(完整word版)嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统原理及应用课后答案
嵌入式系统原理及应用课后答案
嵌入式系统是一种专门针对特定应用领域设计的计算机系统，
它通常被嵌入到各种设备中，以实现特定的功能。
嵌入式系统的应
用范围非常广泛，涉及到汽车、家电、医疗设备、工业控制等诸多
领域。
在现代社会中，嵌入式系统已经成为各种智能设备的核心，
其重要性不言而喻。
嵌入式系统的原理主要包括硬件和软件两个方面。
在硬件方面，嵌入式系统通常采用专用的微处理器或微控制器作为核心处理器，
配合各种外围设备，如存储器、输入输出设备等，构成完整的系统。
而在软件方面，嵌入式系统的软件通常由嵌入式操作系统和应用程
序组成，其中嵌入式操作系统具有实时性和高效性的特点，能够保
证系统的稳定运行。
在嵌入式系统的应用中，我们需要考虑的问题非常多。
首先，
我们需要充分了解所涉及的应用领域，明确系统的功能和性能需求。
其次，我们需要选择合适的硬件平台和软件开发工具，以确保系统
能够满足需求。
最后，我们需要进行系统的设计和实现，同时进行
充分的测试和调试，以保证系统的稳定性和可靠性。
对于嵌入式系统的开发人员来说，需要具备扎实的硬件和软件知识，同时需要具备良好的团队合作和沟通能力。
此外，对于特定领域的应用，还需要具备相关的专业知识，以确保系统能够满足特定领域的需求。
总的来说，嵌入式系统的原理及应用涉及到硬件、软件、应用领域等诸多方面，需要开发人员具备全面的知识和技能。
只有不断学习和积累经验，才能够在嵌入式系统领域取得成功。
希望通过本文的介绍，能够对嵌入式系统的原理及应用有更深入的了解，为相关领域的开发工作提供一定的帮助。
嵌入式系统的设计开发与应用分析
嵌入式系统的设计开发与应用分析嵌入式系统是指集成了特定的软硬件系统的电子产品，通常应用于其他电气或机械设备中，具有高度的可靠性、实时性、低功耗、低成本、小型化和重量轻等优点。
因此，嵌入式系统成为了现代科技领域的重要组成部分，被广泛应用于工业、汽车、医疗、航空等各个领域。
本文主要介绍嵌入式系统的设计开发和应用分析。
一、嵌入式系统的设计开发嵌入式系统的设计开发是包含硬件设计和软件开发两个部分。
硬件设计是指系统的电路设计、嵌入式芯片的选择、电源的设计等，软件开发是指针对不同的硬件平台，开发出专用的嵌入式软件。
1.硬件设计硬件设计是嵌入式系统设计中非常重要的一部分，应该保证系统性能和功能的实现。
硬件设计可以从以下三个方面进行考虑：（1）选择合适的芯片：根据不同的应用需求选择合适的芯片，包括CPU芯片、DSP芯片、FPGA芯片等。
在芯片选择时，应该了解芯片的特性和优缺点，以及其相应的开发环境和工具。
（2）电路设计：电路设计包括原理图设计、PCB设计、电源设计等。
其中，PCB设计应该合理布局电路，在电路板上布置各个元器件的位置和走线，使得电路板在保证信号完整性和电气性能的情况下，尽可能的小型化和重量轻量化。
（3）测试和验证：硬件设计完成后，必须进行测试和验证，以确保系统满足性能和功能要求。
通常可以使用仿真软件、示波器等工具进行测试和验证。
2.软件开发软件开发是嵌入式系统设计的另一重要部分，常用的语言包括C/C++、汇编语言、Java等。
软件开发包括编译、调试和测试。
它应该考虑以下三个方面：（1）操作系统选择：根据应用需求选择合适的操作系统。
当系统资源要求较高或需要实现复杂功能时，可以选择使用真正的操作系统。
当系统资源有限或者需要开发小型的应用时，可以选择使用嵌入式操作系统。
（2）编程语言和工具选择：针对不同的硬件平台，使用不同的编译器和工具，进行编译、调试和测试。
（3）性能优化：在软件开发过程中，应该关注性能优化，尽量减少系统资源的占用，保证系统的稳定和高效运行。
嵌入式系统的设计与应用
嵌入式系统的设计与应用嵌入式系统是指集成了计算机处理器核心、存储器、输入输出接口和其他外围设备的特定系统，它在不同的领域中被广泛应用。
本文将探讨嵌入式系统的设计与应用，并介绍其中涉及的技术和方法。
一、嵌入式系统的定义和特点嵌入式系统是一种特定用途的计算机系统，它具有以下几个特点：1. 体积小巧：嵌入式系统需要在有限的空间内集成各种硬件组件，因此体积小巧是其最突出的特点之一。
2. 低功耗：由于嵌入式系统通常运行在电池供电或者资源受限的环境中，因此功耗的要求非常高。
3. 实时性：嵌入式系统通常需要对外部环境做出实时响应，因此对于任务的处理时间要求非常严格。
4. 可靠性：嵌入式系统常常用于关键性应用领域，如航空航天等，因此对于系统的可靠性要求非常高。
二、嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统的硬件设计是整个系统的基础，它决定了系统的性能和功能。
以下是嵌入式系统硬件设计的核心要点：1. 处理器选择：嵌入式系统的处理器通常选择低功耗、高性能和成本效益较高的ARM架构处理器。
2. 硬件接口设计：嵌入式系统需要与外部设备进行通信，因此需要设计各种硬件接口，如UART、SPI、I2C等。
3. 高速信号设计：对于一些高速接口，如DDR、PCIe等，需要进行高速信号设计，以确保系统的性能和稳定性。
4. 电源管理：由于嵌入式系统通常运行在电池供电环境中，因此需要设计合理的电源管理系统，以提高系统的功耗效率。
三、嵌入式系统的软件设计嵌入式系统的软件设计是嵌入式系统开发的关键一环，以下是嵌入式系统软件设计的核心要点：1. 实时操作系统（RTOS）的选择：实时操作系统是嵌入式系统开发中必不可少的软件组件，它能够提供实时任务调度和资源管理等功能。
2. 驱动程序开发：嵌入式系统需要与各种外部设备进行通信，因此需要开发相应的驱动程序，以实现对外部设备的控制和操作。
3. 应用程序开发：嵌入式系统的应用程序开发需要根据具体的需求进行，涉及到各种算法和处理逻辑的实现。
《嵌入式系统开发与应用》教学教案
《嵌入式系统开发与应用》教学教案一、教学目标1. 了解嵌入式系统的概念、特点和应用领域。
2. 掌握嵌入式系统的基本组成和开发流程。
3. 学习嵌入式操作系统的基本原理和常用操作系统。
4. 掌握嵌入式系统编程方法和常用编程工具。
5. 培养学生的嵌入式系统设计和开发能力。
二、教学内容1. 嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的特点1.3 嵌入式系统的应用领域2. 嵌入式系统的基本组成2.1 硬件平台2.2 软件系统2.3 中间件和驱动程序3. 嵌入式系统开发流程3.1 需求分析3.2 硬件选型和系统设计3.3 软件开发3.4 系统集成与测试3.5 产品发布与维护4. 嵌入式操作系统原理4.1 嵌入式操作系统的概念4.2 嵌入式操作系统的分类4.3 嵌入式操作系统的特点4.4 常用嵌入式操作系统介绍5. 嵌入式系统编程方法5.1 嵌入式编程语言5.2 嵌入式系统编程工具5.3 嵌入式系统编程规范5.4 嵌入式系统编程实例三、教学方法1. 讲授法：讲解嵌入式系统的基本概念、原理和开发流程。
2. 案例分析法：分析实际项目中的嵌入式系统设计和开发案例。
3. 实验法：动手实践，掌握嵌入式系统编程方法和工具。
4. 小组讨论法：分组讨论，培养团队合作能力。
四、教学资源1. 教材：《嵌入式系统开发与应用》2. 课件：教学PPT3. 实验设备：嵌入式开发板、编程器、仿真器等4. 在线资源：相关论文、博客、教程、论坛等五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况。
2. 作业完成情况：评估学生作业的质量和完成速度。
3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和解决问题的能力。
4. 期末考试：测试学生对嵌入式系统开发与应用知识的掌握程度。
六、教学内容6. 嵌入式系统硬件平台6.1 微控制器(MCU)6.2 应用处理器(AP)6.3 系统级芯片(SoC)6.4 硬件选型的考虑因素7. 嵌入式系统软件系统7.1 固件编程7.2 嵌入式操作系统7.3 中间件与驱动程序开发7.4 软件开发工具与环境8. 嵌入式系统中间件与驱动程序8.1 中间件的概念与作用8.2 常用中间件介绍8.3 驱动程序的概念与开发8.4 设备驱动程序的框架9. 嵌入式系统项目开发流程9.1 需求分析与规格说明书编写9.2 硬件设计与选型9.3 软件设计与开发9.4 系统集成与测试9.5 项目管理与迭代10. 嵌入式系统案例分析与实践10.1 案例选择与分析10.2 系统设计与开发过程10.3 项目实施与调试10.4 项目报告与评审七、教学方法1. 案例分析法：通过分析具体的嵌入式系统项目案例，使学生了解项目开发的实际过程。
嵌入式系统-第4章 嵌入式程序设计基础
4.1.1 通用伪指令
表达式可以为程序中的标号或数学表达式，基址寄存器为可 选项，当基址寄存器选项不存在时，表达式的值即为内存 表的首地址，当该选项存在时，内存表的首地址为表达式 的值与基址寄存器的和。 注意MAP和FIELD伪指令仅用于定义数据结构，并不实际 分配存储单元。
26
4.1.1 通用伪指令 指令示例： MAP 0x10，R1 ；定义内存表首地址的值为[R1]+0x10。 DATA1 FIELD 4 ；为数据DATA1定义4字节长度 DATA2 FIELD 16 ；为数据DATA2定义16字节长度
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4.1.1 通用伪指令
（2）DCW（或DCWU） DCW= Data Define of Word 语法格式：
标号 DCW（或DCWU）表达式 DCW（或DCWU）伪指令是为分配半字内存单元， 其中，表达式可以为程序标号或数字表达式。 伪指令DCW用于为半字分配一段半字对准的内存单元， 并用指定的数据初始化；伪指令DCWU用于为半字分配一 段可以非半字对准的内存单元，并用指定的数据初始化。
变量名 SETA（SETL或SETS）表达式 SETA、SETL、SETS是变量赋值伪指令，用于给一个已经定义的全 局变量或局部变量赋值。 其中： SETA用于给一个数字变量赋值； SETL用于给一个逻辑变量赋值； SETS用于给一个字符串变量赋值；
12
4.1.1 通用伪指令
指令示例：
GBLA EXAMP1 ；先声明一个全局数字变量EXAMP1
4
4.1 伪指令
在ARM的汇编程序中，我们把伪指令分为三部分介绍: 通用伪指令 与ARM指令相关的伪指令 与Thumb指令相关的伪指令
5
4.1.1 通用伪指令
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。
《嵌入式系统设计与应用》教案
《嵌入式系统设计与应用》教案嵌入式系统设计与应用教案一、课程背景和目标嵌入式系统是现代科技领域的重要组成部分，广泛应用于各行各业。
本课程旨在通过系统性的研究和实践，培养学生在嵌入式系统设计与应用方面的能力和技巧。
二、教学内容和方法2.1 教学内容- 嵌入式系统的概念和发展历程- 嵌入式系统的硬件平台和软件工具- 嵌入式系统的设计原理和方法- 嵌入式系统的应用案例分析2.2 教学方法- 理论讲解与案例分析相结合，通过实际案例加深学生对嵌入式系统的理解。
- 实验演示和实践操作，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
三、教学计划3.1 教学时间分配本课程共设30学时，具体时间分配如下：- 前10学时：嵌入式系统概述和基础知识- 中间10学时：嵌入式系统设计原理和方法- 后10学时：嵌入式系统应用案例分析3.2 教学目标- 了解嵌入式系统的基本概念和发展历程。
- 掌握嵌入式系统的硬件平台和软件工具。
- 能够独立设计和实现简单的嵌入式系统。
- 能够分析和解决嵌入式系统应用中的问题。
四、教学评估方法4.1 课堂表现评估- 参与度：学生在课堂上积极参与讨论和提问的程度。
- 案例分析：学生对课堂案例分析的理解和分析能力。
4.2 实践操作评估- 实验报告：学生进行实验操作并撰写实验报告的质量和准确性。
- 项目设计：学生独立完成小型嵌入式系统设计和实施的能力。
五、教材和参考资料5.1 教材- 《嵌入式系统设计与应用教程》- 《嵌入式系统设计与开发实例解析》5.2 参考资料- 《嵌入式系统原理与实践》- 《ARM Cortex-M系列嵌入式系统设计与应用》以上是《嵌入式系统设计与应用》教案的详细内容和安排。
通过本课程的学习，学生将能够全面了解和掌握嵌入式系统设计与应用的基本原理和方法，并具备实际操作和解决问题的能力。
(完整word版)软件设计说明书(嵌入式软件范例)
XXX系统主要由PLC、GOT（触摸屏）、伺服电机、气缸电磁阀、电磁继电器、光电传感器、磁性传感器、温度处理器、温度传感器以及各种按钮组成。
1、XXX系统的主要性能和技术参数
●主机电源：Vac-----220VAC/50HZ
●传感器电源：Vdd-----+24V
●PLC接口：40位输入、32位输出、1个RS232通信串口
ORB
ORM1220
ORM1226
ORM301
ANDM400
ANIM302
OUTM301
PLSM303
DMOVPD662D8340
LDM466
ANDM470
LDM1160
ANDM467
ORB
ORM1410
ORM320
ANDM400
ANIM323
OUTM320
PLSM323
DMOVPD680D8350
㈣XXX系统的接口及编程
1、硬件接口
XXX系统与电脑的接口可以有两种方式：直接控制方式和间接控制方式。直接控制方式就是将PLC的RS232接口直接与电脑的RS232接口对接(如图1-1)；间接控制方式就是将PLC的RS232接口与触摸屏的RS232接口对接，然后将电脑的RS232接口与触摸屏的RS422接口对接，然后对该外设进行间接操作而实现控制(如图1-2)。
2、程式流程方框图
A、系统回原点流程图
B、自动运行流程图（左半段）
C、自动运行流程图（右半段）
3、程式代码编写
XXX系统有的程式编写是能过GX Developer以语句表的形式写入，经编译成C++代码后，再写入PLC内部EEPROM。期形式如下：
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课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用
总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著.嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著.北航出版社、马忠梅等著.张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月
1
课程内容
绪论：绪论：
1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排
第1章嵌入式系统概况
1.1嵌入式系统的定义1.2嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3嵌入式系统组成简介
第2章嵌入式系统的基本知识
2.1 2.2 2.3嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计
3
第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARMμC/OS-II操作系统在ARM系统中的移植基于μC/OS-II操作系统的应用开发基于μC/OS-II操作系统的应用开发
嵌入式μC/OS-II操作系统及应用第6章#嵌入式μC/OS-II操作系统及应用
4
嵌入式Linux Linux操作系统及应用第7章嵌入式Linux操作系统及应用
嵌入式Linux Linux操作系统概述7.1嵌入式Linux操作系统概述嵌入式Linux Linux操作系统的开发工具7.2嵌入式Linux操作系统的开发工具7.3嵌入式Linux操作系统的内核编译及驱动嵌入式Linux操作系统的内核编译及驱动Linux程序的开发嵌入式Linux Linux操作系统的应用开发7.4嵌入式Linux操作系统的应用开发
CE操作系统的应用与开发第8章Windows CE操作系统的应用与开发CE操作系统概述8.1 Windows CE操作系统概述CE操作系统的开发工具8.2 Windows CE操作系统的开发工具CE操作系统内核编译及驱动程8.3 Windows CE操作系统内核编译及驱动程序的开发基于Windows CE操作系统的应用开发8.4基于Windows CE操作系统的应用开发第9章开发应用实例
2）开展嵌入式系统教学的必要性
由于诸多原因，由于诸多原因，我国计算机行业在过去未能赶上世界范围技术发展的前几次机遇。能赶上世界范围技术发展的前几次机遇。当我们意识到应组织发展本国计算机产业时，们意识到应组织发展本国计算机产业时，微软已在PC软件上处于世界垄断地位，PC软件上处于世界垄断地位已在PC软件上处于世界垄断地位，我们只得在软件汉化等“小范围“徘徊，软件汉化等“小范围“徘徊，对计算机系统软件虽偶有出击，但总难突重围。21世纪之初，件虽偶有出击，但总难突重围。21世纪之初，世纪之初微软王国已从登峰造极走向地位下滑的后PC PC时微软王国已从登峰造极走向地位下滑的后PC时PC时代是一个嵌入式系统的网络时代，时代是一个嵌入式系统的网络时代代。后PC时代是一个嵌入式系统的网络时代，嵌入式技术将主宰后PC时代。由于其应用广，PC时代嵌入式技术将主宰后PC时代。由于其应用广，领域特色突出，谁也无力独霸这一市场。领域特色突出，谁也无力独霸这一市场。互联网技术在世界范围的扩展和中国通信事业的高速发展，速发展，已为我国开发嵌入式产品造就了广大7市场。市场。
2
第3章
3.1 3.2 3.3
基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM
概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM微处理器介绍
第4章
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
嵌入式系统设计
概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术
5
1）学习嵌入式系统的意义
市场需求－嵌入式开创了电子新纪元，采用嵌入式技市场需求－嵌入式开创了电子新纪元，采用嵌入式技开创了电子新纪元嵌入式术的微处理器应用于各类电子产品中。术的微处理器应用于各类电子产品中。目前每一分钟全世界就有10块以上的基于ARM的微处理器芯片被买走，10块以上的基于ARM的微处理器芯片被买走世界就有10块以上的基于ARM的微处理器芯片被买走，每卖出一部装有ARM芯片的手机，ARM公司能获利ARM芯片的手机公司能获利1每卖出一部装有ARM芯片的手机，ARM公司能获利1元人民币，这样每年坐收2亿美金，该公司不到800 800人民币，这样每年坐收2亿美金，该公司不到800人。企业人才需求－软硬件设计人才，应用开发人才，综合企业人才需求－软硬件设计人才，应用开发人才，性人才，……。性人才，……。技术发展趋势要求－技术发展趋势要求－8位、16位、32位，实时操作系统16位32位ARM的嵌入式微处理器兼具有32位的计算和16位的低ARM的嵌入式微处理器兼具有32位的计算和16位的低的嵌入式微处理器兼具有32位的计算和16功耗能力。处理器的内核向设计商开放，功耗能力。处理器的内核向设计商开放，避免了商业不信任和安全隐患，ARM微处理器开发工具比较成熟微处理器开发工具比较成熟，信任和安全隐患，ARM微处理器开发工具比较成熟，技6术力量相对薄弱的中国研发者容易上手。术力量相对薄弱的中国研发者容易上手。