类电子产品的基础。
因此，嵌入式软件的设计与开发工作越来越受到人们的关注。
本文将主要从以下几个方面来介绍嵌入式软件系统的设计与开发：第二章介绍了嵌入式软件系统的概念，第三章分析了嵌入式软件系统的发展背景与现状，第四章从嵌入式软件系统开发中的软件设计、硬件设计等多个层面进行阐述，第五章介绍了嵌入式软件系统的测试与验证方法，最后进行总结。
第二章：嵌入式软件系统的概念嵌入式软件系统是一种将软件嵌入硬件设备中的计算机系统，其功能是对硬件设备进行控制、操作和通信等。
嵌入式软件系统一般在内存有限、计算资源受限、实时响应度要求高的情况下工作。
嵌入式软件系统与通用计算机系统相比，主要体现在以下几个方面：1. 硬件资源受限：嵌入式软件系统通常有较小的存储器容量和运算速度，以获得尽可能小的体积和电源消耗。
2. 内存空间受限：在嵌入式软件系统中，内存通常限制在几百K甚至几十K字节，为保证系统稳定性，一般不能出现内存泄露现象。
3. 实时性强：嵌入式软件系统实现的是实时系统，如短信发送、信号处理等。
4. 对软件设计人员的要求比较高：嵌入式软件实体较小、系统功能复杂，对软件设计人员的设计、编程及调试能力要求比较高，需要设计人员有扎实的专业技能与丰富的开发经验。
第三章：嵌入式软件系统的发展背景和现状目前，嵌入式系统的应用已经非常广泛，涉及范围几乎包括了所有行业，如汽车、医疗、金融、国防等领域。
在这些领域中，嵌入式软件系统以其独有的优势得到了广泛的应用，被视为当今技术发展的重要方向。
1. 发展背景：在过去的十年中，嵌入式系统得到了长足的发展，推动了物联网技术的快速发展，使得物联网得以从概念阶段逐步实现。
第一章 嵌入式系统软件开发概述.ppt.deflate
GPIO
1.简介
S3C2410具有 具有117个多功能输入 输出端口。分别是： 个多功能输入/输出端口 具有 个多功能输入 输出端口。分别是： GPIO A：23个输出端口； 个输出端口； ： 个输出端口 GPIO B：11个输入输出口； 个输入输出口； ： 个输入输出口 GPIO C：16个输入输出口； 个输入输出口； ： 个输入输出口 GPIO D：16个输入输出口； 个输入输出口； ： 个输入输出口 GPIO E：16个输入输出口； 个输入输出口； ： 个输入输出口 GPIO F： 8个输入输出口； ： 个输入输出口； 个输入输出口 GPIO G：16个输入输出口； 个输入输出口； ： 个输入输出口 GPIO H：11个输入输出口； 个输入输出口； ： 个输入输出口 每一种端口都能由软件自由配置以满足不同的设计要求， 每一种端口都能由软件自由配置以满足不同的设计要求，即都具有管脚复 用的功能，除了特殊功能外，都可以作为通用 功能 功能。 用的功能，除了特殊功能外，都可以作为通用I/O功能。
GPIO
2．端口控制描述 ． 端口配置寄存器GPACON~GPHCON： ： 端口配置寄存器 S3C2410A中，大多数管脚都是复用的。该寄存器就是用来设置用户 中 大多数管脚都是复用的。 选用的管脚功能。 选用的管脚功能。 端口数据寄存器GPADAT~GPHDAT： ： 端口数据寄存器 如果端口配置为输出口，那么用户向相应的IO口写入希望的数据 口写入希望的数据； 如果端口配置为输出口，那么用户向相应的IO口写入希望的数据； 如果端口配置为输入口，那么用户可以从 口读出对应管脚的数据 口读出对应管脚的数据。 如果端口配置为输入口，那么用户可以从I/O口读出对应管脚的数据。 端口上拉寄存器GPBUP~GPHUP： 端口上拉寄存器 ： 这些寄存器控制着相应端口上拉功能的使能与禁能。 这些寄存器控制着相应端口上拉功能的使能与禁能。 当某位＝ ，对应管脚的上拉寄存器使能； 当某位＝0，对应管脚的上拉寄存器使能； 当某位＝ ，对应管脚的上拉寄存器禁能； 当某位＝1，对应管脚的上拉寄存器禁能；
第1章嵌入式系统导论
第1章嵌入式系统导论近年来，随着计算机技术、微电子技术及通讯技术的飞速发展，基于32位微处理器的嵌入式系统在各个领域的应用不断地得到扩大和深入，嵌入式产品已成为信息产业的主流。
面对IT产业界这一新热点，高校开设嵌入式系统相关课程已是当务之急。
目前国内很多高校都在开设和计划开设嵌入式系统课程。
在嵌入式系统实验教学中，我们选择了当前主流的ARM7微处理器芯片和源码开放的μCLinux操作操作。
ARM系列处理器是专门针对嵌入式设备设计的，是目前构造嵌入式教学系统硬件平台的首选，而μCLinux继承了标准Linux的优良特性，它强大的网络功能和出色的文件系统等优势也将在嵌入式领域得到更加广泛的应用。
本章节对嵌入式系统的发展历史与现状、嵌入式Linux操作系统的特点及组成进行简要论述，在第2小节对µClinux系统进行了分析，第3小节论述了嵌入式Linux系统一般开发流程。
1.1 概述1.1.1 嵌入式系统发展历史与现状虽然嵌入式系统是近几年才开始真正风靡起来的，但事实上嵌入式这个概念却很早就已经存在了。
嵌入式系统诞生于微型机时代，经历了漫长的独立发展的单片机道路，从70年代单片机的出现到今天各种嵌入式微处理器、微控制器的广泛应用，嵌入式系统有了近30年的历史。
纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段：◆无操作系统阶段嵌入式系统最初的应用是基于单片机的。
20世纪70年代，微处理器的出现，使早期供养在特殊机房中，实现数值计算的大型计算机发生了历史性的变化。
以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性等特点，迅速走出机房，进入工业控制领域。
将微型机做在一个芯片上嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。
单片机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。
嵌入式系统导论课件 嵌入式系统开发基础 2
嵌入式系统的应用
微型飞行器---“黑寡妇”
直径小于6英寸 重量小于100克 巡航时间30分钟 飞行速度每小时30英里 通信距离2公里
25
嵌入式系统的应用
基于Win CE的移动机器人平台
26
嵌入式系统的应用
基于RTLinux的仿人机器人
高 48 cm 重: 6 kg 灵活性：20 DOF 操作系统: RT-Linux 接口形式: USB 1.0 (12Mbps) 响应周期: 1ms 能源： DC24V x 6.2A (150W) 制造：富士通
27
嵌入式系统的应用
基于VXworks的火星探路者
28
嵌入式系统的应用
2004年“勇气号”再次登陆火星
29
嵌入式系统的应用
市场概况
2001年嵌入式系统国际会议年会Jim Turley的报 告中，统计得到 PC的数量只占CPU 总耗量的 0.1%。 CCID2003年的数据显示
2000年嵌入式软件市场规模为70.33亿元，2001年为 95.43亿元 2002年118.56亿元，三年平均增长38.85%。
12
主要内容
1 嵌入式系统的定义与特点 2 嵌入式系统的应用 3 4 5 嵌入式系统的构成 嵌入式系统的分类
嵌入式系统的发展趋势
13
嵌入式系统的应用
军事国防 工业控制
工控设备 智能仪表 军事电子 信息家电 智能玩具
消费电子
嵌入式应用
通信设备 移动存贮
汽车电子
网络设备 电子商务
网络化嵌入式计算系统
第二代1980 第三代1990
专用计算机 专用计算机（总线互 联） 专用计算机（总线互 联）
第4章 嵌入式系统软件开发概述
构建阶段
构建的第三步是定址和打包。定址和打包的目标 是将可重定位执行文件整合为一个可以运行在嵌 入式系统中的二进制映像的文件。
对可重定位执行文件而言，在下载到目标机运行之前 需要进行定址工作。定址又称重定位，其任务是解决 程序中函数和变量的地址绑定问题。它的做法是对于 编译器和链接器生成的每一条可能涉及内存地址的指 令和数据（例如函数调用的跳转指令），都把指令中 的内存地址存储为一个偏移量而不是绝对地址。这样 当程序加载器（Boot Loader或者嵌入式操作系统）把程 序加载到机器内存时，可以根据实际的加载地址，把 代码中的相对偏移量再加上实际加载基地址，就可以 得到实际的内存地址。
启动代码，硬件抽象层(HAL) 汇编、C/C++
在底层方面又不得不用到汇编语言，虽然其使用量 不大。复杂的嵌入式系统一般由多种语言混合编写 而成。
4.1.2 编程语言
通用计算机系统应用的编程语言很多
从底层的汇编语言，到FORTRAN、C/C++、 ADA、Module高级语言，再到与平台无关的 Java、C#.NET等，数不甚数。 从面向过程的PASCAL、C，发展到面向对象 （Object-Oriented Programming，OOP）的C++、 Java、C#、到泛型编程（Generic Programming， GP）的C++等。 考察一门语言是否适用，需要从多个方面进行 考虑。
将所需烧录的目标映像下载到目标板RAM中 将执行烧录动作的程序下载到目标板RAM中 告诉CPU去执行RAM中的烧录动作的程序，并给出目标映 像所在地址
方便，廉价，重用了JTAG-ICE的投资