嵌入式系统原理与开发
嵌入式系统的原理及应用.ppt
VIVI 第2阶段介绍
第5步：mtd_dev_init()
mtd_dev_init()用来扫描所使用的NAND Flash的型号，构造 MTD设备，即构造一个mtd_info的数据结构。对于本开发板，它 直接调用mtd_init()，mtd_init又调用smc_init()，此函数在 drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c中。
嵌入式系统的原理及应用
3.3 嵌入式Linux系统的开发
编写BootLoader； 裁减嵌入式Linux内核； 裁减嵌入式Linux文件系统； 烧写BootLoader到目标板； 烧写嵌入式Linux内核和文件系统到目标板。
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3.3.1 编写BootLoader
一个嵌入式Linux系统从软件角度看可以分为四个层次：
怎样编写BootLoader程序?
初学者最好采用拿来主义，在别人的BootLoader源代码基础上 进行修改、编译、调试。
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VIVI 第2阶段介绍
第7步：misc()和init_builtin_cmds()
这两个函数都是简单地调用add_command函数，给一些命令 增加相应的处理函数。在vivi启动后，可以进去操作界面，这些命 令，就是供用户使用的。
第8步：boot_or_vivi()
此函数根据情况，或者启动“vivi_shell”，进入与用户进行交 互的界面，或者直接启动linux内核。
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head.S通常完成如下几件事情：
(5) 检查是否从掉电模式唤醒，若是，则调用WakeupStart函数进 行处理——这是一段没用上的代码，vivi不可能进入掉电模式； (6) 点亮所有LED (7) 初始化UART0：
嵌入式linux操作系统原理与应用
嵌入式Linux操作系统是一种针对嵌入式设备设计和优化的Linux操作系统。
它在嵌入式系统中发挥着关键作用，为嵌入式设备提供了丰富的功能和灵活性。
以下是嵌入式Linux操作系统的原理和应用方面的概述：嵌入式Linux操作系统原理：内核：嵌入式Linux操作系统的核心是Linux内核，它提供了操作系统的基本功能，包括处理器管理、内存管理、设备驱动程序、文件系统和网络协议栈等。
裁剪：为了适应嵌入式设备的资源限制，嵌入式Linux操作系统通常经过裁剪和优化，只选择必要的功能和驱动程序，以减小内存占用和存储空间，并提高性能和响应速度。
交叉编译：由于嵌入式设备通常具有不同的硬件架构和处理器，所以嵌入式Linux操作系统需要通过交叉编译来生成适用于目标设备的可执行文件和库。
设备驱动：嵌入式Linux操作系统需要适配各种硬件设备，因此需要编写和集成相应的设备驱动程序，以使操作系统能够正确地与硬件进行通信和交互。
嵌入式Linux操作系统应用：嵌入式设备：嵌入式Linux操作系统广泛应用于各种嵌入式设备，如智能手机、平板电脑、家用电器、工业控制系统、车载设备等。
物联网（IoT）：随着物联网的快速发展，嵌入式Linux操作系统被广泛应用于连接的嵌入式设备，用于数据采集、通信、远程控制和智能化管理。
嵌入式开发板：嵌入式Linux操作系统在开发板上提供了丰富的开发环境和工具链，用于嵌入式软件开发和调试。
自定义嵌入式系统：开发者可以基于嵌入式Linux操作系统构建自定义的嵌入式系统，根据特定需求进行定制和开发，实现各种功能和应用。
嵌入式Linux操作系统的原理和应用非常广泛，它为嵌入式设备提供了灵活性、可定制性和强大的功能支持，使得开发者能够构建高度定制化和功能丰富的嵌入式系统。
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。
嵌入式工作原理
嵌入式工作原理
嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。
它通常被嵌入到其他设备或系统中，以控制和监测其操作。
嵌入式系统的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 硬件设计：嵌入式系统的硬件设计是基于特定需求和功能进行的。
它通常包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、传感器等组件。
硬件设计的目标是满足系统的性能、功耗和成本等要求。
2. 软件开发：嵌入式系统的软件开发包括编写应用程序和驱动程序。
应用程序是实现特定功能的代码，驱动程序用于控制硬件设备和与外部设备的通信。
软件开发的过程中需要考虑系统的实时性、稳定性和资源利用效率。
3. 实时操作系统（RTOS）：嵌入式系统通常需要实时响应外
部事件，并及时采取相应的措施。
为了满足这一要求，常使用实时操作系统来管理系统资源和任务调度。
实时操作系统在多任务环境下，通过任务优先级、中断处理和时间片轮转等方式，确保任务能够按时完成。
4. 通信与接口：嵌入式系统通常需要与外部设备或其他系统进行通信。
这可以通过串口、以太网、无线通信等方式实现。
接口的设计需要考虑通信协议、数据传输速率、数据完整性等因素。
5. 电源管理：嵌入式系统通常需要工作在低功耗状态下，以延长电池寿命或降低能耗。
因此，电源管理是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。
电源管理技术包括动态电压调整、功耗优化和睡眠模式等方法。
总体而言，嵌入式系统的工作原理是硬件和软件之间密切配合，根据特定需求和功能设计，通过实时操作系统控制和调度任务，与外部设备或系统进行通信，并采用电源管理技术降低能耗。
实验指导书基于STM32的嵌入式系统原理与设计.docx
实验指导书（实验）课程名称：基于STM32的嵌入式系统设计实验实验一电路板焊接与调试-•实验简介完成实验板上部分兀件的焊接，焊接完成后进行基本测试。
实验目的及原理掌握STM32F103实验板的基本原理，掌握焊接电路板的基本技能，掌握下载测试程序的基本方法。
原理：详细内容参考教材《基于STM32的嵌入式系统原理与设计》MCU和周边电路如图为MCU及其周边电路。
图1 MCU及其周边电路1. 唤醒电路，高有效，不按时接220K 电阻下拉。
2. 复位电路，低有效。
带RC 启动复位。
3. 配置启动，用跳线选择B00T1和BOOTO 接高电平或低电平。
4. 高速晶振电路，采用8M 晶振，在STM32内部倍频为72M 。
5. AD 参考电路，采用LC 滤波，可跳线选择直接接VCC 或通过TL431稳压电路产生的参考电压。
6. 后备电池。
可通过跳线选择直接接VCC 或电池。
7. AD 输入，可选择使用RC 滤波，共8路。
&低速晶振电路，选用32. 768kHz 晶振，为产生准确的串口波特率。
USB 转串口电路USB 转串口电路可以方便没有串口的笔记本电脑用户通过USB 接口下载代码到FLASH 中，及进行RS232串行通信。
USB 转串口芯片是CP2102,该芯片稳定性较好。
当其正常工作的时候，灯LED6亮。
该 芯片DP/D+引脚连MINI USB 接口的脚3, DM/D-引脚连MINI USB 接口的脚2,为一对USB 输入输出线。
TXD 与 RXD 引脚接 MCU 的 PA10 (USART1_RX)和 PA9 (USART1_TX)。
I2C 接口电路Jusbm USB图2 USB 转串口接口电路14NCNCNCNCNCNCNCONS.LO(一XE- (一ON 二 N (INHdsfls 二N 二一二乂ON本书选择的EEPROM 是AT24C02是256字节的电可擦出PROM,通过I2C 协议与STM32 进行通信，连接十分简单。
《基于ARM9的嵌入式Linux系统开发原理与实践》课件第6章
6.1 下载源文件 6.2 建立工作目录 6.3 输出环境变量 6.4 建立内核头文件 6.5 建立二进制工具 6.6 建立初始编译器 6.7 建立c库 6.8 建立全套编译器 6.9 完成工具链的设置 6.10 测试和验证交叉编译工具 本章小结
6.1 下 载 源 文 件
转移文件： [root@localhost bin] #mv as ar gcc ld nm ranlib strip $PREFIX/lib/gcc-lib/arm- linux/2.95.3 [root@localhost bin] #for file in as ar gcc ld nm ranlib
图6-1 Linux 2.4.21内核配置界面
6.5 建立二进制工具
binutils是GNU工具之一，它包括连接器、汇编器和其他 用于目标文件和档案的工具，它是二进制代码的处理维护工 具。安装binutils工具包含的程序有addr2line、aபைடு நூலகம்、as、c++filt、 gprof、ld、nm、objcopy、objdump、ranlib、readelf、size、 strings、strip、libiberty、libbfd和libopcodes。
给Linux内核打补丁： [root@localhost linux-2.4.21] #patch -p1 < ../../setup-
dir/patch-2.4.21-rmk1
配置： [root@localhost linux-2.4.21] #make ARCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux- menuconfig
图6-4 编译初始编译器错误示例
嵌入式的原理及应用
嵌入式的原理及应用一、嵌入式系统的概述嵌入式系统是指嵌入在其他设备或系统中的计算机系统，用于控制、监控和执行特定功能。
它通常有特定的硬件和软件，包括处理器、存储器、输入输出接口等，可按需定制，广泛应用于各个领域，如家电、汽车、医疗设备等。
二、嵌入式系统的原理嵌入式系统的设计和开发需要考虑以下几个主要原理：1.硬件设计原理：嵌入式系统的硬件设计需要考虑功耗、体积、成本等因素。
通常使用低功耗、高集成度的处理器，采用紧凑的电路板设计，以及选择适当的外设和接口。
2.软件设计原理：嵌入式系统的软件设计需要实现所需功能，并具有实时性、高效性和可靠性。
采用适当的算法和数据结构，充分利用系统资源，并进行合理的任务调度和优化。
3.实时性原理：嵌入式系统往往需要对外部环境做出及时响应。
因此，实时性是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。
通过合理的任务调度和响应机制，保证系统能够在规定的时间内完成任务。
4.通信原理：嵌入式系统通常需要与其他设备或系统进行通信，实现数据的传输和交互。
通信原理包括选择合适的通信协议和接口，进行数据格式的定义和处理，确保数据的可靠传输和正确解析。
三、嵌入式系统的应用嵌入式系统在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的嵌入式系统应用：1.家电：智能家居系统中的智能电视、空调、冰箱等家电产品都采用嵌入式系统，实现远程控制、定时操作等功能。
2.汽车：现代汽车中的驾驶辅助系统、车载娱乐系统等都是嵌入式系统。
它们可以实时监控车辆状态、提供导航服务、支持蓝牙连接等。
3.医疗设备：医用仪器设备中的心电图机、血压计等都采用嵌入式系统，用于测量、监控和诊断。
4.工业控制：工业自动化领域中的PLC（可编程逻辑控制器）、机器人等都是嵌入式系统，用于控制和监控生产过程。
5.智能穿戴设备：智能手表、智能手环等都是嵌入式系统，可以实时监测健康状况、接收消息等。
6.军事装备：导弹控制系统、雷达系统等军事装备都采用嵌入式系统，用于指挥和控制作战。
arm cortex-m0+嵌入式系统原理及应用
ARM Cortex-M0+是一种基于ARMv6-M架构的32位微控制器，用于低功耗、成本敏感和资源受限的嵌入式系统。
它具有低功耗、高能效、高稳定性等特点，因此被广泛应用于各种嵌入式设备，如传感器、智能家居、智能手表、智能穿戴设备等。
以下是ARM Cortex-M0+嵌入式系统原理及应用的主要内容：1. 架构ARM Cortex-M0+处理器采用了精简指令集（RISC）架构，其指令集更小、更简单，因此可以实现更高的执行效率和更低的功耗。
它拥有32位数据总线和地址总线，支持32位数据操作和地址访问。
此外，Cortex-M0+还包含了内置的调试和跟踪机制，便于开发者进行调试和优化。
2. 特性Cortex-M0+的特点包括：低功耗、高能效、低成本、高性能和可靠性。
它具有多种功耗模式，支持动态电压调节和时钟门控等功能，可以在低功耗状态下运行，并且具有快速唤醒和响应的能力。
此外，Cortex-M0+还支持快速中断响应和多种外设接口，如GPIO、SPI、I2C、USART等。
3. 应用Cortex-M0+广泛应用于各种低功耗、小型、成本敏感和资源受限的嵌入式系统，包括传感器、智能家居、智能手表、智能穿戴设备、医疗设备、安防设备等。
以智能家居为例，Cortex-M0+可以用于控制家庭电器、监测环境温度、湿度、光线等参数，并将数据传输到云端进行分析和处理。
在医疗设备中，Cortex-M0+可以用于监测心率、血压、血糖等生命体征，并将数据传输到医疗机构进行分析和诊断。
总之，ARM Cortex-M0+是一种高性价比、低功耗、高效能的微控制器，可以广泛应用于各种嵌入式系统。
它的特点和优势使得它成为了许多嵌入式设备的首选芯片。
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嵌入式系统原理与开发》
**工程大学**工程学院网络工程系
2.1 引言
本章以ARM处理器为例来介绍嵌入式处理 器。 在概要介绍处理器背景知识的基础上，主 要内容偏重于介绍处理器的指令系统和基 于处理器的编程基础。
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第二章 嵌入式处理器
2.1 引言 2.2 嵌入式处理器概述 2.3 ARM处理器基础
2.4 ARM指令系统
2.5 ARM程序设计基础
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2.2 嵌入式处理器概述
➢ 2.2.1 嵌入式处理器的分类 ➢ 2.2.2 典型的嵌入式处理器
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2.2 嵌入式处理器概述
2.2.1 嵌入式处理器的分类
嵌入式系统原理与开发》
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2.2.1 嵌入式处理器的分类
4. 嵌入式片上系统 (System on Chip )
片上系统SoC是20世纪90年代后出现的一种新的嵌入 式集成器件。
在嵌入式系统设计从 “集成电路”级设计不断转向 “集成系统”级设计过程中，提出了SoC的概念。
嵌入式微控制器 （MCU）
嵌入式处理器
嵌入式微处理器 （MPU）
嵌入式DSP （DSP）
嵌入式系统原理与开发》
嵌入式片上系统 （SoC）
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2.2.1 嵌入式处理器的分类
1. 嵌入式微控制器(MicroController)
嵌入式微控制器又称单片机，就是将整个计算 机系统集成到一块芯片中。
及工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、 重量轻、成本低和可靠性高的优点。
目前的嵌入式微处理器主要有Am186/88、386EX、 PowerPC、ARM、MIPS、Motorola 68K等。
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2.2.1 嵌入式处理器的分类
3. 嵌入式DSP (Digital Signal Processor )
嵌入式DSP是专门用于信号处理的嵌入式芯片。
DSP处理器在系统结构和指令算法方面进行了特殊设 计，使其适合于执行DSP算法 ，使其适合于执行DSP算 法，因而能够对离散时间信号进行极快的处理计算，提高 了编译效率和执行速度 。
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2.2.1 嵌入式处理器的分类
嵌入式微控制器将CPU、存储器（少量的RAM、 ROM或两者都有）和其他外设封装在同一片集成 电路里，因为其片上外设资源一般比较丰富，适 合于控制，因此称为微控制器。
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例：Intel 8085 Microprocessor
➢ Introduced in 1974
➢ 8-bit architecture
➢ Still used in some
➢ microcontroller ➢ applications !
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2.2.1 嵌入式处理器的分类
1. 嵌入式微控制器(MicroController)
及嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片 化，体积大大减小，从而使功耗和成本降低、可靠性提高。
半通用系列，如支持USB接口的MCU8XC930/931、 C540、C541；支持I2C、CAN、LCD及众多专用MCU和 兼容系列。
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2.2.1 嵌入式处理器的分类
2. 嵌入式微处理器 (MicroProcessorUnit)
嵌入式微处理器是由通用计算 机中的CPU演变而来的。
Soc追求产品系统的最大包容，已成为提高移动通信、 网络、信息家电、高速计算、多媒体应用以及军用电子系 统性能的核心器件。
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2.2.1 嵌入式处理器的分类
4. 嵌入式片上系统 (System on Chip )
SoC不是把系统所需要的所有集成电路简单地二次集成 到一个芯片上，而是从整个系统的性能要求出发，把各层 次电路器件紧密结合起来，并通过系统的软硬件协同设计， 在单个芯片上实现整个系统的功能。
3. 嵌入式DSP (Digital Signal Processor )
在数字滤波、FFT、频谱分析等方面，嵌入式DSP
获得了大规模的应应用：
一方面，嵌入式DSP处理器经过单片化设计，通过 在片上增加丰富的外设使之成为具有高性能DSP功能 的片上系统；
另一方面，在微处理器、微控制器或片上系统中增 加DSP协处理器来实现DSP运算。
嵌入式系统原理与开 发
第二章 嵌入式处理器
2.1 引言 2.2 嵌入式处理器概述 2.3 ARM处理器基础
2.4 ARM指令系统
2.5 ARM程序设计基础
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2.1 引言
嵌入式处理器是嵌入式系统最核心的部件。 RISC结构已经被证明是嵌入式处理器最适合的 结构。 ARM处理器是真正意义上的RISC结构的处理器， 且具有处理速度快、功耗低、价格便宜等方面 的优点，得到了广泛使用。
由于微控制器低廉的价格、优良的功能，所以拥有的 品种和数量最多，是目前嵌入式系统工业的主流。
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**工程大学**工程学院网络工程系
2.2.1 嵌入式处理器的分类
1. 嵌入式微控制器(MicroController)
比较有代表性的通用系列包括8051、C166/167、 MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、MC 68HC05/11/12/16、68300等。
及通用计算机处理器不同，在 实际应用中，嵌入式系统将微处 理器装配在专门设计的电路板上， 只保留与嵌入式应用紧密相关的 功能硬件，以满足嵌入式系统体 积小、功耗低的特殊要求。
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2.2.1 嵌入式处理器的分类
2. 嵌入式微处理器 (MicroProcessorUnit)