嵌入式系统软件开发方向(精)
《嵌入式开发》课件
分类：嵌入式网 络通信技术可以 分为有线网络通 信和无线网络通 信两大类。
有线网络通信： 包括以太网、 USB、串行通信 等，可以实现嵌 入式系统与外部 网络的高速、稳 定、可靠的数据 传输。
无线网络通信： 包括Wi-Fi、蓝 牙、ZigBee等， 可以实现嵌入式 系统与外部网络 的低功耗、远距 离、灵活的数据 传输。
优化方法：对操作 系统进行裁剪和优 化，提高系统性能
移植与优化工具： 使用嵌入式操作系 统移植工具，如 Yo c t o 、 Buildroot等
移植与优化效果： 提高系统稳定性、 降低功耗、提高性 能，满足实际应用 需求。
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嵌入式网络通信技术
嵌入式网络通信技术的概述与分类
概述：嵌入式网 络通信技术是嵌 入式系统与网络 通信技术相结合 的产物，可以实 现嵌入式系统与 外部网络的互联 互通。
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嵌入式软件开发基础
嵌入式软件开发流程
需求分析：明确系统需求，确定功能、 性能、接口等要求
系统设计：进行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件和软件设计，包括 芯片选型、电路设计、软件架构设计等
编码实现：编写源代码，进行单元测试 和集成测试
测试验证：进行系统测试和性能测试， 确保系统稳定可靠
发布部署：将系统部署到目标设备上， 进行现场调试和优化
嵌入式系统的应用领域
工业控制：如自动化生产线、机器人等
医疗设备：如医疗仪器、医疗机器人等
智能家居：如智能家电、智能安防等
汽车电子：如车载导航、汽车电子控制单 元等
消费电子：如智能手机、平板电脑等 航空航天：如卫星、航天器等
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嵌入式硬件平台
ARM处理器架构
ARM处理器架构是一种广泛应用于嵌入式系统的处理器架构 ARM处理器架构的特点是低功耗、高性能、低成本 ARM处理器架构的应用领域包括智能手机、平板电脑、物联网设备等 ARM处理器架构的发展趋势是向高性能、低功耗、高集成度方向发展
嵌入式系统及应用研究方向
嵌入式系统及应用研究方向嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种终端设备中，通过嵌入的方式实现特定功能的计算机系统。
嵌入式系统广泛应用于家用电器、通信设备、医疗设备、交通工具等各个领域，并且随着科技的发展，嵌入式系统的研究方向也不断拓展。
以下是对嵌入式系统及应用研究方向的探讨。
一、嵌入式系统的基础研究方向：1. 硬件设计与控制：嵌入式系统的硬件设计是其基础，包括电路设计、片上系统设计、芯片设计等。
在硬件控制方面，研究人员不仅需要了解各种传感器、执行器等硬件设备的工作原理，还需考虑如何设计高效稳定的控制算法和电路设计，以实现设备的自动化控制。
2. 嵌入式操作系统与驱动开发：嵌入式系统通常需要使用专门的操作系统和驱动程序来管理和控制硬件设备。
研究方向主要包括操作系统的内核设计与实现、驱动程序的开发与优化，以及嵌入式操作系统与硬件设备的兼容性研究等。
3. 实时系统与软件可靠性：嵌入式系统中许多应用要求对系统的实时性能和可靠性有较高的要求。
研究方向主要包括实时任务调度算法的设计与优化、系统实时性能的测评与测试、软件工程与可靠性设计等。
4. 嵌入式软件开发：嵌入式软件开发是嵌入式系统的核心内容之一。
研究方向主要包括嵌入式软件架构设计、嵌入式编程语言和工具的研发、嵌入式软件测试与调试等。
5. 网络与通信技术在嵌入式系统中的应用：随着互联网的普及和物联网的兴起，嵌入式系统越来越多地与外界进行数据交互和通信。
研究方向主要包括网络协议的适配与性能优化、嵌入式系统的远程监控与管理、嵌入式系统的安全性与隐私保护等。
二、嵌入式系统的应用研究方向：1. 智能家居与物联网：智能家居是指通过嵌入式系统和物联网技术实现家庭设备的智能化管理和控制。
研究方向主要包括家庭设备的集成与互操作、智能家居系统的安全性与可靠性、以及智能家居与能源管理、健康监测等领域的结合等。
2. 智能交通与车联网：智能交通系统以及车联网是嵌入式系统的另一个重要应用领域。
!嵌入式系统开发资料(入门必备)
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)4 操作系统 (23)4.1 哪里可以得到os 软件包 (Open Source and LinuxKernel) (25)4.2 安装镜像 (26)4.3 交叉编译 (26)总结 (27)获取更多权威电子书请登录 1 嵌入式开发平台通常嵌入式开发的平台主要包括基于SoC或MCU开发板，板上提供常用的外设、接口和其他功能模块，开发者一般根据自己的应用需要选择适合自己板级开发平台。
嵌入式系统开发
嵌入式系统开发嵌入式系统是指内嵌在其他设备或系统中，实现特定功能的计算机系统。
它通常集成了硬件和软件，通过专门的开发平台进行开发和编程。
嵌入式系统广泛应用于各个领域，如汽车、家电、医疗设备、通信设备等。
本文将围绕嵌入式系统开发展开，介绍嵌入式系统的基本原理、开发流程以及相关技术。
一、嵌入式系统的基本原理嵌入式系统的基本原理是将处理器、存储器、输入输出设备等硬件组件集成在一起，通过操作系统和应用程序实现特定的功能需求。
常见的嵌入式系统采用单片机或微处理器作为核心处理器，具有较小的体积和功耗。
嵌入式系统的设计需要考虑硬件平台的选择、外设的接口设计、系统调度和任务管理等方面。
同时，软件开发也是嵌入式系统的重要组成部分，包括操作系统的移植、设备驱动程序的编写以及应用程序的开发。
二、嵌入式系统开发流程嵌入式系统的开发流程包括需求分析、硬件设计、软件开发、集成测试和发布等环节。
下面将逐一介绍各个环节的内容。
1. 需求分析在嵌入式系统开发之前，需要明确系统的功能需求和性能要求。
通过与用户沟通和需求分析，确定硬件平台、输入输出设备和外部接口等方面的需求。
2. 硬件设计硬件设计是指基于嵌入式系统的功能需求，选择合适的处理器、存储器、外设等硬件组件，并进行相应的电路设计和PCB布局。
硬件设计需要考虑系统的稳定性、扩展性和功耗等因素。
3. 软件开发软件开发是嵌入式系统开发的关键环节。
首先，根据硬件平台的选择，进行操作系统的移植和配置。
然后，编写设备驱动程序，实现对外设的控制和数据交换。
最后，根据系统需求，开发应用程序，实现特定功能。
4. 集成测试集成测试是将硬件和软件进行整合，测试系统的功能和性能是否满足需求。
通过功能测试、性能测试和稳定性测试，发现并修复系统中的缺陷和问题。
5. 发布在集成测试通过后，将嵌入式系统制作成最终产品，进行出厂测试和质量控制。
然后，将产品发布给客户或上线市场。
三、嵌入式系统开发的相关技术嵌入式系统开发涉及到多个技术领域，下面将介绍几个重要的技术。
嵌入式软件开发岗位职责
嵌入式软件开发岗位职责
嵌入式软件开发工程师的主要职责是开发嵌入式系统的软件。
以下是该岗位的详细职责：
1. 开发嵌入式软件
嵌入式软件开发工程师需要负责开发嵌入式系统的软件，包括系统的驱动程序、应用程序和操作系统等。
2. 设计软件架构
嵌入式软件开发工程师需要设计并实现软件架构，在确保系统功能满足要求的同时，保证软件的可扩展性、可维护性和可靠性。
3. 编写代码
嵌入式软件开发工程师需要编写高质量的代码，确保软件的正确性和稳定性。
他们需要熟悉嵌入式软件开发的编程语言和开发工具，如C、C++、ASM等。
4. 软件测试和调试
嵌入式软件开发工程师需要对软件进行测试和调试，确保软件能够按照规格书和设计要求运行。
5. 协作开发
嵌入式软件开发工程师需要与硬件开发工程师、系统架构师和测试工程师协作开发，确保软件与硬件配合良好，并满足系统的非功能性要求。
6. 文档编写
嵌入式软件开发工程师需要编写软件设计文档、测试文档和用户手册等，确保软件开发过程的可追溯性，在提供技术支持时也能够相应地解答问题。
7. 技术研究
嵌入式软件开发工程师需要研究新的软件技术和工具，不断提高自己的技能和知识，确保自己在行业内处于领先水平。
总之，嵌入式软件开发工程师是嵌入式系统中不可或缺的组成部分，他们的职责涵盖了软件的开发、测试、维护和改进，以确保系统能够正常运行，并满足用户的需求。
嵌入式软件开发流程图
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在使用这种调试方式时，被调试程序首先通过 ROM 监视器下载到目标机，然后在 ROM 监视器的监控下完成调试。
优点：ROM 监视器功能强大，能够完成设置断点、单步执行、查看寄存器、修改存空 间等各项调试功能。
确定：同软件调试一样，使用 ROM 监视器目标机和宿主机必须建立通信连接。 其原理图如图 4.20 所示。
标机的区别。
下面分别就软件调试桩方式和硬件片上调试两种方式进行详细介绍。
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（1）软件方式。 软件调试主要是通过插入调试桩的方式来进行的。调试桩方式进行调试是通过目标操
作系统和调试器分别加入某些功能模块，二者互通信息来进行调试。该方式的典型调试器有 gdb 调试器。
gdb 的交叉调试器分为 GdbServer 和 GdbClient，其中的 GdbServer 就作为调试桩在安 装在目标板上，GdbClient 就是驻于本地的 gdb 调试器。它们的调试原理图如图 4.19 所示。
嵌入式软件的开发工具根据不同的开发过程而划分，比如在需求分析阶段，可以选择 IBM 的 Rational Rose 等软件，而在程序开发阶段可以采用 CodeWarrior（下面要介绍的 ADS 的一个工具）等，在调试阶段所用的 Multi-ICE 等。同时，不同的嵌入式操作系统往往会有 配套的开发工具，比如 Vxworks 有集成开发环境 Tornado，WindowsCE 的集成开发环境 WindowsCE Platform 等。此外，不同的处理器可能还有对应的开发工具，比如 ARM 的常用 集成开发工具 ADS、IAR 和 RealView 等。在这里，大多数软件都有比较高的使用费用，但也 可以大大加快产品的开发进度，用户可以根据需求自行选择。图 4.16 是嵌入式开发的不同 阶段的常用软件。
《嵌入式软件开发》课件
VxWorks是一种实时操作系统，广泛应用于航空航天、军事等领域。 它具有高度的可靠性和实时性，能够满足严苛的实时任务需求。
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Android
Android是一种基于Linux的开源操作系统，主要用于移动设备。由于
其开放性和丰富的应用生态，Android也被广泛应用于嵌入式领域，如
智能家居、物联网设备等。
数据加密、数据备份与恢复
数据安全与隐私保护问题是嵌入式软 件开发中不可忽视的问题之一。由于 嵌入式系统通常涉及到敏感数据和隐 私信息，如果程序中存在数据泄露或 数据损坏问题，会导致严重的信息安 全和隐私侵犯问题。
解决方案： 对敏感数据进行加密处理 ，使用数据备份与恢复机制，确保数 据的完整性和安全性。同时加强用户 隐私保护意识，避免敏感信息的泄露 和滥用。
时钟管理问题
时钟不准确、时钟同步
时钟管理问题也是嵌入式软件开发中常见的问题之一。由于嵌入式系统 的时钟资源有限，如果程序中存在时钟不准确或时钟同步问题，会导致
系统时间错误或数据采集错误。
解决方案： 使用高精度时钟源，优化时钟配置，实现时钟同步和校准， 确保系统时间的准确性。
多任务并发问题
01
任务优先级、任务同步
外设接口
用于连接外部设备，扩展嵌入 式系统的功能。
嵌入式系统的软件架构
操作系统
负责资源管理和任务调度，提供系统服务。
驱动程序
用于管理硬件设备，实现与操作系统的通信 。
应用程序
实现特定功能的软件，直接与硬件交互。
嵌入式中间件
提供跨平台的通信和数据交换服务。
嵌入式软件开发工具与环境
IDE（集成开发环境）
《嵌入式软件开发》PPT课 件
嵌入式系统设计和开发流程
嵌入式系统设计和开发流程
嵌入式系统是一种集成硬件和软件的计算机系统，用于控制和管理特定设备或系统的操作。
嵌入式系统设计和开发的流程可以分为以下几个步骤：
1. 需求分析：在设计和开发嵌入式系统之前，首先需要明确系统的需求和目标。
这包括定义系统功能、性能要求、软硬件平台选择和接口需求等。
2. 系统架构设计：根据需求分析的结果，进行系统架构设计。
这包括确定系统模块和组件、定义模块之间的接口和交互方式等。
3. 硬件设计：根据系统架构设计，进行硬件设计。
这包括电路设计、电路板布局、选型和采购等。
4. 软件开发：根据系统架构设计和硬件设计，进行嵌入式软件的开发。
这包括编写嵌入式软件的代码、进行软件测试和调试等。
5. 集成和测试：将硬件和软件进行集成，并进行系统测试。
这包括验证系统功能和性能、调试和修复可能的缺陷等。
6. 部署和维护：完成系统开发和测试后，将系统部署到实际应用环境中，并进行系统维护和升级。
在嵌入式系统设计和开发的流程中，需求分析是关键的一步，它决定了整个系统设计的方向和目标。
同时，硬件设计和软件开发也是非常重要的步骤，需要团队成员进行密切合作和协调。
在整个流程中，测试和验证也是不可忽视的，它可以帮助发现和解决潜在的问题和缺陷。
准确的嵌入式系统设计和开发流程有助于提高开发效率和产品质量，同时也能帮助保证系统的可靠性和稳定性。
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时间安排
• 本专业（方向）前两个学年安排基础教育 课程和学科基础教育课程学习，第三学年 安排专业教育课程学习，第七学期在校内 或校外安排专业实训，第八学期在校外进 行企业实习及毕业设计（论文）。
课程设置
• 专业基础课程：计算机科学导论、C语言程 序设计、离散数学、面向对象程序设计 (C++)、数据结构与算法、计算机组成原理、 计算机网络、操作系统、数据库原理 • 软件工程方面的专业课程：软件工程基础、 软件代码开发技术、 UML建模与实践
• 本专业（方向）学生应掌握扎实的计算机 科学、软件工程和嵌入式系统的基本理论 和知识，具备从事嵌入式软件系统的分析、 设计、开发、管理和维护等工作的能力。
毕业生所具备的专业能力
• 具有扎实的自然科学基础和较好的计算机 基础； • 对软件系统、计算机系统、信息系统及计 算机软件相关系统的认识能力； • 具备扎实的理论基础，能够全面通晓计算 机科学、软件工程和嵌入式系统的基础知 识； • 掌握嵌入式系统的相关知识，具有嵌入式 软件编程的实践能力;
软件工程
嵌入式软件开发方向
嵌入式开发前景
• 嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展 前途的IT应用领域之一，像常见到的手 机、PDA、机顶盒、高清电视(HDTV)、路 由器、汽车电子、智能家电、医疗仪器、 航天航空设备等等都是典型的嵌入式系 统。
嵌入式系统软件开发的应用前景
• 目前我国嵌入式系统发展最大制约因素是稀缺人才， 这主要有三方面的原因： • 一是与目前我们高校的专业设置有关，我国高校的 计算机教育普遍以应用软件为主，很少涉及嵌入式 软件的课程，因此企业很难招聘到马上可以投入嵌 入式软件开发的实战型人才； • 二是嵌入式领域门槛相对较高，知识要求比较全面， 而且需要一定的实验环境（开发板和工具软件）和 有经验的人进行指导； • 三这一领域较新，发展太快，掌握这些新技术的人 才是很难找的。
培养目标
• 本专业（方向）面向通信、交通、能源、 科研院所、军事部门、高等院校、政府部 门等，培养具有良好的科学素养，适应社 会主义现代化建设需要，德、智、体、美 全面发展，理工结合，软件工程基础扎实、 素质全面、实践能力和创造能力强的工程 人才，能够从事嵌入式系统软件开发、设 计等研究和应用。
基本编语言程 序设计、Java程序设计、.net程序设计 （C#）、专业方向模块限选课（嵌入式C语 言开发技术 、嵌入式软件测试 、J2me嵌入 式开发技术 、嵌入式系统导论 等）
实践性教学环节
• 程序设计实训、数据结构与算法课程设计、 数据库课程设计、软件工程实训、操作系 统课程设计、嵌入式系统实训、企业实习 与毕业设计（论文）等。