有操作系统的嵌入式系统软件开发
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。
基于天脉1型嵌入式操作系统光纤航姿软件开发
电子产品世界基于天脉1型嵌入式操作系统光纤航姿软件开发Development of AHRS software based on ACoreOS 1.X operating system张 斌 （陕西宝成航空仪表有限责任公司，陕西 宝鸡 721006）摘 要：本文介绍了基于国产天脉1型操作系统的光纤航姿软件开发。
在充分分析国产天脉1型操作系统特点、开发环境和任务调度方式的基础上，结合光纤航姿软件的功能需求和结构组成，重点进行了软件周期的划分、设计和实现。
测试和试验结果表明，基于国产天脉1型操作系统的光纤航姿软件具备强实时、稳定性高并支持多任务的特点。
关键词：光纤航姿软件；天脉1；ACoreOS1.X0 引言斯诺登的棱镜门和中兴事件曝光后，如何在国防装备中采用国产系统以提高装备自主性、安全性，防范可能存在的漏洞和后门，已经成为国防装备战线迫切需要解决的问题。
天脉1 型嵌入式操作系统（简称：天脉1，英文名：ACoreOS1.X）是航空工业西安航空计算所研发的针对航空、航天应用需求而设计的具有完全自主知识版权的嵌入式国产操作系统[1]；是在航空、航天等对系统实时性、安全性、可靠性有极高需求的领域中使用的嵌入式操作系统。
目前，天脉1嵌入式操作系统已在我国多型军、民用航空装备上得到广泛应用。
本文介绍了基于天脉1操作系统设计的光纤航姿系统的组成和原理，描述了光纤航姿软件的任务划分、任务调度。
1 天脉1操作系统简介天脉1采用标准C 语言与汇编语言混合开发，按照GJB和DO-178B进行研发和测试，是一款面向多任务应用的强实时嵌入式系统平台，能够协助编程者管理嵌入式系统硬件资源，显著降低应用软件开发和维护难度。
天脉1主要有如下功能：● 采用微内核设计，组件可配置、裁剪；● 支持PPC、x86、ARM等主流处理器，支持龙芯、飞腾等国产处理器；● 采用层次化微结构，微内核和硬件相隔离开来，方便硬件平台的升级；● 存储管理支持MMU存储保护，关键数据区用户可进行防篡改保护；● 采用实时多任务调度，支持优先级抢占和时间片轮转，任务切换以及中断响应可达到微秒级；● 提供消息队列、环形缓冲等多种任务间通信机制，提供信号量、事件等任务同步机制；● 支持对高速数据/指令缓存（CACHE）的管理；● 支持周期任务；● 提供与VxWorks兼容的API接口。
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。
国产天脉1型操作系统的嵌入式软件开发配置
国产天脉1型操作系统的嵌入式软件开发配置张斌(陕西宝成航空仪表有限责任公司研发中心,宝鸡721006)摘要:本文介绍了中航631所研制的天脉1型嵌入式实时操作系统,分析了天脉1型操作系统及相关平台的配置方式㊂针对M S L层及O S层特点,在P1013硬件系统上实现了天脉1的配置和工程应用㊂应用结果表明,基于天脉1型操作系统的嵌入式软件具备强实时㊁稳定性高并支持多任务的特点,能够提高武器装备质量㊂关键词:天脉1操作系统;嵌入式;M S L配置中图分类号:T P319文献标识码:AE m b e d d e d S o f t w a r e C o n f i g u r a t i o n o f A C o r e O S1.X O p e r a t i n g S y s t e mZ h a n g B i n(A V I C S HA N X I B A O C H E N G A V I A T I O N I N S T R UM E N T C o.,L t d.,B a o j i721006,C h i n a)A b s t r a c t:T h e A C o r e O S1.X e m b e d d e d r e a l-t i m e o p e r a t i n g s y s t e m i s i n t r o d u c e d i n t h e p a p e r.T h e c o n f i g u r a t i o n o f A C o r e O S1.X o p e r a t i n g s y s t e m a n d r e l a t e d p l a t f o r m s a r e a n a l y z e d.A c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f M S L l a y e r a n d O S l a y e r,t h e s y s t e m i s i m p l e m e n t e d o n P1013h a r d w a r e s y s t e m.T h e e n g i n e e r i n g r e s u l t s s h o w t h a t t h e e m b e d d e d s o f t w a r e b a s e d o n A C o r e O S1.X o p e r a t i n g s y s t e m h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s t r o n g r e a l-t i m e,h i g h s t a b i l i t y a n d m u l t i t a s k s u p p o r t,w h i c h c a n i m p r o v e t h e q u a l i t y o f w e a p o n e q u i p m e n t.K e y w o r d s:A C o r e O S1.X o p e r a t i n g s y s t e m;m e a s u r e m e n t o f r e l a t i v e l e v e l;M S L c o n f i g u r a t i o n0引言嵌入式实时操作系统是管理嵌入式计算机软件/硬件资源㊁为应用软件提供运行平台的核心基础软件㊂在我国的航空装备上曾经大量使用了国外的商用操作系统(如V x W o r k s等),但是由于不掌握核心技术,难以发现和消除这些系统中可能存在的安全隐患,对国家和航空装备的安全性造成严重的影响㊂因此,嵌入式实时操作系统国产替代势在必行㊂天脉1型嵌入式操作系统(简称天脉1,英文名为A C o r e O S1.X)是中航工业西安航空计算所研发的针对航空应用需求设计的机载嵌入式实时操作系统,能够完全满足机载环境所提出的强实时㊁高安全㊁高可靠㊁高确定㊁可裁剪㊁可升级等特殊要求㊂目前,天脉1型嵌入式操作系统已在我国多型军㊁民用航空装备上广泛应用㊂本文介绍了天脉1型操作系统在P1013硬件系统上的配置方法㊂1天脉1操作系统简介天脉1操作系统(A C o r e O S)采用C语言与汇编语言开发,按照G J B和D O178B进行研发测试,是一款面向多任务应用的强实时性嵌入式操作系统,能够协助用户管理嵌入式系统硬件资源,降低应用软件开发难度㊂A C o r e O S操作系统具有以下突出特点:①强实时性:其内核可抢占㊁中断可嵌套㊁优先级抢占㊁防止优先级反转㊁中断响应快速;②可靠性:其基于MMU存储保护设计㊁提供错误接管机制㊁按照A级软件研制;③可维护性:其采用模块化㊁层次化结构,接口符合标准;④兼容性:提供V x W o r k s兼容包,支持C/C++语言,提供符合P O S I X接口的运行时库;⑤适用性:支持国产处理器㊁支持常用功能组件(如图形组件㊁文件系统㊁运行时库),支持系统级调试;⑥支持硬件层抽象,能够实现M S L软件与操作系统软件间的分离,通过修改M S L软件可将操作系统移植到同系列㊁不同处理器结构上,M S L软件可配置㊁可裁剪㊂天脉1型操作系统依据A S A A C标准所定义的三层软件架构设计而成,包含模块支持层(M S L)㊁操作系统层(O S L)及应用层(A L)㊂三层软件结构独立,相互分离,系统组件可配置㊁可裁剪,提供灵活的空间配置㊁内存配置,开发人员可根据硬件特点进行针对性开发设计㊂通过分层设计实现各层软件之间的分离,解决了操作系统在不同图1 天脉1操作系统三层结构硬件平台的可移植性㊁硬件设备升级和应用软件可重用的问题㊂基于天脉1操作系统开发的软件结构图如图1所示㊂2 M S L 配置模块支持层(M S L )用于在天脉系列操作系统中将硬件层抽象,形成独立可运行部分,为上层操作系统内核提供硬件操作访问接口㊂M S L 配置包含处理器配置㊁组件配置㊁设备配置及空间配置,如图2所示㊂对于每一个配置项,其右边均有其属性选择项,开发人员可根据当前硬件环境通过下拉菜单或手动输入边界范围配置各类属性㊂图2 M S L 配置组件图2.1 B S P 包修改板级支持包(B o a r d S u p p o r t P a c k a ge ,B S P )需在购买天脉1时配套购买,P 1013的B S P 为P P C e 500系列㊂B S P 包括启动代码与驱动代码,启动代码为汇编指令,主要为初始化e 500v 2C P U 核心㊁关闭c a c h e㊁初始化堆栈以及代码段重定位,为之后运行C 程序创建环境㊂B S P 包另外一部分为驱动代码,包括串口㊁网络㊁定时器㊁存储等㊂2.2 配置运行空间运行空间指程序在R AM 中的运行空间,以及各个段的划分保证程序的运行㊂在天脉操作系统中,需要分别配置M S L 以及O S 的内存空间㊂首先打开M S L 配置(m s l .c f g ),在空间配置的S D R AM 中配置物理起始地址为0,大小为0x 10000000,虚拟地址与物理地址一致,属性为MM _D E F A U L T _A T -T R ㊂该段空间指定了M S L 与O S 在内存中的运行空间㊂在M S L 配置完成后,打开M S L 的内存配置(后缀为m t p 的文件),配置R AM 分区起始地址为0,大小为0x 10000000,这段地址必须在M S L 空间配置的S D R AM范围内㊂v e c t o r 段装入地址改为0x 01000000,指示向量段的起始位置㊂H E A P 大小为0x 0C 000000,起始地址为0x 04000000㊂b o o t r o m 的起始地址改为0x 01000000(与向量段保持一致)㊂需要注意向量段的大小要至少大于0x 4000㊂v e c t o r 段㊁d a t a 段㊁b s s 段㊁H E A P 段的总和要小于等于R A M 分区㊂2.3 配置F l a s h 设备在M S L 配置中,设备下的存储设备上右键点击新建ңF l a s h 设备,在新建出来的F l a s h 设备上右键点击新建,选择S 29G L 512P 并设置参数.2.4 配置映像描述文件与R O M 空间映像描述文件是M S L 通过F l a s h 驱动写在F l a s h 上的一小段数据,记录了M S L ㊁O S 以及A P P 的加载㊁固化地址㊁映像大小等信息,当M S L 运行后会检测在指定的地址上是否存在映像描述文件,如果不存在,则在指定地址上写描述文件;如果存在,则检测描述文件的内容;如存在O S 已经被固化的信息,则会自动从描述文件记录的地址读取O S 并运行,A P P 也是同理㊂映像配置参数图如图3所示,基本参数一栏中指定了映像描述文件的地址,R OM 空间指示除M S L 外其余映像的固化空间,L o a d 空间指示A P P 在R AM 中的运行空间㊂图3 映像配置参数图2.5 配置串口串口使用的是S T 16552标准串口,代码位于$(M S L _T A R G E T )/m s l /b o a r d /p p c /p1013/d r i v e r /s e r i a l /s t 16552.c ,另外在$(M S L _T A R G E T )/m s l /b o a r d /p p c /p 1013/i n c l u d e /pl a t f o r m.h 中,将C C S B A R 的宏值改为0x F F 700000㊂串口的波特率㊁数据位㊁停止位㊁校验模式㊁通信模式的配置在m s l .c f g 下的设备ң串口控制器ңST 16552ңC OM 1在S T 16552上右键点击,新建ң串口,添加第二路串口并设置参数即可㊂串口配置如图4所示㊂图4 串口配置图2.6 配置网络M S L 下网卡相关配置在M S L 配置ң组件ң目标机代理ң设备配置,I P 与端口的配置在M S L 配置ң组件ң目标机代理ң通信配置ңU D P 通道㊂网络配置如图5所示㊂图5 网络配置图注意:M S L 下的网络协议栈只包括最基本的网络收发以及p i n g 命令所用的I C M P 协议,T C P 与U D P 通信无法使用㊂2.7 下载并运行M S L完成以上基本系统配置后,在工程上点击右键选择构建项目,编译生成的可执行程序位于$(W o r k s p a c e )/$(M S L _T A R G E T )/p1013_r o m _b u r n 目录下㊂将M S L 的I P 设置为与开发机器同一网段㊂目标机连接串口与网口,打开串口助手,上电后在倒计时的时刻输入空格键后,输入 s t o p 进入u b o o t ㊂设置u b o o t 下I P :s e t i p a d d r 10.10.6.122;设置t f t p 服务端I P :s e t s e r v e r i p 10.10.6.28;保存环境变量改动:s a v e e n v ㊂u b o o t 下I P 尽量设置为与M S L 的I P 不同,否则可能导致M S L 运行后无法连接目标机㊂设置完毕后下载m s l .b i n 到内存0x 1000000地址中并运行:t f t p 1000000m s l .b i n ;go 1000000下载地址应当与M S L 内存配置中v e c t o r 段的装入地址一致,否则无法运行M S L ㊂当看到 M S L f o r A C o r e O s以及I P 地址等信息后,表示M S L 启动成功㊂M S L 启动图如图6所示㊂图6 M S L 启动图3 O S 配置A C o r e O S 配置包括内核㊁目标机代理㊁系统时间㊁设备管理组件㊁F A T 文件系统㊁大容量文件系统㊁主机文件系统等与操作系统运行参数及功能组件相关的配置㊂O S 配置定义了操作系统内核组件,以可配置组件方式向开发人员提供操作接口㊂同时,O S 配置定义了应用任务的部分属性㊂4 文件系统的配置文件系统的配置主要为在M S L 下的D F L 设备配置与O S 配置下的F A T 文件系统组件配置㊂首先打开M S L 配置,在设备下的存储设备菜单上点击右键,选择新建ңD F L 设备,在D F L 设备上右键选择新建ңn o r f l a s h 设备,配置大小等参数㊂文件系统配置如图7所示㊂图7 文件系统配置图此处的起始地址指文件系统在F l a s h 设备上的起始地址,大小指示文件系统在F l a s h 上占用的大小㊂在M S L 下添加完D F L 设备后,打开O S 配置,在A C o r e O S 配置上右键选择新建ңF A T 文件系统,在生成的F A T 文件系统子菜单上点击右键选择新建ң设备信息表,再设备信息表上右键选择新建ң设备信息,随后修改其中的相关参数㊂F l a s h 设备配置如图8所示㊂图8 F l a s h 设备配置图需要注意以下几点:①设备信息表中的设备名需要与M S L 配置下D F L设备名保持一致,否则无法创建文件系统㊂②设备类型中的值0x 50表明文件系统建立在F l a s h 设备上,如果为R a m d i s k 文件系统,此处应为0x F 8㊂③当设备第一次加载文件系统组件时需要将格式化选项设置为t r u e,运行系统时格式化需要耗费一段时间,等待格式化完成并且系统启动成功后,再次运行系统可以将格式化选项设置为f a l s e ,无需再次格式化;如果修改了文件系统的其他配置(如起始地址或起始盘符)后,同样也需要执行一次格式化,才可使修改后的配置生效㊂5 结 语本文介绍了国产天脉1操作系统的特点,详细描述了基于P 1013硬件系统B S P 包开发㊁M S L ㊁O S L 以及文件系统的配置,对基于相似硬件系统开发国产天脉1操作系统应用具有一定的借鉴意义㊂参考文献[1]天脉技术白皮书,2020.[2]A C o r e O S 机载嵌入式实时操作系统参考手册,2017.[3]A C o r e O S 机载嵌入式实时操作系统程序员手册,2017.[4]李向东,徐宁.基于国产天脉1型操作系统的嵌入式软件开发配置[J ].信息通信,2016(12):162164.张斌(高级工程师),主要从事嵌入式系统软件设计和惯性导航技术研究㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2020-11-02)C I T E 2021圆满闭幕:把脉产业方向,共绘发展蓝图4月11日,第九届中国电子信息博览会(C I T E 2021)在深圳会展中心圆满收官㊂本届博览会以 创新驱动高质量发展 为主题,现场有超1500家参展商,发布了近万件新产品㊁新技术,全方位㊁多角度展示了电子信息产业的最新发展成果㊂同时,博览会期间还举办了近100场同期活动,吸引了超过10万名专业观众到场参观,500多万观众网上观展,共有500多家媒体参与了宣传报道㊂本次展会的重点包括:5G+各种应用(物联网㊁智慧生活㊁车联网㊁工业互联网),信息技术创新应用,超高清显示技术以及大数据存储等㊂在为期3天的博览会期间,还特别举办了 1+5+N 系列重要活动,涵盖5G+产业㊁信息技术创新应用㊁显示技术㊁基础电子和I C 技术㊁大数据技术五大分论坛及其他行业活动,包含中国电子信息博览会开幕论坛㊁2021中国(深圳)5G 峰会㊁中国工业互联网产业发展论坛㊁2021中国车联网大会㊁第三届中国智慧家庭高峰论坛㊁首届信息技术创新应用产业大会㊁2021中国国际显示产业大会㊁2021深圳国际大数据与存储峰会㊁首届中国基础电子元器件产业峰会等在内的近百场论坛活动㊂论坛邀请了中国工程院院士沈昌祥㊁中国科学院院士尹浩㊁美国医学与生物工程学院院士潘毅㊁国际欧亚科学院院士赵生捷㊁瑞典皇家学院院士L a r s S a m u e l s o n㊁京东方科技集团股份有限公司副总裁齐铮等专家学者㊁企业代表,聚焦电子信息技术发展㊁人工智能㊁可信计算㊁智能终端㊁新型显示材料等电子信息产业热点话题各抒己见,共同探讨电子信息产业未来㊂2021年是我国十四五规划开局之年,以科技创新推动产业升级,推动经济持续高质量发展,已成为这个时代的大趋势㊂于2013年创办的中国电子信息博览会,至今已走过9年的发展历程㊂自创办以来,每年都会展现信息技术的最新成果,从底层新兴技术推动产业变革,赋能实体经济,推动社会转型升级㊂目前,中国电子信息博览会已成为在国际上具有高度影响力的信息科技高端交流平台,不仅为电子产业的快速发展做出了积极㊁巨大的贡献,更是成为了引领产业未来发展的一大 风向标㊂。
天津科技大学嵌入式操作系统---第3章 基于linux的嵌入式软件开发
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3.1.1 嵌入式软件体系结构
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1. 设备驱动层
设备驱动层是嵌入式系统中必不可少的重 要部分，使用任何外部设备都需要有相应 驱动程序的支持，它为上层软件提供了设 备的操作接口。 上层软件不用理会设备的具体内部操作， 只需调用驱动层程序提供的接口即可。 驱动层一般包括硬件抽象层HAL、板级支 持包BSP和设备驱动程序。
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3.2.2 基于开发板的二次开发
所谓二次开发是利用现成的开发板进行开发，不同于通用 计算机和工作站上的软件开发工程，一个嵌入式软件的开 发过程具有很多特点和不确定性。其中最重要的一点是软 件跟硬件的紧密耦合特性。 由于嵌入式系统的灵活性和多样性，这样就给软件设计人 员带来了极大地困难。第一，在软件设计过程中过多地考 虑硬件，给开发和调试都带来了很多不便；第二，如果所 有的软件工作都需要在硬件平台就绪之后进行，自然就延 长了整个的系统开发周期。这些都是应该从方法上加以改 进和避免的问题。 为了解决这个问题，通常的做法是基于某种开发板做二次 开发，从这个角度看，硬件开发所占的比重不到20%，而 软件开发的比重占到了80%。
3.1 嵌入式软件结构 3.2 嵌入式软件开发流程 3.3 嵌入式linux开发环境 3.4 嵌入式系统引导代码 3.5 linux内核结构及移植 3.6 嵌入式文件系统及移植 3.7 linux设备驱动概述 3.8 设备驱动程序接口 3.9 linux设备驱动开发流程
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3.1 嵌入式软件结构
?在嵌入式开发中经常要面对设备驱动程序的开发嵌入式系统通常有许多设备用于与用户交互象触摸屏小键盘滚动轮传感器在嵌入式开发中经常要面对设备驱动程序的开发嵌入式系统通常有许多设备用于与用户交互象触摸屏小键盘滚动轮传感器rs232接口lcd等等
嵌入式系统软件开发和设计流程
嵌入式系统软件开发和设计流程1.需求分析需求分析是设计任何系统的第一步，嵌入式系统软件开发也不例外。
在需求分析阶段，开发团队与客户或项目经理一起，明确系统的功能要求和性能需求，确定系统所需的硬件平台和操作系统，并制定开发计划和时间表。
2.设计和架构在设计阶段，团队将进行整体架构设计，并将系统拆分为模块和组件。
软件架构设计确定软件的整体结构、数据流和交互，并定义模块之间的接口。
此外，设计团队还需要选择合适的编程语言和开发工具，如C、C++或Python，并确定代码组织结构和数据结构。
3.编码和实现在编码和实现阶段，开发团队根据设计和架构规范，按照模块化的方式逐个实现软件功能。
每个模块都会被编写为相应的程序代码，并注重良好的软件工程实践，例如模块化、封装、注释和代码风格统一4.软件集成和测试在软件集成和测试阶段，各个模块的代码将被整合到一起，并进行集成测试。
这些测试可以包括单元测试、功能测试和性能测试等。
集成测试的目标是验证系统功能是否正常工作，并解决可能存在的问题或缺陷。
5.部署和调试一旦软件通过了测试，就可以将它部署到嵌入式系统中。
在部署之前，开发团队需要确保软件与硬件平台和操作系统兼容，并解决可能出现的兼容性问题。
一旦部署完成，开发团队将进行系统调试，以确保软件在实际运行时表现良好。
6.维护和优化以上是一个简单的嵌入式系统软件开发和设计流程的概述。
实际开发过程中可能会根据项目的具体情况和需求有所不同。
然而，流程中的关键步骤，需求分析、设计、实现、测试和验证以及维护和优化，还是相通的，都是确保嵌入式系统软件开发质量和可靠性的重要环节。
简述嵌入式系统软件开发的基本步骤
简述嵌入式系统软件开发的基本步骤
嵌入式系统软件开发的基本步骤包括：
1. 确定需求：确定嵌入式系统的功能和性能需求，包括系统的硬件平台、操作系统、通信接口等。
2. 设计系统架构：根据需求确定系统的整体架构，包括软件模块的划分、任务的调度以及与硬件的交互等。
3. 编写代码：根据系统设计，编写嵌入式系统的软件代码。
这包括低层驱动程序、中间件以及应用程序等。
4. 调试和验证：对编写的软件进行调试和验证，验证其功能和性能是否满足需求，并修复可能存在的错误。
5. 集成测试：将软件与硬件进行集成测试，以确保软件与硬件之间的正常交互，整个系统能够按预期工作。
6. 优化和性能调优：对软件进行优化和性能调优，以提高系统的响应速度、资源利用率等。
7. 发布和部署：将开发完成的嵌入式系统软件发布，并进行部署到目标硬件平台上，使其正式投入使用。
8. 维护和更新：嵌入式系统的软件需要进行维护和更新，包括修复漏洞、增加新功能、优化性能等。
这个过程是一个不断迭
代的过程，随着需求不断变化和发展，软件需要不断更新和维护。
《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。
03
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
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《嵌入式系统》课程设计题目有操作系统的嵌入式系统软件开发学院(部) 电子信息工程学院专业学生姓名学号年级指导教师职称2011 年 6 月目录第1章课程设计的任务说明 (2)1.1 课程设计的目的 (2)1.2 课程设计的要求 (2)2.1 有操作系统的软件开发流程 (3)2.1.1嵌入式系统开发概述 (3)2.1.2嵌入式软件开发概述 (4)2.2 有操作系统的软件运行模式 (6)第3章 Linux操作系统简介 (9)第4章 uC linux操作系统简介 (10)第5章开发环境的建立 (11)5.1 建立主机Linux平台 (11)5.1.1 虚拟机VMware软件的安装 (11)5.1.2 安装red hat (14)5.1.3 安装vMware tool (19)5.1.4 安装共享目录 (20)5.1.5 安装交叉编译 (20)第6章 uC Linux裁剪与编译 (21)第7章操作系统下多任务应用程序开发 (25)总结 (27)参考文献 (28)第1章课程设计的任务说明1.1 课程设计的目的（1）了解有操作系统的嵌入式系统软件开发流程；（2）了解Linux操作系统的基本知识；（3）熟悉Linux操作系统的常用命令；（4）掌握Linux操作系统的VI编辑器用法；（5）掌握Linux操作系统的gcc编译器用法；（6）了解uCLinux操作系统的基本知识；（7）掌握uCLinux操作系统内核编译环境的建立；（8）熟悉uCLinux内核编译步骤；（9）掌握将编译好的内核下载到系统运行的步骤；（10）掌握uClinux多任务编程与自启动。
1.2 课程设计的要求（1）掌握课程设计所涉及到的相关知识。
（2）拓宽和加深学生对已学过的理论知识的理解，从而掌握比较全面的专业知识。
（3）进一步熟悉嵌入式系统软件开发流程，更深刻地理解嵌入式系统原理和相关接口电路的实现。
（4）按照要求撰写课程设计报告。
第2章有操作系统的嵌入式系统软件开发概述2.1 有操作系统的软件开发流程2.1.1嵌入式系统开发概述由嵌入式系统本身的特性所影响，嵌入式系统开发与通用系统的开发有很大的区别。
嵌入式系统的开发主要分为系统总体开发、嵌入式硬件开发和嵌入式软件开发3大部分，其总体流程图如图2.1.1-1所示。
图2.1.1-1 嵌入式系统开发流程图在系统总体开发中，由于嵌入式系统与硬件依赖非常紧密，往往某些需求只能通过特定的硬件才能实现，因此需要进行处理器选型，以更好地满足产品的需求。
另外，对于有些硬件和软件都可以实现的功能，就需要在成本和性能上做出抉择。
往往通过硬件实现会增加产品的成品，但能大大提高产品的性能和可靠性。
再次，开发环境的选择对于嵌入式系统的开发也有很大的影响。
这里的开发环境包括嵌入式操作系统的选择以及开发工具的选择等。
由于本书主要讨论嵌入式软件的应用开发，因此对硬件开发不做详细讲解，而主要讨论嵌入式软件开发的流程。
2.1.2嵌入式软件开发概述图2.1.2-1 嵌入式系统软件开发流程图嵌入式软件开发总体的流程，它同通用计算机软件开发一样，分为需求分析、软件概要设计、软件详细设计、软件实现和软件测试。
其中嵌入式软件需求分析与硬件的需求分析合二为一，故没有分开画出。
由于在嵌入式软件开发的工具非常多，为了更好地帮助读者选择开发工具，下面首先对嵌入式软件开发过程中所使用的工具做一简单介绍。
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。
嵌入式系统的软件开发与通常软件开发的区别主要在于软件实现部分，其中又可以分为编译和调试两部分，下面分别对这两部分进行讲解。
1、交叉编译嵌入式软件开发所采用的编译为交叉编译。
所谓交叉编译就是在一个平台上生成可以在另一个平台上执行的代码。
在第3章中已经提到，编译的最主要的工作就在将程序转化成运行该程序的CPU所能识别的机器代码，由于不同的体系结构有不同的指令系统。
因此，不同的CPU需要有相应的编译器，而交叉编译就如同翻译一样，把相同的程序代码翻译成不同CPU的对应可执行二进制文件。
要注意的是，编译器本身也是程序，也要在与之对应的某一个CPU平台上运行。
这里一般将进行交叉编译的主机称为宿主机，也就是普通的通用PC，而将程序实际的运行环境称为目标机，也就是嵌入式系统环境。
由于一般通用计算机拥有非常丰富的系统资源、使用方便的集成开发环境和调试工具等，而嵌入式系统的系统资源非常紧缺，无法在其上运行相关的编译工具，因此，嵌入式系统的开发需要借助宿主机（通用计算机）来编译出目标机的可执行代码。
由于编译的过程包括编译、链接等几个阶段，因此，嵌入式的交叉编译也包括交叉编译、交叉链接等过程，通常ARM的交叉编译器为arm-elf-gcc、arm-linux-gcc等，交叉链接器为arm-elf-ld、arm-linux-ld等，交叉编译过程如图2.1.2-2所示。
图2.1.2-2 嵌入式交叉编译过程2、交叉调试嵌入式软件经过编译和链接后即进入调试阶段，调试是软件开发过程中必不可少的一个环节，嵌入式软件开发过程中的交叉调试与通用软件开发过程中的调试方式有很大的差别。
在常见软件开发中，调试器与被调试的程序往往运行在同一台计算机上，调试器是一个单独运行着的进程，它通过操作系统提供的调试接口来控制被调试的进程。
而在嵌入式软件开发中，调试时采用的是在宿主机和目标机之间进行的交叉调试，调试器仍然运行在宿主机的通用操作系统之上，但被调试的进程却是运行在基于特定硬件平台的嵌入式操作系统中，调试器和被调试进程通过串口或者网络进行通信，调试器可以控制、访问被调试进程，读取被调试进程的当前状态，并能够改变被调试进程的运行状态。
嵌入式系统的交叉调试有多种方法，主要可分为软件方式和硬件方式两种。
它们一般都具有如下一些典型特点。
调试器和被调试进程运行在不同的机器上，调试器运行在PC机（宿主机），而被调试的进程则运行在各种专业调试板上（目标板）。
调试器通过某种通信方式（串口、并口、网络、JTAG等）控制被调试进程。
在目标机上一般会具备某种形式的调试代理，它负责与调试器共同配合完成对目标机上运行着的进程的调试。
这种调试代理可能是某些支持调试功能的硬件设备，也可能是某些专门的调试软件（如gdbserver）。
目标机可能是某种形式的系统仿真器，通过在宿主机上运行目标机的仿真软件，整个调试过程可以在一台计算机上运行。
此时物理上虽然只有一台计算机，但逻辑上仍然存在着宿主机和目标机的区别。
2.2 有操作系统的软件运行模式在运行有操作系统的嵌入式系统中，主要包含了BootLoader引导程序、操作系统和应用程序这三种类型的程序。
这三种程序的不同组成方式和运行方式就形成了不同的软件运行模式，他们可以分为如下4种模式：A：BootLoader启动之后直接引导操作系统运行，应用程序编译在操作系统的romfs文件系统中，操作系统启动后并不自动运行应用程序，而是根据需要手动运行或其他程序调用。
如图：图2.2-1 有操作系统的运行模式A在该模式下，BootLoader在完成系统初始化工作后，修改PC指针，直接跳到操作系统image.rom开始的地址处，引导操作系统运行。
而应用程序和操作系统是一起编译在image.rom里面，操作系统启动之后，应用程序存放在/BIN目录下，但是应用程序还需要手动运行。
B：BootLoader启动之后直接引导操作系统运行，应用程序编译在操作系统的romfs文件系统中，操作系统启动后自动运行应用程序。
如图所示：图2.2-2 有操作系统的运行模式B在该模式下，BootLoader在完成系统初始化工作后，修改PC指针，直接跳到操作系统image.rom开始的地址处，引导操作系统运行。
操作系统启动完毕之后，会自动运行应用程序，主要通过在uClinux-dist/Vendors/Samsung/4510B/rc文件中添加系统启动后自动执行应用程序的命令来实现：./bin/led&./bin/uart&命令后面的&符号表示在后台执行程序。
C：BootLoader启动之后直接引导操作系统运行，应用程序和操作系统单独编译，操作系统启动完毕后，通过网络等通信方式将应用程序下载到操作系统文件夹中，再手动运行应用程序，该方式常用于调试应用程序。
如图所示：图2.2-3 有操作系统的运行模式C在该模式下，BootLoader在完成系统初始化工作后，修改PC指针，直接跳到操作系统image.rom开始的地址处，引导操作系统运行。
而image.rom映像文件里面并未包含应用程序，操作系统启动之后，通过网口、串口等方式将单独编译生成的应用程序下载至操作系统的可写目录中，再手动运行。
D：BootLoader初始化完毕后，并不是直接就引导操作系统执行，而是进入到一个命令行界面中，可以输入相应命令对系统进行操作，也可以引导操作系统。
如U-Boot在初始化完毕之后，进入命令行界面，用户可通过相应命令，来控制系统通过串口或网口下载文件、烧写Flash存储器、测试存储器等操作。
如图所示：图2.2-4 有操作系统的运行模式D在该模式下，BootLoader的功能已经不再限于系统的初始化程序。
目前常用的集中通用BooLoader均提供了复杂的命令接口，可在BootLoader中对硬件进行大量操作，已相当于一个微型操作系统。
第3章 Linux操作系统简介Linux是一种计算机操作系统和它的内核的名字。
它也是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。
严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但在实际上人们已经习惯了用Linux 来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统(也被称为GNU/Linux)。
基于这些组件的Linux软件被称为Linux发行版。
一般来讲，一个Linux发行套件包含大量的软件，比如软件开发工具，数据库，Web服务器（例如Apache)，X Window，桌面环境（比如GNOME和KDE），办公套件（比如），等等。