1、嵌入式系统基本知识讲解
1.嵌入式系统组成简介
串口4
串口1
串口2
设备
1）嵌入式系统硬件系统
嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器 为核心，配臵必要的外围接口部件。在嵌 入式系统设计中，应尽可能选择适用于系 统功能接口的SoC/SOPC芯片，以最少的外 围部件构成一个应用系统，满足嵌入式系 统的特殊要求。 一般包括有 ：嵌入式处理器; 存储器; I/O系统和外设。
硬件抽象层
是硬件功能模块的集合，是对硬设备功能的第一
层抽象，实现基本的IO操作。 所关心的是如何实现硬件功能的软件接口，而不 是设备的管理逻辑。 每个硬件可能有多个端口（设备），对应的硬件 抽象层是对这些端口（设备）操作的基本抽象， 为驱动程序管理这些设备提供接口。上层驱动程 序在不需要了解具体设备硬件信息的情况下，就 可以操作这些设备。
2）板级支持包BSP
BSP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。不同操作 系统有不同的板级支持包。具体完成如下二方面的 功能： ①在系统启动时，完成对硬件的初始化。如对设备 的中断、CPU的寄存器和内存区域的分配等进行操作。 ②为驱动程序提供访问硬件的手段。如系统是统一 编址的，则可以直接在驱动程序中用C语言的函数进 行访问。如是单独编址的，只能用汇编语言编写函 数进行访问。BSP就是为上层的驱动程序提供访问硬 件设备寄存器的函数包。
（3）中间层（驱动层软件）
使用任何外设都需要有驱动程序的支持， 驱动程序不仅要实现设备的基本功能函数， 如初始化、中断响应、发送、接收等，而且 还要提供完备的错误处理函数。中间层为上 层软件提供了设备的操作接口。上层程序只 需调用驱动程序提供的接口，而不用理会设 备具体的内部操作。 驱动层软件（中间层）将系统软件与底 层硬件部分进行了隔离，使得系统的底层设 备驱动程序与硬件无关。具体包括硬件抽象 层HAL和板级支持包BSP。
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。
史上最详细！嵌入式系统知识和接口技术总结
史上最详细！嵌⼊式系统知识和接⼝技术总结1什么是嵌⼊式IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电⽓和电⼦⼯程师协会）对嵌⼊式系统的定义：“⽤于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。
原⽂为：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。
嵌⼊式系统是⼀种专⽤的计算机系统，作为装置或设备的⼀部分。
通常，嵌⼊式系统是⼀个控制程序存储在ROM中的嵌⼊式处理器控制板。
事实上，所有带有数字接⼝的设备，如⼿表、微波炉、录像机、汽车等，都使⽤嵌⼊式系统，有些嵌⼊式系统还包含操作系统，但⼤多数嵌⼊式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。
从应⽤对象上加以定义，嵌⼊式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。
国内普遍认同的嵌⼊式系统定义为：以应⽤为中⼼，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专⽤计算机系统。
⼀个嵌⼊式系统装置⼀般都由嵌⼊式计算机系统和执⾏装置组成,嵌⼊式计算机系统是整个嵌⼊式系统的核⼼，由硬件层、中间层、系统软件层和应⽤软件层组成。
执⾏装置也称为被控对象，它可以接受嵌⼊式计算机系统发出的控制命令，执⾏所规定的操作或任务。
执⾏装置可以很简单，如⼿机上的⼀个微⼩型的电机，当⼿机处于震动接收状态时打开；也可以很复杂，如SONY 智能机器狗，上⾯集成了多个微⼩型控制电机和多种传感器，从⽽可以执⾏各种复杂的动作和感受各种状态信息。
2嵌⼊式系统的组成⼀、硬件层硬件层中包含嵌⼊式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通⽤设备接⼝和I/O接⼝（A/D、D/A、I/O等）。
在⼀嵌⼊式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了⼀个嵌⼊式核⼼控制模块。
软考嵌入式软件工程师考试大纲
软考嵌入式软件工程师考试大纲软考嵌入式软件工程师考试大纲主要包括以下几个方面：一、嵌入式系统基础知识1. 计算机科学基础* 数制及转换：二进制、八进制、十进制和十六进制等常用数制及其相互转换* 数据的表示：数的机内表示（原码、反码、补码、移码，定点和浮点，精度和溢出）* 字符、汉字、声音、图像的编码方式* 校验方法和校验码（奇偶验码、海明校验码、循环校验码）* 算术和逻辑运算：计算机中的二进制数运算方法* 逻辑代数的基本运算和逻辑表达式的化简* 计算机系统结构和重要部件的基本工作原理：CPU和存储器的组成、性能、基本工作原理* 常用I/O设备、通信设备的性能，以及基本工作原理* I/O接口的功能、类型和特点* 虚拟存储存储基本工作原理，多级存储体系* 安全性、可靠性与系统性能评测基础知识：诊断与容错* 系统可靠性分析评价* 计算机系统性能评测方法2. 嵌入式系统硬件知识* 数字电路和逻辑电路基础* 组合电路和时序电路二、嵌入式系统软件知识1. 操作系统基础知识2. 嵌入式软件开发环境与工具3. 嵌入式软件设计模式与架构设计4. 嵌入式软件系统分析与评估5. 嵌入式软件测试与可靠性技术6. 嵌入式软件系统安全与防护7. 嵌入式软件系统维护与升级8. 嵌入式软件系统应用开发与实例分析9. 嵌入式软件系统新技术与发展趋势10. 其他相关领域知识：如物联网、智能家居等新兴领域的知识。
三、嵌入式系统开发实践1. 嵌入式系统开发流程与方法论2. 嵌入式系统硬件平台选型与评估3. 嵌入式系统软件开发环境搭建与配置4. 嵌入式系统软件设计、编码与调试技术5. 嵌入式系统测试与可靠性评估方法6. 嵌入式系统维护与升级策略制定与实践操作7. 嵌入式系统安全防护措施实施方案设计与实践操作8. 其他相关领域实践经验分享与案例分析。
嵌入式的有关知识
嵌入式的有关知识1.什么是嵌入式？嵌入式的定义与特点？(1) 嵌入式系统的定义按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为：“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。
对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。
(2) 嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点与定义不同，它是由定义中的三个基本要素衍生出来的。
不同的嵌入式系统其特点会有所差异。
与“嵌入性”的相关特点：由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型）、电气/气氛环境（可靠）、成本（价廉）等要求。
与“专用性”的相关特点：软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小软、硬件配置等。
与“计算机系统”的相关特点：嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。
与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。
另外，在理解嵌入式系统定义时，不要与嵌入式设备相混淆。
嵌入式设备是指内部有嵌入式系统的产品、设备，例如，内含单片机的家用电器、仪器仪表、工控单元、机器人、手机、PDA 等。
2.什么是嵌入式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。
3.什么是嵌入式操作系统？与其他操作系统相比，嵌入式有那些优势？嵌入式操作系统EOS（Embedded Op eratingSystem）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。
EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。
嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。
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。
嵌入式操作系统基础知识
嵌入式操作系统基础知识嵌入式操作系统是指运行在嵌入式系统中的操作系统。
它是一种特殊的操作系统，具有高度的实时性、可靠性和稳定性，应用于嵌入式系统领域。
嵌入式操作系统的基础知识包括操作系统的概念、嵌入式系统的特点、嵌入式操作系统的分类、嵌入式操作系统的设计原则以及嵌入式操作系统的应用等方面。
首先，操作系统是指管理计算机软硬件资源、控制程序运行、为用户提供接口的系统软件。
在嵌入式系统中，操作系统需要具有高度的实时性和可靠性，能够适应各种硬件平台和应用环境。
其次，嵌入式系统的特点主要包括资源受限、功耗低、体积小、价格低等方面。
这些特点对于嵌入式操作系统的设计和实现都提出了更高的要求。
嵌入式操作系统可以分为裸机操作系统和实时操作系统两种。
裸机操作系统是指没有任何操作系统支持的程序设计，程序本身必须包括对外设的访问和处理，开发难度较大；实时操作系统是指具有高度实时性的操作系统，其特点是实时性好、可靠性高、效率高，常用于控制系统等领域。
常见的实时操作系统包括VxWorks、RTLinux等。
嵌入式操作系统的设计原则主要包括简洁、高效、可靠、可移植等方面。
简洁是指嵌入式操作系统的核心功能尽量简单，代码量要小；高效是指嵌入式操作系统要具有快速响应、占用空间小等特点；可靠是指嵌入式操作系统要具有稳定性、可用性、可维护性等特点；可移植是指嵌入式操作系统应该能够适应各种硬件平台和应用环境。
嵌入式操作系统的应用广泛，包括通信设备、工业自动化、医疗设备、汽车电子、智能家居等领域。
例如，手机中的操作系统就是嵌入式操作系统之一。
总之，嵌入式操作系统是一个广泛应用于嵌入式系统领域的特殊操作系统，具有高度的实时性、可靠性和稳定性。
在嵌入式操作系统的设计和实现中，需要遵循简洁、高效、可靠、可移植等设计原则。
嵌入式操作系统的应用范围广泛，在各种电子产品中都有应用。
嵌入式面试题目试题(3篇)
第1篇一、基础知识1. 问题：简述嵌入式系统的定义和特点。
答案：嵌入式系统是指将计算机技术应用于特定领域，将硬件和软件结合在一起，形成具有特定功能的独立系统。
其特点包括：实时性、可靠性、低功耗、小体积、低成本等。
2. 问题：嵌入式系统与通用计算机系统的区别有哪些？答案：嵌入式系统与通用计算机系统的区别主要有以下几点：（1）设计目标不同：嵌入式系统面向特定应用，通用计算机系统面向通用应用；（2）硬件资源不同：嵌入式系统硬件资源有限，通用计算机系统硬件资源丰富；（3）软件系统不同：嵌入式系统软件系统相对简单，通用计算机系统软件系统复杂；（4）实时性要求不同：嵌入式系统对实时性要求较高，通用计算机系统实时性要求较低。
3. 问题：嵌入式系统中的CPU有哪些特点？答案：嵌入式系统中的CPU具有以下特点：（1）低功耗：为了满足嵌入式系统对功耗的要求，CPU需要具备低功耗的特性；（2）高性能：为了提高嵌入式系统的处理速度，CPU需要具备高性能的特性；（3）可扩展性：为了适应不同的应用需求，CPU需要具备可扩展性；（4）集成度：为了减小嵌入式系统的体积，CPU需要具备高集成度。
4. 问题：什么是嵌入式系统中的裸机？答案：嵌入式系统中的裸机是指没有操作系统和应用程序的CPU。
裸机主要用于学习和实验，也可以用于一些对实时性要求较高的应用。
5. 问题：什么是嵌入式系统中的实时操作系统（RTOS）？答案：实时操作系统（RTOS）是一种专门为实时应用设计的操作系统。
它具有以下特点：（1）实时性：RTOS能够满足实时应用对时间的要求；（2）可靠性：RTOS具有较高的可靠性，能够保证系统稳定运行；（3）可预测性：RTOS的性能可预测，便于应用开发。
二、硬件知识1. 问题：简述嵌入式系统中常用的存储器类型及其特点。
答案：嵌入式系统中常用的存储器类型及其特点如下：（1）RAM（随机存储器）：用于存储临时数据，断电后数据会丢失；（2）ROM（只读存储器）：用于存储程序代码，断电后数据不会丢失；（3）Flash（闪存）：具有RAM和ROM的特点，既可读写，又可断电保存数据；（4）EEPROM（电可擦可编程只读存储器）：可擦写，断电后数据不会丢失。
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1.1.2 中间层
介于硬件层与系统软件层之间，将硬件的细节进行屏蔽，
便于操作系统调用，因此称为为中间层，也称硬件抽象层（ Hardware Abstract Layer,HAL）或板级支持包（Board Support Package）。具有硬件相关性和操作系统相关性特 点。
操作系统
BSP
操作系统统一接口
嵌入式改变未来！
嵌入式系统基础知识
2021/4/14
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嵌入式系统基础知识
1、嵌入式系统总体结构 2、嵌入式系统硬件基础 3、嵌入式系统设计方法
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嵌入式系统组成
驱动器 1 驱动器 2
...... 驱动器 N
机械装置 被控对象
传感器 1 传感器 2
...... 传感器 N
应用层 软件层 中间层
（3）系统级初始化：这是一个以软件初始化为主的过程，主要 是进行操作系统初始化及CPU控制权移交。
中间层2
硬件相关的设备驱动程序
➢ 与初始化过程相反，硬件相关的设备驱动程序的初始 化和使用通常是一个从高层到底层的过程。
➢ BSP不直接使用设备驱动程序通常 ➢ 与操作系统中通用的设备驱动程序关联起来，在应用
1.1.1 硬件层
嵌入式系统硬件通常指除被控对象之外的嵌入式 系统要完成其功能所具备的各种设备，由嵌入式处理 器、存储器系统、通用设备接口（A/D、D/A、I/O等 ）和一些扩展外设组成。
嵌入式系统的硬件层是以嵌入式处理器为核心的
嵌入式系统外设是指为了实现系统功能而设计、提供的 接口或设备
1.1 嵌入式系统的总体结构
1. 微处理器结构
典型的微处理器由控制单元、程序计数器（PC）、 指令寄存器（IR）、数据通道、存储器等组成
控制单元 控制器
处理器 控制/状态
数据通道 数 算字 数逻辑单元
程序计数器 PC
指令寄存器 IR
程序存储器
I/O 存储器
寄存器
R0
。 。。
Rn1
数据存储器
2. 处理器指令执行过程
指令执行过程一般分为： 取指 ➢从存储器中获得下一条执行的指令读入指令寄存器 ➢PC: 程序计数器, 总是指向下一条将要执行的指令 ➢IR: 指令寄存器，用于保持已取得指令 译码 ➢解释指令，决定指令的执行意义 执行 ➢从存储器向数据通道寄存器移动数据 ➢通过算术逻辑单元ALU进行数据操作 存储 ➢从寄存器向存储器写数据
（2）译码
解释指令，决定指令的执行意义
控制单元 控制器
处理器 控制/状态
数据通道 数字逻辑单元
寄存器
PC→100
100 101 102
IR
load R0, M[500]
I/O
存储器 load R0, M[500]
inc R1, R0
store M[501], R1
R0
R1
500 10 501
系统启动 代码
硬件驱动程序
具体硬件初 始化程序
硬
件
中间层1
主要包括系统初始化和设备驱动程序
系统初始化
（1）片级初始化：主要完成CPU的初始化，包括设置CPU的核 心寄存器和控制寄存器，CPU核心工作模式以及CPU的局部总 线模式等—纯硬件初始化过程。
（2）板级初始化：完成CPU以外的其它硬件设备的初始化。除 此之外，还要设置某些软件的数据结构和参数，为随后的系统 级初始化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。
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嵌入式系统硬件基础知识 主要从处理器和存储器进行介绍
冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构 CISC与RISC 影响CPU性能的因素 存储器系统
典型嵌入式系统基本组成－硬件
电源
外围电路
模块
微处理器
时钟
MPU
复位
Flash RAM ROM
USB
外设
LCD
Keyboard
Other
硬件层
应用程序文件系统Biblioteka 图形用户 接口任务管理
实时操作系统 ( RTOS )
BSP / HAL （板极支持包/ 硬件抽象层）
D/A
嵌入式 通用接口
A/D
微处理
ROM
I/O
器
SDRAM
人机交互接口
嵌入式计算机系统
1.1 嵌入式系统的总体结构
目前所提及的嵌入式系统一般指嵌入式计算机系统， 主要包括：硬件层、中间层、系统软件层和应用软件 层4个部分。
（1）取指
处理器从程序存储器中取出指令
控制单元 控制器
处理器 控制/状态
数据通道 数字逻辑单元
寄存器
PC→100
IR
load R0, M[500] I/O
100
存储器 load R0, M[500]
101
inc R1, R0
102 store M[501], R1
R0 R1
500 10 501
...
与普通应用软件区别：不仅要求准确性、安全性和稳 定性，还要满足实际需要并尽可能优化压缩。
复杂嵌入式系统设计流程概括
初期阶段：需求分析，确定功能。 系统功能实现阶段：功能映射具体硬/软件的过程。
因此，欲设计一个好的嵌入式系统必须对嵌入式系统
软硬件都有相应的了解。
嵌入式系统基础知识
1、嵌入式系统总体结构 2、嵌入式系统硬件基础 3、嵌入式系统设计方法
嵌入式硬件层主要包括提供嵌入式计算机正常运行的 最小系统（如电源、系统时钟、复位电路、存储器等 ）、通用I/O口和一些外设及其它设备。嵌入式系统中 间层又称嵌入式硬件抽象层，如硬件驱动程序、系统 启动软件等；嵌入式系统软件层为应用软件层提供系 统服务，如操作系统、文件系统、图形用户接口等； 而应用层主要是用户应用程序。
3．GUI 是 Graphical User Interface 的简称，即图形用 户接口，准确来说 GUI 就是屏幕产品的视觉体验和互 动操作部分。
4．TCP/IP协议包简称Ip Pack，IP Pack是TCP/IP网络 协议软件，通常作为操作系统的一个重要组成部分。
1.1.4 功能层
功能层又基于系统软件开发的应用软件程序组成， 用来完成对被控对象的控制功能。直接与最终用户交 互，决定整个产品的成败，是嵌入式软件的核心部分 ，根据用户需求定做的。
中由通用的设备驱动程序调用，实现对硬件设备的操作
1.1.3 系统软件层
系统软件由操作系统（OS）、文件系统（FS）、图 形用户接口（GUI）、网络系统（NM）及通用组件模 块（如TCP/IP协议包）等组成。
1．RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台
2．FS是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的方法 和数据结构；即在磁盘上组织文件的方法。