嵌入式教程简介
嵌入式教程
嵌入式教程嵌入式系统是一种被嵌入到其他设备中的计算机系统。
它通常被用于控制和管理设备的各种功能，比如家用电器、汽车、医疗设备等等。
由于嵌入式系统的特殊需求和限制，设计和开发嵌入式系统需要掌握一些特定的技能和知识。
本教程将介绍嵌入式系统的基础知识和常用技术。
一、嵌入式系统的基础知识1.1 嵌入式系统的定义和特点1.2 嵌入式系统的硬件组成1.3 嵌入式系统的软件组成1.4 嵌入式系统的应用领域二、嵌入式系统的开发环境和工具2.1 嵌入式系统的开发平台2.2 嵌入式系统的集成开发环境2.3 嵌入式系统的仿真和调试工具三、嵌入式系统的开发流程3.1 需求分析和系统设计3.2 软件开发和硬件设计3.3 集成调试和测试3.4 量产和发布四、嵌入式系统的编程语言和开发技术4.1 嵌入式系统的编程语言4.2 嵌入式系统的实时操作系统4.3 嵌入式系统的通信和接口技术4.4 嵌入式系统的电源管理五、嵌入式系统的性能优化和安全性保障5.1 嵌入式系统的性能优化方法5.2 嵌入式系统的功耗优化方法5.3 嵌入式系统的安全性保障方法5.4 嵌入式系统的软硬件一体化设计六、嵌入式系统的发展趋势和应用前景6.1 嵌入式系统的发展历史和趋势6.2 嵌入式系统的应用前景和商业机会6.3 嵌入式系统的创新技术和研究方向6.4 嵌入式系统的未来发展和应用场景本教程将通过详细的理论介绍和实际案例分析，帮助读者全面了解嵌入式系统的相关知识和技术。
读者可以根据自身的需求选择适合自己的学习路径，并通过实践操作掌握相关技能。
希望通过本教程的学习，读者能够成为一名嵌入式系统开发工程师，并能够在实际项目中独立设计和开发嵌入式系统。
嵌入式系统作为一种重要的计算机技术，在诸多领域都有广泛的应用。
随着物联网和人工智能的兴起，嵌入式系统的需求也日益增长。
掌握嵌入式系统的开发技术将为个人的职业发展带来很大的机会和潜力。
因此，学习嵌入式系统的知识和技术是非常有价值的。
从零开始的嵌入式开发入门教程
从零开始的嵌入式开发入门教程嵌入式开发是一门涉及硬件和软件的技术领域，它主要包括对嵌入式系统的设计与开发。
嵌入式系统通常用于控制和操作其他设备，比如智能手机、汽车电子系统和家电等。
在本篇教程中，我们将从零开始，介绍嵌入式开发的基本概念、工具和步骤，以帮助初学者入门。
第一步：了解嵌入式系统在开始嵌入式开发之前，我们需要先了解嵌入式系统的基本概念。
嵌入式系统是指一种运行在专用硬件上、专门用于执行特定任务的计算机系统。
嵌入式系统的特点是体积小、功耗低、性能高、稳定性强。
嵌入式开发则是指针对这种嵌入式系统的软件开发过程。
第二步：选择开发板和开发环境选择合适的开发板和开发环境是进行嵌入式开发的关键步骤。
开发板是一种集成了处理器、存储器和输入输出接口的硬件平台，可用于开发和测试嵌入式系统。
常用的开发板包括Arduino、Raspberry Pi等。
开发环境则是一种用于编写、编译、调试和下载嵌入式软件的软件工具，比如Keil、IAR Embedded Workbench等。
第三步：学习编程语言和硬件接口在进行嵌入式开发之前，我们需要学习一种或多种编程语言，比如C、C++、Python等。
这些编程语言常用于嵌入式系统中的软件开发。
此外，还需学习硬件接口编程，比如GPIO（通用输入输出）、I2C（串行总线）和SPI（串行外设接口）等。
这些硬件接口用于实现与外部设备的通信和控制。
第四步：开始开发项目当我们完成前面的准备工作后，就可以开始开发自己的嵌入式项目了。
首先，我们需要确定项目的需求和目标，然后设计系统架构和硬件电路图。
接着，编写软件代码并进行编译、调试和测试。
最后，将程序下载到目标设备上并进行验证。
过程中可能会遇到各种问题，我们需要通过查阅资料和交流讨论来解决。
第五步：优化和调试完成基本功能的开发后，我们可以进一步优化和调试项目。
通过使用性能分析工具和调试器，我们可以查找和修复程序中的错误和缺陷。
此外，还可以对系统进行性能优化，提高系统的响应速度和资源利用率。
嵌入式系统自学教程讲解
嵌入式系统与单片机、PC相比的优势
采用32位RISC嵌入式微处理器和实时操作系统组成的 嵌入式控制系统，与传统基于单片机的控制系统和基 于PC的控制方式相比，具有以下突出优点：
性能方面：采用32位RISC结构微处理器，主频从30MHz到 624MHz以上，处理能力大大超出单片机系统，接近PC机的水 平，但体积更小，能够真正地“嵌入”到设备中；
之后在80年代初，Intel又进一步完善了8048，在它的 基础上研制成功了8051。
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嵌入式系统简介
1981年Ready System开发了世界上第1个 商业嵌入式实时内核（VTRX32），包含了许 多传统操作系统的特征，包括任务管理、任务 间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管 理等功能。
随后，出现了如Integrated System Incorporation (ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、 QNX公司的QNX 等，Palm OS，WinCE，嵌入式 Linux，Lynx，uCOS、Nucleux，以及国内的 Hopen、Delta OS等嵌入式操作系统也相继出 现。
微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一 般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。
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嵌入式DSP处理器
DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其 在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数 字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规 模的应用。
DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使 其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行 速度也较高。
DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专 门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能 通过MPU等由分立元件实现。1982年世界上诞生了 首枚DSP芯片。在语音合成和编码解码器中得到了 广泛应用。DSP的运算速度进一步提高，应用领域 也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。
嵌入式基础教程全面
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第1章 嵌入式系统基础
应用软件
针对特定的实际专业领域的， 针对特定的实际专业领域的，基于相应的嵌 入式硬件平台，能完成用户预期任务软件。 入式硬件平台，能完成用户预期任务软件。 嵌入式软件的特点如下： 嵌入式软件的特点如下： 要求固态化存储。 (1)要求固态化存储。 要求高质量、高可靠性。 (2)要求高质量、高可靠性。 高实时性是基本要求。 (3)高实时性是基本要求。 (4)多任务实时操作系统成为嵌入式应用软件 的必需。 的必需。
英国数学家皮匠的儿子 George Boole 提出布 尔代数； 尔代数； 美国Claude Shannon1948年提出信息论和开关 美国Claude Shannon1948年提出信息论和开关 理论； 理论； Turing他对计算 英国数学家 Alan Mathison Turing他对计算 机的重要贡献在于他提出的有限状态自动机也就 图灵机的概念 对于人工智能， 的概念； 是图灵机的概念；对于人工智能，提出了重要的 衡量标准“图灵测试”算法运用到计算机 运用到计算辑的奠基者， 计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要 方法也源自这位伟大的科学家。 计算机之父” 方法也源自这位伟大的科学家。“计算机之父”、 人工智能之父” 图灵奖” “人工智能之父” “图灵奖”是美国计算机协 ACM， 会（ACM，Association for Computer Machinery）于1966年设立的。 Machinery） 1966年设立的。 年设立的
第1章
嵌入式系统基础
1.1.1嵌入式计算机 1.1.1嵌入式计算机
1.嵌入式计算机发展： 嵌入式计算机发展： 嵌入式计算机发展 机械和机电时代 公元前500年，最原始的人造计算工具是算筹 。 公元前 年
《嵌入式系统及应用》课程介绍
《嵌入式系统及应用》课程介绍一、课程简介1.1 课程背景随着科技的不断发展，嵌入式系统越来越广泛地应用在各个领域，如智能家居、汽车电子、医疗设备等。
对嵌入式系统的理解和掌握成为了现代工程技术人才必备的核心能力。
1.2 课程目标本课程旨在帮助学生全面了解嵌入式系统的基本原理和应用，掌握嵌入式系统的设计与开发技术，为日后从事相关工作打下坚实的基础。
二、课程内容2.1 嵌入式系统概述介绍嵌入式系统的定义、特点、分类和应用领域，培养学生对嵌入式系统的整体认识。
2.2 嵌入式系统硬件设计涵盖嵌入式系统的硬件基础知识、电路设计、单片机系统设计等内容，让学生掌握嵌入式系统硬件设计的基本原理和技术。
2.3 嵌入式系统软件设计包括嵌入式系统的嵌入式操作系统、驱动程序设计、实时操作系统等内容，使学生了解嵌入式系统软件设计的关键技术和方法。
2.4 嵌入式系统应用案例分析通过案例分析，引导学生应用所学知识解决实际问题，提高学生的实际应用能力。
三、课程特色3.1 结合理论与实践本课程注重理论与实践相结合，通过理论讲解和实际操作相结合的教学方式，使学生既能够理解嵌入式系统的基本原理，又能够熟练掌握操作技能。
3.2 强调创新能力培养本课程旨在培养学生的创新思维和解决问题的能力，通过课程设计和项目实践，激发学生的创新潜能。
3.3 实用性强本课程内容贴近实际工程应用，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力，使学生能够在工程实践中运用所学知识。
四、教学方式4.1 理论授课以讲授和课堂讨论的方式，阐述嵌入式系统的基本理论和概念。
4.2 实验操作通过实验操作，让学生亲自动手进行嵌入式系统的设计和开发，提高实际操作能力。
4.3 项目实践结合实际项目，让学生团队合作，应用所学知识解决实际问题，锻炼学生的工程实践能力。
五、教学评估通过课堂作业、实验报告、小组项目和期末考试等方式，对学生的知识掌握情况和能力水平进行全面评估。
六、实习实训6.1 实习内容本课程要求学生参与相关嵌入式系统的实习实训，深入实际企业，了解企业对嵌入式系统人才的需求和工作环境。
嵌入式系统课程大纲
嵌入式系统课程大纲第一部分：课程简介嵌入式系统是现代科技领域中非常重要的一个分支。
本课程旨在介绍嵌入式系统的概念、原理和应用，并通过实际案例来培养学生的实践能力和创新思维。
本课程的大纲将详细介绍课程的目标、内容、教学方法和评估方式。
第二部分：课程目标本课程的目标主要包括以下几个方面：1. 理解嵌入式系统的基本概念和原理；2. 掌握嵌入式系统的设计和开发方法；3. 熟悉常用的嵌入式系统平台和工具；4. 培养学生的实践能力和解决问题的能力；5. 培养学生的团队协作和沟通能力。
第三部分：课程内容本课程主要包括以下几个模块：模块一：嵌入式系统基础1. 嵌入式系统概述- 嵌入式系统定义和特点- 嵌入式系统的应用领域和发展趋势2. 嵌入式系统原理- 处理器架构和指令集- 内存和外设的访问方式- 中断和异常处理机制模块二：嵌入式系统设计1. 嵌入式系统设计流程- 系统需求分析- 系统架构设计- 硬件和软件设计- 系统验证和调试2. 嵌入式系统设计方法- 硬件描述语言(HDL)的应用- 硬件/软件协同设计方法- 电路板设计和布局模块三：嵌入式系统开发1. 嵌入式系统开发工具和环境- 开发板和开发套件的选择和使用- 嵌入式操作系统的选择和配置- 开发和调试工具的使用2. 嵌入式软件开发- 嵌入式软件架构和设计- 嵌入式软件编程语言和工具- 驱动程序和应用软件的开发第四部分：教学方法1. 理论讲授：通过课堂授课介绍嵌入式系统的相关概念和原理。
2. 实践操作：通过实验和项目实践培养学生的实际操作能力。
3. 讨论互动：组织学生进行小组讨论和案例分析，促进学生之间的交流和合作。
4. 实例演示：通过真实的案例演示，展示嵌入式系统的应用和开发过程。
第五部分：评估方式1. 平时表现：包括课堂参与、作业完成情况等。
2. 实验和项目报告：学生通过完成实验和项目，并撰写实验报告和项目报告来展示实践能力。
3. 期末考试：对学生对嵌入式系统相关概念和原理的掌握程度进行考核。
嵌入式系统开发的基础教程
嵌入式系统开发的基础教程嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，以完成特定的功能。
这些设备可以是家用电器、汽车、医疗设备等，而嵌入式系统则负责控制和管理设备的各种操作。
嵌入式系统开发是一个庞大而复杂的领域，需要掌握多种技术和工具。
本文将介绍嵌入式系统开发的基础知识和步骤。
一、嵌入式系统的概述嵌入式系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括处理器、内存、输入输出设备等，而软件部分则是运行在硬件上的程序。
嵌入式系统的设计目标是实现高效、可靠和节能的功能。
为了达到这些目标，开发人员需要了解硬件和软件之间的交互原理，并选择合适的开发工具和编程语言。
二、嵌入式系统开发的基本步骤1. 硬件选型在开始嵌入式系统的开发之前，首先需要选择合适的硬件平台。
硬件平台的选择取决于项目的需求和预算。
常见的硬件平台包括ARM、AVR、PIC等。
选择硬件平台时，需要考虑处理器的性能、内存容量、外设接口等因素。
2. 系统设计系统设计是嵌入式系统开发的关键步骤。
在设计阶段，开发人员需要明确系统的功能和性能需求，并根据需求选择合适的硬件和软件组件。
系统设计还包括电路设计、接口设计和软件架构设计等方面。
3. 硬件开发硬件开发是指将系统设计转化为实际的硬件电路。
在硬件开发过程中，开发人员需要进行电路设计、原理图绘制、PCB布局和焊接等工作。
硬件开发还包括对硬件进行测试和调试，以确保硬件的正常运行。
4. 软件开发软件开发是嵌入式系统开发的另一个重要步骤。
在软件开发过程中，开发人员需要选择合适的编程语言和开发工具，并编写程序代码。
常用的嵌入式系统开发语言包括C、C++和汇编语言。
软件开发还包括编译、调试和测试等工作。
5. 系统集成系统集成是将硬件和软件组件进行整合，形成完整的嵌入式系统。
在系统集成过程中，开发人员需要将硬件和软件进行连接，并进行功能测试和性能优化。
系统集成还包括对系统进行调试和验证，以确保系统的稳定性和可靠性。
嵌入式软件开发教程第一章课件
(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。嵌入式 微处理器是嵌入式系统的核心。
1. 嵌入式处理器 嵌入式处理器是构成系统的核心部件，系统工 程中的其他部件均在它的控制和调度下工作。 处理器通过专用的接口获取监控对象的数据、 状态等各种信息，并对这些信信息传送给控制对象。根据 其现状，嵌入式处理器可以分成下面：嵌入式 微处理器(MPU), 嵌入式微控制器(MCU), 嵌 入式DSP处理器(DSP), 嵌入式片上系统(SoC)
1. 高可靠性、高稳定性 2.运算速度快、开发周期短 3.强大的扩展功能和网络传输功能
1.6 小结
（1）嵌入式系统的定义与特点。 （2）嵌入式系统的应用领域。 （3）嵌入式系统的组成与分类。 （4）嵌入式系统的发展历史。
(2)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit， MCU) MCU(MicroController Unit)中文名称为微控 制单元，又称单片微型计算机(SingleChip Microcomputer)，是指随着大规模集成电路 的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、 ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯 片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场 合做不同组合控制。
(4)嵌入式片上系统(System On Chip)
系统功能分析 写设计说明书 开发系统数学模型
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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 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 ，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人 。
企业人才需求－软硬件设计人才，应用开发人才，综合 性人才，……。
生命；同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技
术提出新的挑战。这主要包括：支持日趋增长的
功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和
多媒体的信息处理，此外，当然还需对付更加激
烈的市场竞争。
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嵌入式系统的概念
▪ 随着计算机技术的飞速发展，逐渐形成了计算机 系统的两大分支：通用计算人员该牢牢抓住这 一大好机遇，找准发展点，在新一轮嵌入式技术 上，下大力冲刺一番，定能使我国IT技术迈上一 个台阶。总之，目前嵌入式技术是中国IT发展的 最难得的机遇。
课程名称：嵌入式系统设计教程
主讲： 马洪连
总学时：其中讲课32学时，上机实践环节24学时 教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社 马洪连
参考书： 1、《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 3、《嵌入式系统设计与实例开发—ARM与C/OS-Ⅱ》
寸、功能、功耗等都受限于应用对象的设计需求，因
而不可能有一个标准化的设计。
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▪ 在未来的社会中，使用嵌入式系统的情况 会越来越多。人们可以不接触计算机，但是不 能不接触嵌入式系统的情况是不存在的。嵌入 式可能存在于生活的各个角落，个人家庭可能 就是通过一个嵌入式系统控制中心，管理家电 来控制家庭和外界网络的连接，让人们的生活 更为方便；出门旅行的时候，在旅店的门把手 里面安装有电子识别控制系统，利用嵌入式系 统根据旅客手上的特征，判断是否应该开门； 在坐车的时候，汽车电脑可以通过GPS来判断 自己的具体位置，利用嵌入式智能系统判断应 该走哪条路比较方便。
清华大学出版社 王田苗、魏洪兴编著 4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》
北航出版社、马忠梅等著.
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课程内容
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 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
6.4 基于C/OS-II操作系统的应用开发
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第7章 嵌入式Linux操作系统及应用
7.1 嵌入式Linux操作系统概述 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 程
序的开发 7.4 嵌入式Linux操作系统的应用开发
第8章 Windows CE操作系统的应用与开发 8.1 Windows CE操作系统概述 8.2 Windows CE操作系统的开发工具 8.3 Windows CE操作系统内核编译及驱动程 序的开发 8.4 基于Windows CE操作系统的应用开发
第9章 开发应用实例 5
绪论
名词解释： ▪ RTOS: Real Time Operating System 实时
操作系统 ▪ EOS: Embedded Operation System 嵌入式
操作系统 ▪ OEM产品：Origiral Equipment
Mannufacture 从原厂买配件加工或叫贴牌产 品
▪ 通用计算机系统的硬件以标准化形态出现，它通过 安装不同的软件满足各种不同的要求。其典型的产品 就是PC机。
▪ 嵌入式计算机系统则是根据具体应用对象，软、硬
件采用量体裁衣方式定制的，不以一般计算机形态出
现的专用计算机系统。嵌入式系统的软件固化在硬件
系统中，与硬件形成一个不可分割的整体，它所执行
的功能也是面向特定的应用，很难通用。其外形、尺
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嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术
为基础，并且在软、硬件方面可进行裁剪，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。
以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品，
不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的
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第5章 嵌入式系统开发环境与相关开发技术
5.1 概述
5.2 嵌入式系统的开发工具
5.3 嵌入式系统调试技术
5.4 嵌入式系统开发经验
5.5 嵌入式系统的Bootloader技术
第6章# 嵌入式C/OS-II操作系统及应用
6.1 C/OS-II操作系统概述
6.2 ARM ADS开发环境
6.3 C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植
技术发展趋势要求－8位、16位、32位，实时操作系统
ARM的嵌入式微处理器兼具有32位的计算和16位的 低功耗能力。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10
2）开展嵌入式系统教学的必要性
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。当我们 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，我们只得在软 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，微 软王国已从登峰造极走向地位下滑的后PC时代。 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，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，已为我国开发嵌入式产品造就了广大市场。
第2章 嵌入式系统的基本知识
2.1 嵌入式系统的硬件基础 2.2 嵌入式系统的软件基础 2.3 ARM微处理器的指令系统和程序设计
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第3章 基于ARM架构的嵌入式微处理器
3.1 概述 3.2 嵌入式微处理器的组成 3.3 常用的三种ARM微处理器介绍
第4章 嵌入式系统设计
4.1 概述 4.2 嵌入式系统的硬件设计 4.3 嵌入式系统接口设计 4.4 嵌入式系统人机交互设备接口 4.5 嵌入式系统的总线接口和网络接口设计 4.6 嵌入式系统中常用的无线通信技术