嵌入式系统设计及应用
The Designing and Application of the 32 bits Embedded System
主要内容
一．嵌入式系统简介；
二．系统芯片（SOC）；
三．32位嵌入式微控制器C*Core；四．实时操作系统（RTOS）；五．嵌入式系统开发步骤；六．嵌入式系统开发工具；七．嵌入式系统的主要应用；
目前，从航天飞机到家用微波炉，嵌入式计算机系统广泛应用到工业、交通、能源、通信、科研、医疗卫生、国防以及日常生活等领域，并发挥着极其重要的作用。
定义
专用计算机系统(非PC智能电子设备)
?以应用为中心（嵌入性）
?以计算机技术为基础（计算机系统）
?软件硬件可裁剪，满足对象要求的最小软、硬
件配置（专用性）
?适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、
功耗严格要求（专用性）
嵌入性、专用性、计算机系统是上述定义的三个
关键
特点
?通常是面向特定应用的
?将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具
体应用相结合后的产物
●技术密集资金密集
●高度分散不可垄断
●面向应用不断创新
●知识集成系统（CSEA）
?高效率设计的软件和硬件
?升级换代也是和具体产品同步进行，一旦进入市场，具有较
长的生命周期
?软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中
?本身不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能
进行开发
基本要素
?嵌入式硬件系统
●嵌入式处理器
●各种类型存储器
●模拟电路及电源
●接口控制器及接插件
?嵌入式软件系统
●实时操作系统（RTOS）
●板级支持包（BSP）
●设备驱动（Device Driver）
●协议栈（Protocol Stack）
●应用程序（Application）
嵌入式系统分类
?按表现形式分：（硬件范畴）
●芯片级嵌入（含程序或算法的处理器）
●模块级嵌入（系统中的某个核心模块）
●系统级嵌入
?按实时性要求分：（软件范畴）
●非实时系统（PDA）
●软实时系统（消费类产品）
●硬实时系统（导引头等工业和军工系统）
嵌入式处理器
?嵌入式处理器的发展趋势
●经济性（成本）
●微型化（封装、功耗）
●智能化（功能、速度）
?嵌入式处理器的分类和现状
●单片微型计算机（SCM）
●微控制器（MCU）
●数字信号处理器（DSP）
●混合处理器和片上系统（SOC）
●可编程片上系统（SOPC）
什么是SoC?
?SoC(System On Chip) 是指集系统性能于一块芯片
上的系统级芯片，它往往将数字电路、模拟电路、
微处理器等集成在单一的硅芯片上，构成一个系统
实现复杂的功能。
?它通常含有:
●一个微处理器核(CPU),
●有时再增加一个或多个DSP 核
●一定规模的存储器(RAM, ROM)
●以及多个或几十个的外围特殊功能模块等
?嵌入式SoC更是针对应用所需的性能, 将其设计在
芯片上而成为系统操作芯片
什么是SoC?
?嵌入式SoC是满足应用的系统级集成电路产品,
●一方面要满足复杂的系统性能的需要
●另一方面也要满足市场上日新月异的对新产品的需求
?芯片的规模可以达到数百万门甚至上千万门以上。
?嵌入式SoC的设计代表了高科技的设计方法和程序,
只有在不断的发展优化下, 嵌入式SoC才能提供设计周期短而性能优异的的产品
什么是SoC?
SoC （System on Chip ）
CPU
DSP
Analog
RF
ROM
PCB （System ）
2、系统芯片（SOC）MMC2107
C*Core是苏州国芯科技有限公司在摩托罗拉技术的高起点平台上，建立和发展的具有自主产权的高性能32位嵌入式RISC微处理器，具有国际领先地位
C*Core是面向高性能、低成本的嵌入式控制领域设计的，具有极低的系统功耗。适用于电池供电的便携式产品以及为适合高温环境而设计的高集成度部件
C*Core的执行引擎与主流的RISC处理器一样提供性能的改进。固定长度的指令编码和严格的存取体系使控制的复杂度和开销最小化
C*Core采用了短16位指令编码降低存储器系统能耗，同时极大降低了在高速率执行指令时所需的存储器带宽
目前C*Core的主要系列有C210，C310，CS320
32-bit load/store architecture
Fixed-length 16-bit instructions
?Mostly single-cycle execution
?Two-cycle branch execution
Support byte/halfword/word access Highly optimized pipeline
Very strong exceptional handling Fast context switching
16 32-bit general purpose registers
13 32-bit control registers
Fast interrupt support
16 32-bit alternate registers for fast context switching
Vectored/auto-vectored interrupts
128 interrupt/exception vectors
C*Bus MLB bus architecture
Software program controlled low power modes
?Dedicated instructions: DOZE, STOP, and
WAIT
Dynamic power management.
?Buses are kept static when not in use
?Functional units are kept quiet when not
required in execution of instructions
Efficient memory utilization.
?Instruction stream: High code density
?Data stream: Compact data structures via 8-bit,
16-bit and 32-bit data support
C*Core特点
?32位RISC处理器架构
?固定16位指令长度，大大提高代码效率
?高效的4级指令执行流水线
?多数指令为单周期指令
?分支指令以及存储器访问仅需两个时钟周期
?支持字节、半字和字三种类型的存储器访问
?16个专用的交替寄存器支持快速中断
?支持硬件矢量和自动矢量的中断
?有用户可选的中断等待控制
?具有两套处理器状态PSR和程序指针PC影子寄存器
?硬件整数乘法（C210）
◆32-bit x 32-bit in 18 clocks（n＋2）
?硬件整数乘法器阵列（C310）
◆16-bit x 16-bit in 1 clock
◆32-bit x 32-bit in 2 clocks
C*Core微架构
?C210的指令执行流水线包括下列四级:
●取指
●指令译码/读寄存器文件
●执行
●寄存器回写
?16个通用寄存器用于存放操作数和指令结果。
?寄存器R15被用作链接寄存器，存放子程序的返回地
址。
?寄存器R0存放当前的堆栈指针
C*Core微架构
?执行单元包括:
●一个32位的算术/逻辑单元（ALU）
●一个32位的桶型移位器
●Find-First-One (FF1)单元
●结果前馈硬件
●其它一系列用于支持乘法和多寄存器读取和存储的硬件
●32 16的硬件乘法器阵列（C310）
?程序计数器单元:
●一个PC累加器
●一个专用的分支地址加法器，使得改变流操作的延时最小
CR1Vector Base Register
CR2Exception Processor Status Register CR0Processor Status Register CR3Fast Interrupt Processor Status Register CR4Exception Program Counter CR5Fast Interrupt Program Counter CR6Supervisor Storage Register 0CR7Supervisor Storage Register 1CR8Supervisor Storage Register 2CR9Supervisor Storage Register 3CR10Supervisor Storage Register 4CR12Global Status Register
CR11Global Control Register USER PROGRAMMER’S MODEL (32-bits)SUPERVISOR PROGRAMMER’S MODEL
PSR
VBR EPSR FPSR EPC FPC SS0SS1SS2SS3SS4GCR GSR
C
C R0 (sp)R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12R13R14R15 (lr)PC
R0′(sp)R1′R2′R3′R4′R5′R6′R7′R8′R9′R10′R11′R12′R13′R14′R15′(lr)Programmer’s Model
嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统
嵌入式系统设计与应用第五章程序设计与分析（1） 西安交通大学电信学院 任鹏举
本章主要内容 Software Design Cycle ●嵌入式软件中的组件(状态机 、循环缓存器、队列) ●编程模型，如数据流和控制图●编译方法介绍 ●根据性能、大小和功耗来分析 和优化程序 ●如何测试程序以验证其正确性
1 嵌入式程序组件 ●状态机（State machine） 用变量来表示内部的状态，根据输入完成状态的转移交通灯控制、CPU design controller ●循环缓冲区（Circular buffer） I/O input buffer ●队列（Queue）
状态机（1） ● 反应系统（reactive system ）：响应外部事件的系统。 ●外部输入是间歇到达● 适合使用状态机描述 ● 有限状态机是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。 ●Moore 机：● Mealy 机：输出只由当前状态确定 输出依赖于当前状态和输入
状态机（2） 例子：一个简单的座位安全带控制器 idle buzzer seated belted 未入座/-入座/定时器启动 未系安全带且定时器未超时/- 未系安全带/定时器启动系好安全带/-系好安全带/蜂鸣器关闭 定时器超时/蜂鸣器启动 未入座/-未入座/蜂鸣器关闭输入/输出-= 无动作
状态机（3） #define IDLE 0#define SEATED 1#define BELTED 2#define BUZZER 3switch (state) { case IDLE: if (seat) { state = SEATED; timer_on = TRUE; } break; case SEATED: if (belt) state = BELTED; else if (timer) state = BUZZER; break; case BELTED: if (!seat) state = IDLE; else if (!belt) state = SEATED; break; case BUZZER: if (belt) state = BELTED; else if (!seat) state = IDLE; break; } Inputs ：seat, belt, timer Outputs: buzzer
一、选择题(共30分，每题2分) 1．嵌入式处理器指令的执行周期包括（） A.启动、运行、退出 B.取指令、指令译码、执行指令、存储 C.启动、运行、挂起、退出 D.取指令、指令译码、执行指令 2．下列不属于嵌入设计处理器本身带有的基本接口是（） A.串口； B.并口； C.PCIE； D.AD/DA； 3．以下几个步骤是DMA控制过程的主要节点，请选出正确的DMA控制流程(请求信号HRQ)为（） A. CPU让出总线控制权(响应信号HLDA) B. DMA控制器向CPU请求总线使用权 C. DMA控制器控制总线,发总线命令、传送数据 D. DMA总线控制器归还总线控制权 5. CPU重新获取总线控制权 A. 2，1，3，4； B. 1，2，3，4； C. 3，1，4，2； D. 3，4，1，2； 4、一个嵌入式系统可以含有多个总线,以下不属于IO总线的为（） A.AGP； B.PCI； C.AHB； D.ISA 5．VHDL是（） A.硬件描述语言 B.软件描述语言 C.构件描述语言 D.软件开发工具 6．以下不属于mC/OS-II中支持的中断类型的是（） A.硬件中断 B.外部中断 C.陷井中断 D.临界区中断 7．将系统启动代码读入内存是（）的主要职责 A.内存管理； B. VFS； C.Boot Loader；D：虚拟内存 8．CAN总线是指（）
A.控制器局域网 B.网络传输协议 C.数据标准 D.软硬件接口 9．属于LCD三种显示方式的是（） A.投射型、反射型、透射型 B.投射型、透反射型、透射型 C.反射型、透射型、透反射型 D.投射型、反射型、透反射型 10．操作系统内核是指（） A.操作系统的调度部分 B.操作系统的驱动 C.操作系统的存储管理 D.操作系统的核心部分 11.ICE在线仿真器上有大量的RAM，（）是主要的一种 A SRAM B DRAM C Block RAM D 影子RAM 12.下面是PowerPC架构嵌入式微处理器的不是主要特点是（） A.独特的分支出来单元可以让指令预期效率大大提高。 B.超标量的设计。 C.适合大量向量运算，指针现行寻址的智能化算法。 D.可处理“字节非对齐”的数据存储。 13.下列选项中，不是实时操作系统必须满足的条件是（） A.具有可抢占的内核 B.中断可嵌套 C.任务调度的公平性 D.具有优先级翻转保护 14.BSP作为一种嵌入式软件，他的主要特点是（） A：与硬件无关，与操作系统有关 B：与硬件和操作系统都相关 C：与硬件有关，与操作系统无关D：与操作系统和硬件都无关 15.JTAG的引脚TCK的主要功能是（） A.测试时钟输入； B.测试数据输入，数据通过TDI输入JTAG口； C.测试数据输出，数据通过TDO从JTAG口输出； D.测试模式选择，TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式。 二、判断题（每题2分，共20分） ( )1.嵌入式系统调试通常可以分为硬件级调试和在线仿真器调试。
嵌入式系统开发技术 设计报告 组长： 成员： 中国石油大学（华东）计算机与通信工程学院计算机科学系 二0 年12 月
一、引言 OpenCV的全称是：Open Source Computer Vision Library。OpenCV是一个基于（开源）发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows和Mac OS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列C 函数和少量C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。它的应用领域非常广泛，包括人机互动、物体识别、图像分割、人脸识别、机器视觉、汽车安全驾驶等。随着手机性能的不断提高，OpenCV往安卓上移植已经成为可能，安卓设备移植上OpenCV之后将能够进行复杂的图像处理和视频分析工作，人们不必拘泥于使用固定的设备进行图像以及视频的处理，从而增加了处理的灵活性。 本课程设计实现的就是OpenCV到安卓的移植以及在安卓上实现一个简单的图像处理应用。Android应用程序是通过Android SDK（Software Development Kit）利用Java编程语言进行开发，同时也可以通过JNI调用C动态库，不过这种开发方式存在技术障碍，伴随着Android NDK(Native Development Kit)的问世，使得“JA V A+C”的开发方式走向成熟。 二、总体设计 1、功能描述 本课程设计分为以下四个模块，各模块功能介绍如下： Android-OpenCV项目： OpenCV中大部分重要API在该项目中已经封装成了JA V A接口，为安卓上的OpenCV开发提供C、C++函数支持。 Android NDK： 它包括从C / C++生成原生代码库所需要的工具和build files，能够将一致的原生库嵌入可以在Android设备上部署的应用程序包文件（application packages files ，即.apk文件）中，支持所有未来Android平台的一些列原生系统头文件和库。在本课程设计中担任重要角色，包括交叉编译OpenCV源代码、编译测试程序等。 Cygwin: Windows下模拟Linux操作环境，在其中执行NDK编译。 Eclipse： Android开发环境，开发android程序，生成可执行的.apk文件,连接真机或虚拟机进行调试。 2、设计特色 本课程设计的特色在于成功的将android-opencv移植到eclipse开发环境中去，实现了在android设备开发图像处理、视频分析应用，提高了android设备的使用价值。编译环境采用Android NDK+Cygwin，方便开发者在windows环境下开发“java+c”程序。 3、体系结构
《嵌入式系统设计与应用》课程设计 题目嵌入式系统的实践教学探讨 1．嵌入式系统设计与应用课程的内容概述 1.1 内容概述 本课程适用于计算机类专业，是一门重要的专业课程。它的任务是掌握嵌入式系统的基本概念；掌握嵌入式处理器 ARM 体系结构，包括ARM总体结构、存储器组织、系统控制模块和I/O外围控制模块；掌握ARM指令集和Thumb指令集；掌握ARM汇编语言和C语言编程方法；了解基于ARM 的开发调试方法。它的目的是了解和掌握嵌入式处理器的原理及其应用方法。 1）介绍嵌入式系统开发的基础知识，从嵌入式计算机的历史由来、嵌入式系统的定义、嵌入式系统的基本特点、嵌入式系统的分类及应 用、嵌入式系统软硬件各部分组成、嵌入式系统的开发流程、嵌入 式技术的发展趋势等方面进行了介绍，涉及到嵌入式系统开发的基 本内容，使学生系统地建立起的嵌入式系统整体概念。 2）对ARM技术进行全面论述，使学生对ARM技术有个全面的了解和掌握，建立起以ARM技术为基础的嵌入式系统应用和以ARM核为基础 的嵌入式芯片设计的技术基础。 3）ARM指令系统特点，ARM 指令系统，Thumb 指令系统，ARM 宏汇编，ARM 汇编语言程序设计，嵌入式 C 语言程序设计。 1.2实践教学探讨 在IEEE 计算机协会2004年6月发布的Computing Curricula Computer Engineering Report， Ironman Draf t 报告中把嵌入式系统课程列为计算机工程学科的领域之一，把软硬件协同设计列为高层次的选修课程。美国科罗拉多州立大学“嵌入式系统认证”课程目录包括实时嵌入式系统导论、嵌入式系统设计和嵌入式系统工程训练课程。美国华盛顿大学嵌入式系统课程名称是嵌入式系统
嵌入式系统设计与应用复习资料 （一）?单项选择题： 1. 下面哪个系统属于嵌入式系统。 （ 八、“天河一号”计算机系统 C 、联想S10±网木 D ） B 、联想T400笔记本计算机 D 、联想OPhone 手机 2. 软硕件协同设计方法与传统设计方法的最大不同Z 处在于（B ）。 A 、软硬件分开描述 C 、协同测试 3. 卜?面关于哈佛结构描述正确的是（A A 、程序存储空间与数据存储空间分离 C 、程序存储空间与数据存储空间合并 4. 下面哪一种工作模式不属于ARM 特权模式 A 、用户模式 B 、系统模式 C 、 5. ARM7TDM1的工作状态包括（D ）。 A 、测试状态和运行状态 C 、就绪状态和运行状态 6. USB 接口移动硬盘最合适的传输类型为（ A 、控制传输 B 、批量传输 C 、 7. 下而哪一种功能单元不属于I/O 接口电路。（D ） A 、USB 控制器 B 、UART 控制器 C 、以太网控制器 &下面哪个操作系统是恢入式操作系统。（B ） As Red-hat Linux B 、 PCLinux C 、 Ubuntu Linux D 、 SUSE Linux 9. 使用Host-Target 联合开发嵌入式应用，（B ）不是必须的。 A 、宿主机 B 、银河麒麟操作系统 C 、目标机 D 、交叉编译器 10. 下面哪个系统不属于嵌入式系统（D ）。 A 、MP3播放器 B 、GPS 接收机 C 、“银河玉衡”核心路由器 D 、“犬河一号”计算机系统 11. 在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（C ）吋完成。 A 、需求分析 B 、系统集成 C 、体系结构设计 D 、软便件设计 12. 下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（B ）。 A 、嵌入式微处理器 B 、微控制器 C 、DSP D 、以上都不合适 13. 关于ARM 了程序和Thumb 了程序互相调用描述正确的是（B ）。 A 、 系统初始化Z 后，ARM 处理器只能工作在一种状态，不存在互相调用。 B 、 只要遵循一定调用的规则，Thumb 子程序和ARM 子程序就可以互相调用。 C 、 只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb 子程序调用ARM 子程序。 D 、 只耍遵循一定调用的规则，仅能ARM 子程序调用Thumb 子程序。 14. 关于ARM 处理器的异常的描述不正确的是（C ）。 A 、复位属于异常 B 、除数为零会引起异常 B 、软硬件统一描述 D 、协同验证 B 、存储空间与10空间分离 D 、存储空间与10空间合并 （A ）0 软中断模式 D 、FTQ 模式 B 、挂起状态和就绪状态 D 、ARM 状态和Thumb 状态 B ）0 中断传输 D 、等时传输 D 、LED
三级嵌入式系统开发技术-5 (总分：100.00，做题时间：90分钟) 一、填空题(总题数：44，分数：100.00) 1.当前，智能手机之类的高端嵌入式系统应用，其主要特征是硬件采用 1位的CPU，软件配置了功能丰富的操作系统和图形用户界面。 （分数：4.00） 解析：32 2.SoC芯片是一种超大规模集成电路，它的开发过程极其复杂，其中大部分工作都是借助于EDA工具完成的，EDA的中文名称是 1。 （分数：4.00） 解析：电子设计自动化 3.在IC行业，已完成并经过验证的IC电路具有固定的不可再分解的功能特性，人们称之为“核”，它们属于知识产权保护的范畴，所以也称为知识产权核或 1核。 （分数：4.00） 解析：IP 4.某人使用电子书阅读器阅读一部中文长篇小说，其电子文本的格式为.txt，文件的实际大小为236KB，该小说包含的汉字大约有 1万字。 （分数：4.00） 解析：11.8 5.数字视频的数据量非常大，存储和传输时必须进行数据压缩。目前在VCD、DVD、数字有线电视、卫星电视等应用领域中广泛采用的压缩编码标准是国际标准化组织(ISO)制订的，其名称为 1。 （分数：4.00） 解析：MPEG 6.通过无线局域网(WLAN)接入Internet是目前无线上网的途径之一。WLAN技术采用IEEE 802.11协议，技术日益成熟，性能不断提高，目前普遍使用的IEEE 802.11n协议可以支持的数据传输速率已经达到 1，甚至更高。 （分数：4.00） 解析：108Mb/s 7.ARM公司把它的系列处理器划分为五个大的系列，分别是以ARM7/9/11为代表的经典ARM处理器、以Cortex-M等为代表的 1处理器、以Cortex-R等为代表的 2处理器、以Cortex-A5/A8/A9/A15为代表的应用Cortex处理器以及以SecureCore为代表的 3处理器。 （分数：2.00） 解析：ARM Codex嵌入式 ARM Codex实时嵌入式专家 8.在ARM处理器中，通用寄存器有R0～R15，其中无论何种模式、无论什么状态下都可以作为通用寄存器使用的寄存器是1，作为堆栈指针SP使用的寄存器是R13，作为程序链接寄存器LR的是R14，作为程序计数器PC的是R15。 （分数：2.00） 解析：R0～R7寄存器 9.经典ARM处理器复位后自动进入的地址为 1，外部快速中断的向量地址为0x0000001C。
嵌入式系统设计与应用第六章进程和操作系统（3）西安交通大学电信学院孙宏滨 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 我们该如何评估调度策略？● 能满足所有截止时限 ● CPU 利用率---CPU 执行有用工作所占的时间比例● 调度开销---做调度决策所需的时间 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 分配优先级主要有两种方法：● 静态优先级：在整个执行过程中优先级始终不变● 动态优先级：在执行过程中优先级发生变化 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 单调速率调度（Rate-Monotonic Scheduling, RMS ）：首先为实时操作系统开发的调度策略之一，直至现在仍然被广泛使用。● RMS 属于静态调度策略。事实证明，固定优 先级的做法在许多情况下都足以有效地调度进程。● RMS 的理论基础是单调速率分析（Rate Monotonic Analysis, RMA ）。i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
2020年嵌入式系统设计师考试大纲内容 一、考试说明 1、考试目标 通过本考试的合格人员能根据项目管理和工程技术的实际要求，按照系统总体设计规格进行软、硬件实际，编写系统开发规格说明书等相应的文档；组织和指导嵌入式系统靠法实施人员实施硬件电路、编写和调试程序，并对嵌入式系统硬件设备和程序进行优化和集成测试，开发出符合系统总体设计要求的高质量嵌入式系统；具有工程师的实际工作能力和业务水平。 2、考试要求： （1）掌握科学基础知识； （2）掌握嵌入式系统的硬件、软件知识； （3）掌握嵌入式系统分析的方法； （4）掌握嵌入式系统设计与开发的方法及步骤； （5）掌握嵌入式系统实施的方法； （6）掌握嵌入式系统运行维护知识； （7）了解信息化基础知识、信息技术引用的基础知识； （8）了解信息技术标准、安全，以及有关法律的基本知识；（9）了解嵌入式技术发展趋势； （10）正确阅读和理解计算机及嵌入式领域的英文资料。
3、考试科目 （1）嵌入式系统基础知识，考试时间为150分钟，笔试，选择题；（2）嵌入式系统应用技术（案例分析），考试时间为150分钟，笔试，问答题。 二、考试范围 考试科目1：嵌入式系统基础知识 1.计算机科学基础 1.1数制及转换 ·二进制、八进制、十进制和十六进制等常用数制及其相互转换 1.2数据的表示 ·数的机内表示（原码、反码、补码、移码，定点和浮点，精度和溢出） ·字符、汉字、声音、图像的编码方式 ·校验方法和校验码（奇偶验码、海明校验码、循环校验码） 1.3算术和逻辑运算 ·计算机中的二进制数运算方法 ·逻辑代数的基本运算和逻辑表达式的化简 1.4计算机系统结构和重要部件的基本工作原理 ·CPU和存储器的组成、性能、基本工作原理 ·常用I/O设备、通信设备的性能，以及基本工作原理 ·I/O接口的功能、类型和特点 ·虚拟存储存储基本工作原理，多级存储体系
移动打印终端终嵌入式系统设计方案 阅读目录 一项目概述 (2) 二系统总体架构 (2) 2.1.1 各功能部件作用 (3) 2．2．1 手持式扫描仪 (3) 2．2．2 嵌入式开发板 (4) 2．2．3 微型打印机的选型 (5) 2．2．4．远程服务器 (5) 三软/硬件设计 (5) 3．2 硬件设计 (7) 3．2．1 嵌入式开发板和扫描仪的连接 (7) 3．2．2嵌入式开发板和远程服务器的连接 (7) 3．2．3 嵌入式开发板和微型打印机的连接 (7) 四各驱动程序的设计（软件设计） (7) 4．1 打印机驱动的设计 (7) 4．1．1定义设备号和设备名 (7) 4.1.2 设备驱动初始化函数和清除函数 (8) 4．编译扫描仪制备驱动 (12) 5.加载设备 (12) 4.1.3 扫描仪驱动设计 (13) 4.1.4 网络通信模块及服务器的开发 (14) 4.1.5系统应用程序设计 (15) 五系统调试 (16)
一 项目概述 1．1 系统设计的必要性与PC 终端的比较 在信息社会中，打印终端应用非常广泛，比如超市的收银系统、图书管的借还书系统、移动营业厅的话费打印系统等场合，我们都可以看到打印终端的身影。传统打印终端通常都是由PC 加上一个微型打印机构成，这种架构的打印终端价格比较昂贵，体积庞大，移动笨拙，使用十分不方便。 随着嵌入式技术的发展，许多原来基于PC 的应用都纷纷转向基于嵌入式技术来实现。基于嵌入式技术的产品具有非常明显的优势，如价格便宜、功耗低、体积小及移动方便等。 具体到打印终端这个产品上来说，可以从下表看出基于PC 的打印终端和基于嵌入式的打印 1．2 系统的主要功能 本项目实例中拟开发的嵌入式移动打印终端是解决从数据输入、数据处理和数据输出的一体化系统，它提供下列几个功能 ● 数据录入功能：支持从扫描仪端录入数据； ● 通过网络到数据库查询； ● 数据打印功能 二 系统总体架构 嵌入式移动终端是一套完整的嵌入式应用系统，包括和硬件和软件两部分，这一节先说一下硬件方面的设计。 2．1 系统硬件组成的部件 ● 数据输入部件（手持扫描仪）—完成数据输入功能； ● 数据处理部件（嵌入式开发板和远程服务器）—完成数据处理任务 ● 数据输出部件（微型打印机）—完成数据打印功能； 各个部件之间的关系如图
嵌入式系统设计复习 题型： 1、填空，15分左右 2、选择，30分左右 3、简答题40分左右 4、综述15分左右 第一章嵌入式系统概述 提纲： 1、掌握嵌入式系统的定义 2、了解嵌入式系统的一般组成 嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序 （嵌入式系统一般由嵌入式计算机和执行部件组成。其中嵌入式计算机是整个嵌入式系统的核心，主要包括硬件层、中间层、系统软件层以及应用软件层） 知识点： 1、嵌入式系统的定义与特点 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 特点：软件硬件可裁剪 ①专用性：嵌入式系统具有特定的功能,用于特定的任务； ②低成本：嵌入式系统极其关注成本； ③低功耗：嵌入式系统大都有功耗的要求； ④高实时性OS； ⑤嵌入式系统的运行环境广泛； ⑥嵌入式系统的软件通常要求固态化存储； ⑦嵌入式系统的软件、硬件可靠性要求更高； 2.RISC指令系统的特点 答：指令系统：RISC设计者把上要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来实现。因此，在RISC机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。 存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使控制简单化 程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计 中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断 CPU：由于RISC CPU包含少的单元电路，因而面积小、功耗低 设计周期：RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术易用性：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用 应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，所以RISC机器更适合于嵌入式应用 3、嵌入式系统由硬件与软件组成，其中软件的组成 答：由实时多任务操作系统、文件系统、图形用户界面接口、网络系统及通用组件模块组成 4、嵌入式系统的运行可靠性指标
1、编写一程序，查找存储器从0x500000开始的200个字中为5的数目，将其结果存到0x600000中。（10分） 2、注释下面各条指令，并指出这段程序的功能 MOV R2，#100 MOV R1，#0 LOOP ADD R1，R1，R2 SUBS R2，R2，#1 BNE LOOP HERE B HERE 3、编写程序，将存储器从0x400000开始的200个字数据，传送到0x400600开始的区域。 4．用ARM汇编指令写出实现64位加法和64位减法的代码段，使用的寄存器请自行分配。 假定低32位数存放在r0和r1里面，高32位数存放在r2和r3里面。 5.指出下面各条指令的寻址方式。 SUB R0,R1,R2 ；寻址方式为： SUBS R0,R0,#1 ；寻址方式为： MOV R0,R2,LSL #3 ；寻址方式为：
SWP R1,R1,[R2] ；寻址方式为： LDR R2,[R3,#0x0C] ；寻址方式为： 6.分别写出语句a)与b)中LDR的作用 a) LDR r0,[r1,#6] b) LDR r0,=0x999 7.假设R0的内容为0x104，寄存器R1、R2的内容分别为0x01与0x10，存储器所有单元初始内容为0。连续执行下述指令后，说明存储器及寄存器的内容如何变化? STMIB R0!,{R1,R2} LDMIA R0!,{R1,R2} 8.分析下面的程序，正确填写下面的空格。 ; 功能： AREA Example1,CODE ,READONLY ; 此语句是声明代码段Example1 ENTRY ;此语句功能是标识程序入口 CODE32 ; 声明32位ARM指令START MOV R0,#0 ; R0 = 0 MOV R1,#10 ; R1 = LOOP BL ADD_SUB ; 调用子程序 ADD_SUB B LOOP ; 跳转到LOOP ADD_SUB ADDS R0,R0,R1 ; 此语句作用是完成 MOV PC, ; 子程序返回 END ; 此语句作用是声明 9．用汇编语言调用C语言实现n个数相加，n为C函数的参数，
XX邮电大学研究生堂下考试答卷 考试科目嵌入式系统开发技术 一、【实验题目】 实验题目：QT程序设计之数码管 二、【实验目的】 实验目的： 1、学会开发板的挂载； 2、掌握数码管驱动程序的编写方法； 3、熟练并掌握QT程序设计的控制界面设计方法； 4、学会对QT应用程序进行条件编译和下载； 5、通过QT应用程序，可操控数码管进行加1计数或者 减1计数。 三、【实验步骤】 1、先进行开发板的挂载： ①安装交叉编译器：将压缩包cross-4.2.2-eabi.tar.bz2解压 到/usr/local/arm目录下即可。 ②编译UBOOT：将压缩包uboot1.1.6_FORLINX_6410.tgz
解压到/forlinux目录下，并用make smdk6410_config进行配置,然后用make编译。 ③编译Linux-2.6.28: 将压缩包 linux2.6.28_FORLINX_6410.tgz解压到/forlinux录下，用make menuconfig命令，依次进入Device Drivers->Graphics support->Support for frame buffer drivers->Select LED Type目录下，选择液晶屏类型，分辨率为640×480。按Esc推出并保存。然后用make zImage命令编译内核。 ④在电脑上查看设备端口号，并用超级终端建立连接。在ubuntu上配置IP地址为172.24.58.11并重启开发板，在超级终端界面中快速按下空格键，输入setenv bootargs"root=/dev/nfsnfsroot=172.24.58.11:/forlinux/root ip= 172.24.58.22:172.24.58.11:172.24.58.1:255.255.255.0::eth 0:console=ttySAC0,115200"后按下回车，并输入saveenv 保存配置。 ⑤重启开发板，超级终端界面显示如下即挂载成功
第一章嵌入式系统概论 1.嵌入式系统的定义是什么？ 答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 2.简述嵌入式系统的主要特点。 答：（1）功耗低、体积小、具有专用性 （2）实时性强、系统内核小 （3）创新性和高可靠性 （4）高效率的设计 （5）需要开发环境和调试工具 3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？ 答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。 4. 简述嵌入式系统的发展趋势 答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持 （2）连网成为必然趋势 （3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本 （4）提供精巧的多媒体人机界面 （5）嵌入式软件开发走向标准化 5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？ 答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。 6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？ 答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。 （2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。 （3）没有实时特点的嵌入式操作系统。 第二章嵌入式系统的基础知识 1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 答：冯诺依曼体系和哈佛体系。冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。 哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。
三级嵌入式系统开发技术-4 (总分：100.00，做题时间：90分钟) 一、选择题(总题数：50，分数：100.00) 1.与通用计算机(如PC)相比，嵌入式系统具有许多不同之处。下面不属于嵌入式系统特点的是______。（分数： 2.00） A.嵌入式系统与具体应用紧密结合，具有很强的专用性 B.嵌入式系统大多面向控制应用，可靠性十分重要 C.应用于过程控制、数据采集、通信传输等领域的嵌入式系统对实时性有一定要求 D.用户可以方便地对嵌入式系统的软件进行修改、升级和扩充√ 解析： 2.下面是关于嵌入式系统CPU的叙述，其中错误的是______。 （分数：2.00） A.嵌入式系统中目前仍大量使用8位和16位的CPU B.使用32位CPU是嵌入式系统技术发展的主流 C.数字信号处理器不能用作嵌入式系统的CPU √ D.嵌入式系统CPU大多能支持实时处理并具有低功耗特性 解析： 3.微控制器是嵌入式处理芯片的一个重要品种，下面有关叙述中正确的是______。 （分数：2.00） A.微控制器将CPU、存储器、I/O控制电路等全部集成在一块IC芯片中 B.微控制器的品种多，应用面广，是嵌入式处理芯片中历史最长的一个品种 C.4位和8位的MCU目前已很少使用，接近淘汰√ D.当前大多数32位MCU产品中都使用ARM处理器内核 解析： 4.片上系统也称为系统级芯片，它是嵌入式处理芯片的一个重要品种，下列叙述中错误的是______。 （分数：2.00） A.片上系统的英文原文是System On Chip，其缩写为SOC或SoC B.它是集成电路加工工艺进入到深亚微米时代的产物 C.片上系统实现了使用单个芯片进行数据的采集、转换、存储、处理和I/O等多种功能 D.片上系统能把除了模拟电路之外的各种电路都集成在单个芯片上√ 解析： 5.下列有关汉字编码标准的叙述中，错误的是______。 （分数：2.00） A.GB2312国标字符集仅包含6000多个汉字，许多情况下已不够使用 B.GB18030编码标准与Unicode编码标准完全兼容√ C.Unicode字符集包含的汉字超过2万个，既包括简体汉字，也包括繁体汉字 D.GB18030汉字编码标准与GB2312保持向下兼容 解析： 6.一幅1024×768的彩色图像，其数据量在2.25MB左右，若图像数据没有经过压缩处理，则图像中每像素是使用______二进制位表示的。 （分数：2.00） A.8位 B.16位 C.24位√ D.32位 解析：
嵌入式系统课程设计计划 具体内容、进度安排及要求 （附课表，包含指导、答疑、上机的时间、地点，指导教师，学生班级，分组情况等）一、内容及要求： 通过本次课设，使学生了解嵌入式系统的特点，进一步理解和巩固课堂所学的嵌入式系统的基本理论和知识。掌握嵌入式系统的基本设计与分析方法，从而达到理论与实际相结合，并为今后从事嵌入式系统设计及其相关领域的各项工作打下坚实的基础。具体要求如下： 1、掌握嵌入式系统的硬件设计原理。 2、掌握嵌入式linux操作系统下的C语言应用程序设计技术 3、掌握嵌入式linux操作系统驱动程序设计技术 4、掌握嵌入式linux操作系统的移植技术 5、掌握嵌入式linux操作系统的交叉编译与动态调试技术 具体内容如下： （1）熟悉嵌入式硬件系统基础知识及基于Linux的应用开发环境的建立和程序设计方法 熟悉嵌入式硬件系统基础知识，熟悉嵌入式操作系统Linux的特点，了解Linux的主要模块及各自的功能。掌握虚拟机VMW ARE的使用方法，掌握通过交互式的环境来设计和定制内核、选择系统特性，然后进行编译和调试的全过程。了解BSP在嵌入式系统中位置及其作用。掌握在嵌入式操作系统Linux上搭建嵌入式应用开发环境的方法，熟悉Bootloader的使用方法。 （2）嵌入式操作系统Linux平台的编译移植搭建 安装嵌入式实验开发平台的BSP。根据嵌入式实验开发平台的特点和系统需求，利用VMARE环境配置Linux操作系统的特性和功能, 熟悉Bootloader的使用方法,使用TOOLCHAIN进行交叉编译、链接生成操作系统内核，生成系统映像文件ZImage。下载并运行编译好的Linux系统内核。对文件系统同样进行相关编译移植下载至嵌入式开发平台上。 （3）嵌入式数据库SQLITE与UI开发工具QT的掌握。 （4）根据所学理论知识和嵌入式硬件开发平台的具体情况，设计一个具有一定规模较复杂功能的嵌入式系统（如嵌入式系统设备驱动程序），一般来讲需要2个学生共同完成. （5）编写课设报告。课设报告要求： 1．要求使用A4纸打印，必须有封面和目录。封面内容有课设题目、班级、序号(两位)、姓名、指导教师、日期等内容。 2．课设内容一般应包含如下部分： ①课设名称、目的、要求、内容。 ②嵌入式系统a8开发硬件平台的基本概述。 ③嵌入式操作系统Linux配置、编译、移植的基本原理和过程及测试程序设计。 ④嵌入式数据库sqlite的移植过程及程序设计。 ⑤基于QT的数据库应用程序设计。 ⑥目标系统如嵌入式设备驱动程序的设计。 ⑦课设结果及分析。 ⑧收获、体会和建议。 二、进度安排： 1．嵌入式开发平台的熟悉（硬件设计环境和软件开发环境）（1天） 2．嵌入式操作系统Linux平台的编译移植搭建（1天） 3．嵌入式linux操作系统的交叉编译与动态调试（1天） 4．嵌入式数据库SQLITE的熟悉（1天）
第十二套 1. 嵌入式系统的应用极其广泛，下列设备：①洗衣机、②电饭煲、③服务器、 ④平板扫描仪、⑤路由器、⑥机顶盒、⑦巨型机、⑧POS机中，属于嵌入式系统应用的是： A) 除④和⑤之外 B)除③和⑦之外 C) 除⑤和⑦之外 D) ①～⑧全部都是 2. 嵌入式系统的软件大多存储在非易失性存储器中，即使断电也不会消失。目前嵌入式系统使用最多的非易失性存储器是： A) Mask ROM B) Flash memory C) SRAM D) SSD 3. 下图是数字信号处理器（DSP）的典型应用方式，其中的①、②和③分别是： A) 模拟信号、DSP、数字信号 B) 模拟信号、DSP、模拟信号 C) 数字信号、DSP、数字信号 D) 数字信号、DSP、模拟信号 4. 片上系统（或系统级芯片）是目前广泛使用的一种嵌入式处理芯片，下面有关叙述中错误的是： A) 其英文缩写是SOC或SoC，它是电子设计自动化水平提高和大规模集成电路制造技术发展的成果 B) 它已成为集成电路设计的发展趋势，现在许多嵌入式处理芯片都是片上系统 C) 芯片中既包含处理器又包含存储器及外围电路，单个芯片就能实现数据的采集、转换、存储、处理和I/O等多种功能 D) 智能手机已经广泛采用片上系统，平板电脑大多还使用传统的Intel处理器
5. 在嵌入式系统（如数码相机）中，获取数字图像的过程 大体分为四步，如下图所示，正确的处理步骤是： A) 取样、扫描、分色、量化 B) 分色、量化、扫描、取样 C) 扫描、分色、取样、量化 D) 扫描、量化、取样、分色 6. 数字音频的比特率（码率）指的是每秒钟的数据量，它与取样频率、量化位数、声道数目、使用的压缩编码方法等密切相关。假设数字音频的比特率为32kb/s，其量化位数为8位，单声道，采用压缩编码，压缩比为2，那么取样频率是： A) 8 kHz B) 12 kHz C) 16 kHz D) 20 kHz 7. 微波通信是利用频率为300MHz~300GHz电磁波进行的通信，它具有频带宽、容量大的特性，应用广泛。下面不属于微波通信应用的是： A) 手机通信 B) 卫星通信 C) 无线局域网（WiFi） D)调频广播（FM） 8. 计算机局域网传输数据时，必须把数据组织成规定格式的"帧"，每一数据帧由下图所示的5个部分组成,其中①、②、③分别是： A) 有效载荷、控制信息、校验信息 B) 控制信息、校验信息、有效载荷 C)控制信息、有效载荷、校验信息 D) 校验信息、有效载荷、控制信息
《嵌入式系统设计与应用》课程设计报告 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
目录 一、设计目的 (3) 二、开发环境 (3) 三、设计任务及要求 (3) 四、实现过程 (3) 用户应用程序设计 (3) 服务器端程序 (3) 五、总结 (4)
一、设计目的 （1）、熟悉并掌握在Linux开发环境下C语言程序设计及编译方法、嵌入式系统；（2）、掌握嵌入式linux下基础网络编程：socket编程 （3）、独立编写客户机/服务器通信程序； 二、开发环境 (1) 编程环境：在Linux开发环境下设计及编译C语言程序。 (2) 硬件设备：PXA270开发板，PC机。 三、设计任务及要求 设计一套可远程调用求和函数并返回客户端的程序。 四、实现过程 用户应用程序设计 1.程序 int sum(); 2.程序 #include <> int sum（）{ int i=1,sum=0; while(i<=100){ sum=sum+i; i++; } return sum; } 服务器端程序 /******************************* * 服务器端程序*
********************************/ #include