嵌入式系统应用开发实例(52)
嵌入式系统应用案例
嵌入式系统应用案例嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统，广泛应用于各个领域，包括家用电器、汽车、医疗设备、航空航天等。
本文将通过几个具体案例来展示嵌入式系统的应用。
案例一：智能家居系统随着科技的不断进步，智能家居系统已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
通过嵌入式系统的应用，可以实现对家庭设备的智能控制和监测。
嵌入式系统可以实现灯光、温度、安防等各种设备的联动控制，提高家庭的生活品质和安全性。
案例二：汽车电子系统现代汽车中嵌入了大量的嵌入式系统，用于控制和管理各种功能，如发动机控制、制动系统、安全气囊等。
嵌入式系统可以使汽车更加智能化和安全，提供更好的驾驶体验。
例如，借助嵌入式系统的GPS 导航功能，驾驶员可以轻松找到目的地，同时也能根据路况自动调整行车速度，提高驾驶安全性。
案例三：医疗设备医疗设备中的嵌入式系统是现代医疗行业的重要组成部分。
例如，心脏起搏器、血压监测仪、呼吸机等设备都依赖于嵌入式系统的精确控制和数据处理。
这些嵌入式系统可以实时监测患者的病情，并根据需要进行相应的治疗，为医生提供准确的数据支持，提高医疗效果。
案例四：航空航天在航空航天领域，嵌入式系统的应用尤为重要。
宇航员的生命安全和飞行任务的成功都直接依赖于嵌入式系统的稳定运行。
嵌入式系统可以控制航天器的各项功能，包括导航、通信、姿态控制等，同时也能够进行数据记录和传输，为科学研究提供支持。
通过以上案例，我们可以看到嵌入式系统在各个领域都发挥了重要作用。
随着科技的不断发展和创新，嵌入式系统的应用范围还将继续扩大。
无论是智能家居、汽车、医疗设备还是航空航天，嵌入式系统都将为我们带来更加智能化、高效和安全的生活和工作环境。
嵌入式单片机开发设计实例
嵌入式单片机开发设计实例
以下是一些嵌入式单片机开发的设计实例：
1. 温度测量系统：使用单片机与温度传感器连接，实时读取环境温度并显示在液晶屏上。
可以通过按键切换温度单位（摄氏度或华氏度），并设置温度报警阈值，当温度超过阈值时触发蜂鸣器报警。
2. 智能家居系统：将单片机与各种传感器（如光照、湿度、烟雾等）和执行器（如灯泡、窗帘）连接，实现自动化控制。
可以通过手机APP或遥控器远程操控家居设备，也可以设置定时任务，如定时开关灯、定时浇水等。
3. 电子秤：使用单片机控制称重传感器，实时测量物品的重量，并显示在液晶屏上。
可以设置称重范围和精度，当超过范围或精度不足时触发蜂鸣器报警。
4. 智能车辆控制系统：将单片机与各种传感器（如光电传感器、红外线传感器、超声波传感器等）和执行器（如电机、舵机）连接，实现对车辆的控制。
可以通过遥控器或手势识别等方式控制车辆的前进、后退、转向等操作。
5. RFID门禁系统：使用单片机与RFID读写器连接，实现对门禁的管理。
当合法的RFID卡片靠近读写器时，门自动打开，同时记录进出时间和人员信息。
可以通过管理软件对人员的出入进行管理和统计。
这些设计实例只是嵌入式单片机开发的一小部分，实际应用非常广泛，可以根据需求进行扩展和定制。
比较简单的嵌入式项目实例
比较简单的嵌入式项目实例在这个嵌入式时代，各种电子设备的出现使得人们的生活变得更加丰富多彩。
而在这些设备背后，隐藏着数不尽的嵌入式项目。
嵌入式项目是指将电子设备内部的控制程序与硬件设备相结合的一种技术。
这种技术的最大特点就是实现了设备的小型化和高效化。
下面我将给大家展示一些比较简单的嵌入式项目实例。
1. 以太网控制LED灯该项目利用Arduino控制以太网通信制作了一个可以通过互联网远程控制LED灯的小型网络设备。
在Web端发送命令后，LED灯会被打开或关闭。
这个项目的实现过程非常简单，只需要一个Arduino板，一个以太网模块和连接器即可。
此外用户还需要编写相应的代码。
2. 遥控小车该项目是基于STM32F1+H-Bridge驱动芯片设计的。
该小车配有红外传感器，可以通过遥控器控制驱动电机前进、后退、左转、右转等操作，还可以配合LCD显示器显示各种状态信息。
这个小车由于体积较小，因此可以被广泛应用在各种追求高精度、中短距离控制的地方。
3. 物联网环境监测系统该项目利用Arduino开发板和传感器构建了一个物联网环境监测系统，可以利用传感器测量温度、湿度、气压和二氧化碳等的数值，再搭配WiFi模块将数据传送至服务器。
用户在Web端可以轻松获取数据并生成图表，还可以进行数据分析和处理。
这个项目在农业、食品加工等领域中具有广泛应用的前景。
4. 茶叶智能包装系统该项目依托于STM32F10X的微控制器，并采用压电传感器实时监测茶叶包装袋的密封情况。
一旦出现裂口、破裂等问题，系统会自动停止运转，并通过语音提示警告。
该智能包装系统不仅提升了茶叶包装的工作效率和智能化程度，同时还保障了茶叶的品质和安全。
总体来说，这些项目虽然有不同的方向和用途，但都体现出了嵌入式系统的核心价值：小型化、高效化、自动化和智能化。
我想这也是嵌入式系统在未来能够拥有更广泛应用的重要原因。
嵌入式系统的物联网应用案例分享
嵌入式系统的物联网应用案例分享物联网（Internet of Things, IoT）是指通过无线传感器、RFID技术等联网设备，对现实世界中的物体进行感知、收集信息，并将其与互联网相连接，实现数据传输和相互通信的一种技术和领域。
嵌入式系统在物联网中起到了关键的作用，其通过将计算机和网络技术直接集成到其他设备或系统中，实现智能化和自动化控制。
本文将为大家介绍一些嵌入式系统在物联网领域的应用案例。
1. 智能家居系统智能家居系统是嵌入式系统在物联网中的典型应用之一。
通过将各种家具和设备连接到互联网，居民可以通过智能音箱、手机App或者电视遥控器等设备，对家中灯光、温度、安全监控等进行远程控制和管理。
例如，当居民离开家时，智能家居系统可以自动关闭灯光、调整温度，并启动安防系统。
此外，智能家居系统还可以学习和预测用户的行为习惯，提供个性化的服务和智能化的管理。
2. 智能交通系统智能交通系统是嵌入式系统在物联网中的重要应用领域。
通过与交通信号灯、摄像头、传感器等设备的连接，嵌入式系统可以实时监测交通状况，并根据实际情况自动调整信号灯的时间间隔，以减少交通拥堵和提高交通效率。
此外，智能交通系统还可以通过车载导航系统和智能交通管理中心的联动，提供实时路况信息、导航建议和交通事故的自动报警功能。
3. 智能农业系统智能农业系统是嵌入式系统与农业生产相结合的典型案例。
通过与农田中的土壤湿度传感器、气象监测设备、智能喷灌系统等的连接，嵌入式系统可以实时监测土壤湿度、气温、降雨量等参数，并根据实际情况自动调整灌溉和施肥的时间和剂量。
此外，智能农业系统还可以通过无人飞机（无人机）进行植物生长监测、病虫害防治和农田巡查，提高农业生产效率和农产品质量。
4. 智能健康监护系统智能健康监护系统是嵌入式系统在医疗健康领域的重要应用之一。
通过与心率传感器、体温传感器、血压测量仪等设备的连接，嵌入式系统可以实时监测用户的健康状况，并将数据上传到云平台进行分析和存储。
嵌入式系统的应用事例有哪些举例说明
嵌入式系统的应用事例有哪些举例说明
1.汽车
现代汽车使用许多嵌入式系统，包括发动机管理、安全系统、导航、
娱乐等。
它们负责控制车辆的行驶和安全，这包括刹车系统、灯光系统、
安全气囊和车辆稳定性控制系统等。
2.医疗保健
医疗设备中使用的机器和工具都需要嵌入式系统来执行其功能。
例如，心脏起搏器、血糖监测仪、血压测量仪等设备都需要使用嵌入式系统来控
制其功能。
3.家电
智能家居设备的嵌入式系统，如智能电视、智能音箱、智能冰箱等，
可以连接互联网，通过无线或有线网络与其他设备通信。
4.工业控制
基于嵌入式系统的自动化生产控制系统通常应用于大规模生产，例如
汽车生产、半导体制造、食品加工、纺织和制药等领域。
5.航空航天
航空航天领域有很多关键应用需要嵌入式系统，例如自动驾驶系统、
飞行控制系统、导航和通信系统、飞行引擎监测系统等。
6.海洋工程
海洋工程领域需要嵌入式系统来监控深海机器人、水下信号传输和控制，以及船舶自动化等。
7.电信和通信
总之，嵌入式系统在现代化社会中扮演着重要的角色，无所不在。
这是当今趋势，随着技术的进步，我们将在未来看到它更多的应用。
嵌入式系统的例子(一)
嵌入式系统的例子(一)嵌入式系统什么是嵌入式系统嵌入式系统（Embedded System）是集成了计算机硬件和软件，专门用来控制特定功能的计算机系统。
它通常被嵌入到一些特定的物理设备或系统中，不像常见的通用计算机系统那样具备多样化的功能。
嵌入式系统在现代科技中起着重要的作用，应用广泛，包括但不限于：- 汽车 - 手机 - 家电 - 医疗设备 - 无人机 - 工业控制设备等。
嵌入式系统的重要性嵌入式系统之所以如此重要，主要有以下几个原因：1. 特定功能由于嵌入式系统被设计用来控制特定功能，它们可以通过集成硬件和软件满足特定需求。
例如，汽车中的嵌入式系统可以控制车辆的引擎、导航系统和娱乐系统等。
这种特定功能使得嵌入式系统能够在各种复杂的设备中发挥作用。
2. 节省成本和空间相比于传统的计算机系统，嵌入式系统通常更简化、更紧凑。
它们通常集成在设备中的电路板上，不需要额外的外部连接。
这样可以节省空间，并减少设备的成本。
此外，嵌入式系统大多数时候不需要高速处理器和大容量存储器，这也降低了成本。
3. 实时性要求很多嵌入式系统需要实时响应，以满足特定应用的需求。
例如，在工业自动化中，嵌入式系统需要及时地接收和处理传感器数据，从而控制设备的运行。
这种实时性要求使得嵌入式系统能够在高压力、高并发的环境下稳定运行。
嵌入式系统的例子嵌入式系统有非常多的应用场景，下面列举几个常见的例子：1. 智能手机智能手机是目前最常见的嵌入式系统之一。
它们集成了处理器、操作系统、存储器、传感器和通信模块等组件，可以实现通话、上网、拍照和娱乐等功能。
智能手机的嵌入式系统需要满足性能稳定、省电和安全性等要求。
2. 家电现代家电产品如电视、空调、冰箱等，都配备了嵌入式系统。
这些嵌入式系统可以通过用户界面和传感器来实现智能控制和自动化。
例如，智能冰箱中的嵌入式系统可以监测食物的存储情况并提醒用户补货。
3. 无人机无人机也是一种广泛应用嵌入式系统的设备。
嵌入式系统应用开发实例(52)
另外，系统建立了输入的抽象层，屏蔽了不同输入设备。
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1.2.3 GSM/GPRS Server多工通信服务器软件
GSM/GPRS Server多工通信服务器软件是电话、短信及 数据业务的守护进程，负责响应应用程序转发的用户操作事 件及从串口的获得的无线通信模块事件，是整个智能手机系 统的核心。在这部分的工作中要实现多链路的数据通信、事件 优先级判别，并在执行数据通信时，保证电话、短信的接入。 具体程序设备结构如下图所示。
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电话控制程序状态切换关系图
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电话控制程序状态切换
电话控制程序设计分为三个运行态：PowerOn State(上电 态)、Idle State(空闲态)、Execution State(执行态)。上图表
示了三个状态之间的关系和进入各个状态的条件。
电话控制程序在智能手机系统上电复位、GSM/GPRS
设计对动态库中封装的函数进行了分层。其中直接针对 Framebuffer进行输出的函数位于系统最低层，其上是设备上 下文。因每次对一个窗口输出的时都要首先建立设备上下文， 所以设备上下文总可以引用窗体结构，自然也可以引用到窗口 剪切域，在剪切域范围内才可以进行输出。
图形设备接口建立在设备上下文之上，主要包括点、线、面、 文本等。如上文所述，输出之前，首先建立设备上下文，即其 输出的目标是设备上下文，而不是窗口。
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智能手机的主要参数
串口：RS-232口； LED: 红(在充电指示)、绿(软件运行或电池故障指示) 电源管理:Full featured-Sipports Run,Idle and Sleep modes 复位：设置复位开关； 电池：3.7V锂离子电池 物理尺寸：主板尺寸为65x53x5.5mm 电源适配器：5V直流； 外部连接器:Possible integration、CF卡、Sensor、 Bluetooth、SIM Card、其他
嵌入式系统应用实例分析课件
当前智能家居还面临着一些挑战，如标准不统一、数据安全 保护不足等问题，需要行业内的各方共同努力解决。
04
嵌入式系统应用实例三：机器人
机器人概述
机器人是一种能够通过程序控制 ，自动完成特定任务的智能设备
。
机器人技术经过几十年的发展， 已经在生产制造、医疗护理、家 庭生活等多个领域得到广泛应用
物联网应用领域
物联网已广泛应用于工业、农业、家居、交通、医疗、教育等领域，为经济发展和社会进 步带来了巨大的推动作用。
物联网硬件架构
感知层
网络层
应用层
感知层主要负责采集物品的各 类信息，包括温度、湿度、压 力、重量等物理量，以及标签 、图像等数据。该层通常由各 种传感器、RFID标签等组成。
网络层负责将感知层采集的数 据进行传输，包括互联网、移 动通信网等广域网以及ZigBee 、蓝牙等短距离无线通信网络 。该层实现了数据的远距离传 输和共享。
物联网概述
物联网定义
物联网是指通过信息传感设备，如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 ，按照约定的协议，对任何物品进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、 监控和管理的一个网络。
物联网发展历程
自2009年，物联网发展被正式写入政府工作报告，上升为国家战略以来，我国物联网发 展取得显著成效。近年来，我国物联网产业规模迅速扩大，产业链不断完善，保持了迅猛 的发展势头。
03
智能家居的优点
智能家居具有提高生活品质、节能环保、安全可靠等优点，可以为居民
提供更加舒适、便捷、安全的生活环境。
智能家居硬件架构
智能家居的硬件组成
智能家居的硬件包括各类传感器、控制 器、执行器、网关、路由器等设备。
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复位电路部分原理图
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系统电源电路原理图
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LCD控制器功能模块图
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74LVC16245驱动LCD引线
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LCD控制器硬件连接
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CS8900A的以太网接口设计
以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口（Physical Layer，PHY） 两大部分构成，目前常见的以太网接口芯片，如RTL8019、RTL8029、 RTL8139、CS8900、DM9000等，其内部结构也主要包含这两部分。本系统 采用CS8900芯片。
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智能手机系统的硬件设计
智能手机系统的硬件设计如上图所示。该设计采用 Motorola公司的MX1（MC9328）高性能的32位微处理器 、Wavecom公司的Q2403A无线收发模块等实现智能手机的 GSM通话、GPRS上网及其它PDA应用等功能。
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MC9328MX1微处理器
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智能手机系统设计
目前，市面上的智能手机主要采用Microsoft公司的ocket PC、Palm OS等商用操作系统，但这些操作系统开放的程序 不够高，限制了许多第三方应用软件的移植。为使智能手机能 够为第三方应用软件提供一个更为开放的嵌入式平台，提出一 种以Linux作为嵌入式操作系统、Motorola的MX1作为微处 理器、以Wavecom的Q2403A作为射频模块的智能手机系统 的设计与实现。
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TCP/IP协议结构分层示意图
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CS8900A的连接－CPU部分
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USB2.0总线接口
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音频电路原理图
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麦克风电路原理图
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Байду номын сангаас
1.2 智能手机系统的软件设计
系统分析和软件设计是智能手机系统实现的难点之一，关系 到系统的稳定性、扩展性等。因为要兼顾到GSM语音控制与其 它智能手机应用之间的互相切换及关联关系，智能手机软件系 统的设计就变得相对复杂。系统设计将软件分为三层结构，如 下图所示。最下面一层为操作系统层，主要实现对Linux操作 系统的移植，其中包括Bootloader引导程序、LCD等设备的 驱动程序。中间层为服务程序层，该层主要包括GUI服务器以 及GSM/GPRS控制服务器。智能手机系统设计的关键在于各 项功能应用的实现。对智能手机软件进行分层设计，有利于各 个功能有机地协调运转，同时也便于软件的开发与调试。
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Q2403A无线收发模块功能
数据特征: Q2403A(支持class2),下载26.8kbits/s,上传13.4kbits/s;
话音，数据/传真，短信息功能: ●话音功能 ●数据/传真功能 ●短信息服务功能 ●呼叫转移 ●呼叫限制 ●多方通话 ●呼叫等待及呼叫保持 ●来电显示 ●显示呼叫转移 其他功能:电话簿管理、个人信息管理（PIM）、固定拨号、实 时时钟、闹钟管理
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1.1 智能手机系统的硬件电路结构
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智能手机的主要参数
CPU:ARM920T 200MHz(Motorola MC9328MXL)； 显示:AU3.5"Reflective TFT LCD with LED front light 65,536色； ROM:32MB Flash； RAM:64MB SDRAM； 音效:内置单声道麦克风、单声道扬声器、立体声耳机插口; 触屏：电阻式触摸屏； SD/MMC:1个SD卡插槽，MMC Ver3, 1.0标准SDMC； USB:USB 2.0主，从口； 红外：IrDA, 115Kpbs；
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智能手机的主要参数
串口：RS-232口； LED: 红(在充电指示)、绿(软件运行或电池故障指示) 电源管理:Full featured-Sipports Run,Idle and Sleep modes 复位：设置复位开关； 电池：3.7V锂离子电池 物理尺寸：主板尺寸为65x53x5.5mm 电源适配器：5V直流； 外部连接器:Possible integration、CF卡、Sensor、 Bluetooth、SIM Card、其他
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Flash Memory
16 Megabit (2 M x 8-Bit/1 M x 16-Bit) CMOS 3.0 Voltonly Boot Sector Flash Memory
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SD存储卡电路
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Q2403A无线收发模块
系统采用WAVECOM公司的Q2403A专用无线收发模块。是 双频GSM模块(EGSM900/1800MHz),其设计及开发符合 ETSI GSM Phase 2+标准。具有话音、GSM电路数据/传真 、GPRS分组数据、短消息等功能。该模块支持AT指令集,通过 RS232与MX1通信。
随着手持通信设备市场的快速发展，手机的功能逐渐增多 。现在手机已经不只是用于语音通信的手持设备，而成为集成 了短信、彩信、上网以及移动办公等附加功能的嵌入式通信平 台。集成了这些功能的手机被称为智能手机。
近年，嵌入式处理器的运行速度和功能都有了很大的提高， 使得许多以前只能在PC上实现的应用，现在都可以在手持设 备上实现。PDA发展的趋势和潮流就是计算、通信、网络、 存储、娱乐、电子商务等多功能的融合。
江苏大学计算机科学与通信工程学院
通信工程系
E-mail:zjchen@
陈祖爵
TEL:13775360008
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嵌入式系统应用开发实例
1.基于嵌入式Linux的智能手机系统设计 2.基于ARM-Linux和CDMA的远程视频监控系统
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1.基于嵌入式Linux的智能手机系统设计
MC9328MX1是Motorola DragonBall系列微处理器。采用节电的 ARM920T核心，速度最高200MHz。集成了LCD控制器、SRAM、USB接口 、一个A/D转换器（支持触摸屏控制）、一个MMC/SD主机端控制器。 256-pin的MPPBGA封装。
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存储器系统
存储器的物理实质是一组或多组具备数据输入输出和数据存 储功能的集成电路，用于充当设备缓存或保存固定的程序及数 据。存储器按存储信息的功能可分为只读存储器ROM和随机存 储器RAM。嵌入式系统中的固态存储一般用Flash存储器。