为嵌入式系统开发人员建立虚拟的ARM平台
郑州大学毕业设计（翻译）
题目：Virtual ARM Platform for Embedded System Developers
指导教师：李正民职称：副教授
学生姓名：乔旭学号：20052430222
专业：计算机科学与技术
院（系）：信息工程学院
完成时间：2009年5月20日
2009年5月20日
为嵌入式系统开发人员建立虚拟的ARM平台
[摘要]
越来越多的嵌入式系统开发人员和片上系统设计师采用microprocessor-based(基于微处理器的)设计方法，以减少推向市场的时间。在过去的10年里，ARM处理器一直都是嵌入式系统行业的主角之一。然而，在早期设计阶段，有许多对基于ARM处理器的嵌入式软件开发的限制。对于那些不熟悉嵌入式软件设备的人来说，在ARM硬件平台上测试他们的软件是一项异常艰巨的工作。为克服这些问题，我们为基于ARM的嵌入式系统开发人员设计了虚拟的ARM平台，提供更容易测试和调试的环境。使用虚拟ARM平台的好处是：(1)减少开发成本，(2)对于初学者降低了入门的难度，以及(3)让您更轻松地测试和调试嵌入式软件。与许多其他的纯粹以软件为导向且独立于硬件平台的ARM模拟器不同，我们的虚拟ARM平台是专门针对SYS-Lab 5000 ARM硬件平台(由Libertron公司负责设计制造)研发的，这意味着我们的平台可以尽可能地模仿在目标硬件上的嵌入式软件的各种行为。本文旨在介绍我们的虚拟ARM平台的设计思想以及它在减少设计时间和开销方面的一些应用。
1.导言
嵌入式系统是一个拥有特殊用途的计算机系统，它仅仅采用通用计算机系统一小部分的专用功能，有时还需要进行实时处理。通常，嵌入式系统具备完整的硬件设备和机械装置，并且它已经深深渗透到现代生活的方方面面。不仅仅是个人数字助理(PDA)、mp3、手机等电子消费产品，在电信系统，交通运输系统，医学仪器等领域里，仍然存在着许多的嵌入式系统，例如防抱死刹车系统(ABS)、GPS、电子听诊器等。[1]
微处理器是嵌入式系统非常重要的硬件结构之一。随着个人计算机和因特网的普及，微处理器成为IT行业发展中的主要角色。针对不同的用途，每个微处理器都有自己的特殊结构。[2]其中，ARM微处理器采用RISC结构，被广泛应用于嵌入式系统的设计之中。这不仅仅是因为它的高性能和廉价，而且还因为它有低功耗的特点。ARM系列处理器在各种电子消费类产品中占有很大优势，从便携式设备(PDAs,手机,媒体播放器，掌上游戏机和计算器)到计算机外设(硬盘，桌面路由器)。
我们即将在本文中介绍的虚拟ARM平台，是一个为目标硬件设计的ARM模拟器。与其他仅仅在软件模型上设计的虚拟ARM机不同，我们的虚拟ARM平台可以与目标嵌入式系统执行相类似的操作。这种相类似的操作具体是指我们的虚拟ARM平台允许嵌入式系统开发人员在一个正真的H/W平台上开发和测试他们的嵌入式应用。为执行一个特定的虚拟ARM平台，我们已经选择了SYS-Lab5000 ARM硬件平台作为我们的目标H/W平台。正是由于特定目标的虚拟平台可以测试目标平台的细节而无需实际的目标平台，设计时间和花销被大幅的降低了。尤其在教学领域，在无法提供充足数量的嵌入式设备时，这种针对特定目标的虚拟平台将尽可能减少学生对实际硬件的需求，同时为学生学习如何设计特定目标的嵌入式系统提供巨大帮助。我们的虚拟ARM平台通过使用SimIt-ARM虚拟器和QT程序库的用户图形界面，完全可以建立在ARM虚拟器之上。为了方便维护和调试，我们还扩展了特定目标的易用程度，设计了给定平台信息，提供自动进行特定平台环境设置的模拟器。此外，我们还可以为简易操作系统模拟器运行中断句柄定时器。
本文的余下部分将介绍以下内容：在第二部分，我们讨论在虚拟ARM平台上开发嵌入式系统与实际硬件平台上的区别。在第三部分，我们将总结一些相互关系的研究成果。第四部分介绍我们的虚拟ARM平台是如何组织和工作的，第五部分介绍我们的研究成果，第六部分是总结。
2.虚拟ARM平台的需求
2.1 S/W嵌入式系统的发展
众所周知，在通用计算机平台例如PC上开发软件与在嵌入式平台上开发软件有很大的不同。因此，通用平台软件开发人员在开发嵌入式平台软件时，可能会遇到很多困难。因为，嵌入式系统软件开发需要将通用运行程序烧录到嵌入式平台中，并检查它的运行。这就意味着当通用软件有相同的开发和运行环境(不同PC之间)时，软件开发环境(以PC为例)和嵌入式软件运行环境(嵌入式目标平台)不相同。图1展示的是通常开发和测试嵌入式系统软件的步骤。
图1 嵌入式系统软件的开发
与PC软件在每一步发展中仅仅需要PC不同，嵌入式软件的发展需要在实际的嵌入式系统硬件上进行。对于那些不熟悉嵌入式软件环境的人来说，在实际的硬件平台上测试他们的软件是一件很富有挑战性的工作。他们需要全面了解嵌入式系统，并善于使用硬件和在硬件上烧录程序。而且，如果他们不能负担足够的嵌入式系统(通常价格昂贵)，他们能在实际硬件上测试他们软件的机会将变得极为有限。为了解决这一问题，我们设计了能够方便测试和调试基于ARM嵌入式系统开发人员的虚拟ARM平台。
2.2 虚拟ARM平台的使用
虚拟ARM平台可以和实际ARM硬件平台一样地观察嵌入式软件运行的结果。开发人员可以写程序代码，在客户机(PC)上通过虚拟ARM平台证实他们的程序。因为它除PC外不需要其他的硬件，在开发程序时也不需要烧录的阶段。图2展示的是在虚拟ARM平台上开发嵌入式系统程序的过程。
图2 在虚拟ARM平台上开发嵌入式应用程序的过程
3.一些相互关系的工作成果
近些年来，在嵌入式软件虚拟工具方面有许多研究成果，以下我们简要地对其中的部分成果进行总结。
在嵌入式系统开发中，作为最广为人知的ARM模拟器，ARMulator常被用于提供虚拟环境原型。通过虚拟的硬件IP和端口，在ARMulator上操作系统(例如μC/OS-II)[6]可以脱离H/W平台模拟运行。
SimIt-ARM是一个设置指令的模拟器，它可以在用户层和系统层运行ARM程序。SimIt-ARM支持两种流行的模拟形式：解释和动态编译。但正如图3所示，SimIt-ARM不能够脱离在C运行库支持下的I/O控制代码去建立固件级的程序。因此，对于不同的目标平台，初始化代码也是不相同的。开发人员不能在虚拟工具和目标H/W ARM平台中使用相同的可执行程序。
图3 在两种平台下固件级代码的运行
所有的这些努力都为了向开发人员提供书写源代码，建立可执行程序，并在主机PC上运行的功能。但不幸的是，这些工具只能在特定目标处理器上模拟可执行文件。因此它不能为整个目标硬件平台模拟运行，不能控制外围设备，同时在代码模拟上也有相当大的限制。
4.虚拟ARM平台的执行
我们建议虚拟ARM平台对外围设备进行持续的控制，这是以往的ARM模拟器所不能提供的。通过对外围设备增加控制代码，现有的ARM模拟器(例如SimIT-ARM或者SimpleScalar)可以控制外围设备，例如LED,七段数码显示器，步进电机等等。图4展示的是虚拟ARM平台通过对外围设备的“靶样”控制，开发嵌入式系统的步骤。
图4 虚拟ARM平台对外设提供控制
虚拟ARM平台由虚拟ARM模拟器，图形用户界面，输入事件句柄，定时器，和I/O设备模型组成。如图5所示，虚拟ARM平台启动后，首先初始化图形用户界面，在屏幕上显示GUI主窗口，然后虚拟ARM模拟器开始运行，处理可执行文件的操作并向虚拟ARM平台发送结果。当虚拟ARM平台从虚拟ARM模拟器得到模拟结果后，便同从虚拟ARM模拟器得到的可执行报告一道更新它的用户界面。当输入事件句柄发现任何输入事件，他分析事件，当事件是中断请求时，他将中断当前执行的程序。如果事件不是中断请求，句柄将输入事件进程发送到虚拟ARM模拟器来模拟修改后的数据操作。
图5 在虚拟 ARM平台运行程序
4.1 虚拟ARM模拟器
虚拟ARM模拟器不仅可以解码还可以与实际的ARM处理器一样运行给定的ARM操作，即处理从虚拟ARM平台转移的事件。如图6所示，当虚拟ARM模拟器解码ARM命令时，要检查解码命令是否包含外围设备的控制地址。如果不包含，虚拟ARM模拟器仅仅运行ARM命令并向虚拟ARM平台发送结果。然而，如果包含，虚拟ARM模拟器可以执行额外的操作。因此，虚拟ARM平台利用I/O内存映像图控制外围设备，特定平台的数据文件包含设备控制记录存取地址和相应的设备控制地址。一个特定数据文件的平台例子如表1所示。通过查找H/W 特定数据平台，虚拟ARM模拟器确定应该控制哪个设备，确定如何控制相应的设备。最终，虚拟ARM模拟器通过发送设备控制符和虚拟ARM平台数据处理控制设备。
图6 在虚拟 ARM模拟器上运行程序
表1 对SYS-Lab 5000 ARM H/W平台的数据抽样
通过使用特定平台的数据文件，开发人员允许在虚拟ARM平台和实际H/W平台上使用相
同的代码控制外围设备。
4.2 图形用户界面
图形用户界面将被用于处理输入事件，程序同步，打印屏幕上的模拟结果。如图7是我们的GUI全局结构。
图7 图形用户界面和虚拟ARM模拟器
GUI看起来与实际的目标H/W平台一致。GUI通过打印真实设备的更改显示外围设备控制结果。同样地，在GUI中当开发人员敲击外围设备(例如键盘和转换器)使虚拟ARM平台发现外部输入。在开发人员控制外围设备时，图8.2显示了一个执行GUI的例子，图8.1显示了一个脱离GUI的虚拟ARM平台的例子。
图8.1 脱离GUI的虚拟ARM平台LED显示
图8.2 GUI下的虚拟ARM平台LED显示
4.3 定时器和I/O设备
我们还在虚拟ARM平台上使用定时器。当虚拟ARM平台启动时，初始化定时器。通过使用定时器，开发人员可以测试看门狗定时器中断，上下文开关程序和系统内核模拟器例如μC/OS-II[6]。图9显示了定时器被用于操作系统定时器。
图9 操作系统定时器是如何在虚拟ARM平台上工作的
虚拟ARM模拟器可以像使用SDRAM单元一样使用虚拟SDRAM。通过使用作为虚拟内存的虚拟SDRAM，虚拟ARM模拟器可以通过连接I/O控制代码模拟固件级代码，使得代码的运行与实际H/W ARM平台相一致。图10显示了在虚拟ARM平台和实际H/W ARM平台上的固件级代码均可以运行。
图10 在虚拟ARM平台和H/W平台上运行固件级代码
当然，我们还可以使用LED，点阵，七段数码管，LED文本显示器，步进电机，直流电机和键盘区。LED(如图8.2)，点阵(如图11.1)，七段数码管(如图11.2)都可以通过CPU时钟控制将控制数据转换为图形输出。LED文本显示器(如图11.3)通过一步步地输入文本控制数据，可以在LED上显示给定的打印信息。步进电机和直流电机(如图11.4)在CPU时钟的控制之下，通过给定速度控制数据，可以看到它们旋转。键盘通过检测鼠标单击每个关键按钮，发送相应的数据输入到虚拟ARM平台。
图11.1 执行点阵
图11.2 执行七段数码管
图11.3 执行LCD文本显示器
图11.4 执行步进电机
5.实验结果
我们已经通过实验测试了我们的虚拟ARM平台。我们每一项的测试结果如图12所示，这需要完全控制嵌入式开发板上的每一个设备。通过测试每项应用，(如图13)，我们可以看出在实际H/W平台和我们的虚拟平台上，外部特征是非常相似的，如图14.1和图14.2所示有着相同的运行结果。
图13 针对虚拟ARM平台和SYS-Lab5000的逐项测试
图14.1 在实际平台上的运行结果
图14.2 在虚拟ARM平台上的运行结果
6.小结
在本文中，我们提出虚拟的ARM开发平台，提供了一个与真正的H/W平台非常相似的极好的测试环境。通过使用我们的虚拟ARM平台，开发人员将能够开发基于ARM 的嵌入式系统软件，而不再需要购买目标H/W平台。由于开发人员可以在主机上立即测试自己的程序而不用烧录可执行文件到实际平台。程序的整体开发过程将更快，更方便。此外，一个类似于目标的H/W平台的用户友好的GUI界面，使得入门嵌入式系统变得容易。特别是，虚拟ARM平台将作为大学理想的教育工具，使得学生在学习和研究嵌入式系统软件时没有任何时间，空间和金钱的限制。
7.鸣谢
本论文受到韩国MKE(Ministry of Knowledge Economy)和ITRC(Information Technology Research Center)的大力支持，程序依据标准为IITA(Institute for Information Technology Advancement)。(IITA-2008-C1090-0801-0045)
8.参考文献
[1] Y. S. Li and S. Malik, "Performance analysis of Real-Time Embedded Software," Kluwer Academic Publishers, 1999.
[2] A. Krishnaswarmy and R. Gupta, "Profile Guided Selection of ARM and Thumb Instructions," CM SIGPLAN Joint Conference on Languages Compilers
and Tools for Embedded Systems & Software and Compilers for Embedded Systems (LCTES/SCOPES), Berlin, Germany, June 2002.
[3] https://www.360docs.net/doc/3211868983.html,
[4] https://www.360docs.net/doc/3211868983.html,/products/qt
[5] Gon Kim, Sang-Young Cho, and Jungbae Lee, “Virtual Prototyping Environment on ARMulator”, Korea Computer Congress 2004 V ol. 2., 2004, pp. 592-594.
[6] Jean J. Labrosse, MicroC/OS-II Real Time Kernel 2/E, R&D Technical Books, 2002.
[7] P. Schaumont, D. Ching, I. Verbauwhede, "An interactive codesign environment for domain-specific coprocessors," ACM Transactions on Design Automation for Embedded Systems, January 2006.
[8] W. Qin, S. Malik. Flexible and Formal Modeling of Microprocessors with Application to Retargetable Simulation, Proceedings of 2003 Design Automation and Test in Europe Conference (DA TE 03), Mar, 2003,
pp.556-561.
[9] W. Qin, S. Rajagopalan, S. Malik, A Formal Concurrency Model Based Architecture Description Language for Synthesis of Software Development
Tools, ACM 2004 Conference on Languages, Compilers, and Tools for Embedded Systems, June 2004, pp. 47-56.
[10] Rajesh Kumar Gupta, "Co-synthesis of Hardware and Software for Digital Embedded systems," PhD thesis, Stanford University, April 1991.
嵌入式系统及应用 实验大纲
《嵌入式系统及应用》课程实验 一、实验课程的性质、目的和任务 性质：《嵌入式系统及应用》课程是自动化专业的专业基础课程，本实验课是该课程教学大纲中规定必修的实验教学内容。 目的和任务：通过实验环节来巩固和加深学生对嵌入式系统的理解，使学生掌握MCS51单片机和ARM的基本原理和应用技术。通过熟悉MCS51开发环境和ARM集成开发环境，使学生掌握嵌入式系统开发的一般规律和方法。在集成开发环境下，进行系统功能程序的编写和调试的训练，掌握嵌入式系统软硬件调试的一般方法和系统设计的能力。 二、实验内容、学时分配及基本要求
三、考核及实验报告 （一）考核 本课程实验为非独立设课，实验成绩占课程总成绩的15%，综合评定实验成绩。（二）实验报告 实验报告应包括： 实验名称 实验目的 实验内容与要求 设计思路（如：分析、程序流程图等） 实验步骤 实验代码（含必要注释） 实验结果分析 实验小结（本题调试过程中遇到的问题和解决方法、注意事项、心得体会等）注：综合型实验需写出系统功能、设计过程 实验报告的要求： 实验报告以文本形式递交，实验报告要书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。 四、主要仪器设备 硬件：微型计算机；嵌入式系统开发平台。 软件：Keil C51；ADT 五、教材及参考书 教材
[1] 高锋．单片微型计算机原理与接口技术（第二版）．北京：科学出版社，2007 [2] 自编．嵌入式系统及应用 参考书 [1] 王田苗．嵌入式系统设计与实例开发．北京：清华大学出版社，2003 [2] 陈赜．ARM9 嵌入式技术及Linux高级实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2005 [3] 李忠民等．ARM嵌入式VxWorks实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2006
!嵌入式系统开发资料(入门必备)
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获取更多权威电子书请登录https://www.360docs.net/doc/3211868983.html, 前言 嵌入式系统通常是以具体应用为中心，以处理器为核心且面向实际应用的软硬件系统，其硬件是整个嵌入式系统运行的基础和平台，提供了软件运行所需的物理平台和通信接口；而嵌入式系统的软件一般包括操作系统和应用软件，它们是整个系统的控制核心，提供人机交互的信息等。所以，嵌入式系统的开发通常包括硬件和软件两部分的开发，硬件部分主要包括选择合适的MCU或者SOC 器件、存储器类型、通讯接口及I/O、电源及其他的辅助设备等；软件部分主要涉及OS porting和应用程序的开发等，与此同时，软件中断调试和实时调试、代码的优化、可移植性/可重用以及软件固化等也是嵌入式软件开发的关键。 嵌入式系统开发的每一个环节都可以独立地展开进行详细的阐述，而本文的出发点主要是为嵌入式开发的初学者者提供一个流程参考。因为对于初学者在面对一个嵌入式开发项目的时候，往往面临着诸多困难，如选择什么样的开发平台？什么样的器件类型？在进行编译时怎样实现代码优化？开发工具该如何选择和使用？在进行程序调试时应该注意那些问题以及选择什么样的嵌入式OS 等等。希望通过本文，能帮助初学者了解有关ARM嵌入式系统开发流程。
获取更多权威电子书请登录https://www.360docs.net/doc/3211868983.html, 目录 前言 (2) 1 嵌入式开发平台 (4) 1.1 ARM的开发平台： (4) 1.2 器件选型 (7) 2 工具选择 (11) 3 编译和连接 (13) 3.1 RVCT的优化级别与优化方向 (16) 3.2 Multifile compilation (21) 3.3调试 (22) 4 操作系统 (23) 4.1 哪里可以得到os 软件包 (Open Source and Linux Kernel) (25) 4.2 安装镜像 (26) 4.3 交叉编译 (26) 总结 (27)
嵌入式系统仿真测试平台的体系结构研究
!"##!年第$期 福建电脑注：本文得到广东省科技厅攻关项目资金资助%项目编号"##"&’(&)电子科技大学青年基金项目资助%项目编号*+#"#,#-。 &、 引言目前嵌入式系统开发已经成为了计算机工业最热门的领域之一，嵌入式系统应用渗透到信息家电、工业控制、通信与电子设备、人工智能设备等诸多领域。然而嵌入式系统的软件与目标硬件紧密相关，软件开发周期长，开发成本昂贵，软件质量无法保障.&/."/。特别是嵌入式软件的测试工作，在整个开发周期中通 常占用着大部分时间 （-#01,#0）。软件测试是一个非常重要而又艰苦的过程。软件测试工具用来全部或部分的代替人工进行软件的测试工作。它能极大的节省人力、物力和财力，缩短项目的开发周期。 国际上，许多软件公司致力于开发功能强大的软件测试工具。按获得测试信息的方式分为纯硬件、纯软件、软硬件相结合三种类型的测试工具。纯硬件测试工具如仿真器、逻辑分析仪、开发系统等。纯软件测试工具如234563786的2345938:，是一种软件逻辑分析仪。软硬件相结合的测试工具如以;<公司的=>?938:为代表的虚拟仪器和以@AB 公司的BC58DEFD 为代表的测试工具。这三类测试工具都有一个缺点：没有提供一个集成各种软硬件测试工具的框架，使各类测试工具能紧密协调工作。 为提高测试工作的效率，迫切需要功能强大的嵌入式系统测试工具。 仿真开发在嵌入式系统开发中正在发挥着越来越重要的作用。许多软件公司已经开发出成熟稳定的嵌入式仿真开发工具。但是在嵌入式仿真开发中，仍然缺乏一种嵌入式系统测试工具的集成框架。本文正是基于这个目标，从软件体系结构的角度，研究和设计了一种称为G EFDH G 的嵌入式系统仿真测试平台的集成框架。并基于其上实现了一个嵌入式仿真测试平台3I >EFDH 。 "、 嵌入式系统仿真测试平台的体系结构EFDH 对于大规模复杂软件系统，其总体结构设计远比算法和数据结构的选择更重要.J /.!/。基于这样的认识和背景，本文在对嵌入式测试和嵌入式仿真开发深入研究的基础上，研究和设计了EFDH 的体系结构。"K &EFDH 的结构模型 EFDH 的体系结构主要借鉴了当前流行的嵌入式交叉开发工具的目标服务器L 目标代理结构.’/，分为宿主机端和仿真目标机端两大部分。 EFDH 的结构模型见图&： 图&EFDH 结构模型 EFDH 结构模型的基本特征：&M EFDH 由宿主机端和目标机端两大部分构成，宿主机 端以测试服务器DF （D8NO F86786）为核心；目标机端以测试代理D@P D8NO @Q84O M 为核心。 "M 所有的测试工具不与目标机端交互， 而只与测试服务器DF 进行交互；测试服务器DF 同测试代理D@交互。这样只要更换相应的测试代理D@，即可与不同的仿真开发系统一起工作。 J M 测试服务器DF 与所有测试工具之间通过嵌入式仿真测试工具交换协议EFDDR （ES?85585F3STU>O3C4D8NO DCCU 8RI VW>4Q8X6COCVCU ） 规范接口进行交互。!M 测试服务器DF 和测试代理D@之间通过嵌入式仿真测试协议EFD P ES?85585F3STU>O3C4D8NO X6COCVCU M 规范接口进行交互。 ’M 测试工具以软插件的形式集成到EFDH 中%EFDDR 和EFD 规范定义的接口是公开的和可免费获得的，第三方测试工具非常容易的集成到EFDH 中来。 -M 测试工具多种多样，可以是软件代码测试工具，也可以是硬件诊断测试工具，都可以很容易的集成到EFDH 中来，从而达到各类测试工具的紧密协作。 $M EFDH 中各类测试工具紧密集成到一个图形用户接口中，大大提高了用户的工作效率。 ,M 测试代理D@以一个线程的形式存在于仿真运行环境中，与各类模拟器之间通过固定的接口交互，获取丰富的测试信息。 "K "测试服务器DF 模型 测试服务器DF 是EFDH 的核心结构部件，作为EFDH 的测试管理器，其结构模型如图"。 图"测试服务器DF 结构模型 DF 的主要功能：&M DF 提供相应的EFDDR 协议规范接口，接受来自测试工具的控制命令和状态查询，并提供相应的数据传输接口，向测试工具返回对应的测试结果。 "M DF 提供相应的EFD 协议规范接口，向采集代理发送控制命令信息和状态查询信息，并且根据EFD 协议规范提供的接口收取返回信息。 J M DF 提供测试高速缓冲管理、 测试存储器管理以及流测试协议，管理和控制整个宿主机端。"K J 测试代理D@模型 嵌入式系统仿真测试平台的体系结构研究 邵荣防，罗克露 P 电子科技大学计算机科学与工程学院，四川 成都-&##’!M 【摘要】仿真开发在嵌入式开发中正逐步成为热点，仿真测试工具在仿真开发过程中正发挥着日益重要的作用。本文首先简要分析了当前的嵌入式测试工具，然后给出一种嵌入式仿真测试平台的体系结构EFDH 。基于EFDH 体系结构，实现了一个面向信息家电的嵌入式仿真测试平台3>EFDH 。 【关键词】嵌入式系统仿真开发 仿真测试平台
浅谈嵌入式系统的现状及发展前景
课程考核论文 课程名称信息学导论 学生姓名曾文静 学号1141304067 系、专业信息工程系电子科学与技术专业 2013年6 月15 日 浅谈嵌入式系统的现状及发展前景 摘要:从嵌入式系统的含义、特点、开发平台及其工业特征出发 ,深入阐述了嵌入式计算机技术的发展现状 ,展望了嵌入式系统产业在我国的广阔发展前景景。 1. 嵌入式系统的发展趋势及典型应用产品 在现在日益信息化的社会中，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人，需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档，进行工作管理和生产控制的计算机"机器"；各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机，任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品，小到mp3，PDA等微型数字化产品，大到网络家电，智能家电，车载电子设备。而在工业和服务领域中，使用嵌入式技术的数字机床，智能工具，工业机器人，服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。近几年，嵌入式系统产品日臻完善，并在全世界各行业得到广泛应用。嵌入式系统产品的研制和应用已经成为我国信息化带动工业化、工业化促进信息化发展的新的国民经济增长点。随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式技术将全面展开，现在嵌入式已经成为通信和消费类产品的共同发展方向。总体来说，嵌入式系统分别在硬件和软件方面获得发展。嵌入式系统必将成为当今IT界的又一焦点，开发自主知识产权的嵌入式处理器和嵌入式操作系统，对于我们国家的民族IT产业来讲具有十分重要的战略意义。从国内IT市场来看，嵌入式系统及其产品在由家电产品和Internet衍生出来的新型市场中占有主导地位和独特份额。 在消费家电的智能化的今天，嵌入式更显重要。像我们平常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3Player、数字相机（DC）、数字摄像机（DV）、U-Disk 、机顶盒（Set Top Box）、高清电视（HDTV ）、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等，都是典型的嵌入式系统。据预测，随着Internet的迅速发展和廉价微处理器的出现，嵌入式系统将在日常生活里形成更大的应用领域。 例如，行车称重无线遥测调度系统:由贵溪冶炼厂和北京市自动化系统成套工程公司合作开发，用在贵溪冶炼车间。具体要求为系统前端由安装在行车上的行车工作站(3台)构成，行车工作站将行车称重信号转换成数字信号，并将采集的数字信号经处理后，通过无线电台传送给地面接收电台，接收电台将信号传输给地面工作站，地面工作站将接收到的信号进行归纳处理、监视，通过双绞线传送给闪速炉、阳极炉操作室显示，通过以太网传送给5台转炉操作并显示，传送给车间办公室终端，车间办公室进行最终的数据归纳、生成报表并打印。其中行车工作站主要采用PC/104数据采集卡和研华公司3.5英寸饼干PC机PCM-4，该机主板上带有Load bus IDE,VGA/LCD口，2个串口，1个并口和软驱接口，并附16M电子硬盘，体积小巧却达到了486级工业PC的配置水平。显示屏采用EL致发光屏(带触摸屏)，通过RS232接口与调制解调器及数据传输电台相连。行车工作站采用Windows32操作系统和组态王2.0版软件，实现数据采集、输入行车运行状态、参数计算、显示功能，并在该软件基础上开发
嵌入式系统模拟试题及答案
学习中心/函授站_ 姓名学号 西安电子科技大学网络与继续教育学 院 2014学年下学期 《嵌入式系统》期末考试试题 （综合大作业） 题号一二三四五总分 题分2010302020 得分 考试说明： 1、大作业于2014年12月25日下发，2015年1月10日交回； 2、考试必须独立完成，如发现抄袭、雷同均按零分计； 3、答案须手写完成，要求字迹工整、卷面干净。 一、问题简述（每小题4分，共20分） 1、简述嵌入式系统的定义和组成结构。 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并软硬件可剪裁、功能、 ,可靠性、体积、重量、成本、功耗、成本、安装方式等方面符合要求的专用计算机系统。 嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、存储与I/O部分、外设与执行部分、嵌入式软件等四个部分组成。 2、简单说明ARM微处理器的特点。 答：(1) 体积小、低功耗、低成本、高性能。 (2) 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼 容8位/16位器件。
(3) 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 (4) 大多数数据操作都在寄存器中完成，通过Load/Store结 构在内存和寄存器之间批量传递数据。 (5) 寻址方式灵活简单，执行效率高。 (6) 指令长度固定。 3、简述嵌入式系统产品的设计和开发过程。 答：①在嵌入式系统的开发过程中，一般采用的方法是首先在通用PC机上的集成开发环境中编程；②然后通过交叉编译和链接，将程序转换成目标平台(嵌入式系统)可以运行的二进制代码；③接着通过嵌入式调试系统调试正确；④最后将程序下载到目标平台上运行。 要强调，选择合适的开发工具和调试工具，对整个嵌入式系统的开发都非常重要。 4、简述嵌入式系统设计中要考虑的因素。 答：在嵌入式系统的开发过程中，要考虑到实时性、可靠性、稳 定性、可维护性、可升级、可配置、易于操作、接口规范、抗干 扰、物理尺寸、重量、功耗、成本、开发周期等多种因素。 5、什么是BootLoader，了解其在嵌入式系统中作用。 答：就是启动载入或引导加载又叫自举装载。由于系统加电后需 要首先运行BootLoader这段程序，因此它需要放在系统加电后 最先取指令的地址上。嵌入式处理器的生产厂商都为其处理器预 先安排了一个在系统加电或复位后最先取指令的地址。 二、名词解释（每小题2分，共10分） 1、DSP(Digital Signal Processor)，数字信号处理器，一种特别用于快速处理数字信号的微处理器。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。 2、RTOS Real Time Operating System. 译为实时操作系统。实时系统是指一个能够在指定的或者确定的时间内，实现系统功能和对外部或内部、同步或异步事件作出响应的系统。 3、BSP设计板级支持包（BSP）的目的主要是为驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，从而实现对操作系统的支持。类似于PC机上的BIOS，是一个承上启下的软件层次。由嵌入OS和用户开发相结合取得。BSP一般是在嵌入式系统上固化存放。 4、总线竞争就是在同一总线上，同一时刻，有两个以上器件要通
嵌入式系统实验报告
实验报告 课程名称：嵌入式系统 学院：信息工程 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 开课时间：学年第一学期
实验名称：IO接口（跑马灯） 实验时间：11.16 实验成绩： 一、实验目的 1.掌握 STM32F4 基本IO口的使用。 2.使用STM32F4 IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置完成对 IO 口的配置。 3.控制STM32F4的IO口输出，实现控制ALIENTEK 探索者STM32F4开发板上的两个LED实现一个类似跑马灯的效果。 二、实验原理 本次实验的关键在于如何控制STM32F4的IO口输出。IO主要由：MODER、OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、ODR、IDR、AFRH和AFRL等8个寄存器的控制，并且本次实验主要用到IO口的推挽输出功能，利用GPIO_Set函数来设置，即可完成对IO口的配置。所以可以通过了开发板上的两个LED灯来实现一个类似跑马灯的效果。 三、实验资源 实验器材: 探索者STM32F4开发板 硬件资源: 1.DS0(连接在PF9) 2.DS1(连接在PF10) 四、实验内容及步骤 1.硬件设计 2.软件设计 （1）新建TEST工程，在该工程文件夹下面新建一个 HARDWARE文件夹，用来存储以后与硬件相关的代码。然后在 HARDWARE 文件夹下新建一个LED文件夹，用来存放与LED相关的代码。 （2）打开USER文件夹下的test.uvproj工程，新建一个文件，然后保存在 LED 文件夹下面，保存为 led.c，在led.c中输入相应的代码。
（3）采用 GPIO_Set 函数实现IO配置。LED_Init 调用 GPIO_Set 函数完成对 PF9 和 PF10 ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板教程 119 STM32F4 开发指南(寄存器版) 的模式配置，控制 LED0 和 LED1 输出 1（LED 灭），使两个 LED 的初始化。 （4）新建一个led.h文件，保存在 LED 文件夹下，在led.h中输入相应的代码。 3.下载验证 使用 flymcu 下载（也可以通过JLINK等仿真器下载），如图 1.2所示： 图1.2 运行结果如图1.3所示：
通用嵌入式系统软件测试平台的设计
２００７，４３（１５） １引言 目前，软件测试的理论和方法应用于普通个人计算机和大型机中已经非常成熟，这主要得益于它们的硬件资源比较丰富，而且内部结构和外部接口高度统一，并且有强大的操作系统支持。相对而言，嵌入式系统由于受自身内存不丰富，外设资源少，体系标准不统一，没有操作系统，或者难以获得操作系统足够支持等因素的制约，嵌入式软件的测试必须高度依赖于自身的调试平台，而往往这样的调试平台不足以进行全面的软件测试。 通用嵌入式系统软件测试平台（以下简称通用测试平台）通过仿真的手段，在ＰＣ机上模拟各种嵌入式系统，让嵌入式系统软件在模拟的环境中运行，并且在通用测试平台的控制下进行各种测试，从而能将成熟的软件测试方法应用于嵌入式系统软件中，有效地提高嵌入式系统软件的可靠性和开发效率、缩短产品的开发周期。 本文讨论的通用测试平台仅针对基于３２位ＡＲＭＣＰＵ内核的各种嵌入式系统。通用测试平台必须高度可配置，可由用户根据实际的嵌入式系统，配置不同的模拟目标，并且真实反映实际的硬件外设资源；更为重要的是，通用测试平台必须提供完善的平台与被测软件交互的接口，通过这些接口，用户能方便地实现和使用各种软件测试方法；而且具备可靠的记录手段，将测试结果保存下来进行后续分析；同时还应该具有良好的结构和人机界面，方便扩充模拟目标和二次开发。 本文将围绕上述要求阐述通用嵌入式系统软件测试平台的整体框架设计，并介绍与之配合使用的工具链。 ２通用嵌入式系统软件测试模拟环境 ２．１嵌入式系统软件模拟测试方法 本文介绍的通用测试平台运用了全数字仿真技术，在ＰＣ机上模拟整个嵌入式硬件系统，不但包括核心ＣＰＵ，而且将外围各种器件，如串口、定时器、实时时钟、通用Ｉ／Ｏ等，进行数字化仿真。嵌入式软件无需，或者稍加改动就能在这个仿真环境下运行。在这个封闭的黑盒子中，嵌入式软件如同在真正硬件上被执行，通过仿真模型内建的测试接口导出或发送测试数据，驱动被测软件运行，进而验证软件测试结构，从而实现对嵌入式系统软件动态的封闭测试。 ２．２嵌入式系统软件测试环境与功能 通用测试平台为嵌入式软件测试的自动化提供了必要的支持，这些支持分别体现在测试过程的两个阶段：编译插装和测试运行。在测试开始前，使用通用测试平台专用的工具链，将被测软件和测试用例、测试方法进行整体插装和编译。在测试运行过程中，要求通用测试平台能够对测试脚本中的测试任务进行管理和实时的调度，组织被测系统运行所需要的输入条件，并提供人工干预界面，实现测试中人机模型之间以及与被测系统之间的数据交互，并实时地收集从被测系统返回的结果数据用于实时显示和事后的数据分析等。 通用嵌入式系统软件测试平台的设计 沈永清，徐中伟 ＳＨＥＮＹｏｎｇ－ｑｉｎｇ，ＸＵＺｈｏｎｇ－ｗｅｉ 同济大学通信工程系，上海２００３３１ ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００３３１，Ｃｈｉｎａ ＳＨＥＮＹｏｎｇ－ｑｉｎｇ，ＸＵＺｈｏｎｇ－ｗｅｉ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｇｅｎｅｒａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｗａｒｅ．ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００７，４３（１５）：８３－８５． Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｓａｖａｌｕａｂｌｅｗａｙｔｈａｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｆｔｗａｒｅ；ｇｅｎｅｒａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍｉｓａｓｅｔｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｒｕｎｎｉｎｇｏｎｐｅｒｓｏｎａｌｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｖｉａｕｓｉｎｇｍｏｄｕｌｅｓｏｆＡＲＭＣＰＵｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｈａｒｄｗａｒｅｓｉｍｕｌａｔｏｒａｎｄａｔｅｓｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｗｈｉｃｈｓｕｐｐｏｒｔｔｅｓｔｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｍｂｅｄｄｅｄｓｏｆｔｗａｒｅｗｉｔｈｏｕｔａｎｙｃｈａｎｇｉｎｇｉｎｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆａｇｅｎｅｒａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｕｌａｔｏｒ，ｔｅｓｔｉｎｇｍａｎａｇｅｒａｎｄｓｐｅｃｉａｌｔｏｏｌｓｆｏｒｔｈｉｓｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅｎｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｆｏｒｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｍａｎａｇｅｒｉｎｄｅｔａｉｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｏｆｔｗａｒｅ；ｓｏｆｔｗａｒｅｔｅｓｔ；ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｅｓｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｔｅｓｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 摘要：仿真测试是嵌入式软件系统测试阶段的一种有效测试方法，探讨了通过在ＰＣ机上仿真模拟ＡＲＭ嵌入式系统，对嵌入式系统软件进行仿真测试的通用测试平台的设计。该平台可以在不做大幅度修改的情况下对不同的嵌入式系统软件进行各种测试。重点介绍了仿真模拟器、测试管理器和测试平台专用工具链的设计，提出了一种测试管理器的实现模型，并进行了详细的描述。 关键词：嵌入式软件；软件测试；嵌入式系统仿真；测试环境；测试管理 文章编号：１００２－８３３１（２００７）１５－００８３－０３文献标识码：Ａ中图分类号：ＴＰ３１１ 作者简介：沈永清（１９７８－），男，在读硕士研究生，主要研究方向：铁路软件安全测试，计算机通信网；徐中伟（１９６４－），男，教授，博士生导师，主要研究方向：铁路软件安全测试与安全评估，测试自动化。 ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用８３
南邮嵌入式系统B实验报告2016年度-2017年度-2
_* 南京邮电大学通信学院 实验报告 实验名称：基于ADS开发环境的程序设计 嵌入式Linux交叉开发环境的建立 嵌入式Linux环境下的程序设计 多线程程序设计 课程名称嵌入式系统B 班级学号 姓名 开课学期2016/2017学年第2学期
实验一基于ADS开发环境的程序设计 一、实验目的 1、学习ADS开发环境的使用； 2、学习和掌握ADS环境下的汇编语言及C语言程序设计； 3、学习和掌握汇编语言及C语言的混合编程方法。 二、实验内容 1、编写和调试汇编语言程序； 2、编写和调试C语言程序； 3、编写和调试汇编语言及C语言的混合程序； 三、实验过程与结果 1、寄存器R0和R1中有两个正整数，求这两个数的最大公约数，结果保存在R3中。 代码1：使用C内嵌汇编 #include
printf("gcdnum:%d\n",a); return 0; } 代码2：使用纯汇编语言 AREA example1,CODE,readonly ENTRY MOV r0, #4 MOV r1, #9 start CMP r0, r1 SUBLT r1, r1, r0 SUBGT r0, r0, r1 BNE start MOV r3, r0 stop B stop END 2、寄存器R0 、R1和R2中有三个正整数，求出其中最大的数，并将其保存在R3中。 代码1：使用纯汇编语言 AREA examp,CODE,READONL Y ENTRY MOV R0,#10 MOV R1,#30 MOV R2,#20 Start CMP R0,R1 BLE lbl_a CMP R0,R2 MOVGT R3,R0 MOVLE R3,R2 B lbl_b lbl_a CMP R1,R2 MOVGT R3,R1 MOVLE R3,R2 lbl_b B . END 代码2：使用C内嵌汇编语言 #include
为嵌入式系统开发人员建立虚拟的ARM平台
郑州大学毕业设计（翻译） 题目：Virtual ARM Platform for Embedded System Developers 指导教师：李正民职称：副教授 学生姓名：乔旭学号：20052430222 专业：计算机科学与技术 院（系）：信息工程学院 完成时间：2009年5月20日 2009年5月20日
为嵌入式系统开发人员建立虚拟的ARM平台 [摘要] 越来越多的嵌入式系统开发人员和片上系统设计师采用microprocessor-based(基于微处理器的)设计方法，以减少推向市场的时间。在过去的10年里，ARM处理器一直都是嵌入式系统行业的主角之一。然而，在早期设计阶段，有许多对基于ARM处理器的嵌入式软件开发的限制。对于那些不熟悉嵌入式软件设备的人来说，在ARM硬件平台上测试他们的软件是一项异常艰巨的工作。为克服这些问题，我们为基于ARM的嵌入式系统开发人员设计了虚拟的ARM平台，提供更容易测试和调试的环境。使用虚拟ARM平台的好处是：(1)减少开发成本，(2)对于初学者降低了入门的难度，以及(3)让您更轻松地测试和调试嵌入式软件。与许多其他的纯粹以软件为导向且独立于硬件平台的ARM模拟器不同，我们的虚拟ARM平台是专门针对SYS-Lab 5000 ARM硬件平台(由Libertron公司负责设计制造)研发的，这意味着我们的平台可以尽可能地模仿在目标硬件上的嵌入式软件的各种行为。本文旨在介绍我们的虚拟ARM平台的设计思想以及它在减少设计时间和开销方面的一些应用。 1.导言 嵌入式系统是一个拥有特殊用途的计算机系统，它仅仅采用通用计算机系统一小部分的专用功能，有时还需要进行实时处理。通常，嵌入式系统具备完整的硬件设备和机械装置，并且它已经深深渗透到现代生活的方方面面。不仅仅是个人数字助理(PDA)、mp3、手机等电子消费产品，在电信系统，交通运输系统，医学仪器等领域里，仍然存在着许多的嵌入式系统，例如防抱死刹车系统(ABS)、GPS、电子听诊器等。[1] 微处理器是嵌入式系统非常重要的硬件结构之一。随着个人计算机和因特网的普及，微处理器成为IT行业发展中的主要角色。针对不同的用途，每个微处理器都有自己的特殊结构。[2]其中，ARM微处理器采用RISC结构，被广泛应用于嵌入式系统的设计之中。这不仅仅是因为它的高性能和廉价，而且还因为它有低功耗的特点。ARM系列处理器在各种电子消费类产品中占有很大优势，从便携式设备(PDAs,手机,媒体播放器，掌上游戏机和计算器)到计算机外设(硬盘，桌面路由器)。 我们即将在本文中介绍的虚拟ARM平台，是一个为目标硬件设计的ARM模拟器。与其他仅仅在软件模型上设计的虚拟ARM机不同，我们的虚拟ARM平台可以与目标嵌入式系统执行相类似的操作。这种相类似的操作具体是指我们的虚拟ARM平台允许嵌入式系统开发人员在一个正真的H/W平台上开发和测试他们的嵌入式应用。为执行一个特定的虚拟ARM平台，我们已经选择了SYS-Lab5000 ARM硬件平台作为我们的目标H/W平台。正是由于特定目标的虚拟平台可以测试目标平台的细节而无需实际的目标平台，设计时间和花销被大幅的降低了。尤其在教学领域，在无法提供充足数量的嵌入式设备时，这种针对特定目标的虚拟平台将尽可能减少学生对实际硬件的需求，同时为学生学习如何设计特定目标的嵌入式系统提供巨大帮助。我们的虚拟ARM平台通过使用SimIt-ARM虚拟器和QT程序库的用户图形界面，完全可以建立在ARM虚拟器之上。为了方便维护和调试，我们还扩展了特定目标的易用程度，设计了给定平台信息，提供自动进行特定平台环境设置的模拟器。此外，我们还可以为简易操作系统模拟器运行中断句柄定时器。 本文的余下部分将介绍以下内容：在第二部分，我们讨论在虚拟ARM平台上开发嵌入式系统与实际硬件平台上的区别。在第三部分，我们将总结一些相互关系的研究成果。第四部分介绍我们的虚拟ARM平台是如何组织和工作的，第五部分介绍我们的研究成果，第六部分是总结。 2.虚拟ARM平台的需求
实时嵌入式系统平台自动测试工具
收稿日期:2003-10-16 基金项目:国家863计划项目(2002AA1Z2306) 作者简介:王陈(1973-),男,助理研究员,硕士,主要研究方向:嵌入式操作系统、测试工具和技术; 左雪梅(1968-),女,高级工程师,主要研究方向:嵌入式操作系统、测试工具和技术、数据通讯; 黄烨明(1974-),女,高级工程师,硕士,主要研究方向:嵌入式操作系统、第三代移动通讯. 文章编号:1001-9081(2003)12Z -0339-02 实时嵌入式系统平台自动测试工具 王 陈,左雪梅,黄烨明 (中兴通讯股份有限公司成都研究所,四川成都610041) 摘 要:介绍实时嵌入式系统平台的结构,在此基础上介绍一种嵌入式平台自动测试工具的设计原理及具体组成。该工具的使用能提高测试人员的效率,保证嵌入式平台的质量。 关键词:嵌入式系统;自动测试工具;实时;消息中图分类号:TP316 文献标识码:A 1 引言 随着嵌入式技术的发展,嵌入式系统复杂性不断提高,对 嵌入式的测试技术的要求也越来越高,为了提高测试的效率和质量,对嵌入式自动测试工具的研究变得十分紧迫。本课题研究的自动测试工具是针对面向通讯领域的嵌入式操作系统平台的,但其研究结果适用于嵌入式系统应用程序的自动测试。嵌入式操作系统平台是通讯系统设备软件支撑环境。其本质就是封装操作系统本身,使得应用程序与嵌入式操作系统无关,并提供消息驱动机制。测试工具是建立在该平台之上的,利用其消息驱动机制对该平台进行功能性、业务性的测试,专注于测试该平台是否满足功能需求,而没有特别关心诸如代码覆盖率等这些泛泛目标。1.1 嵌入式操作系统平台介绍 如图1所示,嵌入式操作系统平台包括操作系统的适配:Linux 、VxWorks 、PSOS 等的适配。操作系统适配位于平台支撑和操作系统之间,实现对底层操作系统的屏蔽,对嵌入式软件平台及上层应用提供统一的系统调用。平台支撑部分提供了通讯设备分布式系统必须的基础功能,如内存管理、定时管理、调度管理、进程通信、系统监控、异常处理。支撑部分组成了消息驱动机制 。 图1 嵌入式软件平台系统结构图 本平台主要为通信系统级设备提供稳定的操作系统支撑 功能,屏蔽底层操作系统和硬件,向上为各处理机上的应用程序提供了一个统一的运行平台,其设计满足下列特性: 1)高可靠性,能满足电信网长时间稳定运行的要求;2)实时性,能满足电信信令、协议、业务应用、多处理机 间数据同步的时间要求; 3)自愈性,尽可能检测、处理和记录整个系统异常; 4)可维护性,能对核心资源和系统服务的使用和调用状况进行必要的跟踪和记录; 5)简单性,仅向应用程序提供必要的系统服务,屏蔽非必要的系统服务; 6)封装性,能完全屏蔽硬件特性,使应用层与硬件无关;彻底封装第三方的实时操作系统(VxWorks ,嵌入式Linux )的核心资源和系统服务,为各处理机的应用程序提供一个统一的和可移植的软件平台; 7)可移植性,能够方便地在商业实时操作系统间进行移植; 8)可扩充性,能增加、删除不同的模块和功能,具有很强的设计弹性和对不同产品的适应能力。1.2 设计原理 图2 自动测试工具总体结构 嵌入式系统测试的一般步骤是在主机上编写测试用例代 码,然后把该代码编译下载到目标机,接着通过调试器执行该测试用例目标代码。在嵌入式环境下测试一项系统功能耗费的时间和人力是惊人的。根据我们对过去多个项目的软件过程能力分析发现,测试执行所花费的时间占整个测试活动的50%左右,而编译下载这种繁琐低效的工作占了测试执行40%左右的时间。为了解决工作效率问题,我们需要一种工具,可以一次编译,然后根据命令多次执行。通过分析我们把嵌入式测试工具分成了三个部分,主机的脚本命令模式、主机和目标机的通讯以及目标机的代理测试执行。基本结构如图2所示,测试人员只需要利用测试工具通过脚本发送相应的命令,命令解析部分负责把命令组成相应的消息;消息通过通讯部分发送到目标测试代理上;测试代理根据解析出的消息 第23卷 2003年12月 计算机应用 Computer Applications Vol.23Dec.,2003
嵌入式Linux试题答案
《嵌入式开发》期中试卷 试卷适用范围：2011级计算机科学与技术（本）1、2班 一、填空题（每空1分，共46分） 习题 1 1．填空题 （1）嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 （2）嵌入到对象体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 （3）嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SOC）。 （4）嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。 （5）嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。 （6）在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：引导加载程序、 Linux内核、文件系统、用户应用程序。 （7）嵌入式系统硬件的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。 （8）嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，一般把嵌入式处理器分成4类，即微处理器、微控制器、数字信号处理器、和嵌入式片上系统。 （9）ARM公司首创了 chipless 的生产模式，专门从事基于RISC技术芯片的设计开发，公司本身并不生产芯片，而是设计出高效的IP内核，授权给半导体公司使用。 （10）ARM7TDMI中，T表示支持Thump指令集。D表示支持片上调试（Debug）。M表示内嵌硬件乘法器（Multiplier）。I表示支持片上断点和调试点。 （11）ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。 （12）ARM微处理器有两种工作状态：Thump状态、ARM状态。 （13）通用寄存器分为三类：未分组寄存器、分组寄存器、程序计数器（PC）。 （14）异常是由内/外部源引起的需要处理器干预的一个事件。 （15）精简指令集计算机RISC（Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集计算机CISC 是当前CPU的两种架构。 （16）ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集： ARM指令集、Thump指令集。 （17）MMU的作用有两个：将虚拟地址转化为物理地址、对存储器访问的
嵌入式系统综合实验一
实验名称： 姓名： 学号： 装 订 线 P.1 实验报告 课程名称： 嵌入式系统设计 指导老师：马永昌 成绩：________________ 实验名称：综合实验一dht11和人体感应传感器 实验类型：验证型 同组学生姓名：孙凡原 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.掌握字符设备驱动程序的基本结构和开发方法 2.掌握用户空间调用设备驱动的方法 3.掌握用户和内核的交互 二、实验内容和原理 1.编写温湿度传感器DHT11驱动，传输打印温湿度信息 2.编写人体感应传感器驱动，控制LED 灯亮灭 原理： 温湿度传感器DHT11： 1.引脚图 实际使用传感器没有NC 引脚 2.数据采集 a.数据总时序 用户主机发送一次开始信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11 发 专业：测控技术与仪器 姓名：颜睿 学号：3130103850 日期：2018.4.28 地点：创客空间
装订线送响应信号，送出40bit 的数据，幵触发一次信采集。 b.主机发送起始信号 连接DHT11的DATA引脚的I/O口输出低电平，且低电平保持时间不能小于18ms，然后等待DHT11 作出应答信号。 c.检测从机应答信号 DHT11 的DATA 引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后DHT11 的DATA引脚处于输出状态，输出80 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出80 微秒的高电平通知外设准备接收数据。 d.接收数据 （1）数据判定规则 位数据“0”的格式为：50 微秒的低电平和26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为：50 微秒的低电平加70微秒的高电平。 接收数据时可以先等待低电平过去，即等待数据线拉高，再延时60us，因为60us大于28us且小于70us，再检测此时数据线是否为高，如果为高，则数据判定为1，否则为0。
ARM嵌入式系统开发综述.
视听研究所 主页：论坛： 所有资料均收集于各网站。 若您认为有关资料不适合公开，请联系newvideo@https://www.360docs.net/doc/3211868983.html, 我们会第一时间删除。 感谢各位网友的无私奉献和支持！ 加密时间：2008-2-1 获取更多权威电子书请登录 ARM 嵌入式系统开发综述 ARM 开发工程师入门宝典 获取更多权威电子书请登录 前言 嵌入式系统通常是以具体应用为中心，以处理器为核心且面向实际应用的软硬件系统，其硬件是整个嵌入式系统运行的基础和平台，提供了软件运行所需的物理平台和通信接口；而嵌入式系统的软件一般包括操作系统和应用软件，它们是整个
系统的控制核心，提供人机交互的信息等。所以，嵌入式系统的开发通常包括硬件和软件两部分的开发，硬件部分主要包括选择合适的MCU 或者SOC 器件、存储器类型、通讯接口及I/O、电源及其他的辅助设备等；软件部分主要涉及OS porting和应用程序的开发等，与此同时，软件中断调试和实时调试、代码的优化、可移植性/可重用以及软件固化等也是嵌入式软件开发的关键。 嵌入式系统开发的每一个环节都可以独立地展开进行详细的阐述，而本文的出发点主要是为嵌入式开发的初学者者提供一个流程参考。因为对于初学者在面对一个嵌入式开发项目的时候，往往面临着诸多困难，如选择什么样的开发平台？什么样的器件类型？在进行编译时怎样实现代码优化？开发工具该如何选择和使用？在进行程序调试时应该注意那些问题以及选择什么样的嵌入式OS 等等。希望通过本文，能帮助初学者了解有关ARM 嵌入式系统开发流程。 获取更多权威电子书请登录 目录 前言 (2) 1 嵌入式开发平台 (4) 1.1 ARM的开发平台： (4) 1.2 器件选型 (7) 2 工具选择 (11) 3 编译和连接 (13) 3.1 RVCT的优化级别与优化方向 (16) 3.2 Multifile compilation (21) 3.3调试 (22)
通用嵌入式系统测试平台的实现与功能划分
通用嵌入式系统测试平台 （ESITest 3.2） 一、平台概述 通用嵌入式系统测试平台（Embeded System Interface Test Studio V3.2,简称：ESITest3.2）是针对于嵌入式系统进行实时-闭环-非侵入式黑盒测试的自动化测试平台，适用于嵌入式系统在设计、仿真、测试、集成验证和维护等各阶段配置项级别和系统级别的动态测试与验证。 平台主要功能： ?是一款针对嵌入式系统测试的自动化测试平台； ?可实现对嵌入式系统的黑盒动态测试； ?支持自动化测试和回归测试； ?可实现对嵌入式系统进行实时-闭环-非侵入式的系统级测试； ?支持多种测试类型：功能测试、接口测试、边界测试、强度测试、安全 性测试等； ?支持基于硬件、软件以及仿真的故障注入测试； ?可对嵌入式系统各组成模块分割开进行单独测试； ?替代测试工装（陪测设备、测试台）； ?实现基于实装难以完成的测试任务； ?提供了支持测试设计与开发、测试执行与管理的整套解决方案。 平台由软件和硬件两部分组成。软件部分主要包括测试设计软件、测试执行软件、客户端软件、实时数据监控软件、数据查看及分析软件、各类接口设备辅助调试软件及辅助测试软件等。 目前该平台提供PXI模式（ESITest-PXI）与分布式模式（ESITest-LAN）两种架构产品。 二、ESITest-PXI产品 1、产品简介 PXI总线架构产品的硬件部分由PXI机箱、PXI控制器、PXI接口模块组成，其中PXI接口模块包括了RS232、RS422、RS485、CAN、MIL-STD-1553B、AD采集、DA转换、DI/DO以及示波器、函数发生仪等模块。
十年经验教你如何学习嵌入式系统(基于ARM平台)
一、嵌入式系统的概念 着重理解“嵌入”的概念 以上的定义是我在6、7年前给嵌入式系统下自话侧重于理解型的定义，书上的定义也有很多，但在这个领域范围内，谁都不敢说自己的定义是十分确切的，包括那些专家学者们，历为毕竟嵌入式系统是计算机范畴下的一门综合性学科
3、操作系统层，对于操作系统层目前可能只能说是简单的移植，而很少有人来自已写操作系统，或者写出缺胳膊少腿的操作系统来，这部分工作大都由驱动工程师来完成。操作系统是负责系统任务的调试、磁盘和文件的管理，而嵌入式系统的实时性十分重要。据说，XP操作系统是微软投入300人用两年时间才搞定的，总时工时是600人年，中科院软件所自己的女娲Hopen操作系统估计也得花遇几百人年才能搞定。因此这部分工作相对来讲没有太大意义。 4、应用层，相对来讲较为容易的，如果会在windows下如何进行编程接口函数调用，到操作系统下只是编译和开发环境有相应的变化而已。如果涉及Jave方面的编程也是如此的。嵌入式系统中涉及算法的由专业算法的人来处理的，不必归结到嵌入式系统范畴内。但如果涉及嵌入式系统下面嵌入式数据库、基于嵌入式系统的网络编程和基于某此应用层面的协议应用开发（比如基于SIP、H.323、Astrisk）方面又较为复杂，并且有难度了。 三、目标与定位。 先有目标，再去定位。 学ARM，从硬件上讲，一方面就是学习接口电路设计，另一方面就是学习汇编和C 语言的板级编程。如果从软件上讲，就是要学习基于ARM处理器的操作系统层面的驱动、移植了。这些对于初学都来说必须明确,要么从硬件着手开始学，要么从操作系统的熟悉到应用开始学，但不管学什么，只要不是纯的操作系统级以上基于API的应用层的编程，硬件的寄存器类的东西还是要能看懂的，基于板级的汇编和C编程还是要会的。因此针对于嵌入式系统的硬件层和驱动程的人，ARM的接口电路设计、ARM的C语言和汇编语言编程及调试开发环境还是需要掌握的。 因此对于初学者必然要把握住方向，自己的目标是什么，自己要在那一层面上走。然后再着手学习较好，与ARM相关的嵌入式系统的较为实际的两个层面硬件层和驱动层，不管学好了那一层都会很有前途的。 如果想从嵌入式系统的应用层面的走的话，可能与ARM及其它体系相去较远，要着重研究基嵌入式操作系统的环境应用与相应开发工具链，比如WinCe操作系统下的EVC应用开发（与windows下的VC相类似），如果想再有突破就往某些音视频类的协议上靠，比如VOIP领域的基于SIP或H.323协议的应用层开发，或是基于嵌入式网络数据库的开发等等。 对于初学者来讲，要量力而行，不要认为驱动层工资高就把它当成方向了，要结合自身特点，嵌入式系统四个层面上那个层面上来讲都是有高人存在，当然高人也对应的高