嵌入式系统常见布局方式常见布局方式

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最新嵌入式系统简介嵌入式系统的组成嵌入式系统开发流程ppt课件PPT课件

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• ROM仿真器 • JTAG仿真器 • 逻辑分析器
• 需求管理工具
• 示波器
• DSP开发工具
• 器件驱动器开发工具
• 软硬件协同验证工具
9.3 嵌入式系统开发流程
1 嵌入式软件开发的特点
▪ 嵌入式系统与通用计算机系统的差别:
– 人机交互界面 – 有限的功能
– 时间关键性和稳定性
▪ 嵌入式软件开发的特点:
嵌入式微控制器EMCU
• 嵌入式微控制器又称为单片机,它将CPU、存 储器(少量的RAM、ROM或两者都有)和其 它外设接口封装在同一片集成电路里。
• 嵌入式微控制器制造商:摩托罗拉、英特尔、 英飞凌科技、 Atmel、日立、NEC、三菱、 东芝、松下、Microchip、富士、飞利浦、德 州仪器、三星、三洋、索尼、Oki、凌阳科技 等。
9.1 嵌入式系统简介
• 广义上讲,凡是带有微处理器的专用软硬 件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片
机和DSP系统。这些系统在完成较为单一 的专业功能时具有简洁高效的特点。但由 于他们没有操作系统,管理系统硬件和软 件的能力有限,在实现复杂多任务功能时, 往往困难重重,甚至无法实现 • 从狭义上讲,那些使用嵌入式微处理器构 成独立系统,具有自己操作系统,具有特 定功能,用于特定场合的专用软硬件系统 称为嵌入式系统。
▪ 嵌入式软件开发的特点:
–引入任务设计方法 –需要固化程序 –软件开发难度大
➢ 嵌入式应用软件对实时性、稳定性、可靠性、 抗干扰性等性能的要求都比通用软件的要求 更为严格和苛刻。
2.2 嵌入式系统开发的流程
嵌入式软件的开发流程与通用软件的开发流程 大同小异,但开发所使用的设计方法具有嵌入式 开发的特点。整个开发流程可分为:

嵌入式系统的设计方法

嵌入式系统的设计方法
面向对象设计法
将现实世界的事物抽象为对象,通过对象的属性和行为来描 述系统的功能。这种方法有利于软件的复用和可扩展性。
软硬件协同设计方法
基于模型的设计法
使用数学模型描述系统的行为,通过仿真验证设计的正确性。这种方法有利于软 硬件的协同设计和验证。
硬件描述语言
使用硬件描述语言(如VHDL或Verilog)描述系统的硬件结构和行为,通过综合工 具生成可用的硬件电路。这种方法有利于软硬件的协同设计和优化。
基于PCB的设计方法
PCB(印刷电路板)是一种用于实现电子设备连接和功能的基板,上面布满了金属 导线和平面层。基于PCB的设计方法主要是通过电路原理图和PCB布局图进行设计, 使用EDA工具进行布线和元件布局,然后将PCB加工成实际电路板。
PCB设计方法的优点在于简单易行、成本低廉,适用于小型电子设备和低端应用 。通过合理的PCB布局和布线,可以实现电子设备的高效散热、电磁兼容性和可 靠性。
详细描述
基于SoC的设计方法将多个IP模块集成在一 个芯片上,通过优化芯片的内部连接来提高 系统的性能和能效。这种方法能够降低系统 的体积和功耗,提高系统的可靠性和稳定性。
06 设计方法的比较与选择
设计方法的优缺点比较
优点
从硬件开始,逐步添加软件,有助于充分利 用硬件资源。
缺点
设计周期长,成本高,对设计人员要求高。
基于高级语言的设计方法
总结词:易于开发
详细描述:高级语言如Python、Java等,具 有易于学习、开发效率高的特点。使用高级 语言进行设计,可以降低开发难度,提高开 发效率,但可能会牺牲一些执行效率。
05 软硬件协同设计方法
基于模型的设计方法
总结词
基于模型的设计方法是一种抽象化的设计方法,通过建立数学模型来描述系统的行为和 功能。

嵌入式系统组成结构简介

嵌入式系统组成结构简介
存储器按存储信息的功能可分为只读存储器ROM(Read Only Memory)和随机存储器RAM(Random Access Memory)
嵌入式系统中的输入形式一般包括触摸屏、语音输入、按键和虚拟键盘等
输出设备则主要有LCD 显示和语音输出
外围接口主要有GPIO、串口、I2C总线、USB总线和IEEE 1394总线等等
怀特电子高可靠性存储器系列 IDT公司FIFO及双口RAM Cypress公司高速SRAM系列 现代电子公司SDRAM系列 Intel公司 大容量Flash系列
嵌入式系统硬件
第二讲 嵌入式系统的组成结构
嵌入式系统的组成结构
嵌入式系统的硬件组成
嵌入式系统硬件涉及的几个关键概念
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统涉及的几个关键概念
特征:MMU, Cache 最快频率、最高性能、合理功耗
特征:MPU, Cache 实时响应、合理性能、较低功耗
特征:no sub-memory system 一般性能、最低成本、极低功耗
嵌入式外围设备:在嵌入式系统硬件构成中,除核心控制部件(嵌入式微处理器/DSP为核心的微控制器、SoC)以外的各种存储器、输入/输出接口、作为人机接口的显示器/键盘、串行通信接口等。
嵌入式软件系统的分类
嵌入式软件
系统软件
支撑软件
应用软件
控制、管理计算机系统的资源
嵌入式操作系统 嵌入式中间件(CORBA、 Java) 等等
辅助软件开发的工具
系统分析设计工具 仿真开发工具 交叉开发工具 测试工具 配置管理工具 维护工具等
面向应用领域
手机软件 路由器软件 交换机软件 飞控软件等
指令寄存器
控制器

嵌入式系统的设计方法

嵌入式系统的设计方法

用户需求分析
设计步骤(6)
编写任务说明书 方案设计
硬件电路制作 软硬件联调
No
软件程序编制
性能测试合格? 资料总结
嵌 入 式 系 统 开 发 的 流 程 图
No
现场试运行正常? 维护和改进
设计步骤(6) 2.6 软硬件调试
2.6 软硬件调试
1)需要采用仿真器(开发平台),通常对子程序、 模块逐个调试,调试好的程序块可加入调试程 序中运行; 2)合理的调试顺序为:显示驱动程序、按键响应 程序、参数设置程序、其它功能程序(如计算 程序、输出控制、通信程序等); 3)联调的实质就是纠正设计者在软硬件开发过程 中产生的各种错误(语法、逻辑错误)。
设计准则(6)
1.6 单片意识 能用一个芯片完成的事,最好不要 用多个芯片去做。 如在设计系统时,有效地选择高集 成度的微处理器等。
第二讲 嵌入式系统的设计方法
1 2 3 4 5 6
设计准则 设计步骤 开发平台 测试技术 主要性能 设计素材
用户需求分析
设计步骤(1)
编写任务说明书 方案设计
硬件电路制作 软硬件联调
第二讲 嵌入式系统的设计方法
1 2 3 4 5 6
设计准则 设计步骤 开发平台 测试技术 主要性能 设计素材
设计准则(1)
1.1 工程意识 嵌入式系统设计是一个实际的工程问题, 它需要以简洁、可靠和低成本的方式实现指 定的目标,即完成预先确定的性能指标。 工程项目则必须在指定的时间内取得成功, 不允许失败,因此在实施过程中应尽可能地 采用成熟的技术。 科学研究以发现事物内在规律为主要任务, 是一种探索过程,它允许有失败、也允许有 较长的研究时间。
用户需求分析
设计步骤(5)

嵌入式系统的架构的分类

嵌入式系统的架构的分类

嵌入式系统的架构的分类1.单机式嵌入式系统架构单机式嵌入式系统是指使用一个处理器或系统芯片来完成所有的功能。

这种架构通常适用于功能简单、计算量小、资源有限的嵌入式应用。

例如,家用电器、智能电表等。

单机式嵌入式系统具有体积小、功耗低、成本较低等优点,但是功能受限,难以扩展。

2.分布式嵌入式系统架构分布式嵌入式系统是指将一个大型的嵌入式系统分解成多个子系统,每个子系统都有自己的处理器和资源。

这些子系统通过通信互连来协同工作,实现共同的任务。

分布式嵌入式系统常用于对资源要求较高、功能分布复杂的场景。

例如,智能交通系统、智能家居系统等。

分布式嵌入式系统具有灵活性高、可扩展性好、可靠性强等特点,但系统设计和开发难度较大。

3.客户端-服务器式嵌入式系统架构客户端-服务器式嵌入式系统是指将嵌入式系统拆分为客户端和服务器两个部分。

客户端负责用户界面和人机交互等任务,而服务器负责数据处理和存储等任务。

客户端与服务器之间通过网络进行通信。

客户端-服务器式嵌入式系统常用于对网络连接要求较高的场景,例如智能手机、智能电视等。

这种架构具有分工明确、通信高效等优势,但是需要网络支持,系统复杂度较高。

4.多处理器嵌入式系统架构多处理器嵌入式系统是指使用多个处理器或系统芯片来完成复杂的计算任务。

这种架构通常用于对计算性能要求较高或任务并行度较高的场景。

例如,工业自动化、航空航天等领域。

多处理器嵌入式系统具有计算能力强、实时性好等优点,但也面临着通信同步、资源共享等挑战。

总结来说,嵌入式系统的架构可以分为单机式、分布式、客户端-服务器式和多处理器式四种。

不同的架构适用于不同的应用场景,开发人员需要根据具体需求选择合适的架构进行开发和设计。

嵌入式系统的电路板布线优化方法

嵌入式系统的电路板布线优化方法

嵌入式系统的电路板布线优化方法在嵌入式系统的设计中,电路板的布线是至关重要的一步。

电路板布线的优化能够提高系统的性能和可靠性,并减少电磁干扰和信号噪声。

本文将介绍几种常用的电路板布线优化方法,以帮助设计师们在嵌入式系统设计过程中达到更好的效果。

首先,合理划分电路板的区域是电路板布线优化的重要一步。

根据电路板上的功能模块和器件,将板上的元件划分为几个不同的区域,可以减少信号之间的干扰,提高系统的可靠性。

同时,合理划分区域还有助于简化布线路径,并减少信号通过长距离传输导致的信号衰减。

其次,考虑信号走线的路径是电路板布线的关键。

布线时应尽量避免信号线的交叉和平行走线,以减少电磁干扰。

当信号线交叉时,会导致信号互相干扰,从而影响系统的性能。

而平行走线容易引起电磁辐射,并增加信号互相干扰的可能性。

因此,在布线过程中,应尽量使信号线远离彼此,并采用十字走线的方式,尽量减少信号线的交叉。

另外,将电源和地线布线与信号走线分离是布线优化中的一个重要策略。

电源和地线往往具有较高的电流,它们会在传输过程中产生较强的电磁干扰。

为了减少这种干扰对信号的影响,布线时应将电源和地线与信号走线分开布置。

可以通过设置地面位于电路板的中心位置,然后将信号层放置在地面层的上方,电源和地线层放置在地面层的下方,这样能有效地减少电源和地线对信号的干扰。

此外,合理的走线方式和长度匹配也是电路板布线优化的重要考虑因素。

布线时应尽量保持走线路径的均匀和对称,以减少信号路径的不对称性带来的差异。

同时,对于差分信号线,走线时应尽量保持两条线的长度相等,以避免差异延迟对信号的影响。

最后,进行合理的层间连接和引脚指派可以进一步优化电路板布线。

在布线过程中,应尽量将连接件放置在电路板的一个特定区域,并通过层间连接来减少信号线的走线长度。

同时,在指定引脚的位置时,应尽量减少引脚之间的距离,并确保引脚与其所连接元件之间的最短路径,以降低电路板的复杂度和布线的复杂度。

嵌入式系统硬件体系结构设计

嵌入式系统硬件体系结构设计

嵌入式系统硬件体系结构设计一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括:硬件层中涵盖嵌入式微处理器、存储器(sdram、rom、flash等)、通用设备USB和i/oUSB(a/d、d/a、i/o等)。

在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路,就构成了一个嵌入式核心控制模块。

其中操作系统和应用程序都可以固化在rom中。

硬件层与软件层之间为中间层,也称作硬件抽象化层(hardwareabstractlayer,hal)或板级积极支持纸盒(boardsupportpackage,bsp),它将系统上层软件与底层硬件拆分开去,并使系统的底层驱动程序与硬件毫无关系,上层软件开发人员无须关心底层硬件的具体情况,根据bsp层提供更多的USB即可展开研发。

该层通常涵盖有关底层硬件的初始化、数据的输出/输入操作方式和硬件设备的布局功能。

3.系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统(real-timeoperationsystem,rtos)、文件系统、图形用户USB(graphicuserinterface,gui)、网络系统及通用型组件模块共同组成。

rtos就是嵌入式应用软件的基础和研发平台。

功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。

一个嵌入式系统装置通常都由嵌入式计算机系统和继续执行装置共同组成,而嵌入式计算机系统就是整个嵌入式系统的核心,由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层共同组成。

继续执行装置也称作被控对象,它可以拒绝接受嵌入式计算机系统收到的掌控命令,继续执行所规定的操作方式或任务。

本网关硬件环境以单片机s3c2440芯片和dm9000以太网控制芯片为主,实现rj45接口和rs232接口的数据传输。

内容包括硬件环境的初始化,数据的收发控制,封包解包设计,操作系统的移植等。

硬件框图就是直观的将每个功能模块列举,也就是一个基本的模块女团,可以简约的每个模块的功能彰显出。

嵌入式系统体系结构

嵌入式系统体系结构

嵌入式系统体系结构1、硬件层:嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。

嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器Cache:位于主存和嵌入式微处理器内核之间,存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。

它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈,使处理速度更快。

2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).它将系统上层软件和底层硬件分离开来,使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况,根据BSP层提供的接口开发即可。

BSP有两个特点:硬件相关性和操作系统相关性。

设计一个完整的BSP需要完成两部分工作:A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。

片级初始化:纯硬件的初始化过程,把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。

板级初始化:包含软硬件两部分在内的初始化过程,为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。

系统级初始化:以软件为主的初始化过程,进行操作系统的初始化。

B、设计硬件相关的设备驱动。

3、系统软件层:由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。

RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。

4、应用软件:由基于实时系统开发的应用程序组成。

嵌入式芯片体系结构介绍1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit,MPU)嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。

它的特征是具有32位以上的处理器,具有较高的性能,当然其价格也相应较高。

但与计算机处理器不同的是,在实际嵌入式应用中,只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件,去除其他的冗余功能部分,这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。

和工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。

目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。

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AbsoluteLayout
TableLayout
帧布局(FRAMELAYOUT)

分层显示,每层一个组件 最后放入的组件在顶层 默认组件左上角对齐(如右上图) 如果想更改组件对齐方式,每个子组件内添加 layout_gravity属性(右下图的子组件属性为center)
帧布局(FRAMELAYOUT)
每一行为一个TableRow 。 每一行可以拥有0个或多个的单元格(cell)。


每个单元格内是一个View对象。
TableLayout 容器不会显示行 、列 或单元格的边框线。 列的属性

Shrinkable:设置列的宽度是否可收缩,收缩指表格能够适应其 父容器的大小。
Stretchable:设置列的宽度是否可拉伸,拉伸指可填满表格中空 余的空间。 Collapsed:设置列是否被隐藏。
自定义的array
列表布局(LISTVIEW)

要显示数据库和自定义的数组时,一般需要使用适配 器(Adapter)。

使用listview.setAdapter(ListAdapter)方法来加载数 据资源。

listView 中常用的适配器有ArrayAdapter,
SimpleAdapter和SimpleCursorAdapter等。

listView要显示数据,数据一般有以下几个来源:

自定义的array,需要预先定义array,在listview中 使用android:entries="@array/xxx“

数据库,需要先查询数据库,再操作 在类中自定义的数组,直接使用adapter即可
列表布局(LISTVIEW)

VIEW类及VIEWGROUP类

ViewGroup类是View的子类
是布局对象的父类 布局常以XML的形式出现 XML布局文件定义在res/layout文件夹下

布局类之间的关系如下:
子类继承父类属性
View
ViewGroup
FrameLayout
LinearLayout
RalativeLayout

在主Activity中直接重写View类 单独定义View类,在主Activity中引用

单独定义View类,在布局文件中引用
自定义视图

在主Activity中直接重写View类,对View类(包含 View类的子类)进行实例化即可。

例子1
自定义视图

在主Activity中直接重写View类,对View类(包含 View类的子类)进行实例化即可。
<!--
子组件 -->
</FrameLayout>
帧布局(FRAMELAYOUT)

XML文档结构如下:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <FrameLayout xmlns:android="/apk/res/android" android:layout_width="match_parent" android:layout_height=“match_parent”> 定义该布局大小 match_parent与父控件相同 wrap_content与内容大小相同 可以给定具体的数值,单位最 好为dp
常见布局方式
回顾

上一节我们学习了以下几个内容:
活动生命周期,活动定义及使用方法 意图的定义及使用
服务生命周期,服务的使用 内容提供者的基本含义
引入

每个活动都有一个界面,手机屏幕的不同,界面布局
不同。设计时,该如何考虑界面布局呢?
本章主要知识


View类及ViewGroup类
id,在id组件的右侧
layout_alignTop
layout_marginBottom
取值id,上边界与id组件上边界对齐
int值,单位dp,底端间距
列表布局(LISTVIEW)

ListView可以显示多条内容,当内容超出屏幕高度时, 可以上下滚动显示

ListView也继承View类
列表布局(LISTVIEW)
<!--
子组件 -->
</FrameLayout>
帧布局(FRAMELAYOUT)

XML文档结构如下:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <FrameLayout xmlns:android="/apk/res/android" android:layout_width="match_parent" android:layout_height=“match_parent”>
<!--
子组件 -->
Android支持的各种组件,在 下一章将详细阐述
</FrameLayout>
帧布局(FRAMELAYt;?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <FrameLayout xmlns:android="/apk/res/android" android:layout_width="match_parent" android:layout_height=“match_parent”>
列表布局(LISTVIEW)

类中自定义数据,在listView中显示
想一想: 在活动中把视图加载 的方法是什么呢?
setContentView(yout.main); setContentView(view); 上一个例子使用的是那种方法?为 什么?
自定义视图

自定义视图的三种方法



andriod:orientation:设置排列方向 按控件大小填充 android:layout_width:设置宽 android:layout_height:设置高 android:layout_weight:设置控件的重要程度。默认为零,根 据weight值分配控件暂用屏幕大小。 andriod:gravity:设置内部元素的对齐方式等。
自定义视图

单独定义View类,在布局文件中引用。 创建项目如下:
自定义视图
MyView.java代码如下:
自定义视图

布局文件main.xml代码如下:

运行效果

作业:
1、简述自定义视图的三种方法及其操作步骤 2、如何在一个界面里布局4个按钮


要求:4个按钮分为两行、两列,与屏幕上下、水平居中对齐, 请写出布局代码
属性 含义
android:background
android:clickable android:visible android:focusable android:id
设置背景,可以是drawable,也可以是色彩
是否响应单击事件 控制View的可见性 控件View是否可以获取焦点 View标识符,可通过findViewById方法获取
帧布局(FrameLayout) 线性布局(LinearLayout) 表格布局(TableLayout) 相对布局(RelativeLayout)


列表布局(ListView)
自定义视图 事件控制方法
VIEW类及VIEWGROUP类

View类是屏幕元素的基类。所有界面元素都是其子类。 View类的属性如下:
<!--
子组件 -->
</FrameLayout>
帧布局(FRAMELAYOUT)

XML文档结构如下:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <FrameLayout xmlns:android="/apk/res/android" android:layout_width="match_parent" android:layout_height=“match_parent”> XML命名空间
填充整个屏幕宽度
线性布局(LINEARLAYOUT)

例子
嵌套线 性布局1
垂直布局
线性布局
嵌套线 性布局2
此视图占去 屏幕的1/(1+3)
水平布局
此按钮占去 子布局的 2/(2+3)
想一想: 如果要想让嵌套的两个 线性布局,均分屏幕, 应该怎么设置?
表格布局(TABLELAYOUT)


以多行多列的方式显示子对象。
控件

改变文本控件属性, 具体代码如右图
线性布局(LINEARLAYOUT)

LinearLayout(线性布局)
是最常用的布局方式。 以水平或垂直的方式排列子对象。 一个方向只能有一个对象。 可以嵌套:一个线性布局内还可以定义线性布局。

垂直排列

LinearLayout 常用属性(布局参数):

例子2
自定义视图

在主Activity中直接重写View类,对View类(包含 View类的子类)进行实例化即可。

例子3
自定义视图

单独定义View类,在主Activity中引用
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