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嵌入式原理及应用第三版

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嵌入式系统原理与开发(第三版)夏靖波章 (4)

嵌入式系统原理与开发(第三版)夏靖波章 (4)
图4-2 固态存储设备的典型空间分配结构
第4章 BootLoader与设备驱 动
2．BootLoader的操作模式 对于开发人员而言，大多数BootLoader都包含两种操作模 式：启动加载模式和下载模式。 启动加载模式也称为自主(Autonomous)模式。在这种模式 下，BootLoader从目标机的某个固态存储设备上将操作系统加 载到RAM中运行，整个过程中没有用户的介入。这种模式是 BootLoader的正常工作模式，在嵌入式产品发布的时候，显然 需要让BootLoader工作在这种模式下。 下载模式是指目标机上的BootLoader通过串口或网络连接 等通信手段从宿主机上下载文件，如操作系统的内核映像和根 文件系统的映像等。
第4章 BootLoader与设备驱 动
4．拷贝镜像文件 拷贝镜像文件的目的主要是为了提高运行速度。将编译生 成的镜像文件代码从ROM拷贝到RAM中后，程序的执行也就在 RAM中了。当然，如果启动代码对运行速度的要求不是很严格， 那么这个拷贝过程可以省略，让代码存放在ROM中，代码的执 行也在ROM中，而把运行所需的数据放在RAM中。
第4章 BootLoader与设备驱 动
6．建立中断向量表 中断向量表用于处理异常情况，当发生异常时，首先要保 存当前程序的返回地址和CPSR寄存器的值，然后进入到相应的 异常向量地址。一般来说，在异常向量地址处是一个跳转指令， 使程序进入相应的异常处理过程。由于中断向量表要位于系统 的零地址，当把启动代码烧录到EEPROM中运行时就需要把ROM 的地址定义到零地址，因此程序入口处的跳转指令分别是：
2．DRAM初始化 DRAM的初始化是根据系统配置信息决定的，系统不一定会 用到DRAM，但是一定要做SDRAM的初始化。主要的处理内容是 ROM和RAM基地址的设定、数据总线宽度的设定、SDRAM刷新时 间的设定等，这些设定可以参照S3C4510B芯片的用户手册来进 行。 3．设置特殊寄存器 特殊寄存器的设置主要是针对I/O口的，如设定几个I/O位， 用作系统状态指示灯LED等。寄存器的设定主要根据硬件的配 置情况而定，需要注意的是由于启动代码是烧录到ROM中的， 而中断向量必须位于零地址，因此在存储单元没有重新映射之 前ROM基址的设定应该为零地址。

嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第10章-嵌入式系统软件的开发

嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第10章-嵌入式系统软件的开发

– –
–
–
测试工具(Testing Tools)
配置管理工具、维护工具等
Rational Rose RealTime ObjectGeode Rhapsody TAU Tornado LambdaTOOL pRISM+ Spectra Win CE Platform Builder CodeWarrior Xray Debugger Logiscope CodeTEST
软硬件集成 将测试完的软件系统装入硬件系统中。进行系 统综合测试。验证系统功能，必须正确无误地实 现系统功能。然后才能将软件固化在硬件系统中 （EPROM）。复杂、费时间。 功能性能测试 将系统在实践中进行检验。如不能满足要求， 还要修改。最糟糕情况下还要回到系统总体设计 阶段，进行重新设计和实现。
嵌入式软件开发工具的分类
• 从以上嵌入式软件开发分类来看，嵌入式 软件开发工具可以分为：
–与嵌入式OS相关的开发工具，用于开发：
• 基于嵌入式OS的应用 • 部分驱动程序等
–与嵌入式OS无关的开发工具，用于开发：
• 基本的驱动程序
• 辅助硬件调试程序 • 系统软件等
嵌入式软件的交叉开发环境
• 交叉开发环境是指用于嵌入式软件开发的 所有工具软件的集合，一般包括：
–文本编辑器 –交叉编译器 –交叉调试器 –仿真器 –下载器等
• 交叉开发环境由宿主机和目标机组成，宿 主机与目标机之间在物理连接的基础上建 立起逻辑连接。
运行平台Target
目标机应用系统 调 试 代 理
开发平台Host
宿主机开发环境
— 应用软件 — 应用中间件 — 目标机OS
运 行 库
— — — —
嵌入式软件实现阶段的开发过程

嵌入式系统原理与开发(第三版)课件：嵌入式操作系统

嵌入式系统原理与开发(第三版)课件：嵌入式操作系统

嵌入式操作系统
3．pSOS pSOS是ISI(Intergrated Systems Inc.)公司研发的产品。 ISI最早成立于1980年，pSOS在其成立后不久即被推出，是 世界上最早的实时操作系统之一，也是最早进入中国市场的 实时操作系统。该公司在2000年2月16日与WindRiver Systems公司合并，被并购的还包括其旗下的DIAB-SDS、 Doctor Design和TakeFive Software。两公司合并之后已成为 小规模公司林立的嵌入式软件业界的巨无霸。
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统
5.1 引言 5.2 嵌入式操作系统概述 5.3 操作系统的基本概念 5.4 μC/OS-Ⅱ简介 5.5 μC/OS-Ⅱ内核结构 5.6 μC/OS-Ⅱ在ARM上的移植 5.7 基于μC/OS-Ⅱ构建的TCP/IP/PPP协议栈 思考与练习题
嵌入式操作系统
5.1 引 言
嵌入式操作系统
具有一定限制的设备。Windows CE操作系统的基本内核至 少需要200 KB的ROM。它能够支持Win32 API子集、多种用 户界面硬件、多种串行和网络通信技术、COM/OLE和其他 进程间通信的先进方法。而且，Microsoft公司为Windows CE提供了Platform Builder和Embedded Visual Studio开发工具。
嵌入式操作系统
随着嵌入式应用的日益广泛，程序设计也越来越复杂， 这就需要一个操作系统来对其进行管理和控制。复杂系统常 常使用嵌入式操作系统，这样的系统一般可以扩展程序存储 器，资源相对较多，系统实现的功能比较复杂，软件开发的 工作量和开发的难度比较大，维护费用比较高。使用嵌入式 操作系统可以有效地提高这些系统的开发效率。

嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第02章-嵌入式硬件系统

嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第02章-嵌入式硬件系统

• 大多数嵌入式系统的代码和数据都存储在处理器 可直接访问的存储空间即主存中。
• 系统上电后，在主存中的代码直接运行。主存储 器的特点是速度快，一般采用 ROM 、 EPROM 、 Nor Flash、SRAM、DRAM等存储器件。
存储器
• 目前有些嵌入式系统除了主存外，还有外 存，处理器不能直接访问，用来存放各种 信息，相对主存而言具有价格低、容量大 的特点。 • 在嵌入式系统中一般不采用硬盘而采用电 子盘做外存，电子盘的主要种类有 NandFlash、 SD （Secure Digital）卡、 CompactFlash、SmartMedia、 Memory Stick、MultiMediaCard、 DOC（Disk On Chip）等。
–乘加(MAC)操作：它在一个周期中执行了一次乘法运算 和一次加法运算。 –SIMD类操作：允许使用一条指令进行多个并行数据流 的计算。 – 零开销的循环指令：采用硬件方式减少了循环的开销。 仅使用两条指令实现一个循环，一条是循环的开始并 提供循环次数，另一条是循环体。 – 多媒体加速指令：像素处理、多边形、3D操作等指令。 返回
嵌入式微处理器的集成度
• 单芯片方式（Single Chip） • 芯片组方式（Chip Set）：由微处理器主 芯片和一些从芯片组成
TDMI Bus JTAG ICE ARM7TDMI Wrapper PLL * 15MHz PLL Clock Synthesizer Clock Synthesizer
嵌入式微处理器的性能
• 低端（低价，低性能）
– 一般低端嵌入式微处理器的性能最多达到50MIPS，应 用在对性能要求不高但对价格和功耗有严格要求的应 用系统中。
• 中档，低功耗

嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第10章-嵌入式系统软件的开发

嵌入式实时操作系统及应用开发-第3版-罗蕾-北航-第10章-嵌入式系统软件的开发

10.2.2 DARTS 分析设计方法
Design Algorithm for Real Time Systems
嵌入式多任务软件开发阶段，着眼于将系 统分为多个并发任务，而非多个模块。要定 义任务间的接口关系，而非模块间的接口。 模块划分和接口关系在任务设计阶段确定的。 DARTS 是结构化分析/设计的扩展，给出 了划分任务的方法，定义任务间的接口机制。
No
软件设计实现
软硬件集成 功能性能测试 符合要求
Yes
嵌 入 式 系 统 开 发 过 程
产品
系统总体设计
系 统 总 体 框 架
软 硬 件 划 分
处 理 器 选 定
操 作 系 统 选 定
开 发 环 境 选 定
硬件设计制作
功能模块图设计 硬件概要设计 逻辑电路图设计
硬件详细设计
PCB 设计与制作
硬件制作
嵌入式软件的交叉开发环境
• 物理连接和逻辑连接 –物理连接是指宿主机与目标机通过物理线路连 接在一起，连接方式主要有三种：
• 串口 • 以太口 • OCD（On Chip Debug）方式，如JTAG等
–物理连接是逻辑连接的基础。 –逻辑连接指宿主机与目标机间按某种通信协议 建立起来的通信连接，目前逐步形成了一些通 信协议的标准。
嵌入式软件实现阶段的开发过程
• 设计完成后，嵌入式软件的开发进入实现阶段， 可分为三个步骤：生成、调试和固化运行。
–软件的生成 主要是在宿主机上进行，利用各种工具完 成对应用程序的编辑、交叉编译和链接工作，生成可 供调试或固化的目标程序。 –调试 是通过交叉调试器完成软件的调试工作。调试完 成后还需进行必要的测试工作。 –固化运行 是先用一定的工具将应用程序固化到目标机 上，然后启动目标机，在没有任何工具干预的情况下 应用程序能自动地启动运行。

第10章-嵌入式应用系统设计实例(第三版)

第10章-嵌入式应用系统设计实例(第三版)
一、原理图综合 1、原理图格式标准：原理图设计格式基本要求是： 清晰、准确、规范、易读。 2、原理图设计参考（11顶参考要求） 3、原理图综合 4、生成元件清单表 二、硬件PCB板设计
10.6 嵌入式 软件设计
－无OS设计
启动 系统初始化 读取阀门状态
查询处理 中断处理
获取,电机温度并计算开度值 计算欠压值，计算电流值
报警输出
启动 系统初始化 初始化 OS 创建 8 个任务
启动任务 调度
ADC 信息检测任务 阀门开关状态检测任务
阀门操作任务 LCD 显示任务 4~20mA 电流输出任务 通信任务（485+蓝牙） 报警输出任务
10.7 系统调试
一、硬件调试内容包括静态和动态调试 二、 常用调试工具
嵌入式硬件模块化调试
模块化 调试
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输入通道调试
1、模拟输入部分的调试 静态检查后，通电加模拟信号激励，用示波器或万用表 测量调理电路输出是否正常，是否在预期的设计范围之 内。 2、数字输入部分 在静态检查后，通电检测：在数字输入端分别加高低电 平，检测输出到微控制器的信号是否正常。
16
输出通道调试
1、模拟输出部分的调试 静 态 检 查 后 ， 编 写 测 试 程 序 通 电 调 试 ： 通 过 DAC 或 PWM输出模拟信号到输出电路，看输出是否正常。 2、数字输出部分 在静态检查后，编写简单测试程序通电检测：在对应引 脚输出分别输出高低电平，检查输出电路输出的状态是 否是预期有状态，如果CPU可插拔的可不用处理器，也 不用指令，直接在对应GIO引脚处加高或低电平检测输出 电路的状态是否正常。
I2C/SPI CAN/Enternet
蓝牙模块
输出通道 4~20mA电流

嵌入式系统原理及应用 stm32

嵌入式系统原理及应用 stm32

嵌入式系统原理及应用stm32嵌入式系统原理及应用是指在特定的硬件平台上，嵌入指定功能的软件系统。

stm32是一种常用的嵌入式系统处理器，主要由意法半导体（STMicroelectronics）公司推出，应用广泛且功能强大。

本文将从嵌入式系统的原理、stm32的特点及应用方面进行详细阐述。

嵌入式系统是一种集成了硬件和软件的特定功能系统，可应用于各个领域，如消费电子、汽车、医疗、工业自动化等。

与通用计算机不同，嵌入式系统的设计目标是为了实现特定的功能，例如控制、通讯、数据处理等。

嵌入式系统的硬件和软件之间紧密结合，通过对硬件资源的合理分配和对软件算法的优化，最大程度地满足特定的需求。

stm32是意法半导体公司推出的一系列32位嵌入式系统处理器。

它具有低功耗、高性能和丰富的外设资源等特点，包括通用输入输出口（GPIO）、串行通信接口（SPI、USART、I2C等）、模拟数字转换器（ADC、DAC）等。

stm32系列芯片还具有多核处理能力、可扩展性强等特点，能够满足各种不同的应用需求。

此外，stm32还提供了一套完善的开发工具和软件生态系统，为开发者提供便捷的开发环境和丰富的资源库。

stm32的应用非常广泛。

在消费电子领域，stm32被广泛用于智能手机、平板电脑、数码相机等设备中，实现功能控制、数据处理等任务。

在汽车领域，stm32可用于车载娱乐系统、车身控制系统、仪表盘等，实现各种功能，如音频输出、通讯、仪表显示等。

在医疗设备方面，stm32可用于心率监测设备、血糖仪、血压计等，实现数据采集、处理及通信等功能。

在工业自动化领域，stm32可用于机器人控制系统、工业自动化设备等，实现精确控制和通信功能。

嵌入式系统设计中，通常需要考虑功耗、性能、可靠性、实时性等方面的需求。

stm32系列芯片在这些方面具有很高的灵活性。

首先，由于其低功耗特性，stm32在一些电池供电的设备中能够延长电池寿命。

其次，stm32芯片基于ARM Cortex-M内核，具有较高的性能和计算能力，能够满足复杂系统的需求。

嵌入式系统原理与开发(第三版)课件：嵌入式系统概述

嵌入式系统原理与开发(第三版)课件：嵌入式系统概述

嵌入式系统概述
2) 前后台系统 前后台(foreground/background)系统属于中断驱动机制。 后台程序是一个无限循环，通过调用函数实现相应操作，又 称任务级。前台程序是中断处理程序，用来处理异步事件， 又称中断级。设计前后台的目的主要是通过中断服务来保证 时间性很强的关键操作(critical operation)。通常情况下，中 断只处理需要快速响应的事件，将输入/输出数据存放在内 存的缓冲区里，再向后台发信号，由后台来处理这些数据， 如运算、存储、显示、打印等。其流程图如图1-4所示。
嵌入式系统概述
1.2.4 嵌入式系统的分类 嵌入式系统可按照嵌入式微处理器的位数、实时性、软
件结构以及应用领域等进行分类。 1．按照嵌入式微处理器的位数分类 按照嵌入式微处理器字长的位数，嵌入式系统可分为4
位、8位、16位、32位和64位。 2．按照实时性分类 实时系统是指系统执行的正确性不仅取决于计算的逻辑
嵌入式系统概述
分析嵌入式计算机系统的产生背景，可以发现它与通用 计算机系统有着完全不同的技术要求和技术发展方向。通用 计算机系统要求的是高速、海量的数值运算，在技术发展方 向上追求总线速度的不断提升、存储容量的不断扩大。而嵌 入式计算机系统要求的是对象体系的智能化控制能力，在技 术发展方向上追求针对特定对象系统的嵌入性、专用性和智 能化。这种技术发展的分歧导致20世纪末计算机进入了通用 计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支并行发展的时期。 这一时期被人们称为后PC时代。
嵌入式系统概述
(4) 软、硬件紧密结合，高效设计。嵌入式微处理器与 通用微处理器的最大区别在于每种嵌入式微处理器大多专用 于某种或几种特定应用，工作在为特定用户群设计的系统中。 它通常具有功耗低、体积小、集成度高等特点。把通用微处 理器中许多由板卡完成的功能集成在芯片内部，有利于嵌入 式系统设计小型化，增强移动能力，增强与网络的耦合度。 嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。 对于嵌入式软件而言，系统软件和应用软件的界限并不明显， 原因在于嵌入式环境下应用系统的配置差别较大，所需操作 系统的裁剪配置不同，I/O操作没有标准化，驱动程序通常 需要自行设计。

嵌入式系统概论课件第9章-嵌入式操作系统及其应用第三版

嵌入式系统概论课件第9章-嵌入式操作系统及其应用第三版

OSQPostFront()消息队列前端
OSTaskSuspend()
OSSemPost()信号量
OSTimeDly()
OSTaskResume()恢复任务 OSTimeTick()系统时钟 OSTimeDlyResume()恢复延时的任务
OSTimeDlyHMS M()
被中断
休眠态
就绪态
删除任务 OSTaskDel()
OS_TASK . C
任务调度
OS_TIME . C
定时管理
设置代码（应用相关）
OS_CFG . H INCLUDES . H
OS_CPU . H
移植时需要修改
OS_CPU_A . ASM
移植时需要修改
OS_CPU_C . C
移植时需要修改
软件
CPU
硬件 定时器
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嵌入式操作系统的裁剪
嵌入式操作系统内核是针对多种处理 器而设计的，对于一种处理器，某个 应用场合，有些代码是多余的，则需 要对代码进行适当的裁剪以满足够用 就好的设计原则。 裁剪的目标就是去掉多余的代码，以 减少不必要的内存空间。更适应嵌入 式系统量体裁衣的要求。
打开实验例程中的任务调度应用实验，对照MDK-ARM工程讲 解示例。 （1）硬件初始化 （2）操作系统初始化 （3）创建任务并编写任务程序 （4）启动任务调度
18
9.5 μC/OS- Ⅲ简介
2010年，拉伯罗斯于推出了μC/OS-Ⅲ，他认为μC/OS-Ⅲ并不是μC/OS-Ⅱ的 升级版本，而是一个全新的RTOS内核。 μC/OS-Ⅱ是定位于8位和16位以及低端32位处理器的RTOS内核μC/OS-Ⅲ尽 管在16位甚至8位处理器上可以运行良好，但其初衷则是主要针对高端32位 处理器，这类处理器带有支持优先级调度的指令，且内存资源更丰富。 μC/OS-Ⅲ增加的主要特性包括： （1）时间片轮转调度 （2）内核对象的数量无限制 （3）任务消息和任务信号 （4）任务级的时钟节拍处理 （5）可针对处理器体系结构进行优化 （6）时间戳 （7）增强的内置性能测试功能

嵌入式技术基础与实践答案(第3版)

嵌入式技术基础与实践答案(第3版)

第一章1．嵌入式系统的基本含义是什么？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？答：即MCU的含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。

大部分嵌入式系统以MCU为核心进行设计。

MCU从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求。

因此以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。

2．简述嵌入式系统的特点以及应用领域（举例）。

答：嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现;嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法;使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质;开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识;嵌入式系统的其他特点,比如紧张的资源，较高稳定性要求，低功耗，低成本等。

一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。

日常数码产品：手机，MP3，U盘，相机等。

日常工业类：冰箱，空调，微波炉，汽车等。

3．比较MCU与CPU的区别与联系。

答：CPU是一个单独的PC处理器。

而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。

所以可以这么说，MCU是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU紧紧是一个处理器而已。

4. 总结嵌入式系统常用术语。

硬件：封装，印刷电路板，动态可读写随机存储器与静态可读写随机存储器，只读存储器，闪速存储器，模拟量与开关量。

通信：并行通信，串行通信，串行外设接口，集成电路互连总线，通用串行总线，控制器局域网，背景调试模式，边界扫描测试协议，串行线调试技术。

功能模块及软件：通用输入/输出，A/D与D/A，脉冲宽度调制器，看门狗，液晶显示，发光二级管，键盘，实时操作系统。

5．C语言的那些特性使得它成为嵌入式系统中使用频率最高的高级语言。

嵌入式实时操作系统及应用开发第三版课程设计

嵌入式实时操作系统及应用开发第三版课程设计

嵌入式实时操作系统及应用开发第三版课程设计课程设计简介本课程设计旨在通过实际的嵌入式实时操作系统及应用开发项目，帮助学生深入了解实时操作系统及应用的开发流程和方法，掌握相应的技能和知识，提高软件开发和调试能力。

本课程设计包含以下内容：1.嵌入式实时操作系统介绍2.嵌入式实时操作系统的应用场景和优势3.嵌入式实时操作系统常用的处理器和芯片架构4.嵌入式实时操作系统的内核和驱动程序设计5.嵌入式实时操作系统的应用开发案例及实践课程设计目标本课程设计的目标是：1.熟悉实时操作系统的基本原理2.初步掌握嵌入式实时操作系统开发的技能3.掌握嵌入式实时操作系统的应用开发流程和方法4.提高软件开发和调试能力课程设计任务任务一：环境搭建和基础知识学习1.搭建开发环境：安装嵌入式操作系统开发工具和学习资料2.学习嵌入式实时操作系统基础知识，包括：实时性、任务调度器、中断处理、资源共享等任务二：嵌入式实时操作系统内核和驱动程序设计1.学习嵌入式实时操作系统内核设计基本原理和编程方法2.学习嵌入式实时操作系统驱动程序设计基本原理和编程方法3.设计和实现一个简单的嵌入式实时操作系统内核和驱动程序任务三：嵌入式实时操作系统应用开发案例及实践1.了解实时操作系统在嵌入式领域的应用场景2.学习嵌入式实时操作系统应用开发的基本流程和方法3.根据实际需求，设计和实现一个嵌入式实时操作系统应用程序课程设计成果1.实现一个简单的嵌入式实时操作系统内核和驱动程序；2.实现一个嵌入式实时操作系统的应用程序；3.设计和实现一个完整的嵌入式实时操作系统应用系统。

课程设计评分标准本课程设计成绩由以下几部分组成：1.课程设计报告：30分2.实验成果展示：60分3.课程设计总体评价：10分总结通过本次课程设计，学生可以深入了解嵌入式实时操作系统的基本原理和开发方法，掌握实时操作系统应用开发技能，提高软件开发和调试能力。

本课程设计是一次系统性、实践性的学习过程，对学生在嵌入式系统领域的发展和就业具有重要的意义。

嵌入式系统原理与开发(第三版)课件：嵌入式硬件平台

嵌入式系统原理与开发(第三版)课件：嵌入式硬件平台
本章在3.2节简要介绍嵌入式硬件平台。3.3节分析总线 系统，内容包括总线协议、DMA、总线配置、总线实例。 3.4节介绍嵌入式系统的存储设备，包括嵌入式系统存储器 子系统的结构、RAM、ROM和Flash。在3.5节中介绍嵌入式 系统的I/O设备，其中具体分析了定时器/计数器、ADC和
嵌入式硬件平台
嵌入式硬件平台
嵌入式硬件平台
3.1 引言 3.2 嵌入式硬件平台概述 3.3 总线 3.4 存储设备 3.5 I/O设备 3.6 通信设备 3.7 其他 思考与练习题
嵌入式硬件平台
3.1 引 言
嵌入式系统的硬件除了核心部件——嵌入式处理器外， 还包括存储器系统、外围接口部件以及连接各种设备的总线 系统。其中，存储器是嵌入式系统存放数据和程序的功能部 件，而外围设备则决定了应用于不同领域的嵌入式系统的独 特功能。
嵌入式硬件平台
2．总线读/写 微处理器总线在握手基础上为CPU和系统其他部分建立 通信。基本的总线操作包括读和写。图3-3说明了一个支持 读和写的典型总线结构。
嵌入式硬件平台 图3-3 典型的微处理器总线
嵌入式硬件平台
➢ Clock提供总线组件各部分的同步。 ➢ 当总线读时，R/W‘ 为1；当总线写时，R/W’ 为0。 ➢ Address是一个a位信号束，为访问提供地址。 ➢ Data是一个n位信号束，它可以从CPU得到数据或向 CPU传送数据。 ➢ 当数据线上的值合法时，Data ready' 发信号。
嵌入式硬件平台
总线行为经常用时序图来说明，时序图表示了总线上的 信号如何随时间变化。图3-4所示为某总线的时序图，包括 读和写两部分。由于读不改变设备和存储器的任何状态，因 此总线通常处于读状态。CPU可以忽略数据线直到它要使用 读操作的结果为止。此外，还要注意在双向线路上数据的传 输方向并未在时序图中指定。在读过程中，外设或存储器在 数据线上发送数据；而在写过程中，CPU控制数据线。

嵌入式系统设计与应用课件第3版第3章嵌入式Linux操作系统

嵌入式系统设计与应用课件第3版第3章嵌入式Linux操作系统
• 在minicom窗口中，按下Ctrl + A + S组件键，弹出选择 传输数据协议的对话框。
3.5.2 在VMware虚拟机中设置 Windows——Linux的数据共享
在VMware虚拟机中可以设置Windows与Linux 系统的共享。设Windows操作系统的VMware中 安装有Linux操作系统，通过Vmware虚拟机可以 设置Windows与Linux系统的共享。
（2）在Linux系统开发板端设置接收文件
在开发板端设置接收文件的操作很简单，只需要通过 minicom窗口，进入到准备接收数据文件的目录中， 等待发送来的文件。
（3）发送数据
在超级终端的串口通信窗口的【发送】菜单中，选择 【发送文件（S）…】项
• 在弹出的“发送文件”对话框中，单击【浏览（B）…】 按钮，选择需要传送的数据文件。然后在“协议（P）” 下拉列表框中，选择“Xmodem”协议。如图5.17所示。
3、Linux系统主机传输数据到Linux系统开发板
把在Linux系统主机上经过交叉编译后的文件 传输到Linux系统开发板运行，可以使用本方法 来实现传送文件。 （1）在开发板端设置接收文件
通过minicom窗口操作开发板端文件系统，进 入到准备接收数据文件的目录中，等待发送来的 文件。
• （2）从Linux系统主机端发送文件
2、ping
• （1）作用 • ping命令用于检测网络连接情况，从而判
断主机联网是否连接正常。 • （2）命令格式 • ping [IP地址]
3.3 Linux的文本编辑器
3.4.1 Vi文本编辑器
1、 Vi 的模式
命令行模式、 插入模式、 底行模式。
2、 Vi 的基本流程

单片机的原理及应用第三版

单片机的原理及应用第三版

单片机的原理及应用第三版1. 引言单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种高度集成、功能强大的计算机系统，广泛应用于各种电子设备和控制系统中。

本文将介绍单片机的原理、基本结构和应用领域，并对第三版进行全面概述。

2. 单片机的原理单片机是一种集成了中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）、定时器和各种外设接口等功能模块的微控制器。

它基于微处理器的技术，通过集成化的设计实现对电子系统的智能控制。

单片机的原理主要包括以下几个方面：•CPU：单片机的核心部件，负责执行各种指令和计算任务。

•存储器：包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM），用于存储程序和数据。

•输入输出（I/O）：用于与外部设备进行数据交互，常见的包括数字输入输出口（GPIO）、模拟输入输出口（ADC/DAC）等。

•定时器：用于生成精确的时间延迟和定时事件，实现定时任务。

•外设接口：用于连接外部设备，如串口、SPI、I2C等各种通信接口。

3. 单片机的基本结构单片机的基本结构通常包括五个主要部分：中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）、定时器和各种外设接口。

具体结构如下：•CPU：单片机的核心部件，负责执行指令和处理数据。

常见的单片机CPU有8位、16位、32位等不同位数的型号。

•存储器：单片机的存储器包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。

ROM用于存储程序代码和不可变数据，RAM用于存储程序运行时的临时数据。

•输入输出（I/O）：单片机的I/O包括数字输入输出（GPIO）和模拟输入输出（ADC/DAC）等。

GPIO可通过电平变化控制外部设备，ADC用于模拟信号的采集，DAC用于模拟信号的输出。

•定时器：单片机的定时器用于生成精确的时间延迟和定时事件，它可以实现周期性任务和精确定时功能。

•外设接口：单片机的外设接口用于连接外部设备，如串口、SPI、I2C 等通信接口，扩展单片机的功能。

嵌入式技术基础与实践（第3版）课后习题1-8章答案

嵌入式技术基础与实践（第3版）课后习题1-8章答案

试阅：hello‎---------------------正文第一章1．嵌入式系统‎的基本含义‎是什么？为什么说单‎片机是典型‎的嵌入式系‎统？答：即MCU的‎含义是：在一块芯片‎上集成了中‎央处理单元‎（CPU）、存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多‎种输入输出‎（I/O）接口的比较‎完整的数字‎处理系统。

大部分嵌入‎式系统以M‎C U为核心‎进行设计。

MCU从体‎系结构到指‎令系统都是‎按照嵌入式‎系统的应用‎特点专门设‎计的，它能很好地‎满足应用系‎统的嵌入、面向测控对‎象、现场可靠运‎行等方面的‎要求。

因此以MC‎U为核心的‎系统是应用‎最广的嵌入‎式系统。

2．简述嵌入式‎系统的特点‎以及应用领‎域（举例）。

答：嵌入式系统‎属于计算机‎系统，但不单独以‎通用计算机‎的面目出现‎;嵌入式系统‎开发需要专‎用工具和特‎殊方法;使用MCU‎设计嵌入式‎系统，数据与程序‎空间采用不‎同存储介质‎;开发嵌入式‎系统涉及软‎件、硬件及应用‎领域的知识‎;嵌入式系统‎的其他特点‎,比如紧张的‎资源，较高稳定性‎要求，低功耗，低成本等。

一般用于工‎业控制，智能家电，日常电子等‎领域。

日常数码产‎品：手机，MP3，U盘，相机等。

日常工业类‎：冰箱，空调，微波炉，汽车等。

3．比较MCU‎与CPU的‎区别与联系‎。

答：CPU是一‎个单独的P‎C处理器。

而MCU，则有微处理‎器，存储器（RAM/ROM等）、定时器/计数器及多‎种输入输出‎（I/O）接口的比较‎完整的数字‎处理系统。

所以可以这‎么说，MCU 是一‎个包含微处‎理器的嵌入‎式系统，而CPU仅‎仅是一个处‎理器而已。

4. 总结嵌入式‎系统常用术‎语。

硬件：封装，印刷电路板‎，动态可读写‎随机存储器‎与静态可读‎写随机存储‎器，只读存储器‎，闪速存储器‎，模拟量与开‎关量。

通信：并行通信，串行通信，串行外设接‎口，集成电路互‎连总线，通用串行总‎线，控制器局域‎网，背景调试模‎式，边界扫描测‎试协议，串行线调试‎技术。

嵌入式系统原理与开发(第三版)第1章嵌入式系统概述

嵌入式系统原理与开发(第三版)第1章嵌入式系统概述
利用嵌入式系统实时监控货物运输和仓储管理。
3 智能仓储系统
应用嵌入式系统提高仓库操作的效率和准确性。
嵌入式系统在工业自动化和智能制造中的 应用
工业自动化
嵌入式系统可实现自动生产线和设备控制。
智能制造
利用嵌入式系统提高生产效率和产品质量。
医疗设备
嵌入式系统在医疗检测、治疗和监控设备中起着 重要的作用。
智能手机
嵌入式系统是支持智能手机功能的核心。
家电产品
嵌入式系统使家电产品拥有智能化和自动化功能。
嵌入式系统的处理器架构和特性
1
单核处理器
基于单个处理器核心实现的处理器架构，适用于资源有限更高的计算性能。
嵌入式系统原理与开发 (第三版)第1章嵌入式系 统概述
嵌入式系统是指集成了计算和控制能力的特定功能的电子产品，具有实时性、 可靠性和功耗等特点。本章将介绍嵌入式系统的定义、应用领域和硬件、软 件组成以及未来发展趋势。
嵌入式系统的应用领域和市场概况
汽车行业
嵌入式系统在车辆控制、安全和娱乐系统中广泛 应用。
3
常见接口
包括UART、SPI、I2C、USB等。
嵌入式系统的实时操作系统和任务调度
实时操作系统能够保证任务在特定时间内完成，常用的任务调度算法包括先来先服务、最短作业优先和优先级 调度等。
嵌入式系统在智能交通和物流方面的 应用
1 智能交通系统
使用嵌入式系统来提高交通流量管理和车辆安全。
2 物流跟踪和管理
3
异构处理器
结合不同类型的处理器核心，可同时处理不同类型的任务。
嵌入式系统中的内存和存储器
内存
主要用于执行代码和存储数据。
闪存
用于长期存储和启动系统。

嵌入式系统原理与应用技术（第3版）

嵌入式系统原理与应用技术（第3版）

嵌入式系统原理与应用技术（第3版）
•内容简介：
•本书以S3C24xx系列(S3C2410/S3C2440)嵌入式处理器为核心，介绍嵌入式系统硬件工作原理与接口应用技术、嵌入式程序设计及嵌入式Linux基础应用。

主要内容有：嵌入式系统概论、ARM体系结构、ARM指令系统、时钟及电源管理、存储器与人机接口原理、DMA技术、中断与定时技术、串行通信接口、网络接口、Linux操作系统等。

与旧版相比，本书增加了ARM Cortex基础知识、使用RealView MDK设计I/O接口程序，重新编写了ARM Linux程序设计基础，并对相关知识进行了更新。

•目录：
•第1章嵌入式系统概论1
习题20
第2章ARM体系结构21
习题60
第3章ARM指令系统61
习题109
第4章时钟及电源管理110
习题122
第5章存储器与人机接口原理123
习题165
第6章中断与定时技术167
习题209
第7章DMA技术210
习题224
第8章串行通信接口225
习题253
第9章网络接口254
习题297
第10章ARM Linux程序设计基础298
习题359
附录1ARM指令表360
附录2ARM汇编程序上机实验举例363 实验一ARM汇编程序的上机过程实验363 实验二ARM指令寻址方式实验367
参考文献371
精彩章节。

《嵌入式系统设计与应用》-(第3版)第11章 综合应用实例：通过云端控制远程设备

《嵌入式系统设计与应用》-(第3版)第11章 综合应用实例：通过云端控制远程设备
第11章 综合应用实例： 通过云端控制远程设备
11.1 设计目标与系统结构
11.1.1 设计目标
• 这是一个经过简化的基于Web服务器网关的远程 设备控制系统，在控制端（手机Android端程序） 连接Web服务器后，通过发送控制指令，调用远 程设备的驱动程序，控制设备的相关操作。其系 统拓朴结构如图所示。
• 2. 编写编译所需的Makefile文件和用户应用 程序。
• 【例11-2】编写编译能在宿主机上加载设备驱动程序的 Makefile文件。
• （1）编写Makefile文件
• /****************************************** • * 编译驱动程序的Makefile文件代码 *
•
• 2. 服务器端一个PHP程序写入数据，另一 个PHP程序读取数据模块
• 由于网关程序需要一方面与手机端通信，另一 方面与开发板设备通信，并把手机传来的信息转 发给开发板设备，这是一个消息的生产者与消费 者模式问题。
• 因此，将此功能简化为一个程序把数据写入文 本文件，另一个程序从该文本文件中读取数据。 由于通过云端传输的数据为JSON格式数据，所 以在例题中需要构造和解析JSON格式数据。
• 【例11-5 】设计一个PHP程序向文本文件 temp.txt写入JSON格式数据，另一个PHP程序 从该文本文件中*************************
kernel:OOKK! initialized.
如果屏幕上没有显示，则可以通过运行dmesg命令查看， 如图所示。
• （2）编写用户测试程序
• 【例11-3】编写模拟指令的用户测试程序。 • /*************************************** • * 接收服务器指令的应用程序client.c * • ****************************************/
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  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

•
图1.3 典型嵌入式系统硬件组成
• 不同应用场合选择不同的嵌入式处理器， 不同嵌入式处理器内置硬件组件有所不同， 内置外设的接口也有差异，因此，嵌入式 系统的硬件要根据实际应用选择或裁剪， 以最少成本满足应用系统的要求。 • 1.3.2 嵌入式系统的软件 • 嵌入式系统的软件包括设备驱动层、嵌入 式操作系统（如果需要嵌入式操作系统的 话）、应用程序接口API层以及实际用户应 用程序层。对于简单的嵌入式系统，可以 没有
• 模式、对应用编程要有一定的了解。在此 基础上必须在实际工程实践中掌握一定的 实际项目开发技能。 • 其次对于嵌入式系统的学习，必须要有一 个较好的嵌入式系统开发平台和开发环境。 功能全面的开发平台一方面为学习提供了 良好的开发环境，另一方面开发平台本身 也是一般的典型实际应用系统。一般开发 平台上商家已经提供了一些基础例程和典 型实际应用例程，对于初学者和进行实际
第一章 嵌入式系统概论
• • • • • • • 1.1 嵌入式系统概述 1.2 嵌入式处理器 1.3 嵌入式系统的组成 1.4 嵌入式操作系统 1.5 嵌入式系统的设计方法 1.6 嵌入式系统的软件设计 1.7嵌入式系统开发与调试工具
1.1 嵌入式系统概述
1.1.1 嵌入式系统的概念 通常，计算机连同一些常规的外设是作为独 立的系统而存在，并非为某一方面的专门应 用而存在的。例如一台PC机就是一个计算机 系统，整个系统存在的目的就是为人们提供 一台可编程、会计算、能处理数据的机器。 可以用它作为科学计算的工具，也可以用它 作为企业管理的工具。人们把这样的计算机 系统称为通用计算机系统。但是有些系统却
• 节将从嵌入式系统所涉及的基础知识讲起， 从硬件到软件逐步深入，从内部结构到外 围接口，从指令系统到程序设计，直到嵌 入式系统的设计。 • 1.2 嵌入式处理器 • 1.2.1 嵌入式处理器种类 • 嵌入式处理器主要有四类： • 1.嵌入式微处理器 • 2.嵌入式微控制器
• • • •
3. 嵌入式数字信号处理器 4．嵌入式片上系统 1.2.2 ARM嵌入式处理器简介 英国ARM(Advanced RISC Machines)Limited公司成立于1990年， ARM是公司的名称，但作为嵌入式处理器 的杰出代表，ARM已成为嵌入式处理器的 代名词了。目前，ARM架构处理器已在高 性能、低功耗、低成本应用领域中占据领 先地位。
• ARM公司是嵌入式RISC处理器的知识产权 IP供应商。它为ARM架构处理器提供了 ARM处理器内核(如ARM7、ARM9、 ARM11以及ARM Cortex－A、Cortex－M 和Cortex－R等)。 • ARM公司把ARM处理器分为经典ARM处理 器、ARM Cortex嵌入式处理器、ARM Cortex实时嵌入式处理器、ARM Cortex应 用处理器、以及专家处理器四大类，如图 1.1所示。
• 2.嵌入式系统对环境的要求 • 3.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 • 4.嵌入式系统集计算机技术与各行业于一体 的集成系统 • 5.嵌入式系统具有较长的生命周期 • 6.嵌入式系统的软件固体在非易失性存储器 中 • 7.嵌入式系统的实时性要求
• 8.嵌入式系统需专用开发环境和开发工具进 行设计 • 1.1.3 嵌入式系统的发展 • 20世纪60年代末期，随着微电子技术的发 展，嵌入式计算机开始逐步兴起。随着计 算机技术、通信技术、电子技术一体化进 程不断加剧，目前嵌入式技术已成为广大 技术人员的研究热点。 • 1．嵌入式系统发展的四个阶段
航空航天领域 飞行导航控制
军事国防领域 军事电子
工业领域
消费电子领域
工控设备
信息家电 智能玩具
工业过程控制
嵌入式系统的 应用领域
智能仪表
通信设备
汽车电子
网络设备
传感器网络 网络领域
电子商务
移动存贮
• 图 1.1 嵌入式系统的应用领域 • 在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必知道它 们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家电（全自动
64 位
Cortex-A8 Cortex-A7 ARM 11 Cortex-A5 Cortex-R7 Cortex-R5 ARM 9 Cortex-M3 ARM 7 2003 Cortex-M1 Cortex-M0 Cortex-R4 Cortex-M4 32 位 ARM 专家处理器 (SecurCore)
功 能 性 能
经典 ARM 处理器 (ARM n)
ARM Cortex 嵌入式 处理器 (Cortex-M)
ARM Cortex 实时嵌入式 处理器 (Cortex-R) Cortex-A15 Cortex-A9
Cortex-A73 ARM Cortex Cortex-A72 应用处理器 (Cortex-A) Cortex-A57 Cortex-A53 Cortex-A35(32/64 ) Cortex-A32(32 位) Cortex-M7
嵌入式系统原理及应用第三版
第一章 嵌入式系统概论（第三版） 第二章 嵌入式处理器（第三版） 第三章 嵌入式系统程序设计（第三版） 第四章 嵌入式最小系统设计（第三版） 第五章 数字输入输出接口原理及其应用（第三版） 第六章 定时计数器组件及其应用（第三版） 第七章 模拟输入输出接口原理及其应用（第三版） 第八章 互连通信接口设计（第三版）
• 床，过程控制，数据采集与处理）、办公 自动化（通用计算机中的智能接口）、电 网安全与电网设备检测、商业应用（电子 秤，POS机，条码识别机）、安全防范 （防火、防盗、防泄漏等报警系统）、网 络通信（路由器、网关、手机、PDA等、 无线传感器网络）、汽车电子与航空航天 （汽车防盗报警器、汽车和飞行器黑匣子、 导航仪以及飞行控制器等）以及军事领域 等各个领域。如图1.1所示。
• （1）8位/16位单片机为核心的初级嵌入式 系统 • （2）以32位嵌入式微控制器为基础的中级 嵌入式系统 • （3）以嵌入式操作系统为标志的中高级嵌 入式系统 • （4）以Internet为标志的高级嵌入式系统 • 2．嵌入式系统的发展趋势 • （1）联网成为必然趋势
• （2）支持小型电子设备实现小尺寸、微功 耗和低成本 • （3）提供精巧的多媒体人机界面 • 1.1.4 嵌入式系统的应用 • 嵌入式系统具有非常广阔的应用领域，是 现代计算机技术改造传统产业、提升许多 领域技术水平的有力工具。主要应用领域 包括产品智能化（智能仪表、智能和信息 家电）、工业自动化（测控装置，数控机
• 1.1.2 嵌入式系统的特点 • 由于嵌入式系统是一种特殊形式的专用计 算机系统，因此同计算机系统一样，嵌入 式系统由硬件和软件构成。与以PC机为代 表的通用计算机系统比较，嵌入式系统是 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，其主 要特点概括如下： • 1.嵌入式系统是专用的计算机系统
• 1.3 嵌入式系统的组成 • 嵌入式系统既然是一种专用的计算机应用 系统，当然应该包括嵌入式系统的硬件和 软件两大部分，由于嵌入式系统是一个应 用系统，因此还有应用中的执行机构，用 于实现对其他设备的控制、监视或管理等 功能。典型的嵌入式系统如图1.2所示。
执 行 机 构
驱动器1 驱动器2 驱动器3 „„ 驱动器n 被控对象
• 洗衣机、电脑电饭煲…）都是嵌入式系统 应用的例子。嵌入式系统广泛的适应能力 和多样性，使得视听、工作场所甚至健身 设备中到处都有嵌入式系统的影子。 因此 可以说嵌入式系统无处不在。 • 1.1.5 嵌入式系统的学习方法 • 既然嵌入式系统的应用如此广泛，对于计 算机专业、电子信息专业、自动化专业以 及机电一体化等专业学生以及需要掌握嵌 入式技术的人员，学习嵌入式系统及其开
嵌入式最小系统 数字量 I/O 接口 隔离电路 调试 接口 时钟 模块 模拟输出 通用 设备
输入通道（前向通道） 嵌入式处理器 模拟量 模拟输入 内部存储器 存储模块 显示器 人机交互通道 键 盘 供电 模块 复位 模块 通信接口 相互互连通道 外部存储器 器 隔离电路 开关量 伺服驱动控制
输出通道 （后向通道）
• 指为目标系统量身定制的计算机，再把它 有机地植入，融入目标系统。 • 1. 嵌入式系统的定义 • （1）IEEE（国际电气和电子工程师协会） 的定义 • （2） 国内公认的较全面的定义 • （3） 简单定义 • 2. 嵌入式系统的三个要素
• 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。 • 3. 嵌入式技术 • 4. 嵌入式产品 • 5. 嵌入式 • 6. 嵌入式产业 • 7. 嵌入式系统开发工具 • 8. 嵌入式系统开发平台
SC300 （基于 M3) 300 SC100(基于 M0) SC000(基于 ARM7TDMI) 推出时间 2013 2015
2005
2009
•
图 1.1 ARM处理器内核应用分类
• 经典ARM处理器包括传统的ARM7、ARM9、 ARM10和ARM11等，这些ARM内核已经在 ARM公司主页上找不到了，已经全面转向 基于ARM Corttex内核的处理器，这是ARM 的发展方向。因此本书不再以经典ARM （如ARM7和ARM9等）内核为主线，而是 以流行的ARM Cortex系列最为常用的ARM Cortex-M（如M0或M3、M4）为例介绍嵌 入式系统的应用。
MMU/Cache
硬 件
Timer/RTC CAN 以太网 DMA UART和IrDA
Flash E2PROM 内 SRAM 存 SDRAM
输 入 输 出 接 口
看门狗及 复位电路
人机交互接口LCD/触摸屏、键盘、鼠标
•
图1.2 典型嵌入式系统的组成
• 1.3.1 嵌入式系统的硬件 • 从实际应用角度来看，典型的嵌入式硬件 系统如图1.3所示。嵌入式系统硬件包括嵌 入式最小系统（嵌入式处理器、存储模块、 复位模块、电源模块以及调试接口）、输 入通道（数字输入、模拟输入）、输出通 道（数字输出、模拟输出）、人机交互通 道（键盘、显示器）以及通信互连通道组 成（各种通信接口）。

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