嵌入式系统设计知识点
嵌入式系统设计的基础知识
嵌入式系统设计的基础知识嵌入式系统是指嵌入到其他设备中，完成特定功能的计算机系统。
常见的嵌入式系统包括智能手机、数字电视机顶盒、汽车电子、工业自动化等领域。
因为嵌入式系统通常空间、能耗、成本要求都非常严苛，所以它们和通用计算机相比有很多不同之处。
本文将从嵌入式系统设计的角度，介绍嵌入式系统设计的基础知识。
一、嵌入式系统的硬件设计基础知识嵌入式系统的硬件设计是指对嵌入式系统的各个硬件组成部分进行设计、选型、集成、排布的过程。
嵌入式系统的硬件设计必须考虑以下几个方面。
1.芯片选型单片机（MCU）是嵌入式系统常用的芯片，由于嵌入式系统对芯片的集成度要求很高，常用的MCU都集成了很多模拟和数字外设如模数转换器（ADC）、通用异步收发器（UART）、同步串行收发器（SPI）、I2C接口等，可以很方便地与外部设备进行通讯。
当然，其他器件如FPGA、DSP等也可以作为嵌入式系统的芯片。
2.电源选择嵌入式系统的电源选择不仅要考虑芯片的输入电压特性，还要考虑嵌入式系统的整体功耗和稳定性，特别是对于多电压需求的系统更要注意电源的设计。
3.尺寸和布局嵌入式系统的尺寸和布局既要考虑外部尺寸限制，又要考虑内部线路的布局和信号的传输特性。
因为一旦系统原型被制作出来，改动就会变得十分困难，这就要求硬件设计人员对布局的精确把握和对参数的准确计算。
4.时钟电路嵌入式系统内的各个部件需要同步，通常需要一个精确的时钟电路驱动。
在时钟电路的设计中，要考虑功耗、抗干扰性等因素。
二、嵌入式系统的软件设计基础知识嵌入式系统的软件设计是指嵌入式系统的固件设计、操作系统选择和软件架构的设计等多个方面。
在开发嵌入式系统时，软件设计是非常重要的一个环节。
1.固件设计在开发嵌入式系统时，需要编写固件程序，这是嵌入式系统的基础软件。
固件程序通常被编写在C语言或某些汇编语言中。
编写固件程序时，需要考虑程序的规模、执行速度、可维护性、代码安全性等多重因素。
嵌入式系统相关知识点总结
嵌入式系统相关知识点总结嵌入式系统（Embedded Systems）是一种专门设计和用途的计算机系统，用于控制设备和机器的各个方面，通常被嵌入到所控制的设备中。
嵌入式系统是一个开放的领域，涵盖了面向硬件和软件的多个方面。
在本文中，我将总结一些与嵌入式系统相关的重要知识点。
一、嵌入式系统的基础知识：1.什么是嵌入式系统：嵌入式系统是一种专门设计和用途的计算机系统，被嵌入到所控制的设备中。
2.嵌入式系统的特点：实时性、可靠性、功耗低、体积小、成本低、资源有限等。
3.嵌入式系统的分类：实时嵌入式系统、网络嵌入式系统、移动嵌入式系统、无线嵌入式系统等。
4.嵌入式系统的组成：硬件平台（处理器、内存、输入输出接口等）和软件平台（操作系统、驱动程序等）。
二、嵌入式系统的硬件知识：1. 存储器：RAM（随机访问存储器）、ROM（只读存储器）、Flash memory（闪存）等。
2.处理器：常见的处理器包括ARM、MIPS、x86等，需要根据应用需求选择适合的处理器。
3.输入输出接口：串口、并口、USB、以太网等用于与外设通信。
4.性能优化：资源有限的嵌入式系统需要优化性能和资源利用，例如使用中断处理、多任务处理等技术。
三、嵌入式系统的软件知识：1. 操作系统（OS）：嵌入式系统通常使用实时操作系统（RTOS），如FreeRTOS、Linux、VxWorks等，用于管理任务、内存、进程和资源。
2.设备驱动程序：用于控制和管理硬件设备，例如串口驱动、触摸屏驱动等。
3.编程语言：C/C++是嵌入式系统开发中常用的编程语言，还有汇编语言适用于对性能要求较高的关键模块。
4.软件开发工具：编译器、调试器、仿真器等用于嵌入式软件的开发和调试。
四、嵌入式系统的开发流程：1.系统需求分析：明确系统的功能、性能、成本等需求，并进行需求分析和规划。
2.硬件设计与开发：选择合适的硬件平台，设计硬件电路，并进行原型制作和测试。
3.软件设计与开发：进行软件系统的设计和开发，包括操作系统选择、驱动程序编写、应用程序开发等。
嵌入式系统相关知识点总结
嵌入式系统相关知识点总结嵌入式系统是指嵌入到特定设备或系统中的计算机系统。
它通常是由硬件和软件组成的，用于控制、监测和运行设备或系统的特定功能。
嵌入式系统广泛应用于各个领域，如汽车、家电、通讯设备等。
在本文中，我们将总结一些与嵌入式系统相关的知识点。
1. 嵌入式系统的分类：根据应用领域和系统规模的不同，嵌入式系统可以分为通用型嵌入式系统和专用型嵌入式系统。
通用型嵌入式系统适用于多个领域，具备较高的灵活性和通用性；专用型嵌入式系统则专注于某个特定领域或设备，具备较高的性能和稳定性。
2. 嵌入式系统的硬件组成：嵌入式系统的硬件组成包括中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入输出接口（I/O）、电源管理等组件。
中央处理器负责执行指令和控制系统的运行；存储器用于存储程序和数据；输入输出接口用于与外部设备进行数据交互；电源管理模块用于管理系统的电源供给。
3. 嵌入式系统的软件开发：嵌入式系统的软件开发通常包括嵌入式操作系统的选择和驱动程序、应用程序的开发。
嵌入式操作系统有多种选择，如Linux、Windows Embedded、RTOS等。
开发人员需要根据系统需求和硬件平台选择合适的操作系统，并编写适配的驱动程序和应用程序。
4. 嵌入式系统的通信技术：嵌入式系统常常需要与其他设备或系统进行通信。
常用的通信技术包括串行通信（如UART、SPI、I2C）、以太网、无线通信（如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee）等。
这些技术可以实现与外部设备的数据交换和远程控制。
5. 嵌入式系统的实时性要求：某些嵌入式系统对实时性有较高的要求，即在规定的时间内完成特定的任务。
实时性可以分为硬实时和软实时。
硬实时要求任务在规定的时间内必须完成，否则会导致系统故障；软实时要求任务完成的时间尽可能接近规定的时间，但可以容忍一定的延迟。
6. 嵌入式系统的功耗管理：嵌入式系统通常有限的资源，尤其是电源。
因此，功耗管理是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。
嵌入式系统基础知识
嵌入式系统基础知识在当今科技飞速发展的时代，嵌入式系统已经成为了我们生活中无处不在的一部分。
从智能手机、智能家居设备到汽车电子、医疗设备等，嵌入式系统的应用几乎涵盖了各个领域。
那么，什么是嵌入式系统呢？它又有着怎样的特点和构成呢？接下来，让我们一起走进嵌入式系统的世界，来了解一下它的基础知识。
嵌入式系统，简单来说，就是一种嵌入到其他设备或系统中的专用计算机系统。
它的主要目的是为了控制、监测或执行特定的任务，而不是像我们常见的个人电脑那样进行通用的计算和数据处理。
嵌入式系统具有以下几个显著的特点。
首先是专用性。
它是为特定的应用而设计的，具有明确的功能和性能要求。
比如，汽车中的电子控制单元（ECU）就是专门用于控制发动机、变速器等部件的工作，其设计和功能都是围绕着汽车的运行和性能优化展开的。
其次是实时性。
在很多应用场景中，嵌入式系统需要在规定的时间内完成特定的任务。
例如，飞机的飞行控制系统必须能够实时响应飞行员的操作指令，确保飞行的安全和稳定。
再者是低功耗。
由于很多嵌入式设备是依靠电池供电的，如便携式医疗设备、智能手表等，因此降低功耗以延长电池寿命就显得至关重要。
然后是可靠性和稳定性。
嵌入式系统通常运行在较为恶劣的环境中，需要长时间稳定工作，不能出现故障或错误。
此外，嵌入式系统的体积通常较小，以适应设备的空间限制。
一个典型的嵌入式系统通常由硬件和软件两大部分组成。
硬件方面，包括处理器、存储器、输入输出设备等。
处理器是嵌入式系统的核心，负责执行指令和处理数据。
常见的嵌入式处理器有微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）等。
存储器用于存储程序和数据，包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和闪存（Flash）等。
输入输出设备则用于与外界进行交互，如传感器、按键、显示屏、通信接口等。
软件方面，主要包括操作系统、驱动程序和应用程序。
操作系统是管理嵌入式系统资源的核心软件，如实时操作系统（RTOS），它能够确保系统的实时性和可靠性。
嵌入式系统设计师核心讲义概要
嵌入式系统基础知识1.1嵌入式系统的定义和组成一、嵌入式系统的定义1.IEEE定义2.国内定义二、嵌入式系统的发展概述1.嵌入式系统的发展历史2.嵌入式系统的发展趋势3.知识产权核三、嵌入式系统的组成1.概述2.硬件层3.中间层4.系统软件层5.应用软件层四、实时系统1.实时系统定义2.实时系统特点3.实时系统调度4.实时系统分类5.实时任务分类1.2 嵌入式微处理器体系结构一、冯诺依曼与哈佛结构1.冯诺依曼结构2.哈佛结构二、CISC与RISC1.复杂指令集计算机(CISC)2.精简指令集计算机(RISC)三、流水线技术1.流水线的基本概念2.流水线技术的特点3.流水线结构的分类4.流水线处理机的主要指标四、信息存储的字节顺序1.大端和小端存储法2.可移植性问题3.通信中的存储顺序问题4.数据格式的存储顺序1.3 嵌入式系统的硬件基础一、组合逻辑电路基础1.组合逻辑电路概述2.真值表3.布尔代数4.门电路5.译码器6.数据选择器和数据分配器二、时序逻辑电路1.时钟信号2.触发器3.寄存器与移位器4.计数器三、总线电路及信号驱动1.总线2.三态门3.总线的负载能力4.单向和双向总线驱动器5.总线复用6.总线通信协议7.总线仲裁四、电平转换电路1.数字集成电路的分类2.常用数字集成电路逻辑电平接口技术五、可编程逻辑器件基础1.可编程逻辑器件（PLD）概述2.PLD的电路表示法3.可编程阵列逻辑器件PAL和可编程逻辑阵列PLA4.可编程通用阵列逻辑器件GAL5.门阵列GA6.可编程程序门阵列PGA1.4嵌入式系统中信息表示和运算基础一、进位计数制与转换1.二进制2.十六进制3.数制表示4.数制转换二、计算机中数的表示1.基本概念2.数的定点和浮点表示三、非数值数据编码1.非数值数据定义2.字符和字符串的表示方法3.汉字的表示方法4.统一代码5.语音编码四、差错控制编码1.引入2.基本原理3.差错控制码分类4.常用的差错控制编码1.5嵌入式系统的性能评价一、质量项目1.性能指标2.可靠性与安全性3.可维护性4.可用性5.功耗6.环境适应性7.通用性8.安全性9.保密性10.可扩展性11.其他指标二、评价方法1.测量法2.模型法三、评估嵌入式系统处理器的主要指标1.MIPS测试基准2.Dhrystone3.EEMBC嵌入式微处理器与接口知识2.1嵌入式微处理器的结构和类型一、嵌入式微处理器1.定义2.组成3.分类二、典型8位微处理器结构和特点1.8位微处理器2.8051微处理器三、典型16位微处理器结构和特点1.16位微处理器2.16位微处理器MC68HC912DG128A四、典型32位微处理器结构和特点1.ARM处理器2.MIPS系列3.PowerPC五、DSP处理器结构和特点1.数字信号处理器的特点2.典型的数字信号处理器3.DSP的发展方向六、多核处理器的结构和特点1.多核处理器概述2.典型多核处理器介绍2.2嵌入式系统的存储体系一、存储器系统概述1.存储器系统的层次结构2.高速缓存（cache）3.存储管理单元MMU二、嵌入式系统存储设备分类1.嵌入式系统的存储器2.存储器部件的分类3.存储器的组织和结构的描述三、ROM的种类和选型1.常见ROM的种类2.PROM、EPROM、E2PROM型ROM的各自典型特征和不同点四、Flash Memory的种类和选型1.Flash Memory的种类（NOR和NAND型）2.NOR和NAND型Flash Memory各自的典型特征和不同点五、RAM的种类和选型1.常见RAM的种类（SRAM、DRAM、DDRAM）2.SRAM、DRAM、DDRAM各自的典型特征和不同点六、外部存储器的种类和选型1.外存概述2.硬盘存储器的基本结构与分类3.光盘存储器4.标准存储卡（CF卡）5.安全数据卡（SD卡）2.3嵌入式系统输入输出设备一、嵌入式系统常用输入输出设备1.概述2.键盘、鼠标3.触摸屏4.显示器5.打印机6.图形图像摄影输入设备二、GPIO原理与结构1.原理2.结构三、AD接口的基本原理和结构1.概述2.AD转换方法3.AD转换的重要指标四、DA接口的基本原理和结构1.DA转换的工作原理2.DA转换的主要指标五、键盘接口基本原理与结构1.键盘的分类2.用ARM芯片实现键盘接口六、显示接口的基本原理与结构1.液晶显示器LCD显示接口原理与结构2.电致发光3.LCD种类4.LCD的设计方法5.其他显示接口原理与结构七、显示接口的基本原理与结构1.触摸屏原理2.电阻触摸屏的有关技术3.触摸屏的控制4.触摸屏与显示屏的配合八、音频接口基本原理与结构1.音频数据类型2.IIS音频接口总线2.4嵌入式系统总线接口一、串行接口基本原理与结构1.串行通信的概念2.串行数据传送模式3.RS232串行接口4.RS422串行接口5.RS485串行总线接口二、并行接口基本原理与结构1.并行接口的分类2.并行总线三、PCI总线1.概述2.特点3.32位PCI系统的引脚分类4.PCI总线进行读操作四、USB通用串行总线1.概念2.主要性能特点B系统描述4.物理接口B电压规范6.总线协议7.健壮性B接口工作原理五、SPI串行外围设备接口1.概念2.使用信号3.同外设进行连接以及原理4.工作模式六、IIC总线1.概念2.特点3.操作模式4.通用传输过程及格式5.工作原理七、PCMCIA接口1.内存卡的种类2.16位PCMCIA接口的规范与结构2.5嵌入式系统网络接口一、以太网接口基本原理与结构1.以太网基础知识2.嵌入式以太网接口的实现方法3.在嵌入式系统中主要处理的以太网协议4.网络编程接口二、CAN总线1.概念2.特点3.位时间的组成4.CAN总线的帧数据格式5.在嵌入式处理器上扩展CAN总线接口三、XDSL接口的基本原理和结构1.概念2.XDSL技术的分析3.各类XDSL的特点四、无线以太网基本原理与结构1.概念2.标准3.网络结构4.接口设计和调试五、蓝牙接口基本原理与结构1.蓝牙技术2.蓝牙技术的特点3.蓝牙接口的组成4.链路管理与控制5.蓝牙接口的主要应用六、1394接口基本原理与结构1.发展过程2.应用领域3.IEEE 1394的特点4.IEEE 1394的协议结构2.6嵌入式系统电源一、电源接口技术1.AC电源2.电池3.稳压器二、电源管理技术1.电源管理技术2.降低功耗的设计技术2.7电子电路设计基础一、电路设计1.电路设计原理2.电路设计方法（有效步骤）二、PCB电路设计1.PCB设计原理2.PCB设计方法（有效步骤）3.多层PCB设计的注意事项（布线的原则）4.PCB螯合剂中的可靠性知识三、电子设计1.电子设计原理四、电子电路测试1.电子电路测试原理与方法2.硬件抗干扰测试嵌入式系统软件及操作系统知识3.1嵌入式软件基础一、嵌入式软件概述1.嵌入式软件的定义2.嵌入式软件的特点二、嵌入式软件分类1.系统软件2.应用软件3.支撑软件三、嵌入式软件的体系结构1.无操作系统的情形2.有操作系统的情形四、设备驱动层1.板级支持包2.引导加载程序3.设备驱动程序五、嵌入式中间件1.定义2.基本思想3.分类3.2嵌入式操作系统概述一、嵌入式操作系统的概念1.概述2.功能3.特点4.组件二、嵌入式操作系统的分类1.按系统的类型分类2.按响应时间分类3.按软件结构分类三、常见的嵌入式操作系统1.Vxworks2.嵌入式linux3.Windows CE4.Uc/os-II5.Palm OS3.3任务管理一、单道程序技术和多道程序技术1.定义2.实例二、进程、线程和任务1.进程2.线程3.任务三、任务的实现1.任务的层次结构2.任务的创建与终止3.任务的状态4.任务控制块TCB5.任务切换6.任务队列四、任务调度1.任务调度概述2.先来先服务算法3.短作业优先算法4.时间片轮转算法5.优先级算法五、实时系统调度1.任务模型2.RMS算法（单调速率调度算法）3.EDF算法（最早期限优先调度算法）六、任务间的同步与互斥1.任务之间的关系2.任务互斥3.任务互斥的解决方案4.信号量5.任务同步6.死锁7.信号七、任务间通信1.概念2.分类3.共享内存4.消息传递5.管道3.4存储管理一、存储管理概述1.存储管理方式2.内存保护3.实时性要求二、存储管理方案的种类1.实模式方案2.保护模式方案三、分区存储管理1.概念2.固定分区存储管理3.可变分区存储管理4.分区存储管理实例四、地址映射1.地址映射概述2.静态地址映射3.动态地址映射五、页式存储管理1.基本原理2.数据结构3.内存的分配与回收4.地址映射5.页式存储管理方案的特点六、虚拟存储管理1.程序局部性原理2.虚拟页式存储管理3.页面置换算法4.工作集模型3.5设备管理一、设备管理基础1.概述2.访问硬件寄存器的方法二、IO控制方式1.程序循环检测方式2.中断驱动方式3.直接内存访问方式（DMA）三、IO软件1.中断处理程序2.设备驱动程序3.设备独立的IO软件4.用户空间的IO软件3.6文件系统一、嵌入式文件系统概述1.基本概念2.嵌入式文件系统同桌面文件系统的区别3.常见的嵌入式文件系统二、文件和目录1.文件的基本概念2.文件的使用3.目录三、文件系统的实现1.数据块2.文件的实现3.目录的实现4.空闲空间管理嵌入式软件程序设计4.1嵌入式软件开发概述一、嵌入式应用开发过程1.步骤2.与桌面系统开发的区别3.示例二、嵌入式软件开发的特点1.需要交叉编译工具2.通过仿真手段调试3.开发板是中间目标机4.可利用的资源有限5.需要与硬件打交道三、嵌入式软件开发的挑战1.软硬件协同设计2.嵌入式操作系统3.代码优化4.有限的IO功能4.2嵌入式程序设计语言一、概述二、程序设计语言概述1.低级语言与高级语言2.汇编程序、编译程序、解释程序3.程序设计语言的定义4.程序语言的发展概述5.嵌入式程序设计语言三、汇编语言1.基本原理2.ARM汇编语言四、面向过程的语言1.基本概念2.数据成分3.运算成分程序语言的运算成分4.控制成分五、面向对象的语言1.面向对象的基本概念2.面向对象的程序设计语言六、汇编、编译与解释程序的基本原理1.汇编程序基本原理2.编译程序基本原理3.解释程序基本原理4.3嵌入式软件开发环境一、要求二、宿主机、目标机1.宿主机2.目标机3.宿主机与目标机的连接三、嵌入式软件开发工具1.软件开发阶段2.编辑器3.编译器4.调试及调试工具5.软件工程工具四、集成开发环境1.IDE的发展2.Tornado3.WindowsCE应用程序开发工具4.Linux环境下的集成开发环境4.4嵌入式软件开发一、嵌入式平台选型1.嵌入式系统设计的阶段2.软硬件平台的选择二、软件设计1.软件设计的任务2.模块结构设计3.结构化软件设计方法4.面向对象软件设计方法三、嵌入式程序设计1.BootLoader设计2.设备驱动程序设计3.网络应用程序设计四、编码1.编码过程2.编码准则3.编码技术五、测试1.软件测试2.测试的任务3.测试的方法和分类4.嵌入式软件测试的步骤5.覆盖测试六、下载和运行1.TFTP2.编程器的固化4.5嵌入式软件移植一、概述1.嵌入式软件的特点2.可移植性和可重用性的考虑3.嵌入式应用软件的开发4.嵌入式软件的移植二、无操作系统的软件移植1.概述2.基于层次化的嵌入式应用软件的设计三、有操作系统的软件移植1.概述2.示例四、应用软件的移植1.应用软件实现涉及的两方面2.移植应用软件是需考虑的因素3.软件开发时需遵守的原则嵌入式系统开发与维护知识5.1系统开发过程及其项目管理一、概述二、系统开发生命周期各阶段的目标和任务的划分方法1.常用开发模型1.1边做边修改模型1.2瀑布模型1.3快速原型模型1.4增量模型1.5螺旋模型1.6演化模型2.需求分析3.设计3.1系统架构设计3.2硬件子系统设计3.3软件子系统设计4.系统集成与测试三、系统开发项目管理基础知识及常用的管理工具1.项目管理概述2.项目范围管理3.项目成本管理4.项目时间管理5.软件配置管理6.软件配置管理的解决方案四、系统开发工具与环境知识1.建模工具2.编程工具3.测试工具5.2系统分析基础知识一、系统分析的目的和任务1.需求工程的概念2.相关术语二、用户需求1.概念2.关于Ada编程环境的需求示例3.编辑软件设计模型的CASE需求文档的示例4.特别的用户需求示例三、系统需求1.概念2.替代自然语言描述的系统分析方法四、系统规格说明书的编写方法1.系统规格说明书2.书写用户需求应遵循的简单原则3.需求文档的可能用户以及使用文档的方式4.Heninger（1980）对软件需求文档提出的要求5.IEEE标准为需求文档提出的结构6.编写系统规格说明书应重点注意的内容5.3系统设计知识一、传统的设计方法1.瀑布模型的组成部分2.瀑布模型法的优缺点3.传统的嵌入式系统的设计4.软硬件协同设计二、实时系统分析与设计1.实时系统分析阶段的主要任务2.实时系统的开发方法三、软硬件协同设计方法1.软硬件协同设计在实际应用中的表现2.软硬件协同设计的流程3.软硬件协同设计的优点4.系统涉及到组成部分5.4系统实施基础一、系统架构设计1.系统架构设计在软件生命周期中的作用2.系统架构设计原则和概念二、系统详细设计1.系统详细设计在软件生命周期中的作用2.系统详细设计阶段用到的设计方法概述三、系统测试1.系统测试在软件生命周期中的作用2.系统测试类型3.系统测试的策略5.5系统维护知识一、系统运行管理1.运行管理制度2.日常运行管理内容3.系统软件及文档管理二、系统维护知识1.系统可维护性概念2.系统维护的内容及类型3.系统维护的管理和步骤三、系统评价知识1.系统评价的目的和任务2.系统评价的指标嵌入式系统设计6.1嵌入式系统设计的特点一、嵌入式系统设计的主要任务二、嵌入式系统的设计方法三、嵌入式系统的特点1.软硬件协调并行开发2.嵌入式系统通常是面向特定应用的系统3.实时嵌入式操作系统的多样性RTOS4.与台式机相比，可利用资源很少5.嵌入式系统设计需要交叉开发环境6.嵌入式系统的程序需要固化7.嵌入式系统的软件开发难度较大8.嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持9.其他方面6.2嵌入式系统的设计流程一、概述1.嵌入式系统的设计和开发要求2.嵌入式系统的设计和开发流程的阶段二、产品定义1.产品功能与产品性能2.产品定义三、嵌入式系统的软硬件划分1.性能原则2.性价比原则3.资源利用率原则四、嵌入式系统硬件设计1.概述2.嵌入式系统硬件的选择3.硬件功能模块划分4.硬件的可靠性五、嵌入式系统的软件设计1.嵌入式开发过程中的角色2.进行嵌入式系统软件设计时需要考虑的方面六、系统集成和测试1.系统集成过程中，可以分阶段运行测试程序2.嵌入式系统集成过程中的调试工具3.嵌入式系统的软件测试的方法6.3设计示例：嵌入式数控系统一、嵌入式系统采用的设计方法1.传统设计方法2.软硬件协同设计方法二、数控系统简介1.概述C系统构成三、需求分析1.功能要求2.非功能要求四、系统体系结构设计1.系统软硬件划分2.硬件系统划分3.系统软件功能划分五、硬件设计1.板级设计2.芯片级硬件设计六、软件设计1.软件接口设计2.系统软件模块划分七、系统集成与测试1.功能干涉测试2.压力测试3.容量测试4.性能测试5.安全测试6.容错测试。
嵌入式系统案例分析知识总结
嵌入式系统案例分析知识总结
嵌入式系统是一种特定用途的计算机系统，通常是由硬件和软件组成，在各种应用领域中发挥着重要的作用。
本文将以案例分析的方式对嵌入式系统进行深入剖析，总结其中的关键知识点。
案例一：智能家居系统
智能家居系统是一种基于嵌入式系统的智能化家居管理系统。
通过传感器、控制器等硬件设备和软件系统的配合，实现了对家庭内各种设备的智能化控制。
这些设备可以是照明、家电、安防等，通过网络连接和智能算法的支持，用户可以通过手机APP或者语音指令进行远程控制。
在分析智能家居系统的相关知识时，我们需要了解以下几个方面：
1. 嵌入式系统的硬件设计：了解各种传感器和控制器的原理及其工作原理，包括温度传感器、光敏传感器、红外遥控等。
2. 嵌入式系统的软件设计：学习嵌入式系统的编程语言和开发环境，如C语言、嵌入式Linux等，以及各种算法和数据结构的应用。
3. 网络通信技术：了解智能家居系统中的网络通信技术，如WiFi、蓝牙、ZigBee等，以及网络通信协议的应用，如TCP/IP、MQTT等。
4. 安全性和隐私保护：学习如何保护智能家居系统的安全性和隐私，包括数据加密、用户身份验证、访问授权等。
案例二：医疗监护系统
医疗监护系统是一种应用广泛的嵌入式系统，用于监测和记录病患的生理参数，如心率、血压、呼吸等。
通过嵌入式系统的硬件和软件配合，医疗人员可以实时监测病患的生理状况，并采取相应的措施。
在分析医疗监护系统的相关知识时，我们需要了解以下几个方面：。
嵌入式系统设计教程(第2版)简答题答案.pdf
第一章嵌入式系统概论1.嵌入式系统的定义是什么？答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.简述嵌入式系统的主要特点。
答：（1）功耗低、体积小、具有专用性（2）实时性强、系统内核小（3）创新性和高可靠性（4）高效率的设计（5）需要开发环境和调试工具3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。
4. 简述嵌入式系统的发展趋势答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持（2）连网成为必然趋势（3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本（4）提供精巧的多媒体人机界面（5）嵌入式软件开发走向标准化5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。
嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。
6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。
（2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。
（3）没有实时特点的嵌入式操作系统。
第二章嵌入式系统的基础知识1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？答：冯诺依曼体系和哈佛体系。
冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。
哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。
2.在嵌入式系统中采用了哪些先进技术？答：（1）流水线技术（2）超标量执行（3）总线和总线桥3.简述基于ARM架构的总线形式答：ARM架构总线具有支持32位数据传输和32位寻址的能力，通过先进微控制器总线架构AMBA支持将CPU、存储器和外围都制作在同一个系统板中。
嵌入式系统设计与开发
嵌入式系统设计与开发嵌入式系统设计与开发是一门综合性较强的学科，涵盖了电子、计算机、通信等多个领域的知识。
随着科技的进步，嵌入式系统在各个领域得到了广泛应用，比如智能手机、智能家居、汽车等。
本文将详细介绍嵌入式系统设计与开发的相关内容和步骤。
一、嵌入式系统设计与开发的基本概念1. 嵌入式系统的定义：嵌入式系统是一种特定用途的计算机系统，嵌入在其他电子设备中，用于控制、监视和与外部环境交互。
2. 嵌入式系统的特点：实时性、稳定性、低功耗、小型化等。
二、嵌入式系统设计与开发的步骤1. 需求分析：了解用户需求，确定系统功能和性能要求，并进行需求分析和评估。
2. 系统设计：根据需求分析的结果，进行系统设计。
包括硬件设计和软件设计两个方面。
- 硬件设计：选择合适的处理器、内存、存储器等硬件组件，并进行电路设计和布板。
- 软件设计：编写嵌入式系统的软件程序，包括驱动程序、操作系统、应用程序等。
3. 硬件实现：根据硬件设计的结果，进行硬件实现。
包括电路板的制造和组装、设备的调试和测试等。
4. 软件实现：根据软件设计的结果，进行软件的实现。
包括编写代码、进行编译、连接、调试和测试等。
5. 系统集成：将硬件和软件进行集成，进行整体调试和测试。
确保系统的功能完善和性能稳定。
6. 系统验证和测试：对整个系统进行验证和测试，评估系统的可靠性、实时性和性能等。
7. 系统优化和调优：根据验证和测试的结果，对系统进行优化和调优，改进系统的性能和稳定性。
8. 系统部署和上线：将优化后的系统部署到实际环境中，并进行上线运行。
三、嵌入式系统设计与开发的技术要点1. 硬件选型：选择合适的处理器、内存、存储器等硬件组件，根据系统需求进行选型。
2. 软件开发：根据需求分析，进行软件的开发。
可选择C语言、汇编语言等进行编程。
3. 实时性设计：嵌入式系统对实时性要求较高，需要进行实时性设计，确保系统的响应速度和稳定性。
4. 低功耗设计：嵌入式系统通常工作在电池供电条件下，需要进行低功耗设计，延长系统的使用时间。
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嵌入式系统设计知识点
一、引言
嵌入式系统是一种以特定目的或特定功能为设计目标的计算机系统，它通常被嵌入到其他设备或系统中，以实现特定的功能。
在现代科技
快速发展的时代，嵌入式系统的应用越来越广泛，成为各个行业中不
可或缺的一部分。
为了更好地掌握嵌入式系统设计，下面将介绍一些
重要的知识点。
二、嵌入式系统硬件设计
1. 微处理器和微控制器选择
在嵌入式系统设计中，选择合适的微处理器或微控制器是至关重要的。
不同的应用场景需要不同的处理器架构、性能和功耗等特性。
设
计师需要对市场上常用的微处理器和微控制器进行评估和比较，选择
最适合项目需求的芯片。
2. 电路设计
嵌入式系统的电路设计是构建硬件的基础。
电路设计包括原理图设
计和PCB布局设计。
在原理图设计过程中，设计师需要考虑系统的各
个模块之间的连接关系和信号传输方式，同时还需注意抗干扰、稳定
性和可靠性等因素。
而在PCB布局设计中，设计师需要合理安排各个
元件的位置，考虑电路板的散热，以及信号线的阻抗匹配等问题。
3. 外设接口设计
嵌入式系统通常需要与外设进行交互，如显示器、键盘、传感器等。
在接口设计中，设计师需要根据外设的接口标准选择合适的接口类型，并进行连接线的设计。
同时还需考虑外设和系统之间的电气特性匹配，以确保数据的可靠传输和正确解析。
三、嵌入式系统软件设计
1. 系统架构设计
在软件设计过程中，系统架构的设计非常重要。
设计师需要根据项
目需求和硬件平台，确定软件系统的组成部分和模块划分，并规划好
各个模块之间的通信方式和数据传输方式。
2. 驱动程序编写
在嵌入式系统设计中，驱动程序的编写是必不可少的一环。
设计师
需要了解所选用的硬件设备的工作原理和寄存器配置，编写相应的驱
动程序，以保证软件能够正确地与硬件进行通信和控制。
3. 实时操作系统（RTOS）
大多数嵌入式系统都需要实时性能，用于处理实时数据和事件。
实
时操作系统（RTOS）是一种特殊的操作系统，专门用于嵌入式系统。
设计师需要选择适合项目需求的RTOS，并进行任务调度和时间管理等相关配置。
四、嵌入式系统开发工具
1. 集成开发环境（IDE）
集成开发环境（IDE）是嵌入式系统开发的重要工具，提供了代码编辑、编译、调试和下载等功能。
常用的IDE有Keil MDK、IAR Embedded Workbench等，设计师需要根据项目需求选择适合的开发工具。
2. 调试工具
嵌入式系统的调试是开发过程中不可或缺的一步。
常用的调试工具包括示波器、逻辑分析仪和仿真器等。
这些工具可用于追踪和分析系统的运行状态，以及检测和排除系统中的错误。
3. 模拟器和仿真器
模拟器和仿真器是帮助设计师验证和调试嵌入式系统的强大工具。
它们能够模拟器件的工作状态，使设计师能够在实际硬件开发之前进行系统验证和功能测试。
五、嵌入式系统设计流程
嵌入式系统设计的流程可以大致分为需求分析、硬件设计、软件开发和验证测试等阶段。
设计师首先需要明确项目需求，并进行合理的需求分析和技术可行性研究。
然后进行硬件设计和软件开发，并进行逐步验证和测试。
最后，对设计的系统进行整体验证和性能测试，确保系统能够稳定可靠地运行。
六、总结
嵌入式系统设计涉及到硬件设计、软件设计和开发工具的选择和应用。
设计师需要具备扎实的电子技术和软件开发知识，并能够根据项
目需求进行合理的技术选择和设计实现。
通过掌握嵌入式系统设计的知识点，设计师能够更好地完成各类嵌入式系统的开发工作，提高开发效率和产品质量。