嵌入式微处理器结构与应用课程设计报告
嵌入式课程设计报告完整版
目录前言 (2)一、U-Boot分析 (3)1、引导程序U-Boot第一阶段分析 (3)2、引导过程 (4)3、程序流程图 (8)二、程序设计 (8)三、心得体会 (9)前言ARM嵌入式处理器已被广泛应用于消费电子厂品、无线通信、网络通信和工业控制等领域。
在嵌入式操作系统中，Linux、Vxworks、WinCE三足鼎立，其中Linux由于其开源性、稳定性、安全性、可裁剪性更是一支独秀。
在嵌入式系统中，如何实现在ARM平台下Linux操作系统的引导工作是嵌入式技术开发的重要环节。
BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。
通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。
在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序（注，有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader 来完成。
比如在一个基于ARM7TDMI core的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。
一、U-Boot分析嵌入式Linux系统中常用的Bootloader引导程序有U-Boot，redboot, blob 和vivii等,其中U-Boot遵循GPL条款的开放源码项目，功能最为强大，U-Boot 对PowerPC系列处理器支持最丰富，同时还支持MIPS,x86,ARM,XScale等诸多常用系列的处理器；U-Boot引导程序分为Stage1和Stage2量大部分，Stage1中主要包括设备初始化、中断设置、时间设置和储存器初始化等工作，并且采用汇编语言实现，而一些通用功能大多采用C语言实现，放在Stage2中。
1、引导程序U-Boot第一阶段分析Stage1的代码在CPU/arm920t/start.s中定义，它包括从系统上电后在0x00000000地址开始执行的部分。
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调试工具
使用GDB等调试工具进行程序调试， 可实现断点设置、变量查看、堆栈跟
踪等功能。
版本控制工具
使用Git等版本控制工具进行代码管理 ，实现多人协作开发、版本回溯等功 能。
性能分析工具
使用Valgrind等性能分析工具进行程 序性能分析，可实现内存泄漏检测、 函数调用关系分析等功能。
课程设计总结与展望
总结本次课程设计的经验教训和收 获，展望嵌入式系统未来的发展趋 势和应用前景。
02
硬件平台选择与搭建
常见嵌入式硬件平台比较
ARM平台
高性能、低功耗，广泛应用于智能手机、 平板电脑等移动设备。
PowerPC平台
高性能、高可靠性，适用于工业控制、航 空航天等高端应用设备、 数字电视等领域。
07
总结与展望
本次课程设计收获总结
理论与实践结合
通过本次课程设计，深入理解了 嵌入式系统的基本原理，同时将 理论知识应用于实际项目中，实 现了理论与实践的有机结合。
技能提升
在课程设计过程中，掌握了嵌入 式系统开发的基本技能，包括硬 件设计、软件编程和调试技术等 。
团队合作
与团队成员紧密合作，共同完成 了课程设计的任务，提高了团队 协作和沟通能力。
05
系统实现过程与代码展示
关键模块代码实现技巧分享
模块化设计
将系统划分为多个独立的功能模块，每个模块具有明 确的接口和功能，便于代码的管理和复用。
高效算法选择
针对系统需求，选择合适的算法和数据结构，以提高 代码执行效率。
代码优化
通过减少冗余代码、提高代码可读性和可维护性，降 低系统资源消耗。
系统集成测试方法论述
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嵌入式系统课程设计报告
嵌入式系统课程设计报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握嵌入式系统的基本概念、原理和设计方法，能够运用嵌入式系统进行实际项目的开发和实现。
具体来说，知识目标包括了解嵌入式系统的定义、特点、分类和应用领域；掌握嵌入式系统的硬件和软件组成及工作原理；熟悉嵌入式操作系统的基本概念和常用操作系统。
技能目标包括能够使用嵌入式系统开发工具和平台进行程序设计和调试；具备嵌入式系统硬件电路的设计和调试能力；能够运用嵌入式系统进行实际项目的开发和实现。
情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识和团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力和责任感。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括嵌入式系统的基本概念、原理和设计方法。
具体包括以下几个方面：1. 嵌入式系统的定义、特点、分类和应用领域；2. 嵌入式系统的硬件组成，如处理器、存储器、输入输出接口等；3. 嵌入式系统的软件组成，如固件、操作系统、应用程序等；4. 嵌入式操作系统的基本概念和常用操作系统；5. 嵌入式系统的设计方法和开发流程；6. 嵌入式系统硬件电路的设计和调试方法；7. 嵌入式系统在实际项目中的应用和案例分析。
三、教学方法为了实现课程目标，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
通过多样化的教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性。
具体教学方法如下：1. 讲授法：通过讲解嵌入式系统的基本概念、原理和设计方法，使学生掌握相关知识；2. 讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神；3. 案例分析法：通过分析实际项目案例，使学生了解嵌入式系统在实际中的应用和设计方法；4. 实验法：通过实验操作和调试，锻炼学生的动手能力和实际问题解决能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的嵌入式系统教材，为学生提供系统的学习资料；2. 参考书：推荐学生阅读相关参考书籍，丰富学生的知识体系；3. 多媒体资料：制作课件、教案等多媒体教学资料，提高课堂教学效果；4. 实验设备：准备嵌入式系统开发板、仿真器等实验设备，为学生提供实践操作的机会。
电子科技大学微处理器与嵌入式系统设计实验报告一
电⼦科技⼤学微处理器与嵌⼊式系统设计实验报告⼀微处理器系统结构与嵌⼊式系统设计实验报告微处理器系统结构与嵌⼊式系统设计实验名称 ARM基础编程实验⼀、实验⽬的1.熟悉并掌握常⽤ARM汇编指令2.熟悉并掌握“C＋汇编”混合编程技术3.熟练使⽤ARM软件开发调试⼯具Keil⼆、实验内容1.学习使⽤Keil开发⼯具2.使⽤ARM汇编语⾔，编程实现1+2+……+N累加运算功能3.使⽤C调⽤汇编函数，实现字符串拷贝功能4.使⽤汇编调⽤C函数，实现求和运算功能5.使⽤ARM汇编语⾔，实现冒泡排序算法（选做）三、实验步骤1.实验1.1：运⾏Keil，建⽴⼯程⽂件，单步运⾏调试演⽰⽰例程序，深刻理解每⼀条指令，观察寄存器，内存空间的变化。
2.实验1.2：⽤汇编语⾔实现1+2+...+N的累加：a)建⽴新⼯程，加⼊实验1.2⽂件夹中的sum.s。
b)⽤汇编补充算法核⼼部分，代码参考流程图如下图1.1所⽰。
c)使⽤单步调试，仔细观察过程中关键寄存器值的变化。
微处理器系统结构与嵌⼊式系统设计实验报告RO=R0+R1R1=R1+1SUM_END结果溢出？R1>=NNOYESYESNO图1.13. 实验1.3：C 调⽤汇编实现字符串拷贝功能：a) 建⽴新⼯程，加⼊实验1.3⽂件夹中的main.c 和testfile.s(同⼀个⼯程下添加两个⽂件⼀起编译)。
b) 补充完成源代码中缺失的部分，分别实现1. 拷贝源字符串的⼀个字节到R2中;2. 将拷贝的字节复制到⽬标空间。
c) 运⾏Debug 进⾏调试。
4. 实验1.4：汇编调⽤C 实现求和1+2+ (10)a) 建⽴新⼯程，加⼊实验1.4⽂件夹中的sum.c 和testfile.s(同⼀个⼯程下添加两个⽂件⼀起编译)。
b) 补充完成源代码中缺失的部分，通过调⽤c 函数g()实现1+2+3+glovb1，结果存在R8中。
c) 运⾏Debug 进⾏调试5. 实验1.5：ARM 汇编实现冒泡算法：a) 建⽴新⼯程，加⼊实验1.5⽂件夹中的maopao.s 。
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案第一章：微处理器概述1.1 微处理器的定义与发展历程1.2 微处理器的组成与工作原理1.3 微处理器的性能指标1.4 嵌入式系统与微处理器的关系第二章：微处理器指令系统2.1 指令系统的基本概念2.2 常见的指令类型及其功能2.3 指令的寻址方式2.4 指令执行过程第三章：微处理器存储系统3.1 存储器的分类与特点3.2 内存管理单元（MMU）3.3 存储器层次结构与缓存技术3.4 存储系统的性能优化第四章：微处理器输入/输出系统4.1 I/O 接口的基本概念与分类4.2 常见的I/O 接口技术4.3 直接内存访问（DMA）4.4 interrupt 与事件处理第五章：嵌入式系统设计概述5.1 嵌入式系统的设计流程5.2 嵌入式处理器选型与评估5.3 嵌入式系统硬件设计5.4 嵌入式系统软件设计第六章：嵌入式处理器架构与特性6.1 嵌入式处理器的基本架构6.2 嵌入式处理器的分类与特性6.3 嵌入式处理器的发展趋势6.4 嵌入式处理器选型considerations 第七章：数字逻辑设计基础7.1 数字逻辑电路的基本概念7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 组合逻辑电路与触发器7.4 微处理器内部的数字逻辑设计第八章：微处理器系统设计与验证8.1 微处理器系统设计流程8.2 硬件描述语言（HDL）与数字逻辑设计8.3 微处理器系统仿真与验证8.4 设计实例与分析第九章：嵌入式系统软件开发9.1 嵌入式软件的基本概念9.2 嵌入式操作系统与中间件9.3 嵌入式软件开发工具与环境9.4 嵌入式软件编程实践第十章：嵌入式系统应用案例分析10.1 嵌入式系统在工业控制中的应用10.2 嵌入式系统在消费电子中的应用10.3 嵌入式系统在医疗设备中的应用10.4 嵌入式系统在其他领域的应用案例分析第十一章：嵌入式系统与物联网11.1 物联网基本概念与架构11.2 嵌入式系统在物联网中的应用11.3 物联网设备的硬件与软件设计11.4 物联网安全与隐私保护第十二章：实时操作系统（RTOS）12.1 实时操作系统的基本概念12.2 RTOS的核心组件与特性12.3 常见的实时操作系统及其比较12.4 实时操作系统在嵌入式系统中的应用第十三章：嵌入式系统功耗管理13.1 嵌入式系统功耗概述13.2 低功耗设计技术13.3 动态电压与频率调整（DVFS）13.4 嵌入式系统的电源管理方案第十四章：嵌入式系统可靠性设计14.1 嵌入式系统可靠性概述14.2 故障模型与故障分析14.3 冗余设计技术与容错策略14.4 嵌入式系统可靠性评估与测试第十五章：现代嵌入式系统设计实践15.1 现代嵌入式系统设计挑战15.2 多核处理器与并行处理15.3 系统级芯片（SoC）设计与集成15.4 嵌入式系统设计的未来趋势重点和难点解析第一章：微处理器概述重点：微处理器的定义、发展历程、组成、工作原理、性能指标。
嵌入式微处理器结构_实验报告1
:
模块：
串口：
网络接口：
New（新建）工程
保存位置为D：\shb；
成功创建工程
5、思考题
（1）写出嵌入式系统的定义和应用，嵌入式有哪些开发工具？
硬件部分可以分成嵌入式处理器和外部设备。
处理器是整个系统的核心，负责处理所有的软件程序以及外部设备的信号。
外部设备在不同的系统中有不同的选择。
比如在汽车上，外部设备主要是传感器，用于采集数据；而在一部手机上，外部设备可以是键盘、液晶屏幕等。
软件部分可以分成两层，最靠近硬件的是嵌入式操作系统。
操作系统是软硬件的接口，负责管理系统的所有软件和硬件资源。
操作系统还可以通过驱动程序与外部设备打交道。
最上层的是应用软件，应用软件利用操作系统提供的功能开发出针对某个需求的程序，供用户使用。
用户最终是和应用软件打交道，例如在手机上编写一条短信，用户看到的是短信编写软件的界面，而看不到里面的操作系统以及嵌入式处理器等硬件。
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int frame_current;
int frame_using[VIDEO_MAX_FRAME]; // 这两个变量用于双缓冲
}; typedef struct _v4l_struct v4l_device;
这些数据结构都是由Video4Linux支持的，它们的用途如下：
（1）程序中定义的数据结构
struct _v4l_struct
{
int fd; // 保存打开视频文件的设备描述符
struct video_capability capability;
struct video_picture picture;
struct video_mmap mmap;
struct video_mbuf mbuf;
（1）在arm linux的kernel目录下make menuconfig。
（2）首先(*)选择Multimedia device->下的Video for linux。加载video4linux模块，为视频采集设备提供编程接口；
（3）然后在usb support->目录下(*)选择support for usb和usb camera ov511 support。这使得在内核中加入了对采用OV511接口芯片的USB数字摄像头的驱动支持。
三、课程设计设备及工具
硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式实验仪、PC机、ov511摄像头；
软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0、MINICOM、AMR-LINUX开发环境。
四、设计方案
本次课程设计采用arm10开发平台。该平台采用Samsung公司的处理器S3C2410。该处理器内部集成了ARM公司 ARM920T处理器核的32位微控制器，资源丰富，带独立的16KB的指令Cache和16KB数据Cache、LCD控制器、RAM控制器、NAND 闪存控制器、3路UART、4路DMA、4路带PWM的Timer、并行I/O口、8路10位ADC、Touch Screen接口、I2C接口、I2S接口、2个USB接口控制器、2路SPI，主频最高可达203MHz。在处理器丰富资源的基础上，还进行了相关的配置和扩展，平台配置了16MB 16位的Flash和64MB 32位的SDRAM。通过以太网控制器芯片DM9000E扩展了一个网口，另外引出了一个HOST USB接口。通过在USB接口上外接一个带USB口的摄像头，将采集到的视频图像数据放入输入缓冲区中。然后，对缓冲区中的视频数据进行压缩成帧，并把每一帧图片在网页中显示出来，每秒钟刷新两次，得到一个动态的视频界面，然后通过局域网访问该主机的网页，得到网络视频信息。本次课程设计主要是完成得到视频图片及网页刷新的过程。
《微处理器与嵌入式系统设计》实验报告
《微处理器与嵌入式系统设计》实验报告
微处理器与嵌入式系统设计实验报告
实验目的
本实验旨在通过使用微处理器和嵌入式系统设计，加深对相关
概念和原理的理解，并能够实际运用这些知识进行系统设计与开发。
实验步骤
1. 阅读相关理论材料，了解微处理器和嵌入式系统设计的基本
概念和原理。
2. 确定实验所需的硬件和软件资源，并进行准备工作。
3. 根据实验要求，进行系统设计与开发。
4. 实施系统测试与调试，确保系统正常运行。
5. 撰写实验报告，总结实验过程及结果。
实验结果
本实验按计划完成了实验步骤，并成功设计并开发了一个微处
理器和嵌入式系统。
实验分析
通过本实验，进一步加深了对微处理器和嵌入式系统设计的理解。
通过实践，我们能够更好地掌握其设计原理和应用技术，并能够运用这些知识解决实际问题。
总结
通过本次实验，我们深入研究了微处理器和嵌入式系统设计的基本概念和原理，并通过实践运用这些知识进行系统设计与开发。
通过实验的完成，我们对微处理器和嵌入式系统设计有了更深入的了解，对其应用领域和技术有了更清晰的认识。
参考文献
- [参考文献1]
- [参考文献2]。
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《嵌入式微处理器结构与应用》
课程设计报告
题目：电子菜单
一、课程设计的目的和主要内容：
目的：《嵌入式微处理器结构与应用》课程设计是软件工程本科专业的专业实践课程，结合在课程中学到的嵌入式系统的开发和调试方法，对学生在嵌入式系统设计和应用开发的基本技能方面进行综合的检验和实践。
是学生在学习完《嵌入式微处理器结构与应用》课程之后的一个重要的实践环节。
要求学生在教师的指导下，综合运用已学过的嵌入式微处理器相关的各种知识和技能，以小组协作的方式完成一项较为完整、并具有一定难度的课程设计任务。
使学生总结本课程的主要知识点，提高学生的实际动手能力，为学生今后进一步学习和从事嵌入式系统相关的研究与开发打下坚实的基础。
内容：基于实时操作系统，学会复杂应用程序的基本开发方法，结合课程实验学到的知识，编写一个能综合应用液晶屏、触摸屏、键盘并结合简单文件系统API函数的界面应用。
要求具备基本的三个界面：初始界面、点菜界面、结束界面，基本实现点菜的全过程。
二、基本的设计思路或程序流程图描述:
基于MVC勺设计模式，将程序分成三大独立的部分：模型（逻辑）部分、视图部分、控制部分。
这三大部分的关系如下：
程序总流程图:
百度文库-让每个人平等地提升自我
初始化程序， 打开启动画面线程 关闭线程 点菜结束按钮 判断消息 类型 判断操 作类型 判断单 击内容 判断控 件类型 判断该菜单条目 的 状态，进行相应的逻 辑和视图更新 本人负责: 打开线程 界面控件 翻页按钮 加载菜单数据 显示启动动 画 键盘消息 显示点菜结束 画面和总价 程序 菜单条目 进行菜单的上下 滚动 关闭按钮 单击 拉动 重置逻辑数 据，显示最初 的点菜界面 关闭启动画面线程, 显示点菜画面 显示程序结束画 面 进行菜单的翻页 等待系统消息 触摸屏消息 、视图部分:
LCD驱动、绘图部分：
由于ucos提供的绘图API的效率每秒只有3至5幅图，而且不能直接操作LCD的后台缓冲区，满足不了流畅的菜单滚动效果，所以必须重写LCD驱动和绘图函数。
重写之后：
pbuf:LCD后台缓冲区的指针，可以直接操作。
void kLCD_Refresh():LCD刷新函数，跟原驱动相差不大。
void kLCD_Part_Refresh(int Wnd_x1,int Wnd_y1,int Wnd_x2,int Wnd_y2):LCD 局部刷新函数，在局部绘图的情况下可以获得更高的效率。
一一
只要调节LCD后台缓冲区指针pbuf的位置，再调用上面两个刷新程序，就可以实现快速滚动画面，可以达到每秒20至25幅图。
void LoadBMP(U16* pBMP,char* file name,i nt bmpWidth,i nt bmpHeight) :力卩
载图片的函数，加图片加载到内存加快系统的运行。
void PaintBMP(U16* screen,U16* pBMP,int bmpX,int bmpY,int bmpWidth,int bmpHeight):绘制图片函数，实现在任一缓冲区上绘制图片的功能。
void ClreaLCD():清屏函数。
三、交叉开发环境的建立和主要的调试步骤及其遇到的主要问题
和解决的方法：
交叉开发环境的建立，在宿主机上运行ADS开发软件来编译源程序，再通过串口将目标程序下载到ARM2410-祈发板上运行。
主要通过JTAG来调试程序，用ADS的调试工具来查看寄存器和变量的变化。
遇到的问题有：
1. 触摸屏没有反应，程序并没有错误。
解决方法：用一个较新的库文件代替原来的库文件。
2. 一些图片显示不正常，可能是驱动的问题。
解决方法：改变图片的尺寸就可以正常显示了。
3. 加载较大的数据到内存出现内存错误。
解决方法：采用动态内存分配。
四、主要的设计结果和设计的总结，和需要进一步完善的问题:
设计结果：
程序在ARM2410-祈发板上运行:
点菜界面:
点菜结束界面:
设计总结：
通过电子菜单的综合试验，掌握了开发嵌入式应用程序的流程，了解了嵌入式系统及其编程的一些特点。
1 •对嵌入式操作系统UC/OS-II系统有了一定的了解。
UC/OS-II系统的核心是
任务调度，用户可以定义不同的任务及优先级，UC/OS-II来负责进行调度。
这
使得用户应用编程比较方便，把精力更多地放在程序功能的分析以及任务的设计与实现，发挥的空间非常大。
2 •嵌入式系统的另一个特点是不明显把应用程序和操作系统区分开，它们是融合在一起的。
在UC/OS-II系统中编写综合实验时，程序结构是比较清晰的，因为UC/OS-II是一个多任务系统。
可以将一个综合的功能分为几个简单的小功能，每一个小功能具体表现为程序运行时的一个任务，但是程序编写时要谨慎处理任务与任务之间的通信，以及任务交出或占有CPU的时机等细节。
进一步完善方案：
1 •使用多任务，可以加上动态图片，可以使界面更加美观。
2•—般情况下，菜的种类较多，需要定义多个点菜界面，同时要协调好各个界面之间的关系以及正确响应键盘和触摸屏。