嵌入式人才培养难点及解决方案 "兴趣学习"是华清远见嵌入式人才培养的核心理念。嵌入式产品已经不是从前"冷冰冰"的专业设备,实战训练中充满活力的"酷炫"产品对我们的学员有足够的吸引力。例如学员可以自己动手做智能电视、平板电脑、智能手环、智能手表,甚至是四轴飞行器和智能小车,这些可以直接激发学员强大的学习兴趣和动力 。——摘自《单片机与嵌入式系统应用》175期 对话“嵌入式人才培养，难在哪里” 早些年，高等院校确确实实培养了一大批嵌入式系统师资队伍，但其中不少教师长期脱离一线科研，而从事嵌入式科研工作的教师，常常忙于繁重的科研工作，难以深入到嵌入式系统基础课程的教学改革之中。由此造成的局面是：一方面，毕业生苦于找不到合适的工作;另一方面，企业抱怨找不到急需的嵌入式人才。作为高校的有益补充，十多年前就涌现出不少专业的机构从事嵌入式培训，孜孜不倦地用心打造“精英人才”。这类培训针对性强，立竿见影，但嵌入式学习毕竟不是一蹴而就的，经过魔鬼训练速成的“人才”真的能够胜任实际的工作么？企业究竟需要什么样的嵌入式人才，嵌入式人才培养存在哪些难点，有没有行之有效的方法来应对呢？ 华清远见教育集团创始人 季久峰 提到培训机构，很多人或多或少会有些偏见，今天借这个机会谈一谈十几年来身处培训行业的感受。 众所周知，培训机构，特别是我所从事的职业教育，相对于传统学历教育，其优势主要在于快速实用的课程体系研发，以及具备实战研发经验的专业师资。毋庸置疑，从最初高深莫测的专业嵌入式设备，到现在充满想象力、层出不求的智能硬件，嵌入式技术的发展早已超乎我们当年的想像。面对诸多挑战，只有掌握了最新、最实用的技术，才能从容地胜任嵌入式研发岗位。
1章绪论 1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么？如何理解？答：见教材1.1节。 2.嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。答：见教材1.1节。 3.当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些，请举出两例，并分析其特点。 答：见教材1.2.1节的嵌入式Linux和嵌入式实时操作内核UC /OS-I 。 4.举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。答：见教材1.3节的“工业控制领域”。 5.未来嵌入式技术的发展趋势有哪些？答：见教材1.4节的嵌入式技术的发展趋势。 2章ARM技术与ARM体系结构 1．简述ARM处理器内核调试结构原理。答：对教材1.2节的图2-1进行描述。 2.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。答：参考教材 2.1．2 ARM核版本命名规则说明。3．ARM处理器的工作模式有哪几种，其中哪些为特权模式，哪些为异常模式，并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。 ARM处理器共有7种工作模式： 用户模式：非特权模式，也就是正常程序执行的模式，大部分任务在这种模式下执行。在用户模式下，如果没异常发生，不允许应用程序自行改变处理器的工作模式，如果有异常发生，处理器会自动切换工作模式FIQ模式：也称为快速中断模式，支持高速数据传输和通道处理，当一个高优(fast)中断产生时将会进入这种模式。 IRQ模式：也称为普通中断模式，:当一个低优先级中断产生时将会进入这种模式。在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。通常的中断处理都在IRQ 模式下进行。 SVC模式：称之为管理模式，它是一种操作系统保护模式。当复位或软中断指令执行时处理器将进入这种模式。 中止模式：当存取异常时将会进入这种模式，用来处理存储器故障、实现虚拟存储或存储保护。 未定义指令异常模式：当执行未定义指令时会进入这种模式，主要是用来处理未定义的指令陷阱，支持硬件协处理器的软件仿真，因为未定义指令多发生在对协处理器的操作上。 系统模式：使用和User模式相同寄存器组的特权模式，用来运行特权级的操作系统任务。 在这7种工作模式中，除了用户模式以外，其他6种处理器模式可以称为特权模式，在这些模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意地进行处理器模式的切换。在这6种特权模式中，除了系统模式外的其他5种特权模式又称为异常模式 4．分析程序状态寄存器（PSR）各位的功能描述，并说明C、Z、N、V在什么情况下进行置位和清零。PSR的具体格式为 V—溢出标志位 对于加/减法运算指令，当操作数和运算结果为二进制补码表示的带符号数时，V＝1表示符号位溢出，其他的指令通常不影响V位。 例如：两个正数（最高位为0）相加，运算结果为一个负数（最高位为1），则符号位溢出，相应V=1。
几款经典的嵌入式系统方案推荐 在日益信息化的现代社会中，计算机和网络的应用已经全面渗透到日常生活中，各种应用嵌入式系统的电子产品也随处可见，计算机的应用经过桌面PC系统的空前之后，嵌入式系统的应用正风起云涌，广泛进入到工业、军事、通信、环保、电力、铁路、金融等众多领域。作为两大类型计算机之一的专用计算机系统、即嵌入式系统在应用数量上已经远远超过传统的通用计算机系统，嵌入式微控制器技术的出现给现代工业控制领域带来了一次新的技术革命。 嵌入式微控制器组成的系统可嵌入到任何需要控制的设备中，并且在工控领域的应用已经越来越广泛。嵌入式系统按形态可分为设备级(工控机)、板级(单板、模块)、芯片级(MCU、SoC)。当前使用的单片机与工控机是一种典型的嵌入式系统应用。随着Internet的飞速发展，对各种工控设备的网络功能要求也越来越高。大量的智能设备将通过网络相互传递信息和数据，实现智能化现场设备的功能自治性、系统结构的高度分散性以及监管控一体化。在嵌入式系统的市场竞争愈加激烈的今天，如何快速地将符合需求的产品投入市场并在竞争中保持一席之地?成为众多嵌入式研发制造企业所面临的共同课题。所以必须通过加快设计流程来提高设计质量，而目前大多企业普遍采取的解决方案是利用现成的商业化平台。嵌入式设备在开发过程中，除了必须考虑它的处理器架构、操作系统性能、以及其他组件之外，开发人员还必须了解一些例如：系统的哪些部分需要设计、哪些部分需要购买现成设备等等。一般自行设计的方案，它的优势是可以全面地自定义最终的解决方案并优化成本，但是任何设计规格的更改或疏忽都会使成本高昂，且周期漫长。相反，使用商业现成的平台将增加产品的销售成本，或者可能会浪费一些不必要的成本，但是通常来说，现成的系统提供了更快的验证周期，因而也就具有更为快捷的设计流程，从而在更短的上市时间内保证设计的质量。下文我们就将用于开发嵌入式系统的两种方案----自行设计或使用现成平台进行对比阐述，并且讨论与这两种方案相关的技术和经济风险。 方案一：自行设计开发之前，需要为系统的核心控制部分选择一种处理器技术，目前研祥采用以下五种技术：1. 微控制器-微控制器的成本极为低廉，并且通常在单一的芯片上提
浅析C语言嵌入式系统编程软件设计架构 发表时间：2018-09-04T11:58:13.513Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第10期作者：田壮[导读] 一个方向是自顶向下，从抽象到具体，从最顶层的程序或者逻辑整体描述规范出发向下到具体的操作模块。 美的洗涤电器制造有限公司 528311 摘要：C语言是嵌入式软件开发使用最多的语言，主要是由于C语言兼具高低级语言的特性，简洁高效、灵活方便，支持对硬件的直接操作，但其灵活性也往往会带来复杂的代码管理和维护问题。基于此，本文就从C语言嵌入式系统编程软件设计展开分析。 关键词：C语言；嵌入式系统；编程软件设计 1、系统设计思路 1.1自顶向下与自底向上 一个方向是自顶向下，从抽象到具体，从最顶层的程序或者逻辑整体描述规范出发向下到具体的操作模块，这是目前嵌入式系统应用层开发常用的方法。在嵌入式系统设计过程中，可以将两种方法结合使用，针对硬件的操作采用自底向上，尽可能抽象出所有的元操作，应对不同上层应用的重用要求；在逻辑应用上，则采用自顶向下，对应用逻辑表达进行抽象规范，尽量使得模块划分便于开发实现、重用和维护。 1.2最优模块化 ①紧凑性，封装良好的模块决不互相暴露内部信息，也不去调用其他模块的操作实现，而是通过函数接口来相互通信； ②正交性，任何模块的功能点应当是唯一的、无歧义的，在系统中以确定无疑的方式存在。在纯正交的模块设计中，每一个操作行动只限于该项功能，系统的每一属性只有一条途径改变，不影响其他功能，这有助于将复杂的设计紧凑化。 2、嵌入式系统开发的分层架构 2.1分层原则 ①层次划分兼顾功能颗粒度和重用可能性，每层解决不同的问题，下层要能够为上层应用提供支撑，比如环境温度监测功能，可以从概念上划分为数据采集层、处理层、显示层等，层层递进实现； ②层与层之间的相关性尽量小，确保某一层的软件设计出现问题，只会影响到该层次的上下结构，不会影响到软件系统的整体； ③每层内部按照任务分解、功能优化、重用程度进行模块划分，尽量实现软件功能的高内聚、低耦合。理论上，功能分解得越简单，实现起来越容易，重复使用频次就会越高，但目标过度细化会使设计管理、功能调度的复杂度迅速上升，所以一般划分到概念上能够独立完成一项功能、与其他功能相关性合适的程度。 2.2分层设计方法 首先，采取自顶向下的方法对嵌入式系统应用需求进行梳理，抽象出不同的逻辑功能要求，明确概念层次，再转化成软件层次。 其次，采取自底向上的方法对涉及到的硬件功能进行抽象，应尽可能细化出应用开发需要的硬件操作原语。对于嵌入式系统而言，大量的开发工作是通过软件驱动底层硬件实现相应的专用功能，对硬件功能的封装既有利于降低当前系统开发的复杂度，又便于实现硬件的无关性，提高程序代码的复用性。 再次，采用自顶向下和自底向上相结合的方法，逐层检验相邻层次间的信息交互和调用关系，确保每一个上层的调用都能得到满足。 最后，对每一层的功能进行合并整合，优化功能模块设计，努力实现最优模块化。在实际系统开发中，最优模块化的过程也是对现有程序代码重用的优化选择过程。 2.3分层技术的应用 常见的功能模块划分是围绕中心处理器/控制器来设计系统逻辑架构，采用面向过程的设计思路，区分为输入/输出、应用调度、设备驱动、网络通信等功能模块。这样的划分方式能够充分利用系统的处理能力，进行精细化的存储空间管理，但也带来应用逻辑交叉重复、与硬件依赖关系强等缺点，很难进行功能拓展，代码重用性也较差。 ①应用管理层。主要实现界面交互、业务逻辑调度等功能。 ②算法协议层。主要实现模型算法、协议解析、文件管理、数据库管理等功能，如位置转换计算、罗盘指针方位计算等。 ③功能拓展层。主要实现器件的无关性，提供各种器件的通用性处理、接口访问等功能，如LCD的线、圆、矩形处理，传感器数据转换等功能。 ④硬件驱动层。主要实现硬件的无关性，提供硬件的操作原语功能，如LCD的定位、写点、写字节、传感器数据采集等功能。上述分层设计方案，将同类或相似技术实现的功能进行聚合，减少业务应用、模型算法和硬件操作之间的耦合性，避免功能在分析设计中的交叉混淆，整个应用程序的结构变得更加清晰和灵活，使得一个成熟的模型算法能够支持多个应用逻辑，一个成熟的软件功能模块能够适应不同的硬件环境，提高了软件功能模块的开发效率和可重用性。 3、基于C语言的系统软件设计 3.1代码管理 ①文件目录管理。按照分层原则组织文件目录，主程序文件、全局变量头文件放在根目录，其他文件按照应用管理层、算法协议层、功能拓展层、硬件驱动层分别存放在AppFunc、ModelFunc、HardExt、HardOpt文件夹，所有文件命名遵循统一的规范。如果有第三方的通用函数库，可以建立ComFunc文件夹来存放。这样在开发过程中，可以充分利用分层模型的优势，各层功能的开发人员可以在不同的文件夹内进行并行工作，实现工程化管理。 ②功能模块管理。为了实现模块化设计的高内聚性，应少用或不用全局变量，尽量通过函数参数来传递数据。同一类的业务应用功能、同一硬件的操作功能尽量放在同一文件内实现。上层功能模块的开发可以调用下层功能模块，下层功能模块尽量避免交叉调用或越级调用。
嵌入式系统架构发展趋势及比较分析 范虎 嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域，与我们的生活息息相关，小到掌上的数字产品，大到汽车、航天飞机。提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机，不错，MCU是最基础和常用的嵌入式系统，但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS 等其他嵌入式系统应用也越来越广泛。 总的来说，嵌入式系统发展呈现如下特点：·由8位处理向32位过渡·由单核向多核过渡·向网络化功能发展·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进·嵌入式操作系统呈多元化趋势，所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的，即IP 核（IntellectualProperty，知识产权），生产处理器的厂家很多，但拥有IP 核的屈指可数。嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分，在MCU（微控制器）产品上，像瑞萨（Renesas）、飞思卡尔（Freescale）、NEC等都拥有自己的专有IP核，而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。 标准的嵌入式系统架构有两大体系，目前占主要地位的是所谓RISC （ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）处理器。RISC体系的阵营非常广泛，从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是属于RISC 处理器的范畴。不过这些处理器虽然同样是属于RISC体系，但是在指令集设计与处理单元的结构上都各有不同，因此彼此完全不能兼容，在特定平台上所开发的软件无法直接为另一硬件平台所用，而必须经过重新编译。 其次是CISC（ComplexInstructionSetComputer，复杂指令集计算机）处理器体系，我们所熟知的Intel的X86处理器就属于CISC体系，CISC体系其实是比较低效率的体系，但由于其已经被市场长久验证，稳定性高，故常被应用于效能需求不高，但稳定性要求高的应用中，如工控设备等产品。 下面将简单介绍一下几种比较常见的RISC和CISC嵌入式系统架构。 1、RISC家族之ARM处理器 ARM公司于1991年成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术（IP）核心的处理器，即我们通常所说的ARM处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场。 目前市面上常见的ARM处理器架构，可分为ARM7、ARM9，ARM11以及Cortex 系列。ARM也是嵌入式处理器中首先推出多核心架构的厂商。ARM首个多核心架构为ARM11MPCore，架构于原先的ARM11处理器核心之上。ARM11采用当时最先进的0.13μm制造制程，运行频率最高可达500到700MHz。如果采用90nm制程，ARM11核心的工作频率能够轻松达到1GHz以上—对于嵌入式处理器来说，这显然是个相当惊人的程度。
如何正确的设计嵌入式软件架构应该这么做 一 错误的示范 近公司新招了一个做嵌入式软件开发的同事，该同事是从上海的某一个上市公司出来的，因为我们这边人手不够，因此把他安排了去负责一个新产品的研发，前期让他负责加速度计、NB-IOT、舵机、外置Flash的功能测试，测试完成之后，准备让他做一个该产品的概要设计。然后他花了2个星期的时间，给我们写出来一个概要设计，说实话，我看到这个概要设计，我就觉得是刚毕业的大学生写的。版本一的架构设计 2.1系统体系结构系统分为两层：硬件驱动层、应用层。2.1.1硬件驱动层硬件驱动层包含板载硬件资源正常运行所需的所有驱动程序。1)MCU初始化2)I2C数据存取3)SPI数据读取4)加速度计初始化5)蓝牙模块启动6)BC95模块启动7)485通讯模块启动2.2.2应用层1)Mcu运行模式切换2)震动及倾斜3)数据解析4)开/关锁5)数据发送6)历史数据保存 看到版本一的架构设计之后，说实话，我还是第一次见到这样来写架构设计的，居然是以序号来写的，这个让别人读起来，特别的别扭。版本二的架构设计 看到版本二的架构设计之后，虽然颇感欣慰，但是想到达到我们所要求的，还要很大的一段距离，该架构设计，主要有以下几点问题：1.对架构的理解还不是很清晰，既然是做架构设计，那就应该从整体来看，而不是仅仅只是局限于一个模块，或者功能里面。2.还是每个层次的理解也还不是很清晰，比如讲MCU的初始化，归于硬件驱动层里面。MCU 的初始化，严格意义上来说，是属于流程的一部分了，而不是驱动。比如电脑的开启启动，把这个归于硬件的驱动里面，肯定是属于牛头不对马嘴的。3.还有就是各个模块的启动，也是不能属于硬件驱动层的，也都是业务流程的一部分了，都不应该属于驱动层的一部分。 4.还有就是总线数据的读写，虽然驱动的作用也就是读写，但是数据总线的读写不能写成硬件驱动。 5.应用层的系统参数初始化，也还是属于流程。 6.数据的解析和数据的发生，都是属于通信功能里面的，不应该单独独立出来，属于单个的应用。
嵌入式网络接入解决方案 核心提示：目前已有许多嵌入式系统将内置网络功能视为系统基本特性的发展趋势，根据Forrester Research 的研究显示，到2010年，将有95%的网络接入设备将不再是计算机，而是带有网络功能的嵌入式系统，亦即具备M2M功能的嵌入式网络解决方案将成为未来的走向。 亚信电子为专业的网络相关芯片设计厂商 目前已有许多嵌入式系统将内置网络功能视为系统基本特性的发展趋势，根据Forrester Research的研究显示，到2010年，将有95%的网络接入设备将不再是计算机，而是带有网络功能的嵌入式系统，亦即具备M2M功能的嵌入式网络解决方案将成为未来的走向。 基于容易使用、低价、高频宽、高稳定性、安全性佳以及兼容性佳等优点，以太网已成为无所不在的连网方式，并逐渐超越原有SOHO及企业网络之应用范围，进入消费性电子领域，成为最具吸引力之嵌入式系统网络接入技术，如随着家庭网络的崛起，使用者更需要在不同的影音设备间传递，或共享高品质影音内容，而以太网可以满足多媒体网络对于高频宽的需求。此外，以太网也进一步扩展至工控领域，满足工业应用对高稳定性及安全性之网络接入要求。 亚信电子成立于1995年，公司设立于台湾新竹科学园区，为专业的网络相关IC芯片设计厂商。亚信电子擅长开发网络接入解决方案并提供以太网为核心之控制芯片，包括 Non-PCI 以太网控制芯片、USB To LAN网络控制芯片及嵌入式网络单芯片等针对嵌入式连网应用之解决方案。
图1 亚信电子产品线 亚信电子擅长开发网络接入解决方案并提供以太网为核心之控制芯片，并领先业界陆续推出下列全球第一的产品： USB2.0千兆以太网控制芯片：AX88178 Non-PCI 千兆以太网控制芯片：AX88180 整合FLASH及百兆以太网MAC/PHY之高速51内核SOC：AX110xx系列 全球体积最小(8x8mm 80-TFBGA)的8位单芯片以太网MCU：AX11005BF 亚信电子提供三种嵌入式以太网解决方案 亚信电子针对新兴的通讯及网络应用，提供创新且低成本的产品，以满足客户的需求，现有的产品如下： 嵌入式以太网(Non-PCI或Local Bus)：
模块划分 模块划分的"划"是规划的意思，意指怎样合理的将一个很大的软件划分为一系列功能独立的部分合作完成系统的需求。C语言作为一种结构化的程序设计语言，在模块的划分上主要依据功能（依功能进行划分在面向对象设计中成为一个错误，牛顿定律遇到了相对论），C语言模块化程序设计需理解如下概念： （1）模块即是一个.c文件和一个.h文件的结合，头文件(.h)中是对于该模块接口的声明； （2）某模块提供给其它模块调用的外部函数及数据需在.h中文件中冠以extern关键字声明； （3）模块内的函数和全局变量需在.c文件开头冠以static关键字声明； （4）永远不要在.h文件中定义变量！定义变量和声明变量的区别在于定义会产生内存分配的操作，是汇编阶段的概念；而声明则只是告诉包含该声明的模块在连接阶段从其它模块寻找外部函数和变量。如： 以上程序的结果是在模块1、2、3中都定义了整型变量a，a在不同的模块中对应不同的地址单元，这个世界上从来不需要这样的程序。正确的做法是： 这样如果模块1、2、3操作a的话，对应的是同一片内存单元。 一个嵌入式系统通常包括两类模块： （1）硬件驱动模块，一种特定硬件对应一个模块； （2）软件功能模块，其模块的划分应满足低偶合、高内聚的要求。 多任务还是单任务 所谓"单任务系统"是指该系统不能支持多任务并发操作，宏观串行地执行一个任务。而多任务系统则可以宏观并行（微观上可能串行）地"同时"执行多个任务。 多任务的并发执行通常依赖于一个多任务操作系统（OS），多任务OS的核心是系统调度器，它使用任务控制块（TCB）来管理任
务调度功能。TCB包括任务的当前状态、优先级、要等待的事件或资源、任务程序码的起始地址、初始堆栈指针等信息。调度器在任务被激活时，要用到这些信息。此外，TCB还被用来存放任务的"上下文"（context)。任务的上下文就是当一个执行中的任务被停止时，所要保存的所有信息。通常，上下文就是计算机当前的状态，也即各个寄存器的内容。当发生任务切换时，当前运行的任务的上下文被存入TCB，并将要被执行的任务的上下文从它的TCB中取出，放入各个寄存器中。 嵌入式多任务OS的典型例子有Vxworks、ucLinux等。嵌入式OS并非遥不可及的神坛之物，我们可以用不到1000行代码实现一个针对80186处理器的功能最简单的OS内核，作者正准备进行此项工作，希望能将心得贡献给大家。 究竟选择多任务还是单任务方式，依赖于软件的体系是否庞大。例如，绝大多数手机程序都是多任务的，但也有一些小灵通的协议栈是单任务的，没有操作系统，它们的主程序轮流调用各个软件模块的处理程序，模拟多任务环境。 单任务程序典型架构 （1）从CPU复位时的指定地址开始执行； （2）跳转至汇编代码startup处执行； （3）跳转至用户主程序main执行，在main中完成： a.初试化各硬件设备； b.初始化各软件模块； c.进入死循环（无限循环），调用各模块的处理函数 用户主程序和各模块的处理函数都以C语言完成。用户主程序最后都进入了一个死循环，其首选方案是： 有的程序员这样写： 这个语法没有确切表达代码的含义，我们从for(;;)看不出什么，只有弄明白for(;;)在C语言中意味着无条件循环才明白其意。 下面是几个"著名"的死循环： （1）操作系统是死循环； （2）WIN32程序是死循环； （3）嵌入式系统软件是死循环； （4）多线程程序的线程处理函数是死循环。 你可能会辩驳，大声说："凡事都不是绝对的，2、3、4都可以不是死循环"。Yes，you are right，但是你得不到鲜花和掌声。实际上，这是一个没有太大意义的牛角尖，因为这个世界从来不需要一个处理完几个消息就喊着要OS杀死它的WIN32程序，不需要一个刚开始RUN就自行了断的嵌入式系统，不需要莫名其妙启动一个做一点事就干掉自己的线程。有时候，过于严谨制造的不是便利而是麻烦。君不见，五层的TCP/IP协议栈超越严谨的ISO/OSI七层协议栈大行其道成为事实上的标准？ 经常有网友讨论： 等类似问题。面对这些问题，我们只能发出由衷的感慨：世界上还有很多有意义的事情等着我们去消化摄入的食物。 实际上，嵌入式系统要运行到世界末日。 中断服务程序 中断是嵌入式系统中重要的组成部分，但是在标准C中不包含中断。许多编译开发商在标准C上增加了对中断的支持，提供新的关
嵌入式解决方案 数据采集终端 工业过程控制 远程网络控制 通信网关税控机与POS产品
嵌入式解决方案 根据多年对嵌入式计算技术的积累和总结，中嵌科技目前已在军工、工业与民用控制、科教、医疗、消费电子等场合为若干客户提供了专业的方案与产品，更好的促进了先进计算技术在各行各业中的应用与推广。数据采集终端 CDMA无线数据采集与控制解决方案 应用背景 随着CDMA网络技术的逐步成熟，基于CDMA无线数据传输的远程采集与控制系统得到越来越广泛的使用，特别是对于电力、电信、石油、水利、地质、和交通行业中场所不固定的应用系统，或者由于种种条件的限制，无法架设有线网络，但又需要进行远程数据采集与控制，采用基于CDMA的无线网络技术，具有无可比拟的优势。 中嵌科技将高性能嵌入式计算技术与CDMA无线通讯技术结合，针对不同行业用户应用需求，提供最优的无线数据采集与监控解决方案。 方案简介 无线数据传输系统的设计可以采用两种方式： 第一种方式为“低端单片机＋CDMA模块”，此方案的优点是硬件成本略低，但功能比较有限，在协议的开发和支持上都有一定难度，目前多数数据采集终端都采用这种方案。 第二种方式为“高性能嵌入式微处理器＋CDMA模块”，此方案虽然硬件成本稍高，需要高性能嵌入式微处理器来支持嵌入式操作系统，但可以实现丰富协议接口，便于移植和向高端系统应用升级，同时更加便于数据采集与远程监控的实现。 随着应用需求的逐步提高，采用第一种方式已经越来越不能满足用户的需要，特别是随着高性能嵌入式微处理器的价格逐渐降低，第一种方式的价格优势已经不复存在，因此，本方案采用第二种实现方式，可完全满足行业用户的复杂需求。 技术优势 与传统的数据方案相比较，该方案的前端模块采用基于ARM架构的高性能32位嵌入式微处理器，结合大容量的存储器，运行嵌入式操作系统，可以实现丰富协议接口，便于应用程序开发和向高端系统应用升级，提高产品的市场竞争力。 该方案依托高性能嵌入式微处理器和嵌入式操作系统的强大功能，该方案实现了CDMA自动拨号、永远在线、心跳检测、掉线自动重拨、支持VPN(点到点隧道协议PPTP)、可配置NAT、SNMP代理内嵌、动态域名解析、协议栈支持（HTTP、HTML、ICMP、IGMP、TCP、UDP、ARP、SNMP、PPP、IP、FTP、DHCP、DNS、TELNET等）、支持串口/无线、串口/以太网、以太网/无线等各种应用方式，同时内嵌中、英文界面Web Server和Telnet Server，具有网络监控、短信报警、自诊断与指示灯报警等功能，可完全满足行业客户在不同应用需求和高端的应用升级。
主要是处理器不一样，一般嵌入式系统用的是arm架构的处理器，属于专用处理器。一般的PC机用的是X86架构的处理器（intel、amd）属于通用处理器。 你可以把arm嵌入式系统看成是一个专用的pc。它比通用pc机所消耗的硬件资源要少。由于在一些特定的场合需要实现一些智能的操纵，使用通用pc机不合算（成本），使用嵌入式系统可以基本满足需要。显然，嵌入式系统的操作系统和硬件资源相对于pc机来说是进过精简的。 应用场合、系统结构、知识背景等等：百度百科上说的就很详细（直接百度百科“嵌入式系统”），这里不在累赘了。以看pc机的眼光看嵌入式系统就很简单了。 嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析 嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域，与我们的生活息息相关，小到掌上的数字产品，大到汽车、航天飞机。 提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机，不错，MCU是最基础和常用的嵌入式系统，但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS等其他嵌入式系统应用越来越广泛。嵌入式系统与模拟电路或其他功能电路组成的SoC(System on Chip,片上系统)或SiP(System in PAC kage，系统级封装)在手机、机顶盒等功能复杂的产品上的应用也越来越多。 总的来说，嵌入式系统发展呈现如下特点： ·由8位处理向32位过渡 ·由单核向多核过渡 ·向网络化功能发展 ·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进 ·嵌入式操作系统呈多元化趋势 所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的，即IP核（Intellectual Property，知识产权），生产处理器的厂家很多，但拥有IP核的屈指可数。有自己的IP核，光靠卖IP 核即可坐拥城池。 嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分，在MCU（微控制器）产品上，像瑞萨（Renesas）、飞思卡尔（Freescale）、NEC都拥有自己得专有IP核，而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。本文讨论仅讨论标准架构的嵌入式系统。 标准的嵌入式系统架构有两大体系，目前占主要地位的是所谓RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）处理器。RISC体系的阵营非常广泛，从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是属于RISC处理器的范畴。不过
关键字：嵌入式系统设计 ARM FPGA多功能车辆总线Multifunction Vehicle Bus 在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时，嵌入式系统开发技术也取得迅速发展，嵌入式技术应用范围的急剧扩大。本文介绍了一种基于ARM和FPGA，从软件到硬件完全自主开发多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus)MVB??B嵌入式系统的设计和实现。 系统设计和实现 通常来说，一个嵌入式系统的开发过程如下： 1.确定嵌入式系统的需求； 2.设计系统的体系结构：选择处理器和相关外部设备，操作系统，开发平 台以及软硬件的分割和总体系统集成； 3.详细的软硬件设计和RTL代码、软件代码开发； 4.软硬件的联调和集成； 5.系统的测试。 一、步骤1：确定系统的需求： 嵌入式系统的典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的，市场应用是嵌入 式系统开发的导向和前提。一个嵌入式系统的设计取决于系统的需求。 1、MVB总线简介 列车通信网（Train Communication Network,简称TCN）是一个集整列列车内 部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准 （IEC－61375-1）, 它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB)和多功能车厢总线(MVB)。 TCN在列车控制系统中的地位相当与CAN总线在汽车电子中的地位。多功能车辆总线MVB是用于在列车上设备之间传送和交换数据的标准通信介质。附加在总线上的设备可能在功能、大小、性能上互不相同，但是它们都和 MVB总线相连，通过MVB总线来交换信息，形成一个完整的通信网络。在MVB系统中，根据IEC－61375－1列车通信网标准， MVB总线有如下的一些特点： 拓扑结构：MVB总线的结构遵循OSI模式，吸取了ISO的标准。支持最多4095个设备，由一个中心总线管理器控制。简单的传感器和智能站共存于同一总线上。 数据类型：MVB总线支持三种数据类型：
53582009,30(23)计算机工程与设计Computer Engineering and Design 0引言 随着后PC 时代的来临，嵌入式设备已经越来越多地应用于各个领域，尤其在32位嵌入式微处理器出现后，嵌入式操作系统与其结合而产生的嵌入式系统，具备更好的稳定性和开放性，在各行业技术革新中发挥着重要作用。然而嵌入式系统作为一种紧凑型专用计算机，受系统资源限制，其软件的开发不同于普通台式计算机，随着需求的发展和应用的复杂，嵌入式系统的软件开发面临着一些共性的问题[1]： (1)从软件开发过程看，为了节约系统资源消耗，嵌入式应用软件基本采用面向过程的开发方式，代码复用度低，在面对复杂的多任务应用功能实现时，很难展开并行的开发和调试，这是限制嵌入式应用软件开发效率的一个重要因素。 (2)嵌入式应用软件常需要对硬件驱动接口进行操作，而嵌入式设备应用对象千差万别，多种多样的嵌入式操作系统 之间兼容性差，往往需要针对不同的硬件编写操作系统内核移植代码。 (3)在工程应用中，许多嵌入式软件进行代码升级、功能扩展时，需要向嵌入式操作系统平台做代码移植。 领域工程和应用工程中，基于复用的软件生产技术是其关键技术[2]。然而上述问题造成了嵌入式软件开发效率低，开发周期长，且影响了产品的可靠性、移植能力和市场响应能力。目前嵌入式软件开发需要很好解决以下问题： (1)软件复用问题，包括功能代码复用和过程代码复用。(2)抽象层开发问题，包括目标硬件平台的抽象层开发和操作系统抽象层开发。 通过研究和项目实践，本文提出一种面向嵌入式应用的新的软件系统结构解决方案，以改进的层模式软件架构和基于ICS 消息总线的功能模块进程化开发模式，来解决以上问题。 收稿日期：2009-01-05；修订日期：2009-02-26。 嵌入式系统工程
发表于2007/2/26 9:57:35 软件结构是软件的灵魂！结构混乱的程序面目可憎，调试、测试、维 护、升级都极度困难。 一个高尚的程序员应该是写出如艺术作品般程序的程序员。 模块划分 模块划分的"划"是规划的意思，意指怎样合理的将一个很大的软件划分为一系列功能独立的部分合作完成系统的需求。C语言作为一种结构化的程序设计语言，在模块的划分上主要依据功能（依功能进行划分在面向对象设计中成为一个错误，牛顿定律遇到了相对论），C语言模块化程序设计需理解如下概念： （1）模块即是一个.c文件和一个.h文件的结合，头文件(.h)中是对于该模块接口的声明（对函数的声明）； （2）某模块提供给其它模块调用的外部函数及数据需在.h中文件中冠以extern关键字声明（各模块共用的变量需定义为全局变量，以使各模块之间调用）； （3）模块内的函数和全局变量需在.c文件开头冠以static关键字声明； （4）永远不要在.h文件中定义变量！定义变量和声明变量的区别在于定义会产生内存分配的操作，是汇编阶段的概念；而声明则只是告诉包含该声明的模块在连接阶段从其它模块寻找外部函数和变量。如：
/*module1.h*/ int a = 5; /* 在模块1的.h文件中定义int a */ /*module1 .c*/ #include "module1.h" /* 在模块1中包含模块1的.h文件*/ /*module2 .c*/ #include "module1.h" /* 在模块2中包含模块1的.h文件*/ /*module3 .c*/ #include "module1.h" /* 在模块3中包含模块1的.h文件*/ 这样做的后果是重复定义，累赘！！ 以上程序的结果是在模块1、2、3中都定义了整型变量a，a在不同的模块中对应不同的地址单元，这个世界上从来不需要这样的程序。正确的做法是： /*module1.h*/ extern int a; /* 在模块1的.h文件中声明int a */，全局变量 /*module1 .c*/ #include "module1.h" /* 在模块1中包含模块1的.h文件*/ int a = 5; /* 在模块1的.c文件中定义int a */，这里应当是局部变量/*module2 .c*/ #include "module1.h" /* 在模块2中包含模块1的.h文件*/ /*module3 .c*/ #include "module1.h" /* 在模块3中包含模块1的.h文件*/ 这样如果模块1、2、3操作a的话，对应的是同一片内存单元。
嵌入式联网解决方案 嵌入式联网概述 网络和信息技术的发展使得原来以串口、RS232、RS485方式管理的串口设备不再适应信息化的步伐。从串口到网口的转化，从电平级别的串口通信，到以太网甚至Internet方式的网络化级别的通信是必然的趋势。 设备联网管理相对于串口方式有如下的优点： 联网方式接线灵活性大于串口方式。串口连接是物理上的连接，而网络化是逻辑上的链接。以前每个设备都需要有一根物理上的串口线和PC机连接，此时如果设备非常多，那么PC机的串口就不够用，即使进行串口扩展也是有限的。而对于网络化方式，只要PC机有一根网线接入网络，每台设备也接入网络，那么就可以实现互联。 联网方式具有距离远、可充分利用已有网络资源的特点。只要设备联网就可以实现远程控制，可以充分利用现有的Internet带来的便利。目前网线已经遍及住宅区、办公区、工厂等，随处都可以接入网络，这节约了布线的成本。 联网方式可以利用现有的网络协议，例如可以使用Http协议来访问设备，利用IPSec来加密数据，使用TCP协议保证数据发送的准确性，这使得设备的性能大大提高。 设备联网屏蔽了各种设备的差异，统一使用socket标准接口进行通信，方便了不同类型设备的统一化管理。 嵌入式设备联网的一般方法 目前绝大部分的有线联网方式都采用以太网IEEE802.3。下面分几种情况： 如果用户不想重新设计原有的串口设备，那么可以使用串口服务器，例如卓岚的NETCOM2000系列产品。串口服务器可以将原有的串口数据透明地转发到网络上。卓岚的串口服务器方案支持虚拟串口，可以在PC端将网络连接重新虚拟为串口，这样用户的软件程序也不需要修改，即从图 1 原用户解决方案升级为图2 卓岚联网解决方案。 图 1 原用户解决方案
一、嵌入式计算机系统体系结构 体系主要组成包括： 1. 硬件层 硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM 、ROM 、Flash 等）、通用设备接口和I/O 接口（A/D 、D/A 、I/O 等）。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM 中。 2. 中间层 硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer ，HAL ）或板级支持包（Board Support Package ，BSP ），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。 软件层功能层
3. 系统软件层 系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。 4. 功能层 功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。 一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。 硬件的设计 本网关硬件环境以单片机S3C2440芯片和DM9000以太网控制芯片为主，实现RJ45接口和RS232接口的数据传输。容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。 硬件框图 硬件框图是简单的将每个功能模块列出，也是一个基本的模块组合，可以简洁的每个模块的功能体现出来。 其中包括了电源模块，处理模块，串口模块以及网口模块。 电源模块主要的用途是负责给整块开发板进行供电，保证每个模块都可以正常工作。 处理模块主要的用途是负责协议的转换，数据的处理等，以保障通信的畅通。 串口模块以及网口模块主要的用途是负责各网络相关数据信息的收发。
C语言嵌入式系统编程之软件架构篇 模块划分 模块划分的“划”是规划的意思，意指怎样合理的将一个很大的软件划分为一系列功能独立的部分合作完成系统的需求。C语言作为一种结构化的程序设计语言，在模块的划分上主要依据功能（依功能进行划分在面向对象设计中成为一个错误，牛顿定律遇到了相对论），C语言模块化程序设计需理解如下概念： （1）模块即是一个.c文件和一个.h文件的结合，头文件（.h）中是对于该模块接口的声明； （2）某模块提供给其它模块调用的外部函数及数据需在.h中文件中冠以extern关键字声明； （3）模块内的函数和全局变量需在.c文件开头冠以static关键字声明； （4）永远不要在.h文件中定义变量！定义变量和声明变量的区别在于定义会产生内存分配的操作，是汇编阶段的概念；而声明则只是告诉包含该声明的模块在连接阶段从其它模块寻找外部函数和变量。如： /*module1.h*/ int a = 5; /* 在模块1的.h文件中定义int a */ /*module1 .c*/ ＃i nclude “module1.h” /* 在模块1中包含模块1的.h文件 */ /*module2 .c*/ ＃i nclude “module1.h” /* 在模块2中包含模块1的.h文件 */ /*module3 .c*/ ＃i nclude “module1.h” /* 在模块3中包含模块1的.h文件 */ 以上程序的结果是在模块1、2、3中都定义了整型变量a，a在不同的模块中对应不同的地址单元，这个世界上从来不需要这样的程序。正确的做法是： /*module1.h*/ extern int a; /* 在模块1的.h文件中声明int a */ /*module1 .c*/ ＃i nclude “module1.h” /* 在模块1中包含模块1的.h文件 */ int a = 5; /* 在模块1的.c文件中定义int a */ /*module2 .c*/ ＃i nclude “module1.h” /* 在模块2中包含模块1的.h文件 */ /*module3 .c*/ ＃i nclude “module1.h” /* 在模块3中包含模块1的.h文件 */ 这样如果模块1、2、3操作a的话，对应的是同一片内存单元。 一个嵌入式系统通常包括两类模块： （1）硬件驱动模块，一种特定硬件对应一个模块； （2）软件功能模块，其模块的划分应满足低偶合、高内聚的要求。 多任务还是单任务 所谓“单任务系统”是指该系统不能支持多任务并发操作，宏观串行地执行一个任务。而多任务系统则可以宏观并行（微观上可能串行）地“同时”执行多
嵌入式系统完整开发 方案
本文提纲 嵌入式系统完整解决方案 一、前言：简单介绍嵌入式技术的飞速发展以及作为嵌入式领域老牌劲旅的旋极 公司在这方面所提供的完整解决方案； 二、由美国ATI公司生产的Nucleus操作系统特点及其优势； 三、根据用户所选用的CPU的不同，编译器有多种不同的选择：Paradigm开发 工具、CAD-UL开发工具，ARM公司的SDT2.5X 和ADS1.X，GreenHill 编译器； 四、嵌入式开发中，代码的调试也是重要的一步，因此必须选择好的调试工具才 能生产出好的软件，通常的调试手段有三种：ICE、ICD和MONITOR，我们向大家推荐由德国Lauterbach公司生产的Trace32-ICE/ICD； 五、用户需要RTOS厂商提供原型工具，以便可以在主机上来仿真目标软件环 境； 六、最后举例说明基于ARM/MIPS的开发方案。
嵌入式系统完整开发方案 xx旋极信息技术有限公司 在嵌入式技术飞速发展的今天，嵌入式产品已经出现在社会的各个领域，包括航空、航天、军事、仪表、工业控制及家庭消费等。全球每年要消耗掉30亿颗嵌入式微处理器，嵌入式系统带来的工业年产值已经超过了1万亿美元。而在这些嵌入式应用中，大多采用了嵌入式实时多任务操作系统（RTOS）。 早期的嵌入式应用程序都是在没有操作系统支持的裸机上用汇编语言和C语言来开发，这也正是目前我国大多数嵌入式开发的工作模式。为了能够有效利用高档单片机的处理能力，现代的嵌入式产品开发大多选用RTOS作为软件的核心。这样，不仅能够把系统软件和应用软件分开处理，还可以极大地简化系统的开发过程，提高可靠性，并缩短产品上市的时间。可以说RTOS 使嵌入式软件的编写从“小生产方式”进入了“大生产方式”。 旋极公司作为国内嵌入式技术领域的老牌劲旅，从xx93年公司创建之初就致力于嵌入式技术的引进和开发。起初，只是作为国外厂商的代理，向用户提供相应的开发工具，现在，为了适应市场的要求，改变了以前的模式，从简单的提供开发工具发展到向用户提供完整的解决方案。这其中包括：操作系统（图形、网络、浏览器等）、仿真器、编译器、原型工具等产品和我们为用户提供的全方位的技术支持服务。 一、操作系统 在这里我们要向大家推荐的操作系统是Nucleus，它是美国ATI公司的产品，是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统。其95%的代码由ANSI C语言写成，因此结构性和可移植性非常好。Nucleus操作系统的设计采用了面向对象的方法，整个软件由多个功能明确的组件构成，因此结构清晰，便于裁减和复用。 Nucleus操作系统还拥有丰富的外围模块（如下图所示），如TCP/IP网络协议栈（包括各种应用层的协议）、多种风格的图形系统（Windows和Mac风格）、基于RAM/Flash存储器的文件系统、以及一个功能可定制的Internet浏览器。