嵌入式系统论文
——基于ARM的智能家居远程监控
班级：通信工程11级
姓名：党雪
学号：20114074122
基于ARM的智能家居远程监控系统研究与实现
1 背景
1.1 智能家居的概念
智能家居，又称智能住宅，源于英文Smart Home，随着网络化、信息化的迅捷发展，随着人们对安全、舒适、方便、快捷的居住环境的要求应运而生。它通过采用先进的网络技术、计算机技术、嵌入式技术、通信和控制技术，建立一个由家庭安全防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统等组成的家庭服务与管理集成系统，从而实现全面的安全防护、舒适的居住环境以及便利的网络通讯[1]，其目的是为人们提供一个安全、舒适、便利的生活环境。其内涵是：在具有个性化的家庭住宅中，将多元网络信息、多元家电信息、多样化的自动控制及节能环保等需求，整合到一体化的家庭智能信息、管理与自动化控制平台上。
智能家居是一个多功能的系统，它包括家电控制、安全防范、远程视频监控、远程医疗、远程教育、家庭娱乐等。智能家居的基本目标是将家庭中各种电子、电气设备连接到一个智能化系统上进行集中或异地的监控和管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。
随着人类应用需求的增加和住宅智能化的发展，智能家居系统将拥有更丰富的内容，系统也越来越复杂。随着人们对高品质生活的追求，智能家居的开发与建设将在 21 世纪得到空前的发展。电子技术、信息技术和网络技术的普及和应用，不仅极大地推动了家居智能化的发展，更为家居智能化提供了可靠的技术保障，使智能家居的应用更加丰富和便捷。由于智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化和个性化的独特魅力，因此具有非常广阔的市场前景，相信不久的将来就会在普通家庭中普及。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外智能家居系统发展现状
智能家居起源于上世纪 80 年代的美国，1984 年世界上第一幢智能建筑出现在美国。其后，“智能家居”逐步走入人们的视野。美国、加拿大、澳大利亚、欧洲和东南亚等经济发达国家先后提出了各种智能家居方案并得以应用。[2]为争
夺智能家居的巨大市场，北电、思科、摩托罗拉、IBM、爱立信、朗讯、3Com 和LG 等公司都纷纷研发智能信息家电和智能家居系统。
目前已出现在市场上的智能信息家电和智能家居类的产品主要有：
1.NEYWELL公司的智能家庭产品：它可以通过设在家庭内的控制面板、电话或连网的计算机来监控智能家居的报警系统、照明系统、智能家用电器和智能温度调节设备。
2.STARGATE的家居自动化系统（JDS公司出品）：它可集中控制照明、报警、室温调节、家庭影院、视频/音频，还允许通过网络更新控制程序，无需通过更换程序存储器就可完成软件的升级。[3]
3.NI智能家居系统（HAI公司出品）：主要有三类产品，OMNILT、OMNI、OMNIPRO，分别适用于普通家庭、办公室和高级住宅。可用于协调控制这些地方的照明、调温、安防等系统。所有OMNI产品都配有串口，可用来与INTERNET 连接。用户可借助于 HAI 公司的软件 Web-Link，通过网络对控制器进行设置[4]。
4.ALdeluxe智能家居系统（HAL 公司出品）：该产品在 PC 机上集成了家居系统的所有控制，包括电灯、空调、电话、安防、家庭影院和互联网等系统。用户可以在任意地点通过声控实现对这些系统的控制。由于 HAL 是通过房间里现有的电源线从 PC 机上传送命令，用户无需对房间重新布线。
5.Vantage家居自动化系统（Vantage 公司出品）：用户可以控制照明、安防、音频/视频、空调、窗帘、水泵、喷泉和汽车等系统[5]。
1.2.2 国内智能家居系统发展现状
国内的智能家居、智能建筑虽然起步较晚，但发展速度很快。总体上国内的智能家居产品，经历了从 2000 年左右的概念炒作到如今的推广和普及阶段。目前，海尔、TCL、创维、海信等传统家电业巨头都已进入智能化家居市场。以下是目前国内几种智能家居系统：
1.海信的智能家居控制系统
该产品不仅可以实现一般PC所能实现的各种功能，还能独立担当家庭的“信息家电控制中心”的角色。用户可以通过简单的编排即可实现对电视机、空调、VCD等家用电器的控制[6]。
2. 清华同方的e-Home数字家园
该产品是清华同方基于家庭自动化和建筑自动化技术，综合网络技术、计算机技术和软件技术，为家庭及社区提供全方位数字化服务的产品。e-Home数字家园包括三个层次，即家庭自动化、小区智能化、社区信息化，其目的是使人们的生活和工作更加现代化[7]。
3. 海尔的 U-Home 数字家庭系统
海尔的 U-home 是在信息化时代提出的全新理念，U-home 的“U”在英文中就是“Ubiquitous”，中文意思是“随时随地、无处不在”，它是以海尔U-home 智能家电系统为载体，通过无线网络，实现 3C 产品（计算机 COMPUTER、消费电子 CONSUMER ELECTRONIC、通讯 COMMUNICATION）、智能家居系统的互联和管理，以及数字媒体信息共享的系统，向用户提供更加方便、舒适、便利和安全的生活环境[8]。
4. 中国电信的“我的 e 家”智能家居服务
该产品不仅是中国电信为有效满足家庭日益多元化和个性化的通信及信息应用需求而量身打造的客户品牌，更是中国通信市场第一个面向家庭的客户品牌,该产品充分借助了无线网络的优势，相信在3G、4G网络大规模商用的今天，也将大有作为。
2 系统总体设计任务
2.1 系统总体设计任务
系统的主要功能是在现场及远程监控家庭各个信息模块的工作状态，并在异常情况时能自动报警。当有人进入家中，报警探测器就会感知并向智能家居终端发送信息，智能家居终端立刻启动拍照、报警功能，通过GPRS将报警信息发送到用户手机上，同时将报警信息存储在SD卡中，以备日后查询，当用户收到通过GPRS网络发送过来的报警信息时，立刻通过网络浏览器查看家中的具体情况。系统功能简要框图如图 1.1 所示。本设计将要实现以下几个功能：
(1) 监控家居情况，必要时通过GPRS网络向用户报警。
(2) 接收用户通过Internet监控家居状况。
(3) 实现信息的SD卡存储。
图1.1 系统功能简要框图
2.2 系统方案任务
根据系统的总体设计任务，本文设计的智能家居监控系统主要模块框图如图1.2所示。
图1.2 系统模块示意图
本设计将构建一个基于ARM、嵌入式Web服务器和GPRS网络的智能家居系统。系统以SAMSUNG公司的嵌入式ARM-S3C2410芯片为基础，以Linux为嵌入式操作系统，设计一个基于嵌入式Web服务器和GPRS的嵌入式智能家居系统。
根据设计任务要求，整个系统的硬件结构框图如图 1.3 所示。
图1.3 系统硬件结构图
●采用64M byte的SDRAM 作为系统运行时的程序和数据存储器。
●采用64M byte的NAND FLASH，存储Bootloader、Linux 内核和文件系统。
●采用CS8900A为以太网控制器，负责网络连接。
●采用ZC0301P芯片的摄像头进行视频采集。
●采用SIM300D作为无线通信模块。
●采用SD卡存储信息。
●采用振动移位传感器作为报警探测模块。
本设计的开发环境为：
S3C2410开发板一块，内嵌有Linux操作系统；宿主机为Linux操作系统，交叉编译工具为arm-linux-gcc-3.3.2，用来生成在目标机上运行的程序；ADS 集成开发环境，编写调试硬件程序；TP-LINK路由器，搭建交叉编译环境。
3 系统硬件设计
根据 2.2 节的总体设计方案，本章主要介绍系统的硬件设计原理，对系统用到的ARM主控板GEC2410开发板进行介绍，在其基础上详细设计了扩展功能板模块，给出了各个模块的设计原理图和主要部分的电路图。
3.1 ARM 主控板 GEC2410 开发板
ARM 主控板GEC2410开发板由ARM微处理器、SDRAM、FLASH、JTAG调试接口以及外围电路组成。ARM作为整个系统的主处理器，是整个系统的核心。负责摄像头视频图像数据采集、以太网数据收发、报警探测、GPRS数据收发、SD 卡操作、EEPROM数据读取等。因此，需要选择具有较多通用I/O口、数据处理能力足够高且资源足够丰富的嵌入式微处理器芯片[8]。考虑到以上因素，选用SAMSUNG公司的S3C2410 ARM9微处理器芯片。该芯片不仅I/O口较多、处理能力足够高，而且该芯片还集成了以太网控制器、USB Host、SD/MMC 卡控制器、IIC 接口等资源。可以满足系统的需要，且使用普遍、价格低廉、开发工具和技术支持都比较方便。S3C2410是基于ARM920T核的16/32位RISC嵌入式微处理器。该芯片不仅具有ARM处理器的所有优点，而且具有低功耗、高性能、片上资源丰富的特点。非常适用于嵌入式系统的开发。ARM920T由ARM9TDMI、存储管理单元和高速缓存三部分组成，采用 AMBA(Advanced Micro Controller BUS Architecture)架构。高速缓存由独立的 16KB 指令和 16KB 数据 Cache 组成。
S3C2410 具有如下特点：
(1)工作电压：内核 1.8V，存储器 3.3V，外部I/O 3.3V。
(2)内置外部存储器控制器。
(3)LCD 控制器（最高4K色STN和256K彩色TFT）。
(4)4通道带外部请求线的DMA；3个通用异步串行端口；2 通道 SPI。
(5)一个IIC总线控制器；一个IIS总线控制器；兼容SD卡主接口1.0版本和多媒体卡协议2.11版本。
(6)两个USB HOST，一个USB Device(VER1.1)。
(7)4个PWM定时器和一个内部定时器；看门狗定时器；带日历功能的实时时钟；117个通用I/O；56个中断源，24个外部中断。
(8)8通道10位ADC和触摸屏接口。
(9)16/32 位 RISC 体系结构，使用ARM920T CPU核的强大指令集。
(10)带MMU的先进体系结构支持WinCE、Linux；支持指令缓存、数据缓存，
减小了对主存储器带宽和性能的影响。
(11) 内部先进的位控制器总线（AMBA）（AMBA2.0，AHB/APB）。
3.1.1 SDRAM 接口电路设计
嵌入式操作系统启动后，操作系统内核、文件系统、用户堆栈和一些数据等都会放在SDRAM内存中。本系统中主控板上SDRAM采用两片32M的HY57V561620FTP-H(4Banks×4M×16Bit)芯片并联组成。S3C2410的地址总线和数据总线都是32位的，为了最大限度地发挥处理器的性能，本系统的主控板选用了两片HY57V561620FTP-H芯片并联起来构成32位内存系统。其中一片作为高16位，另外一片作为低16位。由于S3C2410内部集成了SDRAM控制器，因此不需要外加 SDRAM 控制器，只要将S3C2410的相关引脚与SDRAM芯片相连即可。SDRAM与S3C2410的连接示意图如图3.1所示[9]。
在电路设计中，两片SDRAM作为一个整体配置到Bank6的位置，即将S3C2410的nGCS6接到两片HY57V561620FTP-H 的/CS上，所以起始地址为：0x03000000。SDRAM 的高、低位CLK引脚分别连接到S3C2410的SCLK0、SCLK1引脚；两片HY57V561620FTP-H的A12-A0接 S3C2410的地址总线 ADDR14-ADDR2，另外 BA1、BA0 接S3C2410的地址总线 ADDR25、ADDR24；芯片的 A0 脚并没有接在处理器的ADDR0地址线上，这是因为SDRAM为32位的时候，每一个存储单元都包含4字节，否则会丢失内存。
图3.1 SDRM和S3C2410的连接图
3.1.2 Flash 接口电路设计
Flash存储器是一种可在系统进行电擦写、掉电后信息不丢失的存储器，它具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程等特点。本系统主控板上的NAND FLASH 采用 K9F1208。K9F1208与S3C2410 硬件连接如图 3.2 所示。K9F1208的ALE和CLE引脚分别接S3C2410的ALE和CLE引脚；8 位的I/O 与 S3C2410低8位数据总线[DATA7-DATA0]相连；/WE、/RE、/CE 分别与S3C2410的nFWE、nFRE和nFCE相连，R/B 与 RnB 相连接[10]。
图3.2 NAND FLASH和S3C2410的连接
3.1.3 以太网接口电路设计
系统中要实现基于网络的远程监控，因而网络控制器将发挥着重要作用。它负责将监控数据发送到Internet，并接收来自Internet的控制指令。主控板上采用CS8900A以太网处理芯片设计网络接口电路。CS8900A芯片是Cirrus Logic 公司生产的一种以太网处理芯片，广泛应用于嵌入式领域。CS8900A为100脚TQFP 封装，提供ISA总线接口，内部集成了EEPROM 控制器、802.3 MAC控制器、片
内RAM和10BASE-T收发滤波器，支持I/O和内存模式两种模式，可采用DMA方式与主机以16位或8位数据长度进行数据交换，特别适合细小版型、对成本变化敏感的以太网应用产品。CS8900A以太网芯片的内部结构如图 3.3 所示。
图3.3 CS8900A以太网新快的内部结构
CS8900A与ARM芯片按照16位方式连接，网卡芯片复位后默认工作方式为I/O连接，基址是300H。CS8900A的工作原理是：当收到主机发来的数据报后，侦听网络线路，如果线路忙则等到线路空闲为止，否则立即发送该数据帧。发送前，首先添加以太网帧头(包括先导字段和帧开始标志)，然后生成CRC校验码，最后将数据帧发送到以太网上[11]。接收时，它将从以太网收到的数据帧经过解码、去掉帧头和地址检验等步骤后缓存在片内，通过CRC校验后，会根据初始化配置情况，通知主机收到了数据帧，最后用某种传输模式传到主机的存储区中。
3.2 扩展功能板设计
考虑到开发S3C2410核心六层板的条件限制，系统采用主控板加扩展板进行开发，采用GEC2410开发板作为主控板。然后，设计本系统所需要的其它功能单元电路，作为扩展板。扩展功能板主要包括GPRS数据收发电路、温度检测电路、振动位移传感器电路和SD卡接口电路等。
3.2.1 GPRS模块接口电路设计
GPRS模块采用SIMCOM公司高性价比的SIM300D以加快开发速度和降低开发成本。SIM300D集成了完整的射频电路和 GPRS 基带处理器，提供了完整的 GSM 和GPRS的无线接口，是支持 GSM/GPRS 900/1800/1900MHz三个频段的低功耗模
块，可以提供高质量语音通信服务和GPRS Class 10的高速数据传输服务。SIM300D采用TCP/IP网络协议进行通信，通过 RS232 串口与控制器相连，并使用AT指令对其控制。S3C2410通过UART控制SIM300D，通过GPRS网络用发送短信的方式与用户手机进行通信从而实现报警和远程监控。
3.2.2 温度传感器和EEPROM电路设计
温度传感器DS1624和EEPROM-AT24C02采用的是I2C总线接口。I2C(Inter －Integrated Circuit，内置集成电路)总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，产生于20世纪80年代，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线简单高效，占用很少的PCB空间，芯片管脚数量少，电路设计简单、成本低。
I2C 总线采用两线实现全双工的同步数据通信：一根数据线（SDA串行数据线），一根时钟线（SCL串行时钟线）。为了避免总线信号的混乱，要求各设备连接到总线的输出端必须是开漏输出或集电极开路输出的结构。总线空闲时，上拉电阻使SDA和SCL线都保持高电平。根据开漏输出或集电极开路输出信号的“线与”逻辑，I2C总线上任意器件输出低电平都会使相应总线上的信号线变低。3.2.3 振动位移传感器电路设计
图3.4是ND-1振动位移传感器电路设计。工作电压为5V，输出口为ND_OUT。通过此电路可以检测是否有人进入家中，从而触发主控制器实现报警。
图3.4振动位移传感器电路原理图
3.2.4 SD卡接口电路设计
SD卡（Secure Digital Memory Card）是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。SD卡由日本松下、东芝和美国San Disk公司于1999年8月共
同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量约2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD卡的结构能保证数字文件传送的安全性，也很容易重新格式化，所以有着广泛的应用领域，音乐、电影、新闻等多媒体文件都可以方便地保存到SD卡中。系统中采用SD卡记录各种报警信息。SD卡接口电路原理图如图 3.5 所示。SD卡接口支持两种操作模式：SD卡模式和SPI模式。主机系统可以选择任一模式，SD卡模式允许4线的高速数据传输。SPI 模式允许简单通用的SPI通道接口，但这种模式相对于SD模式的不足之处是丧失了速度。本文采用 SD 卡模式。
图3.5 SD卡接口原理图
4 系统软件的实现
4.1 视频监控程序设计
视频监控程序包括两部分：视频采集程序和视频传输程序。
视频采集程序的实现包括 USB 摄像头驱动和应用层视频采集程序。
4.2 驱动程序设计
由于 Linux 内核的保护机制，使得用户开发时一般不能直接访问硬件，而是通过调用驱动程序来实现对硬件的控制。在嵌入式系统的开发中，很大的工作
量是为各种设备编写驱动程序。
4.2.1 I-2C驱动程序设计
4.2.2 报警程序设计
4.2.3 SD卡驱动程序设计
4.3 嵌入式WEB服务器应用程序
系统中需要通过动态网页对设备进行查询和管理，用到动态Web技术。在嵌入式Linux平台上实现动态网页，必须采用CGI技术。
CGI(Common Gateway Interface)，即通用网关接口，是一种标准接口程序，能让用户网页和Web server沟通，达到交互双方互动的目的。CGI运行在Web server上，提供同客户端 HTML页面的接口。CGI是Web服务器与系统中其它程序之间的一个桥梁。通过在浏览器端输入命令来触发它，并通过它自己或调用其它程序来对数据进行处理，创建一个HTML网页返回对用户请求的响应。CGI应用程序的工作步骤如下：
1.浏览器通过 HTML 表单或超链接请求链接到一个 CGI 应用程序的 URL；
2.服务器收到请求；
3.服务器执行指定的CGI应用程序；
4.CGI应用程序执行所需要的操作，通常是基于浏览者输人的内容；
5.CGI应用程序把结果格式化为网络服务器和浏览器能够理解的文档（通常是HTML网页）；
4.4家居视频监控界面
根据系统要实现的功能，系统中用户页面设计包括：静态表单页面设计和动态交互页面设计。静态页面设计采用HTML技术来实现，动态交互页面设计采用CGI 技术来实现。
为了实现在web浏览器上观看家居视频图像，需要采用 Java Applet 技术。Java Applet又称之为Java小程序，是用Java语言编写的一些小应用程序，可以直接嵌入到网页中，并能够产生特殊的效果。当用户访问这样的网页时，Applet 被下载到用户的计算机上执行，但前提是用户使用的是支持Java的网络浏览器。由于Applet是在用户的计算机上执行的，因此它的执行速度不受网络带宽或者
Modem存取速度的限制。用户可以更好地欣赏网页上Applet产生的多媒体效果。
本系统中的Java Applet主要实现两个功能：一是把通过嵌入式视频服务器传送过来的视频图像显示到网络浏览器上；二是将用户调节图像的参数发送到服务器端并储存起来。
总结和展望
随着人们对家居生活高质量的不断追求，智能家居产业必将成为未来信息家电业中的朝阳产业。本文在分析了国内外智能家居发展和应用现状的基础上，经过实际调研和器件选择，设计实现了一种低成本、高效率、可扩展性强的智能家居监控系统，本系统致力于智能家居远程监控系统的软/硬件设计及实现，并且增加了报警和SD卡存储功能。本文的主要研究内容如下：
1.深入研究了国内外智能家居的发展和应用现状，在大量学习和研究前人文献的基础上，设计了一种基于ARM和GPRS的嵌入式智能家居远程监控系统。
2.通过多种技术建立了嵌入式开发环境，主要包括：ARM技术、Linux内核裁剪和移植、文件系统制作技术，并在嵌入式平台上构建了嵌入式Web服务器。
3.研究了视频采集传输技术，实现了家居环境的远程视频监控。
4.采用GPRS技术实现了报警功能。
5.针对以往智能家居系统缺少信息存储功能，本文研究了SD卡技术，实现了信息的SD卡存储功能。
虽然本设计成功实现了对家居的远程监控和报警功能，但由于时间和精力有限，系统目前还存在一些不足之处，这需要在进一步工作中进行相应的改善。
1.基于 Web 服务器的功能需要进一步加强，提高网络监控的质量，且需要实现安全加密功能，提高安全性能。
2.系统的功能还需完善，目前设计实现的功能相对于人们对智能家居的需求来说，仍有很大差距，因此需要探讨在此设计基础上如何进行功能扩展的问题。
参考文献
[1] 李界家.智能建筑办公网络与通信技术[M].北京:清华大学出版社,2000：3-10.
[2] 董杰.智能家居系统的组成及设计[J].科技情报开发与经济，2007，17（14）：276-277.
[3] 邱凌.浅谈智能家居[J].四川建材.2008，5：172-173.
[4] 郑娴，姚铭.智能家庭网络的研究现状与发展趋势[J].住宅科技，2006，8：109-112.
[5] 蒋云涛.智能化小区的发展动向与问题探讨[J].仪器仪表学报，2003，8：56-59.
[6] 佚名.寒冬关注房产低潮期的智能家居行业.数智网，2008.10.
[7] 佚名.TCL 全力进军智能家居领域. In the news，2008.36.
[8] 佚名.海尔 U-home 家庭智能终端亮相高交会.数智网，2008.10.
[9] 张鑫.面向二十一世纪的嵌入式系统综述[J].科技创新导报，2009，03：13-16.
[10] 李亚锋，欧文盛.ARM嵌入式Linux系统开发从入门到精通[M].北京:清华大学出版社，2007:10-15.
[11] 王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京:清华大学出版社，2002：4-7.
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
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
《嵌入式系统》大作业 学号：090400106 姓名：郭艳婕 班级：计算机（2）班
嵌入式系统在机顶盒中的应用 摘要：简述嵌入式系统的概念，发展历程及其在机顶盒中的应用。 关键词：嵌入式系统；嵌入式浏览器；机顶盒 一、嵌入式系统的概念 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。 二、嵌入式系统的架构 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。 三、嵌入式系统的发展历程及现状 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应用开辟了广阔的天地，使嵌入式系统成为继PC和Internet之后，IT界的新技术热点。
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
软件学院 嵌入式系统及其应用 姓名： 学号： 专业：
摘要 嵌入式系统是以计算机技术为基础,以应用为中心，软硬件特点可裁剪，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特殊计算机系统。它由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。 关键词：嵌入式系统实时控制微处理技术操作系统
一、嵌入式系统的定义 嵌入式系统可以定义为：“以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应特定应用系统，并对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标严格要求的专用计算机系统”。具体系统得讲嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力和竞争力。并且它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。还有其必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。 二、嵌入式系统的基本特征 这些年来随着芯片技术的发展和应用的需要，使得单个芯片具有更强的处理能力，甚至使集成多种接口成为可能。随着对产品可靠性、成本、更新换代要求的提高，使得嵌入式系统逐渐从纯硬件实现和使用通用计算机实现的应用中脱颖而出，成为近年来令人关注的焦点。嵌入式系统与通用计算机系统相比，它具有以下6个显著特征： 1、内核小与多样性 系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。从而嵌入式系统的应用呈多种多样，已经广泛应用到社会的各个领域，如信息家、工业控制、通信和智能终端。嵌入式设备的类型也日趋多样化，有多种处理器和外围设备的支持。目前，嵌入
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