几种常用的经常出现于现有嵌入式应用中的内存映射I-O方法概述
嵌入式期末复习资料（9）
嵌⼊式期末复习资料（9）第⼀章嵌⼊式系统概论本章主要内容：1.什么是嵌⼊式系统（嵌⼊式系统是计算机软件与计算机硬件集成在⼀起，并嵌⼊到应⽤对象内部的计算机系统）嵌⼊式系统是以应⽤为中⼼，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适⽤于应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专⽤计算机系统。
它⼀般由嵌⼊式微处理器、外围硬件设备、嵌⼊式操作系统以及⽤户的应⽤程序等四个部分组成，⽤于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
2.嵌⼊式系统分类（按技术复杂度分类：⽆操作系统控制的嵌⼊式系统NOSES；⼩型操作系统控制的嵌⼊式系统SOSES；⼤型操作系统控制的嵌⼊式系统LOSES。
按⽤途分类：军⽤，⼯业⽤，民⽤。
）系统级，板级，⽚级芯⽚级嵌⼊含程序或算法的处理器模块级嵌⼊系统中的某个核⼼模块板系统级嵌⼊主计算机系统3.嵌⼊式操作系统分类（按照源代码分类：商⽤型和开源型；按照实施性能分类：强实时性型和普通实时型；按内核结构分类：单内核型和为内核型。
）按⽤途分类：军⽤/民⽤按载体分类：宇航/车载? ? ?按通信性质分类：⽆线/有线按⽹络性质分类：联⽹/单机按环境分类：普通/恶劣按功耗分类：低功耗/普通功耗主要分类⽅法按硬件软件性质根据控制技术的复杂度可以把嵌⼊式系统分为三类：⽆操作系统控制的嵌⼊式系统NOSES，Non-OS control Embedded System；⼩型操作系统控制的嵌⼊式系统SOSES，Small OS control Embedded System；⼤型操作系统控制的嵌⼊式系统LOSES，Large OS control Embedded System。
4.嵌⼊式处理器特点,常见缩写特点：1.对实施多任务有较强的⽀持能⼒，能完成多任务处理，并且中断响应速度快2.处理器结构可扩展3.内部集成了测试电路4.低功耗常见缩写：通⽤型嵌⼊式微处理器（简称：EMPU，或者MPU）微控制器（MCU）数字信号处理器（DSP）(嵌⼊式DSP处理器：EDSP）混合处理器和⽚上系统（SOC）嵌⼊式双核处理器，双核（dual core）；多核处理器，多核DSP。
嵌入式系统的基本原理与应用
嵌入式系统的基本原理与应用嵌入式系统（Embedded System）是指内置在其他设备或系统中的计算机系统，它专门用于控制和管理设备的特定功能。
嵌入式系统的发展和应用涵盖了很多领域，包括家电、通信、汽车、医疗保健、工业控制等。
本文将介绍嵌入式系统的基本原理和其在各个领域的应用。
一、嵌入式系统的基本原理嵌入式系统的基本原理主要涉及硬件和软件两个方面。
1. 硬件方面嵌入式系统的硬件是由各种集成电路、处理器、存储器、输入输出设备等组成的。
它通常需要具备小型化、低功耗和高可靠性的特点。
常见的嵌入式处理器有ARM、Intel x86等，而存储器则包括EEPROM、SDRAM等。
此外，嵌入式系统还需要与外部设备进行通信，如串口、网口、USB等接口。
硬件的设计和选型要根据具体的应用需求进行选择。
2. 软件方面嵌入式系统的软件是用来控制和管理硬件的。
它通常由实时操作系统（RTOS）和应用软件构成。
RTOS具备快速响应和实时性的特点，能够有效地与硬件进行交互。
而应用软件则根据具体的功能需求进行编写，如传感器数据采集、数据处理、通信控制等。
此外，嵌入式系统的软件开发还需要考虑资源利用率和代码大小的优化，以保证系统的性能和效率。
二、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统在各个领域都有广泛的应用，下面将介绍几个常见的领域。
1. 家电领域现代家庭中的许多电器产品都运用了嵌入式系统，如智能电视、空调、洗衣机等。
嵌入式系统能够实现设备的智能控制和互联互通，提高用户的使用体验。
2. 通信领域手机、路由器、交换机等通信设备都采用了嵌入式系统，它们能够实现数据的高效传输和网络的稳定运行。
嵌入式系统在通信领域的应用还包括无线通信、卫星通信等。
3. 汽车领域现代汽车中嵌入式系统的应用越来越广泛，包括车载导航、智能驾驶、车载娱乐等功能。
嵌入式系统能够提高汽车的安全性、舒适性和智能化程度。
4. 医疗领域医疗设备中常常运用嵌入式系统，如心脏起搏器、血糖仪、医疗监护仪等。
实现嵌入式图像处理的基本原理及方法
实现嵌入式图像处理的基本原理及方法嵌入式图像处理是指在嵌入式系统中进行图像处理的一种技术。
在许多嵌入式应用领域，如智能摄像头、无人机、自动驾驶等，图像处理已经成为了必不可少的功能之一。
本文将介绍嵌入式图像处理的基本原理及常用的方法。
首先，让我们了解一下嵌入式图像处理的基本原理。
嵌入式图像处理的目标是对输入的图像进行分析、提取有用信息或改变图像外观以满足应用需求。
它涉及到图像采集、图像处理和图像输出三个主要环节。
图像采集是指通过相机或摄像头等设备获取原始图像数据。
在嵌入式系统中，通常使用CMOS或CCD等图像传感器来采集图像。
这些传感器将光信号转换为电信号，并传输给嵌入式处理器进行处理。
图像处理是指对采集到的图像数据进行算法处理，以提取有用信息或改变图像外观。
常见的图像处理方法包括滤波、边缘检测、图像增强、目标检测等。
这些处理算法可以在嵌入式图像处理器上实现，也可以通过嵌入式系统与外部服务器进行通信，利用云计算等进行处理。
图像输出是指将处理后的图像数据展示给用户或应用。
在嵌入式系统中，常见的图像输出设备包括显示屏、打印机或存储设备。
通过这些设备，用户可以直观地观察图像处理的结果。
接下来，我们介绍一些常用的嵌入式图像处理方法。
1. 图像滤波：图像滤波是图像处理中最基本的操作之一。
它可以用于去除图像中的噪声、平滑图像或增强特定频率的信息。
常见的图像滤波方法包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。
2. 边缘检测：边缘检测用于检测图像中物体的边界。
它可以帮助我们理解图像中物体的形状和结构。
常用的边缘检测算法包括Sobel算子、Canny算子等。
3. 目标检测与识别：目标检测与识别是嵌入式图像处理中常见的应用之一。
它可以用于检测图像中的特定目标，并进行进一步的识别和分类。
常用的目标检测与识别算法包括Haar级联、HOG+SVM等。
4. 图像增强：图像增强用于改善图像的外观和质量，以提高图像的观赏性和可用性。
常见的图像增强方法包括直方图均衡化、对比度增强、锐化等。
操作系统中的内存映射机制
操作系统中的内存映射机制操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理计算机硬件资源并提供各种服务接口，为用户提供方便的应用程序运行环境。
其中，内存管理是操作系统的一个重要功能，它负责管理计算机的内存资源，并提供内存分配、回收、保护等服务。
内存映射机制是内存管理的一个子系统，它将磁盘文件映射到内存中，并提供对文件的随机访问。
在操作系统中，内存映射机制是非常重要的，它让用户可以像访问内存一样访问文件，不需要读写文件的繁琐操作。
本文将介绍操作系统中的内存映射机制，包括几种不同的映射方式以及其实现原理。
一、内存映射的基本概念内存映射（Memory Mapping）指的是将硬盘上的文件映射到内存中的一种技术。
当文件被映射到内存中后，在用户程序中就可以像操作内存一样直接访问该文件，并且文件数据也可以被缓存到内存中，这样可以大大提高文件读写的效率。
在内存映射技术中，文件在内存中对应一个虚拟内存地址，访问该地址就相当于访问文件。
内存映射方式的选择决定了文件在内存中的存储方式和访问方式，不同的映射方式有不同的优缺点。
二、内存映射的实现方式1. 匿名内存映射（Anonymous Memory Mapping）匿名内存映射是将一块特定的内存区域映射到一个文件或者其他资源上，这个区域与其他进程共享，但不与任何文件相关联。
匿名内存映射的好处在于可以提供一块物理内存给多个进程同时访问，从而降低了系统开销。
在Linux系统中，可以使用mmap函数创建匿名内存映射：void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd,off_t offset);其中，addr参数指定了内存映射的起始地址，length参数指定了映射的长度，prot参数指定了内存保护模式，flags参数指定了映射的标志位，fd参数指定了被映射的文件描述符，offset参数则指定了文件映射的偏移量。
理解“统一编址与独立编址、IO端口与IO内存”
理解“统一编址与独立编址、I/O端口与I/O内存”引言：从CPU连出来一把线：数据总线、地址总线、控制总线，这把线上挂着N个接口，有相同的，有不同的，名字叫做存储器接口、中断控制接口、DMA接口、并行接口、串行接口、AD接口……一个设备要想接入，就用自己的接口和总线上的某个匹配接口对接……于是总线上出现了各种设备：内存、硬盘，鼠标、键盘，显示器……对于CPU而言，如果它要发数据到某个设备，其实是发到对应的接口，接口电路里有多个寄存器（也称为端口），访问设备实际上是访问相关的端口，所有的信息会由接口转给它的设备。
那么CPU 会准备数据到数据总线，但是诸多接口，该发给谁呢？这时就须要为各接口分配一个地址，然后把地址放在地址总线上，需要的控制信息放到控制总线上，就可以和设备通信了。
对一个系统而言，通常会有多个外设，每个外设的接口电路中，又会有多个端口，每个端口都需要一个地址，为他们标识一个具体的地址值，是系统必须解决的事，与此同时，你还有个内存条，可能是512M或1G或更大的金士顿、现代DDR2之类，他们的每一个地址也都需要分配一个标识值，另外，很多外设有自己的内存、缓冲区，就像你的内存条一样，你同样需要为它们分配内存……你的CPU可能需要和它们的每一个字节都打交道，所以：别指望偷懒，它们的每一寸土地都要规划好！这听起来就很烦，做起来可能就直接导致脑细胞全部阵亡。
但事情总是得有人去做，ARM可能会这样做：他这次设计的CPU是32位的，最多也就能寻址2^32=4G空间，于是把这4GB空间丢给内存和端口，让他们瓜分。
但英特尔或许有更好的分配方式……（一）地址的概念1）物理地址：CPU地址总线传来的地址，由硬件电路控制其具体含义。
物理地址中很大一部分是留给内存条中的内存的，但也常被映射到其他存储器上（如显存、BIOS等）。
在程序指令中的虚拟地址经过段映射和页面映射后，就生成了物理地址，这个物理地址被放到CPU 的地址线上。
i o进程知识点总结
i o进程知识点总结I/O 进程的概念在计算机系统中，I/O 进程是一个非常重要的概念。
它是指负责管理和协调设备和人机交互方面的工作。
它主要包括以下几个方面：设备管理、文件系统管理、通信管理和人机交互。
设备管理包括对外部设备的控制和协调，比如磁盘、打印机、显示器等；文件系统管理包括文件的创建、删除、修改等操作；通信管理包括网络通信和进程之间的通信等；人机交互包括键盘输入、鼠标输入、显示器输出等。
I/O 进程在操作系统中起着非常重要的作用，它直接影响到计算机系统的性能和可靠性。
I/O 进程的特点I/O 进程具有以下几个特点：首先，I/O 进程与计算进程相对独立，它们不仅具有不同的功能，而且有不同的调度方式；其次，I/O 进程具有独特的机制，它需要与外部设备和人机交互方面密切合作；再次，I/O 进程在操作系统中具有特殊的权限和优先级，它需要具备更高的可靠性和安全性。
I/O 进程的功能I/O 进程的主要功能包括：设备管理、文件系统管理、通信管理和人机交互。
设备管理是指对外部设备进行控制和协调，包括设备的初始化、打开、关闭等操作；文件系统管理是指对文件进行管理和控制，包括文件的创建、打开、关闭、删除等操作；通信管理是指网络通信和进程之间的通信管理；人机交互是指对键盘输入、鼠标输入和显示器输出进行管理和控制。
这些功能都是 I/O 进程所需要具备的，它们直接影响到计算机系统的性能和可靠性。
I/O 进程的调度在操作系统中，I/O 进程与计算进程是分开调度的。
I/O 进程通常具有更高的优先级和特殊的调度机制，它需要与外部设备和人机交互方面进行密切合作。
通常情况下，I/O 进程具有更高的优先级，它需要优先被调度，以保证设备和人机交互的顺利进行。
在操作系统中，I/O 进程的调度策略是非常重要的，它直接关系到计算机系统的性能和可靠性。
I/O 进程的接口I/O 进程与外部设备和人机交互方面需要通过一定的接口进行通信。
通常情况下，I/O 进程通过设备驱动程序与外部设备进行通信，通过文件系统接口与文件系统进行交互，通过通信接口与网络进行通信，通过人机接口与用户进行交互。
C语言嵌入式系统编程修炼之道(二)
C语言嵌入式系统编程修炼之道——内存操作篇的编程中，常常要求在特定的内存单元读写内容，汇编有对应的MOV指令，而除C/C++以外的其它编程语言基本没有直接访问绝对地址的能力。在嵌入式系统的实际调试中，多借助C语言指针所具有的对绝对地址单元内容的读写能力。以指针直接操作内存多发生在如下几种情况：
lpReset(); /* 调用函数 */
在以上的程序中，我们根本没有看到任何一个函数实体，但是我们却执行了这样的函数调用：lpReset()，它实际上起到了“软重启”的作用，跳转到CPU启动后第一条要执行的指令的位置。 记住：函数无它，唯指令集合耳；你可以调用一个没有函数体的函数，本质上只是换一个地
typedef void (*lpFunction) ( ); /* 定义一个无参数、无返回类型的 */
/* 函数指针类型 */
lpFunction lpReset =(lpFunction)0xF000FFF0; /* 定义一个函数指针，指向*/
/* CPU启动后所执行第一条指令的位置 */
(1) 某I/O芯片被定位在CPU的存储空间而非I/O空间，而且寄存器对应于某特定地址；
(2) 两个CPU之间以双端口RAM通信，CPU需要在双端口RAM的特定单元（称为mail box）书写内容以在对方CPU产生中断；
(3) 读取在ROM或FLASH的特定单元所烧录的汉字和英文字模。
记住：CPU以字节为单位编址，而C语言指针以指向的数据类型长度作自增和自减。理解这一点对于以指针直接操作内存是相当重要的。
2.函数指针
首先要理解以下三个问题：
（1）C语言中函数名直接对应于函数生成的指令代码在内存中的地址，因此函数名可以直接赋给指向函数的指针；
嵌入式操作系统内核原理和开发(内存分配算法)
软件英才网软件行业驰名招聘网站嵌入式操作系统内核原理和开发（内存分配算法）内存分配是操作系统必须面对的一个环节，除非这个系统本身不需要内存安排，所有业务可以通过全局数据和堆栈搞定。
内存分配其实不困难，但是由内存引申出来的东西就比较复杂了。
早前没有MMU，系统本身的空间和用户空间没有优先级之分，所以不同的程序之间的内存都是共享的，相互影响也是不可避免的。
所以，一般来说，除了内存分配之外，还需要一些日志信息、检测信息帮助我们进行调试和分析。
当然，这些都不是我们关心的内容，我们关注的就是内存有哪些通用的分配算法。
（1）固定内存分配固定内存分配算法是最简单的算法，也是最好理解的算法。
比如说有16M内存，现在我们假设分配的基本内存是4K，那么总共有16M/4K = 4K个单元。
所以，如果用户想申请内存，最多就是4K次。
如果用户想要多一点内存，那么系统把相邻的内存分给用户使用即可。
（2）链表内存分配固定内存分配虽然好，但是还有一个缺点，那就是如果存在很多的浪费机会。
试想一下，如果用户只要几十个byte，那么也要分配给它4K个字节，浪费的空间超过了99%。
所以在此基础之上，我们提出了链表内存算法。
链表算法中保存有空闲结点，内存释放的时候，那么内存查到空闲结点，该合并合并，该释放的释放；当然如果要申请内存的话，那方法就多了去了，可以最差申请、最优申请、最好申请，这些都是可以的。
（3）伙伴算法链表算法相比较固定内存算法，可以节省不少内存。
但是链表算法本身有一个特点，那就是容易形成内存碎片。
所以，我们可以结合固定分配和链表算法的特点，把内存分配成8、16、32、64、128、256、512大小的几种链表。
链表内部的大小都是相同的，链表之间是倍数的关系。
分配内存的时候，我们首先寻找最合适的链表，然后分配内存，如果内存空间不够，可以向高一级的内存链表申请，这样拆解下来的内存可以分配到低一级别的链表；释放内存的时候，我们也要注意内存的合并和组合。
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几种常用的经常出现于现有嵌入式应用中的内存映射I/O方法概述Linux 暴风雨般占领了嵌入式系统市场。
分析家指出，大约有1/3到1/2的32/64位新的嵌入式系统设计采用了Linux。
嵌入式Linux 已经在很多应用领域显示出优势，比如SOHO家庭网络和成像/多功能外设。
在（NAS/SAN）存储，家庭数字娱乐（HDTV/PVR/DVR /STB），和手持设备/无线设备，特别是数字移动电话更获得大幅度发展。
嵌入式Linux新应用不会凭空从开发者的头脑中冒出来，大部分项目都是由成千上万行，甚至数百万行的代码组成。
成千上百的嵌入式项目已经成功地将现有的其它平台的代码移植到Linux下，比如Wind River VxWorks 和pSOS，VRTX，Nucleus 和其它RTOS。
这些移植工作有着重要的价值和现实意义。
到目前为止，大多数关于移植已有的RTOS应用到嵌入式Linux的文献，关注RTOS 接口（API）、任务、调度模式以及怎样将他们映射到相应得用户空间去。
同样重要的是，在I/O调用密集的嵌入式程序中如何将RTOS的硬件接口代码移植到更加规范的Linux设备驱动程序中去。
本文将概述几种常用的经常出现于现有嵌入式应用中的内存映射I/O方法。
它们涵盖的范围从对中断服务例程的特殊使用及用户线程对硬件访问到出现于有些ROTS中的半规范化驱动程序模型。
这对于移植RTOS 代码到规范化的Linux设备启动程序具有一定启发作用，并且介绍了一些移植方法。
特别地，本文会重点讨论RTOS和Linux中的内存映射，基于I/O 调度队列的移植，将RTOS I/O重定义到Linux下的驱动程序和守护进程里。
RTOS I/O 概念
“不规范”是描述大多数RTOS系统I/O的最佳词语。
多数RTOS是针对较早的无MMU 的CPU而设计，所以忽略了内存管理部分，即使当MMU问世后也是这样：不区分物理地址和逻辑地址。
大多数RTOS还全部运行在特权模式，虽然表面上看来是增强了性能。
全部的RTOS 应用和系统代码都能够访问整个地址空间、内存映射过的设备、以及其他I/O操作。
这样，即使存在差别，也是很难把RTOS应用程序代码同驱动程序代码区分开。