华东理工大学2016—2017学年第1学期《高级嵌入式系统》课程论文
开课学院：信息学院任课教师：成绩_______
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摘要 (4)
第1章绪论 (5)
1.1课题背景 (5)
1.2论文总体思路 (5)
第2章相关技术及原理介绍 (6)
2.1 视频监控框架介绍 (6)
2.2 网络通信技术 (6)
2.3 图像压缩技术 (7)
2.4 嵌入式WEB服务器的原理 (7)
2.5 Video4Linux的编程原理 (7)
第3章系统硬件电路设计 (9)
3.1 硬件的选择 (9)
3.2 硬件框架设计 (10)
第4章操作系统的建立 (12)
4.1 交叉编译环境的建立 (12)
4.2 BootLoader 移植 (12)
4.3 Linux2.6.12 内核的移植 (13)
4.4 移植cramfs 根文件系统 (15)
第5章系统软件设计 (17)
5.1摄像头驱动程序模块 (17)
5.2 图像采集模块设计 (18)
5.3 JPEG 图像压缩模块设计 (18)
5.4嵌入式BOA 服务器的移植 (19)
第6章实验 (23)
6.1 实验方法 (23)
6.2 实验分析 (24)
第7章总结与展望 (25)
参考文献 (26)
摘要
21世纪以来，科学技术的迅速发展，尤其是在计算机技术方面的进步更是突飞猛进，同时伴随着嵌入式系统和ARM技术的出现。嵌入式系统的应用可谓是无处不在，它所涉及的领域包括工业控制、消费电子、网络通信、科学研究、军事国防、医疗卫生、航空航天等方方面面。另外，基于嵌入式技术的飞速发展，各种嵌入式芯片如DSP、ARM、SOC等也相继出现，优劣互补，把嵌入式技术方便人类推向了一个新的高度。本文将采用理论与实践相结合的方式，通过对ARM系统的设计与调试，从而掌握了对嵌入式系统的设计与开发。
本文作者成功利用了USB 摄像头作为视频监控系统的终端，USB 摄像头和嵌入式开发板的组合更加可以方便的实现中间数据的处理、保存和查询等功能。同时将动态Web技术应用到嵌入式网络监控系统中，利用Web 浏览器实现了用户和嵌入式系统的交互。本系统经测试在实验室条件下比较稳定，图像清晰流畅。达到了预期的设计要求。
关键字：嵌入式系统，ARM，视频服务器，视频采集
第1章绪论
1.1课题背景
随着嵌入式系统不断地发展，它所涉及的领域包括生活中的方方面面，从医疗卫生、消费电子、网络通信，到工业控制、科学研究、军事国防、航空航天。而我们所熟悉的电子产品几乎都可以找到嵌入式系统的影子。随着ARM(Advance RISC Machines)技术的推广，嵌入式芯片从原来的8位、16位等升级到了32位，可见嵌入式的发展前景一片光明。而Linux操作系统以其源代码的开放性、可裁减性，对多处理器的支持，尤其是ARM体系结构的广泛支持，以及对多任务多文件系统的支持，解决了限制嵌入式系统发展的软件瓶颈问题。同时，嵌入式系统设计是一门综合性的课程，涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，综合性强，可包括微机原理、单片机设计、操作系统等课程内容。嵌入式系统设计需要软件和硬件紧密配合，协调工作，共同完成系统的预定功能。
而在目前计算机技术和网络技术逐渐普及的情况下，现在监控技术已经达到了网络多媒体监控阶段。从第一代的全模拟监控到准数字监控系统，再到全数字监控系统。计算机技术和网络技术目前都在高速的发展，现在监控系统已经发展到网络视频监控系统，网络视频监控具有数字视频监控和网络传输技术的优点，不被地理位置的约束，扩展方便简单，信息处理比较容易，可以使远程的管理和维护变成现实，只要网络覆盖的地方，就能实现网络监控。
1.2论文总体思路
首先通过简介视频开发的相关技术，网络通信技术，图像压缩技术，然后介绍嵌入式WEB服务器的原理，Video4Linux的编程原理，最后引出嵌入式视频服务器的总体结构。
总体的设计结构包括：系统硬件电路设计（主要包括核心电路板的介绍和扩展板部分电路设计）、建立ARMLinux系统软件开发平台、嵌入式WEB服务器的设计等等。
当然，该设计存在优点与不足，最后会从未来的研究与发展方向对该设计进行分析与拓展。
第2章相关技术及原理介绍
2.1 视频监控框架介绍
本系统有监控现场摄像头、嵌入式视频服务器、客户端三部分组成。具体的结构示意图如图2-1。
图2-1 嵌入式视频监控系统总体结构图
而对于本系统的设计流程，则如下图2-2所示。
图2-2 嵌入式视频监控系统流程图
2.2 网络通信技术
众所周知，Web网页传输是建立在HTTP协议的基础之上的，但是，HTTP有着自己的局限性。
首先，HTTP是无连接的协议，每次连接只能处理一个客户请求，服务器把客户的请求处理完，收到应答后，就会把连接断开，虽然这种方式可以节约时间，但却不能使用广播功能。其次，HTTP是无状态的协议，无状态的协议意味着对数据没有记忆功能，也就是说，如果后面对前面的数据有需求，则必须进行重新传输，极大的造成了资源浪费，特别是带宽浪费。因此，对于实时性要求较高的视频传输，传统的HTTP似乎不再适用，那么，针对本文，将采取用
RTP/RTCP代替HTTP进行通信的方法来解决这一问题。
实时传输协议RTP（Real-time Transport Protocol）是一个网络传输协议，RTP为数据提供了具有实时特征的端对端传送服务，如在组播或单播网络服务下的交互式视频音频或模拟数据。在实时传输协议RTP协议会话期间，各参加者一遍一遍地传送RTCP包，RTCP包中含有已发送包的数量和流失包的数量，因此服
务器可利用这些信息动态地改变传输速率。
2.3 图像压缩技术
数字化视频采集是嵌入式系统的典型应用，由于数字信号的数据量很大，
标准的PAL信号的速率为 216Mb/S，如果不压缩，基本上不可能传输，即使压缩到2Mb/s时，也只能在通信干线上传输，不能扩展到终端用户，因此需要提高压
缩效率，一方面通过图像降级实现，但主要还是提高编码效率[5]。JPEG 是目前
网络最流行的压缩格式，可以把图像压缩到最小的图像格式，经常用potoshop 的人会知道，在存图像格式时有个分级压缩，共分为11 级压缩，就是最小压缩比的10 级压缩，压缩比例也可以到5：1，在压缩比例最大的0 级压缩可以达到0:1。通常我们选用的8 级压缩压缩比达到24：1，这个比例压缩出来的图片我
们肉眼几乎分辨不出和原图的差距，虽然数据量大大的减少，但是图像我们看
不出有任何的变化。JPEG格式的应用非常广泛，特别是在网络和光盘读物上，
都能找到它的身影。目前各类浏览器均支持JPEG这种图像格式，因为JPEG格式
的文件尺寸较小，下载速度快。
2.4 嵌入式WEB服务器的原理
嵌入式WEB服务器一般由五个主要模块组成：嵌入式HTTP引擎，安全模块，应用程序接口，文件系统和配置模块[26]。由于本嵌入式视频监控系统的操作系
统选用ARMlinux嵌入式操作系统，它的文件系统比较成熟，提供了可以使文件
访问的接口，可以直接使用文件系统提供的读写接口访问嵌入式WEB资源文件，解决了专门设计文件系统的麻烦。本系统中嵌入式服务器选用适合嵌入式系统
的Boa服务器，它是单任务的嵌入式HTTP服务器，它占用内存小，另外支持动态CGI技术，源代码开放，功能强大。
2.5 Video4Linux的编程原理
Video4linux的简称是V4L，是Linux系统中的影像串流系统与嵌入式影像系统的基础，它是Linux 内核里免支持影像设备的一组应用程序的接口，配合恰
当的视频采集工具与视频采集工具的驱动程序， V4L可以实现视频图像的采集
的功能[23]。V4L为二层式结构，上层为V4L的驱动程序，下层构成则是影音设备
的驱动程序。这里我们用到的是V4L的上层驱动程序，即V4L本身所提供给程序
开发人员的一组应用程序开发接口。Video4Linux视频图像采集流程图如图2-3。
图2-3 Video4Linux视频图像采集流程图
第3章系统硬件电路设计
嵌入式系统的开发中分为硬件开发和软件开发两部分，且两者是可以裁剪的，功能专一，其中硬件是软件的载体，没有硬件的支持软件没办法运行，只
有搭建好了硬件平台，才能进行软件的开发。
3.1 硬件的选择
嵌入式系统的硬件主要包括处理器和外围设备接口，，不同的项目所需要
的外围设备不一样，这样使得嵌入式系统的灵活性和专业性大大提高，不同的
嵌入式系统需要的操作系统不完全一致，系统内核要根据具体的设备进行裁剪，这样可以保证系统高效稳定的运行。
本系统中将采用S3C2410处理器。之所以选择这款由韩国三星公司推出的
S3C2410处理器，首先是它的市场认可度较高，其次，S3C2410采用的是ARM920
内核，属于ARM9 系列的处理器，2410 的主频可以达到206MHz，通过提供一
系列完整的系统外围设备，S3C2410 大大减少了系统的设计成本，消除了为系
统配置额外设备的需要，其结构框图如图3-1。
图3-1 S3C2410结构框图
3.2 硬件框架设计
为了降低开发的成本，降低开发的难度，本系统采用核心板和扩展板的模式，核心板包括主要包括微处理器S3C2410A，随机存储器SDRAM 和FLASH。256M 的SDRAM用作操作系统和程序运行的空间，FLASH 保存系统所需要的根文件系统和用户开发的应用软件程序。扩展板包括系统电源、USB 模块、以太网模块、JTAG 模块和串口。电源模块用于5V 输入，提供3.3V 和1.8V 输出的直流供电。USB 模块负责接收USB 摄像头采集到的数字图像信息，通过内部总线传送给处理设备，以太网模块将硬件系统与互联网相连接，将采集到的图像通过网络传送给客户端。JTAG 和串口主要用于对嵌入式系统硬件电路的开
发、调试和后期维护。整个嵌入式视频服务器的系统硬件结构如图3-2 所示。
图 3-2硬件系统框架图
（1）电源模块
电源的输入端采用的是5V 的直流电源供电，考虑到处理器中需要的电源包括3.3V 和1.8V 电压，分别采用LM1085-33 和AS1117-1.8V 电源芯片进行电压的转换，USB 部分需要5V 电源供电，引出5V 的电压，在本硬件系统中一共包括5V,3.3V和1.8V 三种电压模式。
（2）存储模块
Nand-flash 内存是flash 内存的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。本系统系统采用三星公司64MB 容量的NandFlash K9F1208。
（3）网络模块
本文选用DM9000A 芯片作为S3C2410 的外扩网络芯片，DM9000A 提供
10M/100M自适应的以太网功能，内建有PHY 和8K×16 位的SRAM。DM9000A 支持8 位和16 位的数据接口，DM900A 提供了介质无关接口用于支持一些提供介质无关接口的设备。这是完支持802.3u 规格协议，它的自动调节功能可以动态的适应带宽的要求。
（4）其他外围接口
嵌入式系统的开发调试一般采用宿主机和目标板的交叉编译的方式进行。这种方式的特点就是软件程序的开发全部在宿主机上进行，这样使得开发的难度降低，开发程序所需的一些系统资源可以得到很好的解决。
（5）复位电路
采用专门的复位芯片IMP811 为系统提供可靠的复位信号nRESET，通过反相器74HC04 将nRESET 反相，提供另外一种电平的复位信号RESET。RESET在系统中供网络控制器DM9000A 使用。
第4章操作系统的建立
只有建立起了操作系统，嵌入式视频服务器的应用软件才可以在嵌入式系统中运行，本章内容是建立在硬件设计的基础上，为应用软件的开发搭建的桥梁。
4.1 交叉编译环境的建立
由于嵌入式系统的资源有限，无法运行一些大型的开发程序，通常嵌入式程序的开发都是在宿主机PC机上开发，在PC机上安装交叉编译器，写好程序之后，经过交叉编译器编译成嵌入式系统可以运行的软件，然后通过串口或者网络接口下载到嵌入式系统目标板。图4-1 是编译调试的开发方法示意图。
图4-1交叉开发模式图
具体的步骤如下：
（1）从https://www.doczj.com/doc/161309260.html, 的FTP 上下载交叉编译工具的源代码包arm-linux-gcc-3.3.1.tar.bz2。
（2）把开发包放到虚拟光驱上，执行命令：mount /dev/cdrom /mnt，成功后会生成install.sh文件。
（3）安装，执行命令：./install.sh。
（4）在 PC 机系统linux 系统终端上输入armv ，按一下Tab 键，会自动显示armv4l-unknown-linux 这时表明交叉编译环境已经建立，交叉编译器已经安装完毕。
4.2 BootLoader 移植
BootLoader 的作用是引导系统程序的运行，此程序的功能是建立系统的映射表，初始化系统的硬件资源，为运行内核资源做好准备。BootLoader在Nand Flash中的分布如下图4-2所示。
图4-2 Nand Flash空间分配结构图
具体的一直过程如下：
（1）移植可以从Nor flash 启动的uboot，这个阶段是移植一个最简单的uboot,可以烧在Nor flash 内运行.
（2）移植支持Nand flash 驱动的uboot，加入Nand flash 驱动的支持,可以在uboot 命令行下操作Nand flash.但还未能从Nand flash 启动,只能在Nor flash 内运行.
（3）移植可以从Nor flash 启动的uboot，可以烧录在Nand flash,并设置从Nand flash启动运行uboot.
4.3 Linux2.6.12 内核的移植
Linux 内核版目前比较常用的有2.2，2.4 和2.6 三种内核版本，Linux 版本分为主版本号和次版本号，次版本号尾数为偶数的版本比较稳定，为基数的是测试版本，ARM9处理器常用的版本是2.4 内核和2.6 版本的内核，其中2.6 内核是新版本的内核，比2.4版本的功能要强大，其中2.6 版本的内核在系统稳定行和功能上都要比之前的版本强大很多，目前也是比较流行的版本，应用越来越广泛。
本着加快运行速度、合理、节省内存等因素的原则，可按如下配置配置内核：
（1）下载内核软件包
下载内核软件包linux-2.6.12.tar.gz，下载完成后进行解压，解压后保存在src 目录下面。
（2）修改Makefile文件
找到ARCH 和CROSS_COMPILE，修改为：
ARCH ?=arm
CROSS_COMPILE ?=/opt/eldk/usr/bin/arm-linux-
（3）设置Flash分区
修改arch/arm/mach-s3c2410/devs.c 文件，添加如下内容：
#include
#include
#include
/*NAND Controller*/
/*建立flash 分区表*/
static struct mtd_partition partition_info[]={
{/*128k*/
name:"vivi",
size:0x00020000,
offset:0x00000000
},{/*64k*/
name:"param",
size:0x00010000,
offset:0x00020000
},{/*2m+832k*/
name:"kernel",
size:0x002d0000,
offset:0x00030000
},{/*3m*/
name:"root",
size:0x0030000,
offset:0x00300000
},{/*48*/
name:"user",
size:0x03000000,
offset:0x00600000
}
};
/*加入NAND FLASH 分区*/
static struct s3c2410_nand_set nandset = {
nr_partitions:5, /*the number of partition*/
partitions:partition_info,
};
（4）配置内核
修改fs/Kconfig，支持启动时挂载devfs
$vim fs/ Kconfig
找到menu “Pseudo filesystem”
在其中添加：
config DEVFS_FS
bool “/dev file system support (OBSOLETE)”
default y
config DEVFS_MOUNT
bool “Automatically mount at boot”
default y
depends on DEVFS_FS
（5）执行内核配置命令
[root@localhost linux_2.6.12]# make menuconfig
编译完成时，linux2.6 内核压缩镜像zImage 已经生成在
/usr/src/linux_2.6.12/arch/arm/boot 文件夹下。
4.4 移植cramfs 根文件系统
根文件系统是构成Linux 嵌入式系统的重要组成部分，目前嵌入式系统可
以应用的根文件系统有：Romfs、Cramfs、Ramfs、Jffs2、Ext2 等。Cramfs系统
一般是只读的系统，在系统操作过程中如果对文件系统进行写操作，将会产生
系统错误，本文提出的配置根文件系统的方法经多次试验验证可以进行写操作，系统比较稳定，可以节省系统的内存空间。
具体的构造根文件系统的具体过程如下：
（1）建立相应文件夹
创建rootfs 文件夹并在下面建立如下文件夹
[root@localhost rootfs]# mkdir bin sbin etc lib dev usr mnt proc ramdisk var （2）创建busybox 工具
本文所应用busybox-1.00 来作为Linux 内核的命令工具集。Busybox 的配
置如下：
[root@localhost busybox-1.00-pre10]# make menuconfig
打开配置界面，如图4-3所示。
图4-3 busybox 配置界面
在编辑选项中选择静态编译器和交叉编译器arm-linux，在在安装选项（Installation Options）中选择Don’t use /usr，然后进行编译安装：
[root@localhost busybox-1.00-pre10]# make dep
[root@localhost busybox-1.00-pre10]# make 编译
[root@localhost busybox-1.00-pre10]# make install 安装
安装完成后，在busybox-1.00-pre10 目录下生成_install 文件夹，所选工具全部在此文件夹下。
（3）利用mkcramfs 工具生成cramfs 压缩文件系统
mkcramfs 能把相应的Cramfs 目录树压缩成为单一的映象文件，这样就能生成我们需要的镜像文件。
第5章系统软件设计
本嵌入式远程视频监控系统软件由摄像头驱动模块，图像采集模块，JPEG 图像压缩模块，网络传输模块，嵌入式WEB 服务器组成。摄像头驱动模块的作
用是使得摄像头在Linux 操作系统下可以正常工作，为应用程序的编写提供底
层系统的编程接口。图像采集程序使用驱动程序提供的编程接口获取摄像头采
集来的图像信息并进行暂时存储。JPEG 压缩模块的功能是完成对采集到的原始图像信息进行编码处理，使得图像达到最小化，清晰化，为网络传输解决带宽
不足的问题。WEB 服务器通过HTTP 协议与远程监控计算机端的浏览器进行信息交流,它提供了应用程序模块的编程接口以及视频监控的界面。该系统的总体软件框架如图5-1 所示。
图5-1 嵌入式视频采集系统软件框架图
5.1摄像头驱动程序模块
图像的采集是利用 OV511 数字摄像头实现的，OV511 通过USB 串行总线和
S3C2410相连，因此驱动程序的开发主要是对Linux 系统下USB 驱动程序的开发，OV511 的驱动独立开发难度比较大，主要是既要涉及图像采集芯片的驱动开发，还要涉及USB 的驱动的开发。在Linux2.6 内核中有OV511 的驱动程序的开源代码，根据自己的系统的开发平台进行相应，移植，重新配置编译内核等操作可
以实现OV511 的驱动程序集成到Linux内核之中。
5.2 图像采集模块设计
图像采集模块设计的具体的流程在第2章已经介绍过，这里将根据流程图进行相应的代码实现。
(1)视频设备打开
struct vdIn*vf；
if((vF->fd=open(vf->videodevice,O_RDWR))==-1)
exit_fatal("ERROR open v4l");
(2)获取图像信息和视频信息
struct vdIn*vf；//获取设备相关信息
if(ioctl(vf->fd,VIDIOCGCAP,&(vf->videocap))==-1)
exit_fatal("Couldn't get videodevice capability");
//获取图像相关信息
if(ioctl(vf->fd,VIDIOCGPICT,&vf->videopict)<0)
exit_fatal(“can not get h VIDIOCGPICT");
(3)初始化采集窗口、颜色模式、帧状态
vf->hdrwidthl=320;
vf->hdrheightl=240;
vf->formatInl=format;
//设置图像格式位为JPEG 格式，大小为320×240。
(4)捕捉视频帧数据
read(videoIn.fd,videoIn.pFramebuffer,size);
(5)关闭视频设备
close(vf->fd);
5.3 JPEG 图像压缩模块设计
JPEG 是目前网络最流行的压缩格式，可以把图像压缩到最小的图像格式，接收到图像数据后进行JPEG压缩，其主要处理过程包括:色彩模型转换、离散余弦—DCT变换、重排DCT结果、量化、编码等[25]。编码流程如5-2所示。
图5-2 JPEG编码流程
（1）色彩模型转换
由于JPEG 只支持YUV 格式的数据，不支持GDB 格式，所以在进行数据处
理之前，要先进行数据格式的转化，具体的转化方法如下：
Y=0.299R+0.587G+0.114B
U=-0.169R-0.3313G+0.5B
V=0.5R-0.4187G-0.0813B
其中，Y 表示亮度，U 和V 表示颜色。转换完数据要进行采样，一般进
行采样的比例是2：1：1 或者是4：2：2，由于是采用隔行采样的方式，
所以采样后的数据比原来减少1 倍，图像的大小自然也要比原来少一半。（2） DCT 变换
DCT变换是使得图像信号在频率域上进行相应的变化，从而可以分离出高
频和低频信息。然后再对图像的高频部分所谓的高频部分就是图像的细
节部分进行压缩，从而可以使得图像的数据信息得到压缩[26]。首先将
获取的图像划分为多个8*8 的矩阵。然后再对每1 个矩阵作DCT变换。变
换后可以得到一个频率系数矩阵，其中的频率系数都是浮点数。
（3）量化
量化的目的是为了把频率系数转化为整数，这是因为在变换的过程中，
产生的码数都是浮点数，只有进行量化才能进行后续的操作。在进行量
化后，由于量化使得矩阵中的数值和原数据有差异，所以就造成了图片
的失真，这是图片失真的最主要原因。在这一过程中，质量因子的选取
至为重要。质量因子的值越大可以大幅提高压缩的比率，但是图像质量
就比较差；反之，质量因子越小，图像重建质量越好，但是压缩率比越
低。
（4）编码
色彩模型转化，DCT变换和量化都是为了编码做准备，在上述的过程中图
像的压缩率并没有多少改变，编码才是真正的实现压缩率的改变。编码
采用两种机制：一是0 值的行程长度编码；二是熵编码[26]。在JPEG 编
码中，采用的方法是曲徊序列，就是以矩阵的对角线的法线方向作“之”
字形排列矩阵中的各个元素。这样做的好处是使得接近矩阵的左上角、
值相对大的元素排列在行程的前端，而行程后面所排列的矩阵元素差不
多是0 值。行程长度的编码是相对简便和实用的一种编码方式，在此不
再详细叙说。JPEG 编码从本质来说是一种基于统计方法的图像编码方法。
在JPEG 编码中可以使用HUFFMAN 编码方法或者算术编码方法。
5.4嵌入式BOA 服务器的移植
Boa 是一种非常小巧的Web 服务器，它的代码只有大约60KB 左右。虽然作为一种单任务Web 服务器，Boa 只能每次单独完成客户端的请求，而不会生出新的进程来处理并发的连接请求。但是Boa 可以支持CGI 接口，能够为CGI 程序生出一个进程来执行用户的请求，这样可以弥补Boa 单人舞处理器的缺陷。Boa 的有点是速度快和系统安全。下面是移植Boa 服务器的具体步骤。
（1）下载Boa 源码
下载 boa-0.94.13.tar.gz
解压：# tar xzf boa-0.94.13.tar.gz
（2）安装需要工具bison，flex
sudo apt-get install bison flex
否则会出现如下错误
make: yacc：命令未找到
make: *** [y.tab.c] 错误 127
make: lex：命令未找到
make: *** [lex.yy.c] 错误 127
（3）修改文件
1）修改 src/compat.h
找到#define TIMEZONE_OFFSET(foo) foo##->tm_gmtoff
修改成#define TIMEZONE_OFFSET(foo) (foo)->tm_gmtoff 2）修改 src/log.c
注释掉if (dup2(error_log, STDERR_FILENO) == -1) {……} 3）修改src/boa.c
注释掉if (passwdbuf == NULL) {
DIE(”getpwuid”);}
if (initgroups(passwdbuf->pw_name, passwdbuf->pw_gid) == -1)
{DIE(”initgroups”);}
注释掉if (setuid(0) != -1) {
DIE(”icky Linux kernel bug!”);
}
（4）生成Makefile 文件
执行：
#cd boa-0.94.13/src
#./configure
（4）修改Makefile
cd src
vim Makefile
华东理工大学2005—2006学年第1学期 《嵌入式系统及实验》课程读书报告 2005.10 班级：学号：姓名： 开课学院：任课教师：成绩：
一．嵌入式系统的定义 根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义，嵌入式系统是控制、监视、或者辅助设备机器和车间运行的装置(原文为devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment machinery or plants)，这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出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。不过，上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓。目前国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。同时还应该看到，嵌入式系统本身还是一个外延极广的名词。凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很难给它下一个准确的定义。现在人们讲嵌入式系统时，某种程度上是指近些年来比较热的具有操作系统的嵌入式系统. 嵌入式系统已经深入到我们生活的每一个角落，应该肯定地讲我们每一位在现代生活中无时无刻不在使用着嵌入式系统有关的产品，它所涉及的领域广泛到我们的想象力能及的任何地方，如下图所示，嵌入式系统的产品部分分布图。ARM ( AdvancedRISCMachines)公司是全球领先的16/32位嵌入式系统微处理器知识产权设计供应商，它通过转让高性能、低成本、低功耗的RISC微处理器、外围和系统芯片设计技术给合作伙伴，使他们能用这些技术来生产各具特色的芯片，目前，我国也有几家科研单位和企业开始购买ARM的知识产权来生产ARM芯片，通过这种途径，使我国迅速掌握IC 核心技术，加快我国IC技术的发展。ARM已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的RISC标准，据统计，在移动通信中，80%的微处理器是ARM. ARM处理器有三大特点:小体积、低功耗、低成本而高性能;16/32位双指令集;全球众多的合作伙伴。ARM所有这些优点使ARM的应用越来越普及。继 PC 产业之后，嵌入式系统领域显然已经成为了另一种科学，也由于网络与通讯的高速发展，带动了信息家电，信息工业的潮流，嵌入式系统己经成为不可或缺的产品，而且，它的发展方向是功能越来越强大，综合数字处理能力、管理能力、控制能力、通讯能力为一体的系统。因此，基于ARM 的嵌入式系统的研究具有重要的目的和意义.
嵌入式期末考查 小论文 课程名称： ARM9嵌入式系统设计基础论文题目：基于ARM9的网络服务器设计学生姓名： 所在学院：信息科学与工程学院 专业班级： 学生学号： 指导教师： 2014 年12 月20 日
工程实践教学环节是为了学生能够更好地巩固和实践所学专业知识而设置的，在本次工程实践中，我们以ARM体系结构与编程课程中所学知识为基础，对基于ARM的简单嵌入式WEB服务器系统进行了简单设计。本设计利用ARM 自带的WEB服务器技术，来实现对嵌入式WEB服务器系统的控制设计。该技术基于WEB服务器之上，且用嵌入式WEB服务器来实现对于网络的访问。 本设计说明重点介绍了如下几方面的内容： 1）基于嵌入式WEB服务器的HTTP协议； 2）Linux 下的signal()函数的使用； 3）嵌入式WEB服务器的工作原理； 4）ARM开发板上的SOCKET网络编程。 关键词：ARM体系；嵌入式WEB服务器；HTTP协议；SOCKET网络编程。
第一章绪论 (4) 1.1课题简介 (4) 1.2设计目的 (4) 1.3设计内容 (4) 1.4设计用途 (4) 第二章嵌入式WEB服务器设计原理简介 (5) 2.1需求说明 (5) 2.2功能需求详细说明 (5) 2.3数据流图（DFD） (6) 2.4数据需求 (6) 第三章嵌入式WEB服务器设计流程 (7) 3.1系统结构图 (7) 3.2整体结构图说明 (7) 3.3连接处理模块 (8) 3.4功能分配 (8) 第四章嵌入式WEB服务器设计程序分析及实践 (9) 4.1程序设计 (9) 4.2程序分析 (10) 4.3实验步骤 (13) 参考文献 (15)
嵌入式系统设计实验报告 班级： 20090612 学号： 2009112107 姓名：侯金钟 成绩： 指导教师：武俊鹏、刘书勇
1. 实验一 1.1 实验名称 嵌入式系统硬件开发环境 1.2 实验目的 1．熟悉UP-net3000实验平台。 2. 超级终端设置及BIOS 功能使用。 1.3 实验环境 硬件：ARM 嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI 的JTAG 仿真器、PC 机Pentium100 以上、串口线。 软件：PC 机操作系统win98、Win2000 或WinXP、ARM SDT 2.51 或ADS1.2 集成开发 环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 1.4 实验内容及要求 熟悉UP-net3000实验平台的硬件电路和外设，ARM JTAG的安装和使用，利用超级终端检验外设的工作状态。 1.5 实验设计与实验步骤 １．建立工程 （1）运行ARM SDT 2.5 集成开发环境（ARM Project Manager）. （2）在新建的工程中，如图1A-2 所示，选中工程树的“根部”。 （3）因为开发板上的嵌入式处理器ARM7TDMI 没有浮点处理器，所以，如图1A-3 所 示，在弹出的对话框中设置Floating Point Processor 为none，并保持其他的设置不变。（4）选中工程树的“根部”，通过菜单Project | Tool Configuration for work1.apj | asmlink | Set，对整个工程的连接方式进行设置。 （5）在弹出的对话框中，选中Entry and Base 标签，如图1A-4 所示，设置连接的Read-Only （只读）和Read-Write（读写）地址。 （6）选择Linker Configuration 的ImageLayout 标签， （7）选择Project | Edit Project Tamplete 菜单，弹出Project Template Editor 对话框。 （8）选择Project | Edit Variables for work1.apj，弹出Edit Variables for work1.apj 对话框。 2．进行程序的在线仿真、调试 1.6 实验过程与分析 熟悉UP-net3000实验平台的硬件电路和外设，安装了ARM JTAG，利用超级终端检验了外设的工作状态。
浅谈嵌入式系统 摘要：在现在日益信息化的社会中，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人，需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档，进行工作管理和生产控制的计算机"机器"；各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机，任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品，小到mp3，PDA等微型数字化产品，大到网络家电，智能家电，车载电子设备。而在工业和服务领域中，使用嵌入式技术的数字机床，智能工具，工业机器人，服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。 目前嵌入式系统技术已经成为了最热门的技术之一，吸引了大批的优秀人才投入其中。当今信息时代，嵌入式系统的应用无处不在，而ARM嵌入式系统应用市场份额约占75%。从嵌入式系统的基本概念入手，分别从ARM的定义、ARM微处理器、ARM开发工具及调试方法来介绍ARM嵌入式系统基础知识。接着，讨论了ARM嵌入式系统的实时性要求，介绍了目前市场上的实时多任务操作系统（RTOS）。最后，概括了ARM技术的应用领域及其产业化发展，并预测ARM技术发展的前景。 关键词：ARM 嵌入式系统嵌入式微处理器嵌入式微控制 1嵌入式系统基础 目前，在嵌入式系统应用领域中，但是这个概念并非新近才出现。从２０世纪七十年代单片机的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了近３０年的发展历史。 嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。 通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。 嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。 在中国嵌入式系统领域，比较认同的嵌入式系统概念是：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
嵌入式毕业论文：嵌入式系统的应用 古典文学中常见论文这个词，当代，论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，简称为论文。以下就是由编为您提供的嵌入式毕业论文。 一、嵌入式系统及其应用概述 嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软件可编程,硬件可剪裁、重构的专用计算机系统。该系统通常嵌入在对象环境中,并通过其在对象环境下运行的特定程序,完成对外界物理参数地采集、处理,达到对控制对象地响应或人机交互的功能。 目前,嵌入式系统的发展方向主要是解决接口多样性、适应性、灵活性和集成开发环境等的特定应用问题。嵌入式系统应用的底层性与对象系统的紧耦合性是其显着的基本特征。所以,最大限度的满足对象数据采集、控制、开发环境、功耗,以及适应能力、可靠性等品质因数是选择嵌入式系统的标准。 为适应技术发展需求,嵌入系统在不断追求结构紧凑、坚固可靠、技术密集、高度分散的同时,尤以不断创新为嵌入式系统的发展核心。使嵌入系统凸现了高技术门槛,主要表现在软硬件设计的紧密相关性上,特别是构建rtos系统需透彻了解rtos 的工作机制和系统资源配制,掌握底层软件、系统软件和应用软件的设计、调试方法。
随着对嵌入式系统的智能化愈加关注,现场可编程、调试、引脚配置变得非常重要和必不可少。所以,用户可配置的sco(在片系统)已成为现阶段嵌入式系统的核心发展技术。通过现场可编程阵列把接口应用设计和系统开发留给系统设计者,提供灵活、多样的片上电路设计平台,使电路板设计变成在片的芯片配置,将嵌入系统地设计带入了软硬件的双编程时期,进一步缩短 了产品开发周期。而下一代的在片系统还将发展成一个muc数量可缩放的集合体。 在嵌入式应用系统中,虽然高端产品不断涌现,但由于应 用对象、环境的不同特点,嵌入系统的8位机产品仍因应用对象的有限响应时间、完备的集成开发环境、良好的性价比等优势仍然占据着低端应用系统的主流地位。cygnel公司的c8051f系列产品就充分印证了这点。 回顾嵌入式系统的发展历程,已经历了由模拟向数字的演进过程,现又逐步演变为数模并存情形。由最初软件编程主宰的微处理器(嵌入式微处理器、数字信号处理器、单片机),到硬编程主宰的专用集成电路时代,再到今天的现场可编配置时代。嵌入式系统的核心技术正沿着"许氏循环"的浪潮不断前行。而配套的软件设计平台也随着科技进步在不断得到完善。可以预期,软硬双可编程的嵌入式系统时代必会带来更加便捷的开发环境和 技术支持。 二、嵌入系统的设计原则
课程考核论文 课程名称信息学导论 学生姓名曾文静 学号1141304067 系、专业信息工程系电子科学与技术专业 2013年6 月15 日
浅谈嵌入式系统的现状及发展前景 摘要:从嵌入式系统的含义、特点、开发平台及其工业特征出发 ,深入阐述了嵌入式计算机技术的发展现状 ,展望了嵌入式系统产业在我国的广阔发展前景景。 1. 嵌入式系统的发展趋势及典型应用产品 在现在日益信息化的社会中，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人，需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档，进行工作管理和生产控制的计算机"机器"；各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机，任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品，小到mp3，PDA等微型数字化产品，大到网络家电，智能家电，车载电子设备。而在工业和服务领域中，使用嵌入式技术的数字机床，智能工具，工业机器人，服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。 近几年，嵌入式系统产品日臻完善，并在全世界各行业得到广泛应用。嵌入式系统产品的研制和应用已经成为我国信息化带动工业化、工业化促进信息化发展的新的国民经济增长点。 随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式技术将全面展开，现在嵌入式已经成为通信和消费类产品的共同发展方向。总体来说，嵌入式系统分别在硬件和软件方面获得发展。嵌入式系统必将成为当今IT界的又一焦点，开发自主知识产权的嵌入式处理器和嵌入式操作系统，对于我们国家的民族IT产业来讲具有十分重要的战略意义。从国内IT市场来看，嵌入式系统及其产品在由家电产品和Internet衍生出来的新型市场中占有主导地位和独特份额。 在消费家电的智能化的今天，嵌入式更显重要。像我们平常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3Player、数字相机（DC）、数字摄像机（DV）、U-Disk 、机顶盒（Set Top Box）、高清电视（HDTV ）、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等，都是典型的嵌入式系统。据预测，随着Internet的迅速发展和廉价微处理器的出现，嵌入式系统将在日常生活里形成更大的应用领域。 例如，行车称重无线遥测调度系统:由贵溪冶炼厂和北京市自动化系统成套工程公司合作开发，用在贵溪冶炼车间。具体要求为系统前端由安装在行车上的行车工作站(3台)构成，行车工作站将行车称重信号转换成数字信号，并将采集的数字信号经
研究生《嵌入式系统与普适计算》课程结束论文题目一，车载移动通信平台的设计 技术需求：1，以S3C2410(或S3C2440)为核心； 2，具有LCD显示模块，无线通信模块，GPS模块等； 3，设计硬件电路（尽量详细）； 4，设计底层驱动函数（即需要列出那些底层驱动函数，即函数的相关形式参数）。 二，云计算环境下的瘦客户机的体系结构设计 技术需求：1，以S3C2410(或S3C2440)为核心； 2，具有LCD显示模块，3G或GPRS模块； 3，设计硬件电路（尽量详细）； 4，设计软件平台及在该平台下的文件管理机制。 三，视觉系统的平台设计 技术需求：1，以S3C2410(或S3C2440)为核心； 2，具有视频图像采集模块等（需采用并行接口方式）； 3，设计硬件电路（尽量详细）； 4，设计底层驱动函数（即需要列出那些底层驱动函数，即函数的相关形式参数）。 四，机器人系统（无人驾驶车辆）中的通信网络关键技术研究 技术需求：1，机器人系统是一个多控制器的系统，列出机器人系统中有那些控制器； 2，研究这些控制器间的通信需求；
3，根据需求设计设备间的通信协议； 4，设计即插即控的机制框架 五，一点对多点的RFID通信机制研究 技术需求：1，RFID（无线射频卡）现在的读/写数据时的通信机制，其本质上是点对点的，请分析现在的通信原理； 2，设计能满足一点对多点的需求的RFID卡硬件结构； 3，设计能满足一点对多点的需求的底层通信协议。 六，与你自己研究方向应用有关的嵌入式系统平台设计或制作 论文评分标准 1，论文采用优，良，中。及格，不及格五个评分等级； 2，论文不及格的评分依据： *论文核心内容是抄袭的； *字数不足3000字； *论文内容没有满足本课程技术需求。 论文符合以上三点之一的即为不及格 3，论文及格的评分依据： *字数3000字以上； *基本按技术需求，自己独立书写的论文； 论文同时符合以上二点的即为及格 4，论文中的评分依据： *字数3000字以上；
内蒙古科技大学 嵌入式系统课程设计论文 题目：基于i.MX283的WinCE 6.0 GPIO控制学生姓名： 学号： 专业：测控技术与仪器 班级：2011-1 指导教师：孙彩鹰 2014年12月30日
目录 第1章概述 (3) 1.1 EasyARM-i.MX28X平台简介 (3) 1.1.1 核心板电路框图 (3) 1.1.2 EasyARM-i.MX28x核心板搭建系统 (4) 1.2 WinCE 6.0简介 (4) 第2章设计过程 (6) 2.1 设计思路 (6) 2.2 硬件设计 (6) 2.2.1 LED控制电路 (6) 2.2.2 蜂鸣器驱动电路 (6) 2.3 设计步骤 (7) 第3章总结 (9) 参考文献 (10) 源程序 (11)
第1章概述 1.1 EasyARM-i.MX28X平台简介 EasyARM-iMX283、EasyARM-i.MX287(以下统称EasyARM-i.MX28x)是广州致远电子股份有限公司精心设计的一款集教学、竞赛、工控与产品设计功能评估于一身的开发套件，套件以Freescale公司的基于ARM9内核的i.MX28x多媒体应用处理器为核心，该处理器主频454MHz，支持DDR2和NAND Flash，并提供多达5路UART、1路I2C、1路SPI、4路12bit ADC、1路10/100M以太网接口、1路SDIO、1路I2S接口、1路USB OTG接口、1路USB Host接口、支持TFT液晶屏和电阻式触摸屏、满足数据采集或更高水平用户互动的消费电子和工业控制应用。 EasyARM-i.MX28x开发套件为入门级评估平台，广州致远电子股份有限公司提供实用的WinCE/Linux的BSP包、测试DEMO和配套文档，极大地提高了WinCE/Linux 系统移植、驱动和应用程序的开发效率，使您能顺利地在实践中熟悉i.MX28x系列处理器及其WinCE/Linux开发平台，大大降低了WinCE/Linux开发入门门槛和学习的难度，可帮助您在短期内实现产品设计阶段的功能验证和开发。 1.1.1 核心板电路框图 如图1-1所示是EasyARM-i.MX28x核心板的结构框图，该核心板已经集成CPU、电源、存储器、复位、加密等电路，用户只需将所需要的外设连接到对应端口即可，操作非常简单。 图1-1 核心板结构框图
硕士学位论文 基于ARM的嵌入式系统设计 第一章摘要 嵌入式系统以其小型、专用、易携带、可靠性高的特点，已经在各个领域得到了广泛的应用，如军事国防、消费电子、通信设备、工业控制等。嵌入式处理器内嵌实时操作系统(RTOS)，具有实时性、低成本、小型化、专用化和高可靠性，克服了传统的基于单片机控制系统功能不足和基于PC的系统非实时性的缺点。随着嵌入式系统软硬件技术的飞速发展，其应用领域必将更为广阔，嵌入式系统的研究将会有非常广泛的前景。 本课题的目的就是研究适用于学校教学的嵌入式系统平台，这对于提高对嵌入式系统的理解具有重要意义。本课题以嵌入式系统设计原理和实际应用为核心，从理论上和技术方法上开展了一系列研究。主要工作有: 1、全面系统地概述了嵌入式系统的发展过程和分类，及其在各个领域内的应用，以及嵌入式系统的发展方向; 2、基于嵌入式系统设计原理的嵌入式开发平台的设计的总体方案，从硬件和软件两个方面讲述了嵌入式系统的设计思想和方法，及其可行性的论证; 3、嵌入式系统硬件平台的设计与调试，着重叙述了硬件平台的整体设计方案，包括各个设计模块的选型与接口电路的设计; 4、嵌入式系统所采用的操作系统的移植与调试，详细讲叙了μC/OS-II实时操作系统在基于LPC2136的嵌入式控制器硬件平台上的移植过程及注意事项; 5、对μC/OS-II内核实时性能进行了深入的分析，通过实际测试得出了在特定条件下μC/OS-II的实时响应参数。 6、在后继的工作中，我们还要在实时嵌入式操作系统的基础上完成对操作系统的扩展以及对各个模块的驱动。
总之，本文完成了嵌入式系统的硬件平台构架、实时嵌入式操作系统的移植，为今后嵌入式系统的后继开发提供了一个嵌入式平台。 关键词:嵌入式系统ARM RTOS μC/OS-II 第二章Abstract With the development of IT network technology, embedded system shows a new direction of technology development. Embedded system has been applied in military, electronics, communication, industrial control and so on, with respect to its small size, high performance, low cost, high reliability and oriented object program. Embedded controller with RTOS gets over the traditional microcontroller and the disadvantage of the un-real time specialty base on pc, instead it is real-time, low cost ,miniaturized ,customized ,and high dependability. It also has a broad foreground , along with the fast development of hardware of embedded system . This intention of this topic is designing the embedded system, which is important for enhancing the understanding of embedded system. The research is highlighted in both design theory and applications of embedded system, which extended its developments. This paper is organized into six parts: 1. This article essentially introduced the development of embedded system, its classification, applications in numerous areas, and its development orientation. 2. The second chapter covers the general design of the embedded system, based on the elements of embedded system design. then it shows the devise ideology and methods in either hardware or software, and the demonstration of its accessibility. 3. The third chapter gives out the hardware of the embedded system, including design, test and implementation of each module, as well as their interface circuitry. 4. The forth chapter introduces the process and attentions of RTOS μC/OS-II, when explanted to the LPC2136 embedded controller hardware platform. 5. It covers a in-dept analyzing in the real-time performance in μC/OS-II core, as
嵌入式系统设计论文 专业：电子信息工程（信号处理） 班级： 姓名： 指导教师： 评分： 年月日
【摘要】 当今信息时代，嵌入式系统的应用无处不在，而ARM嵌入式系统应用市场份额约占75%。从嵌入式系统的基本概念入手，分别从ARM的定义、ARM微处理器、ARM开发工具及调试方法来介绍ARM嵌入式系统基础知识。接着，讨论了ARM嵌入式系统的实时性要求，介绍了目前市场上的实时多任务操作系统（RTOS）。最后，概括了ARM技术的应用领域及其产业化发展，并预测ARM技术发展的前景。 关键词：嵌入式系统；ARM；微处理器；RTOS
目录 1.引言 (1) 2 .嵌入式系统 (1) 2.1 (1) 2.2 (1) 3 .ARM嵌入式系统 (2) 3.1 什么是ARM (2) 3.2 ARM (2) 3.3 ARM (3) 3.4 ARM (3) 3.5 ARM (4) 4. ARM嵌入式系统的实时性要求 (5) 4.1 嵌入式系统软件需要RTOS (5) 4.2 RTOS (6) 5.嵌入式系统的信息产业化发展 (6) 5.1 ARM (6) 5.2 嵌入式系统产业化发展 (7) 6 (7) 参考文献 (8)
1.引言 随着计算机技术、网络技术和微电子技术的深入发展，嵌入式系统的应用无处不在。 ARM是目前公认的业界领先的32位嵌入式RISC（精简指令计算机）微处理器。ARM技术日益成熟和不断发展，正在逐步渗入到我们生活的各个方面。 本文从实际出发，首先介绍嵌入式系统的基本概念，随之重点阐述了由ARM 微处理器构成的嵌入式系统（简称ARM嵌入式系统）的基础知识，最后分析了ARM技术的产业化发展过程及发展趋势。 2 .嵌入式系统 2.1 嵌入式系统的英文叫做Embedded System，是一种包括硬件和软件的完整的计算机系统，但又跟通用计算机系统不同。嵌入式系统的定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可剪裁，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统所用的计算机是嵌入到被控对象中的专用微处理器，但是功能比通用计算机专门化，具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的、合适的运算速度、高可靠性和较低比较成本的专用计算机系统。 2.2 嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统，自底向上包含有3个部分，如图1所示。 （1）硬件环境：是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台，硬件平台包括嵌入式处理器和外围设备。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。 （2）嵌入式操作系统：完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对
嵌入式Linux内核实时性研究 姓名： 专业： 学号：
嵌入式Linux内核实时性研究 摘要 在嵌入式技术迅速普及的今天，Linux 操作系统，由于其开放源代码、高稳定性和低成本等特性，非常适合于嵌入式系统的开发，成为了嵌入式领域里发展最快的操作系统。改进通用 Linux 操作系统的实时性能，使其更加适应嵌入式的应具有很大的实际意义，目前己经成为国内外计算机界的研究热点之一。 嵌入式 Linux 实时性研究，介绍了对 Linux 实时性的研究工作，对实时系统、实时操作系统及衡量实时操作系统重要指标以及对Linux内核的分析阐述。 关键词：嵌入式Linux，实时性
目录 摘要 (1) 1实时系统概述 (3) 1.1实时系统 (3) 1.2实时操作系统（RTOS） (4) 1.3有关 RTOS 的重要概念 (5) 1.4衡量 RTOS 实时性能的重要指标 (6) 1.5Linux内核 (8)
1实时系统概述 1.1实时系统 实时系统在工业、商业和军事等领域都有非常广泛的用途，并且己经有很多实际的应用。一般来说，实时系统通常是比较复杂的，因为它必须处理很多并发事件的输入数据流，这些事件的到来次序和几率通常是不可预测的，而且还要求系统必须在事先设定好的时限内做出相应的响应。那么，是不是响应时间在多少毫秒或多少微秒以内的系统就是实时系统，而超出这个时限的就不算呢？事实上，实时系统并非是指“快速”的系统，实时系统有限定的响应时间，从而使系统具有可预测性[1]。 实时系统与其他普通的系统之间最大的不同之处就是要满足处理与时间的关系。在实时计算中，系统的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果，而且依赖于结果产生的时间。对于实时系统来说最重要的要求，就是实时操作系统必须有满足在一个事先定义好的时间限制中对外部或内部的事件进行响应和处理的能力。 因此，实时系统可以定义为“一个能够在事先指定或确定的时间内完成系统功能和对外部或内部，同步或异步时间作出响应的系统”。 实时系统又可以分为“硬实时系统”和“软实时系统”[2]。硬实时和软实时的区别就在于对外界的事件做出反应的时间。硬实时系统必须是对及时的事件做出反应，绝对不能错过事件处理的deadline情况。在硬实时系统中如果出现了这样的情况就意味着巨大的损失和灾难。比如说核电站中的堆芯温度控制系统，如果没有对堆芯过热做出及时的处理，后果不堪想象。软实时系统是指，如果在系统负荷较重的时候，允许发生错过deadline 的情况而且不会造成太大的危害。比如说程控电话系统允许在105个电话中有一个接不通。 实时系统具有以下一些特性，从而区分于其他系统： 嵌入性：实时系统通常是嵌入式的系统，也就是由封装好的软件系统控制与其相关的硬件。 交互性：实时系统通常需要与外部环境进行交互，例如，可以控制机器及生产过程，或者监控化学反应并随时汇报危急情况，这种情况通常需要从外部接收数据并提供输出和控制外部环境。 “反应”性：很多实时系统都是“反应”的系统，也就是说，由事件驱动并且
嵌入式系统 论文 成绩评定表 嵌入式系统 论文
一．嵌入式系统的发展趋势 在信息和知识经济时代，使当今的计算机科学技术的发展会越来越深入到国民生活的方方面面，特别是高性能多核处理器、光纤与Myrinet等高速网络和高性能分布计算的标准工具更是推动了集群计算从高性能计算向高效能计算更是的转变。 而与此同时我们又面临着但如何管理调度庞大的资源集合，充分发挥每个部件的工作能力和降低系统耗能的压力，进一步如何使计算和通信无所不在并成为普通用户都能方便享用的服务，跨越移动计算、嵌入式系统、自然人机交互、软件结构等多个研究领域的普适计算技术正在发挥着作用，还存在实现上下文感知和应用无缝迁移等问题需要解决。 另一方面，利用通信、嵌入式计算和传感器等技术，人们研制出了各种具有感知、计算和通信等能力的微型传感器，通过这些无线传感器网络人们可以在任何时间、地点和任何环境条件下协作地实时监测、感知、采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽准确的信息，传送到需要这些信息的用户。因此，这种网络系统被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。 综上所述，嵌入式系统正是以其组网灵活﹑可靠性高﹑抗干扰能力强﹑低功耗和网络容量大等特点在计算机应用领域发挥着显著的作用。嵌入式控制器体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点，其应用已深入到多个领域。
如分布式光纤管道安全监测系统。众所周知，管道输送是一种经济方便的运输方式，在石油和天然气运输中具有独特优势，石油行业对长距离输油气管道安全预警系统的需求主要有以下：（1）对管道周边环境的长距离全天候的实时监控；（2）传感器采集的数据有智能信息处理的能力；（3）对新的地质环境及新的破坏手段的自适应能力。根据已有的监测系统，提出长距离输油气管线安全预警系统的实现模型，信号采集、光电转换以及PGC解调由分布式光纤光相位传感系统完成，该系统同时进行振动源定位。解调后的土壤振动信号经USB口传入一块运行嵌入式Windows XP系统的855主板，在此系统上运行的程序实现土壤振动信号的分析与破坏性行为的模式分类。分类后产生的报警信号经串口发往值守报警终端FU，FU为一块运行嵌入式Linux系统的ARM板卡。与此同时，振动片段的原始信号以及破坏性行为的识别结果将通过网口传往FST（服务器），在FST 上。每个FST接收来自8个基站的信号，即对应8个FU和8块855主板，这样，每个FST的监控距离达400Km，可实现区域级的管道安全监控与预警，通过FST 的级联可实现国家级覆盖的管道安全监控与预警。 二．BootLoader BootLoader代码是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，主要用于完成由硬件启动到操作系统启动的过渡，从而为操作系统提供基本的运行环境，如初始化CPU、堆栈、存储器系统等。BootLoader代码与CPU芯片的内核结构、具体型号、应用系统的配置及使用的操作系统等因素有关，其功能类似于ＰＣ机的BOIS程序。通常，BootLoader是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的BootLoader几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对BootLoader归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的BootLoader设计与实现。 下面我们介绍几种常用的Bootloader： 1. ARMBoot Armboot是一个bootloader,是为基于ARM或者StrongARM CPU的嵌入式系统所设计的。它支持多种类型的Flash；允许映像文件经由bootp、、tftp 从网络传输；支持从串口线下载S-record或者binary文件；允许内存的显示及
广西大学行健文理学院 嵌入式课程设计报告题目：基于ARM平台实现音乐播放 学部：电气信息学部 专业：电子科学与技术 班级： 2011级(1)班 学号： 1138340107 学生姓名：梁婷婷 指导教师：黄江 2014年10月
随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高。微电子技术的快速发展，使得电子产品无处不在，ARM的应用也越来越贴近人们的生活，用ARM来实现一些电子设计也变得越来越容易。 脉宽控制技术（PWM）简称脉宽调制，是非常重要的电力电子控制技术，利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，对提高电力电子装置的性能，促进电力电子技术的发展有着巨大的推动作用。本系统主要介绍了基于LPC2132的PWM信号发生器制作系统，主要功能是对PWM输出波形的频率、占空比的连续调节，并能对运行信号参数用示波器进行实时显示。电路主要分为三个模块，核心模块采用LPC2138中央控制单元，通道选择模块，键盘控制模块采用了五个按键控制，分别调节PWM信号的占空比加和减、频率的加和减、输出PWM通道选择。经测试验证，该信号发生器便于观察和调节，控制精确误差小。 本课题的CPU核心芯片采用的是 ARM7 的LPC2138，实现了采用LPC2138的一个I/O口控制speaker发声，实现音乐播放。实验主要通过程序将歌曲简谱和节拍数各自放在一数组中，依次从简谱数组中得到相应频率后放到PWMMR0中，然后进行所存，改变PWM输出频率，并从节拍数组中获得相应的延时参数，两者配合得到音乐输出。改变PWMMR0的值，来改变PWM输出的频率。实验设定PWM输出单边沿PWM方波，控制蜂鸣器BEEP发出声音，以此实现音乐的播放。设计的关键所在，必须熟悉ARM的原理与结构，同时还要对整个设计流程有很好的把握，衔接好各个模块。 关键词：LPC2138；PWM的频率；蜂鸣器；占空比；频率
嵌入式系统 论文 学院：地质与环境学院 专业班级：煤及煤层气1101班学生姓名：谢磊 学号：1109010123
嵌入式系统的学习论文 作者：谢磊 摘要：随着3C融合进程和我国传统产业结构升级的加速，人们对设备越来越高的应用需求已无法满足当前和未来高性能的应用与发展需求。同时，激烈的市场竞争和技术竞争，要求产品的开发周期越来越短，显然，嵌入式系统的软、硬件技术和开发手段，正日益受到重视，成为各领域技术创新的重要基础。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景 内容：嵌入式系统(Embedded System)是一种包括硬件和软件的完整的计算机系统，它的定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可剪裁，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统所用的计算机是嵌入到被控对象中的专用微处理器，但是功能比通用计算机专门化，具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的、合适的运算速度、高可靠性和较低比较成本的专用计算机系统。 嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统，自底向上包含有3个部分：（1）硬件环境：是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台，硬件平台包括嵌入式处理器和外围设备。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。（2）嵌入式操作系统：完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对不变性。（3）嵌入式应用程序：运行于操作系统之上，利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。 嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术、电子技术以及各种具体应用相结合的产物，是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的新型集成知识系统。它起源于微型机时代，近几年网络、通信、多媒体技术的发展为嵌入式系统
浅谈嵌入式系统及其发展前景 （作者：赵玉雪班级：软件1112班学号：1120126238） 摘要 现今我们已进入到一个网络的时代，经历了漫长的单片机发展道路嵌入式系也逐步应用到各种网络环境中。嵌入式系统也有了独有的定义，嵌入式设备与互联网的结合才是嵌入式技术未来。本文介绍了嵌入式系统的发展历史，嵌入式系统的特点和分类，及其在国内外的应用情况，总结了该行业未来的发展趋势。 关键词嵌入式系统；嵌入式系统特点；应用；现状；前景
0引言 嵌入式系统是目前电子计算机的一种普遍应用形式，此类电子系统由于不被设备使用者在意，也被称之为埋藏式计算机，例如微控制器、微处理器以及常见的DSP等。嵌入式处理器可以使宿主设备功能得以智能化，无论是设计还是操作都比较简单方便，这些设备的功能具有一定的各异性，但都具有功能强和实时性强，结构相对比较紧凑，大大提高了可靠性等共同特点。 嵌入式系统作为某种技术过程的核心处理环节，是一种能够直接与现实环境接口或交互的信息处理系统。在这种应用环境下，信息处理系统处于嵌入式工作状态，即实时就绪与环互动，亦即实时工作方式，其典型例子如Pc在工业过程控制或实验监测中的应用。 1嵌入式系统概述 1.1嵌入式系统发展史 世界上第一个嵌入式系统是在1981年由Ready System发展的商业性嵌入式实时内核(VRTX32)，距今已有30年的历史了。纵观历史，嵌入式系统历史的发展有三个明显的阶段： 阶段一，是嵌入式系统的出现阶段。这一阶段的主要特征是：操作系统处理效率低下、存储容量小、系统的结构以及功能都相对单一、几乎没有用户接口，受众群体为各类专业领域。作为嵌入式系统的早期阶段，这种系统以其专用计算机简单的功能或者以可编程控制器的单片机为核心的形式存在，具备设备指示、监测、伺服等功能，大部分的系统运用于各类工业控制与飞机、导弹等武器装备中。由于早期嵌入式系统并没有操作系统的支持，对系统的控制是通过汇编语言编程直接进行的，运行结束后对内存进行清理。 阶段二，是简单监控式的实时操作系统阶段。该阶段以嵌入式CPU和嵌入式操作系统为标志。随着计算机硬件高可靠、低功耗嵌入CPU，如Power PC等的出现，推动了各类商业嵌入式操作系统相继出现并以迅雷不及掩耳之势发展起来。该阶段鲜明的特点是系统开销小、效率高处理器种类繁多、较差的通用性、由于配备系统仿真器，因此操作系统具有一定的兼容性与扩展性。另外，由于软
嵌入式Linux 一、嵌入式Linux简介 1.1 嵌入式Linux历史 随着社会的发展，信息化技术的成熟和数字化产品的普及，让以计算机技术、芯片技术和软件技术为核心的嵌入式系统再度成为当前研究和应用的焦点，通信、计算机、消费电子技术（3C）合一的趋势正在逐步形成，无所不在的网络和无所不在的计算（everything connecting, everywhere computing）正在将人类带入一个崭新的信息社会。Linux 从1991年问世到现在，短短的十几年时间已经发展成为功能强大、设计完善的操作系统之一，不仅可以与各种传统的商业操作系统分庭抗争，在新兴的嵌入式操作系统领域内也获得了飞速发展。嵌入式系统的发展方向是与目标系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。嵌入式 Linux （Embedded Linux ）是指对标准 Linux 经过小型化裁剪处理之后，能够固化在容量只有几 K 或者几 M 字节的存储器芯片或者单片机中，适合于特定嵌入式应用场合的专用 Linux 操作系统。 虽然嵌入式系统是近几年才开始真正风靡起来的，但事实上嵌入式这个概念却很早就已经存在了，从上个世纪70年代单片机的出现到今天各种嵌入式微处理器、微控制器的广泛应用，嵌入式系统少说也有了近30年的历史。纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段： 1.1.1 无操作系统阶段 嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、伺服、设备指示等功能，通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的 CPU 芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上"系统"的概念。 这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的应用，但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息家电等场合的需要。