WinCE
电源管理
李小伟
软件应用工程经理
上海掌微电子技术有限公司
本次课程内容包括
z电源管理概要
z电源管理驱动程序的实现z内核级电源管理
收听本次课程需具备的条件
z了解WINCE设备驱动程序开发的一般知识z初步了解WINCE 电源管理驱动
Level 200
内容
?电源管理概要
z电源管理驱动程序的实现z内核级电源管理
电源管理驱动的功能
z建立一个对整个系统环境,电源状态和设备电源状态的全局了解.可以自定义适合你的电源管理驱动来全局地管理你的平台.
z设备驱动的电源管理可以从整个系统电源状态管理中脱离, 自己管理自己的电源状态.
z控制系统电源状态切换的过程.
电源管理架构
在WINCE 中电源管理驱动的位置
Applications
Device Drivers OS Services GWES
HAL
OEM Adaption Layer with
PM support
Hardware
Power Manager
Device.exe
电源管理驱动框架
z电源管理驱动提供了给应用程序和设备驱动程序的API
z PM.DLL 通过自定义接口和DEVICE.EXE联接
z用IOCTL来调用驱动程序
电源管理API
z应用程序接口类API
?应用程序可以调用此类API改变系统电源状态,或设定对
设备电源状态的需求
z设备驱动程序接口类API
?设备驱动程序调用此类API来管理设备电源状态
z消息通知(Notification)接口类API
?应用程序调用此类接口API来接收到电源状态变化的消
息通知.
z取得/设置系统电源状态
?GetSystemPowerState
?SetSystemPowerState
?POWER_STATE_XXX 标志
?可自定义的标志
?例子:
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\
TEST\SET
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\
TEST\GET
z设置/取消对设备电源状态的要求
?SetPowerRequirement
?ReleasePowerRequirement
?例子:
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\
TEST\REQ
?媒体播放器运行时,对显示驱动和背光的需求.
z取得/设置设备电源状态
?GetDevicePower
?SetDevicePower*
?例子:
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\
TEST\GETD
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\
TEST\SETD
*调用此API会限制电源管理驱动程序更新设备电源状态. 参考帮助文档.
设备驱动程序接口类API
z设备驱动程序调用电源管理驱动?DevicePowerNotify
?RegisterPowerRelationship
?ReleasePowerRelationship
z电源管理驱动调用设备驱动程序?DeviceIoControl
?IOCTL_POWER_CAPABILITIES
?IOCTL_POWER_SET
?IOCTL_POWER_QUERY
?IOCTL_POWER_GET
?IOCTL_REGISTER_POWER_RELATIONSHIP
消息通知接口类API
z RequestPowerNotifications
?PBT_RESUME
?系统从挂起状态恢复时产生此消息.
?PBT_POWERSTATUSCHANGE
?系统在接上和断开外部电源时产生此消息.
AC power
?PBT_TRANSITION
?当电源管理驱动改变系统电源状态时产生此消息.
?PBT_POWERINFOCHANGE
?电池状态改变时产生此消息.
z StopPowerNotifications
z例子:
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\TEST\MON ?应用程序通过此API获知电源/电池状态,切换电池图标.
电源管理驱动管理的设备驱动程序
z设备类型: 注册表项IClass-GUID
?[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentContro lSet\Control\Power\Interfaces]
?Generic power-manageable devices
?Power-manageable block devices
?Power-manageable NDIS miniports
?Power-manageable display
?例子:
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\TEST\
DEVSAMPLE
?AdverstiseInterface
?显示驱动程序调用此函数注册为Power-manageable
display 类型的驱动.
内容
z电源管理概要
?电源管理驱动程序的实现z内核级电源管理
WINCE里的电源管理驱动程序
z最少功能电源管理驱动程序(PMSTUBS)
?SYSGEN_PMSTUBS
?不支持电源管理API
z完全功能电源管理驱动程序
?SYSGEN_PM
?支持电源管理API
?WINCE提供了2个实例
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\PDD\PDA
?WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\DRIVERS\PM\PDD\DEFAU
LT
电源管理驱动分层架构
z MDD
?包含各类设备驱动的句柄
?管理设备的电源状态
?提供电源管理API的实现
z PDD
?制定/维护系统电源状态机管理
?改变硬件电源状态
z实现电源管理API
z跟踪和设置设备电源状态
z跟踪应用程序的消息通知请求.
z处理活动监视计数器
z处理设备加载/卸载的通知,并维护设备驱动程序的句柄
z处理父设备与子设备之间的电源关系
z管理设备电源状态需求
z实现与设备驱动程序的调用接口
?gStreamInterface. RequestStreamDevice?DeviceIoControl ?gDisplayInterface. RequestDisplayDevice?ExtEscape
z自定义系统电源状态机
z检查系统电源管理的注册表内容的一致性.
z实现电源管理驱动的消息处理,实现状态机管理.
z设置系统电源状态和相应设备进入对应的电源状态.
中山大学软件学院 软件工程专业本科生课程教学大纲 Course Profile for Undergraduates of Software Engineering 最近更新/ Revision : 2009.06.11
课程教学大纲模板之填写说明： 1、软件学院的培养目标之一是“国际化”，同时为便于我院与国外高校的合作交流，课程描述的每 一项目均需提供英文描述，关键项目和易产生歧义的项目同时采用中、英文撰写。建议各位撰写人先参考几个国外高校的课程网站，以免英文专业术语出现太大偏差。 2、不同于其他非工科专业的课程描述，软件工程专业课程描述须给出每门课程实践环节的详细教 学规格说明，譬如：课后作业（Written Assignments）与实验项目（Programming Assignments 或Projects）的安排; 实验课的时间、地点和授课方式；以及TA课外辅导实验的安排等。独立设有实验课的课程，理论课与实验课合并为同一课程撰写单份课程描述。所有课程的课程描述必须足够细致，使得学院可据此估算每门课程的教师与TA合计教学成本（含理论课与实验课）。 3、“课程编号”均采用“SE-”为前缀，后接3位阿拉伯数字（其中前1位表示开课年级，后2 位表示序列号）。课程描述撰写人首先起草课程编号，学院将最后统一编号。 4、“课程描述”中至少应给出课程简介、教学目标、主要知识点这三部分内容。 5、“教材”通常指定1本，特殊情况允许2本，但不宜再多；“教学参考书”通常不超过5本，指 定太多相当于没有指定。凡英文原版教材，请务必列出国内引进影印版的相关信息（未引进影印版的教材其可用性会有问题，不建议采用！）以及中译版的相关信息；每一教材信息请在出版社前注明出版社所在的城市，并且务必注明ISBN编号（10位ISBN采用1-3-5-1分隔，13位ISBN采用3-1-3-5-1分隔）。 6、“理论教学内容”请注明每一知识点的教学用时，并且注意合计学时应与总学时栏目中的理论 环节学时数保持一致。 7、为更好地建立各门课程与初、中、高三级“软件工程实训”之间的关联，请务必填写实验教学 内容中的“实战技能培养”栏目。所谓实战技能，主要指学生对各种软件开发方法、技术和工具的理解与运用，这些技能通常未被教学计划中的课程所覆盖，但在课程的实践环节得到讲授和训练。例如：设计模式（Design Pattern）、面向方面程序设计（AOP）、结对编程（Pair Programming）、测试驱动编程（Test-Driven Programming）、自动回归测试（Regression Testing）、单元测试工具JUnit、版本控制工具CVS、或其他开源软件工具等。 8、在总评成绩计算中，若期中考试（Midterm Examination）或期末考试（Final Examination）是 开卷考试，请在考试后面用括号注明“(Open Book)”；对于数学基础课程或理论性较强的专业骨干课程，强烈建议安排期中考试，并将考试时间列在“理论教学内容”中。 9、凡无内容的栏目请不要留空，注明“无”或“None”。 10、初、中、高三级“软件工程实训”课程的教学大纲采用类似、但不同的模板。 11、各位撰写人在起草所负责课程描述之前，请先参考以下4门课程的课程描述：线性代数、C语 言程序设计、操作系统、编译原理。
西安科技大学 硕士学位论文 基于BCD工艺的AC/DC电源管理芯片设计 姓名：陈掌 申请学位级别：硕士 专业：微电子学与固体电子学 指导教师：朱向东 @
论文题目：基于BCD工艺的AC/DC电源管理芯片设计 专业：微电子学与固体电子学 硕士生：陈掌（签名） 指导教师：朱向东（签名） 摘要 反激式(Flyback)开关电源(SMPS，Switch Mode Power Supply)具有效率高、功耗低、电路简单、输入输出隔离、成本低等优点。在庞大的开关电源家族中，反激式开关电源是电源适配器、离线式电池充电器，传真等中小功率设备的首选。因此，对反激式AC/DC 电源管理芯片(PMIC，Power Management Integrated Circuit)进行研究，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。 设计了一款应用于反激开关电源的新颖原边反馈式电源管理芯片(PMIC)。该芯片采用有别于传统模式(PWM、PFM)的调节方法，通过控制功率开关管的关断时间来调节输出功率，即关断调节模式；芯片工作于DCM模式，具有恒流(CC)、恒压(CV)功能；该电源管理芯片应用辅助绕组感应负载的变化，完成输出电压的调节功能，不需要光耦，简化了应用电路拓扑的复杂度，同时有效的降低了系统成本。 首先对芯片的设计方案和所选用BCD工艺进行分析，然后对芯片的各主要模块电路进行了分析和设计，进而完成整体电路分析和设计；最后基于MXIC 0.5um BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺，完成了芯片的版图设计。 根据Foundry工艺模型参数，采用Spectre对芯片的各模块电路及整体电路进行分析和仿真，应用Virtuso完成芯片版图设计，基于Dracula完成版图物理验证，最后在MXIC成功流片，仿真和测试结果表明，所设计芯片能够可靠有效的工作，其应用电路输出功率可达5W，效率高达80%，满足设计要求。从而证明了理论分析的正确性和设计方案的可行性。 关键词：电源管理芯片；反激式；AC/DC；BCD；原边反馈；关断调节 研究类型：应用研究
本科课程简介 嵌入式系统 课程代码：开课学院：电气工程学院 开课学期：第一学期授课对象：大四本科生 学分： 1.5 课程负责人：曹玉胜 课程简介： 本课程是电气工程专业本科生高年级选修课。课程教学所要达到的目的是：使学生掌握嵌入式系统体系结构和开发过程；嵌入式处理器结构（ARM架构为主），嵌入式系统的存储器及各种I/O接口；嵌入式操作系统；嵌入式网络与安全以及嵌入式系统的综合开发应用。通过操作ARM实验平台，使学生对嵌入式系统软硬件设计有一个全面的概念和动手能力的训练。 课程的要求学生必须同时掌握硬件与软件方面的基本知识与技能.在硬件方面,要求学生了解嵌入式系统的基本原理及相关微处理器,存储器,周边设备,接口的基本知识.在软件方面,要求学生熟悉嵌入式操作系统,了解嵌入式系统开发的一般过程,掌握实时操作系统(RTOS)的基本功能和设计方法,了解和熟悉一些常用的嵌入式系统的开发工具和开发方法,熟悉嵌入式系统的典型应用及产品设计开发的步骤等.此外也可使学生具备软件与硬件综合测试与调试技能。 主要教学内容： 第一章嵌入式系统绪论 1 嵌入式系统的定义 2 嵌入式系统的产生与发展 3 嵌入式系统的特点 4 嵌入式系统的组成 5 嵌入式系统在各个领域的应用 6 嵌入式系统未来的发展趋势 第二章嵌入式系统的基本知识 1 嵌入式系统的开发流程 2 嵌入式系统的开发环境 3 嵌入式系统的开发工具 4 嵌入式应用程序的一般开发方法 第三章嵌入式处理器 1 嵌入式处理器的组成、分类（微处理器，微控制器，SOC）和特点 2 ARM嵌入式处理器的模式架构、异常处理、寻址方式和指令体系 3 ARM基本指令和伪指令的编程方法、ARM汇编应用程序的基本设计 第四章嵌入式系统的存储器 1 存储器的分类、结构、组织、性能指标和工作时序 2 只读存储器ROM 3 随机存储器RAM
1 实习背景 (1) 1.1实习目的 (1) 1.2实习时间 2 1.3 实习内容概要 (2) 2 实习内容 (2) 2.1 实习过程 (2) 第一周项目概要设计：硬件 (2) 第二周：串口是什么？ (2) 2.2 实习内容 4 2.1.1无线传感器网络概述 (4) 2.1.2 停车位传感器的硬件设计技术 (6) 2.1.3停车场管理系统构成 (6) 2.1.4泊车引导系统 (7) 3.1.1车位检测电路方案论证 (9) 3.1.2 停车位检测器的设计 (10) 3.1.3 超声波检测车位状态的原理及实现 (10) 2.3主要成果14 3 实习心得 (16) 1 实习背景 1.1实习目的 使学生在学习专业技术基础和主要专业课程的基础上，学习和掌握自动化及通信工程领域内嵌入式系统技术及的基本知识和方法，培养学生综合运用所学的自动化及通信工程各专业方向的基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，培养学生调查研究，查阅技术文献、资料、手册，进行程
序设计、电路图纸绘制及编写技术文件的基本能力。 1.2 实习时间 2019年9月2日至9月20日。 1.3 实习内容概要 结合中国城市特点，以传感器网络为支撑，设计城市停车诱导系统。该系统能实时提供停车场停车信息、道路车位使用信息，引导驾驶员查找空车位，为驾驶员节省时间，减少因缺乏停车信息而引起的车位难找的情况。大大缓解了城市交通拥堵状况，减少了道路占用，降低了车辆尾气排放和噪声，提高停车场、路测车位的使用效率。同时，采用集约化系统化的车位管理、收费管理，也可有效改变停车场收费管理混乱的状况。 2 实习内容 2.1 实习过程 本课题提出了一种新的停车位监控方案:在所有的车位上布置基于ZigBee 标准和超声波检测的节点模块，在停车场的出入口等关键位置和所使用的停车卡上布置基于ZigBee标准的节点模块，组建网状拓扑结构的无线传感器网络，检测各车位的占用或空闲状态以及车辆的停车情况。 本系统的主控计算机通过RS-232串口与无线传感器网络的协调器节点相连接，计算机的主控程序调用ReadFile，WriteFile等标准文件操作读写串口。同时，协调器提供串口终端程序，实现计算机与协调器的通信。主控计算机与无线传感器网络无缝连接，无线传感器网络所采集的数据由计算机的主控中心管理系统处理。 第一周项目概要设计：硬件 1. ARM开发板（显示界面） 2. zigbee 无线传输数据的2个zigbee模块：1个协调器， 1个终端 协调器 + 终端（超声波的传感器测距离） = 2.4G频段：zigbee 无线网络 类似于：(无线路由器) + 手机 = 互联网网络 3. 超声波传感器：用来测距 软件： zigbee开发的软件 IAR 开发工具 第二周：串口是什么？ 串口是一种通信的接口。 比如： USB接口，并口，串口
《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：230449 课程名称：嵌入式系统原理与应用 英文名称：Principle and Application of Embedded System 课程类别：专业课 学时：72（其中实验32学时） 学分：3.5 适用对象: 计算机科学与技术业 考核方式：考试（平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占70%） 先修课程：计算机组成原理、操作系统、编译原理 二、课程简介 嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。The principle of embedded system is an important course of computer science and technology, which introduce the principles and the theory of embedded system.T his curriculum is tied closely with not only hardware but also embedded operating system and embedded software. It introduce the conception of embedded system, components of software and hardware, developing progresses and designing methods of embedded programming which based on the 32bit arm processor and operating system of opened linux.The knowledge of this course would be solid foundation for the student who would be engaged in researching or developing about embedded system. 三、课程性质与教学目的 嵌入式系统原理与应用课程的性质：该课程是计算机科学与技术专业的专业课。 嵌入式系统原理与应用课程的教学目的：通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。 四、教学内容及要求 第一章嵌入式系统导论 （一）目的与要求
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。
—262 — SoC 处理器的电源管理系统设计 何允灵，秦 娟，王 佳，倪 明，柴小丽 (华东计算技术研究所，上海 200233) 摘 要：从软硬件角度探讨SoC 处理器电源管理系统的设计，分析SoC 处理器PMU 的特征，根据其应用需求讨论有关PMIC 的设计问题，包括：电源IC 内部结构及选型原则，数字PMIC 与传统电源IC 相比所做的改进，一种新的电源管理总线——PMBus 和一种高度整合的PMIC 应用。从嵌入式操作系统的角度分析了动态电源管理系统的设计。 关键词：片上系统；电源管理单元；电源管理芯片；低压差线性稳压器；开关电源；数字电源管理 Power Management System Design for SoC Processor HE Yun-ling, QIN Juan, WANG Jia, NI Ming, CHAI Xiao-li (East-China Institute of Computer Technology, Shanghai 200233) 【Abstract 】This paper studies the power management system design for the System-on-Chip(SoC) processor technology. The characteristic of the processor’s Power Management Unit(PMU) is analyzed. According to its application demands, it discusses the design problems of Power Management IC(PMIC), which includes: the interior architecture of the power IC and its selection principle, the improvement of the digital PMIC in contrast with the traditional power IC, the application of a new power management bus called PMBus and a highly integrated PMIC. It analyzes the design of Dynamic Power Management(DPM), which is a module in the embedded operating system. 【Key words 】System-on-Chip(SoC); Power Management Unit(PMU); Power Management IC(PMIC); Low Dropout Regulator(LDO); switching regulator; digital power management 计 算 机 工 程Computer Engineering 第34卷 第16期 Vol.34 No.16 2008年8月 August 2008 ·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2008)16—0262—03 文献标识码：A 中图分类号：TP303 随着微电子技术和半导体工艺的迅速发展，一个复杂的系统能被集成在一个硅片上，片上系统(System-on-Chip, SoC)的时代已经来临。采用SoC 解决方案，重新利用已有设计，并在此基础上增加新功能的做法，可以分摊设计费用，在保持系统成本的情况下提高性能。SoC 处理器实现了在单芯片上整合多种功能，如中央处理器、模拟与数字基带处理器、音频和图形处理器等。多种功能带来多档电源的需求，随着这些功能的添加，对处理器处理能力的要求也越来越高，迫使处理器主频不断提高。由于以上原因，SoC 处理器的功耗一直居高不下，因此在实际应用中必须设法降低其功耗。 1 SoC 处理器的电源管理 在运行不同的任务时，SoC 处理器对电源的需求不同。 如运行在线互动游戏时要求处理器全速运行，必须增加供电；播放音乐时可降低处理器频率，以可减少供电；而在系统不使用时，可关闭核心供电，使处理器进入睡眠状态。由此可见，如果供电系统能根据运行任务实时调整供电状态，就可减少不必要的能耗，提高系统能源利用率。 可以利用SoC 自身先进性和高集成度的优点，结合应用需求，为其量身定做一套完善的电源管理系统，解决功耗问题。其内部需要一个专门的电源管理单元(Power Management Unit, PMU)。SoC 处理器的PMU 一般具备以下特性： (1)需要外部电源芯片提供多档电源，或在某档电源上施加较高的电流。原因在于SoC 处理器通常要求其核心、I/O 设备和存储单元等独立供电，而这些单元对电压、电流、频率等的要求通常各不相同。 (2)应能为外部供电系统提供专用控制信号，通过PMU 控制寄存器设定这些控制信号的状态，实现实时软件控制机制，最终实现动态电源管理。这些控制信号有：打开或关闭供电系统的使能信号，控制供电系统输出电压大小的数字接口信号等。 (3)PMU 的一些基本接口信号如系统复位、电源状态指示信号等发生变化后，SoC 处理器状态将随之改变。 由此可见，PMU 作为外部供电系统和内部功能单元之间的供电桥梁，在系统节电中起着非常重要的作用。 SoC 处理器电源管理系统框图如图1所示。 图1 SoC 处理器电源管理系统 作者简介：何允灵(1980－)，女，工程师、硕士研究生，主研方向：嵌入式计算机；秦 娟、王 佳，助理工程师；倪 明，研究员；柴小丽，高级工程师 收稿日期：2007-09-30 E-mail ：heyl@https://www.doczj.com/doc/b63709710.html,
《嵌入式系统》课程教学大纲 课程名称：嵌入式系统课程编码：51610209 学时：44 学分：2.5 开课学期：7 课程类别：专业平台课程 课程性质：必修 适用专业：电子信息科学与技术电子信息工程 先修课程：数字电子技术、汇编语言程序设计、微机原理与接口技术、单片机原理及应用、C语言程序设计 教学方式：课堂讲授为主，穿插课堂主题讨论和专题汇报 教学手段：以多媒体教学手段及仿真软件为主，主要采用PPT电子板书形式，辅助手写板书 一、课程的性质、目的与任务 《嵌入式系统》是一门专业技术课，设置本课程的目的是让学生学习和掌握嵌入式系统的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用技术和发展现状。使学生对嵌入式系统中单片机的各部件的工作原理和软件编程方法有全面的了解，掌握单片机应用系统的开发和设计方法，为进一步的学习嵌入式系统打下良好的基础。 二、教学内容及基本要求 单元1 嵌入式系统概述 1. 教学目的和要求： 掌握嵌入式系统的基本概念；掌握嵌入式系统的硬件构架；了解嵌入式软件构成。 2．知识点 （1）嵌入式系统简介 嵌入式系统定义；嵌入式系统的发展历程与现状；嵌入式系统的特点。 （2）嵌入式系统硬件 嵌入式处理器；存储器；外部I/O。 （3）嵌入式系统软件 引导加载程序；操作系统；应用程序。 3．建议课时：2课时。 4. 教学重点和难点：嵌入式系统的硬件构架。 5. 复习与作业要求：课下搜集一些有关嵌入式系统结构的资料 6. 考核知识点：嵌入式系统的基本构架和工作原理，嵌入式系统的软件分类。 7. 辅助教学活动：上网查看嵌入式系统的应用情况。通过图片讲解嵌入式系统的基本
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。
《嵌入式系统A》课程教学大纲 大纲执笔人:何青大纲审核人： 课程编号：08100D07３5 英文名称：Embeddｅd Ｓyｓｔem Ａ 学分: 3 总学时：48。其中,讲授38学时,实验10 学时。 适用专业:自动化专业 先修课程:微机原理与接口技术、单片机原理与接口技术、Ｃ程序设计语言。 一、课程性质与教学目的 嵌入式系统是自动化专业的专业必修课。随着后PC时代的到来，以高速度、高可靠、低功耗为特征的嵌入式系统的应用日益广泛和深入,嵌入式系统设计在自动化专业课程体系中的地位愈发重要。嵌入式系统是继IＴ网络技术和单片机技术之后，又一个新的技术发展方向。本课程将向学生系统介绍嵌入式系统设计知识。通过本课程的学习，学生可以系统地掌握嵌入式系统的概念和和基本原理、ARM体系结构特点、嵌入式系统设计的一般原理及方法、以及嵌入式操作系统的基本原理及应用等,掌握这一新的实用设计技术,为学生走向工作岗位提供有力的技术能力保障。 目前嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域。如手机、PＤＡ、MP3、手持设备、智能电话、机顶盒等,可以说嵌入式系统无处不在。本课程讲述当前主流的嵌入式处理器—32位ARM微处理器和实时操作系统μC/OＳ,介绍嵌入式系统的基本原理和应用及设计方法。通过本课程的学习,着重培养学生的实际动手能力,使学生掌握ARM的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用及开发技术等。使学生在工作中具有利用嵌入式系统开发产品和解决实际问题的基本能力。 二、基本要求 1、掌握嵌入式系统技术的基本原理。 2、了解并掌握AＲM的系统结构、指令系统、程序设计方法、系统扩展方法、应用
通过对几个方面的分析较为全面地介绍了嵌入式系统的低功耗设计方法。其中涉及到了CMOS 器件功耗的理论分析，线性稳压和DC to DC的电路介绍, 并以实际的芯片和电路比较进行了功耗分析，较为综合地总结了低功耗设计的若干方法和技巧。 关键词：低功耗设计（Low-Power Design）、动态电源管理（DPM）、线性稳压（Linear Regulator）、DC to DC、LDO（Low Drop-Out） 经过近几年的快速发展，嵌入式系统（Embedded system）已经成为电子信息产业中最具增长力的一个分???。随着手机、PDA、GPS、机顶盒等新兴产品的大量应用，嵌入式系统的市场正在以每年30%的速度递增（IDC预测），嵌入式系统的设计也成为软硬件工程师越来越关心的话题。 在嵌入式系统的设计中，低功耗设计（Low-Power Design）是许多设计人员必须面对的问题，其原因在于嵌入式系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品中去，而这些产品不是一直都有充足的电源供应，往往是靠电池来供电，所以设计人员从每一个细节来考虑降低功率消耗，从而尽可能地延长电池使用时间。事实上，从全局来考虑低功耗设计已经成为了一个越来越迫切的问题。 那么,我们应该从哪些方面来考虑低功耗设计呢？笔者认为应从以下几方面综合考虑： 1处理器的选择 2接口驱动电路设计 3动态电源管理 4电源供给电路的选择 下面我们分别进行讨论： 一、处理器的选择 我们对一个嵌入式系统的选型往往是从其CPU和操作系统（OS）开始的，一旦这两者选定，整个大的系统框架便选定了。我们在选择一个CPU的时候，一般更注意其性能的优劣（比如时钟频率等）及所提供的接口和功能的多少，往往忽视其功耗特性。但是因为CPU是嵌入式系统功率消耗的主要来源---对于手持设备来讲，它几乎占据了除显示屏以外的整个系统功 耗的一半以上（视系统具体情况而定），所以选择合适的CPU对于最后的系统功耗大小有举足轻重的影响。 一般的情况下，我们是在CPU的性能（Performance）和功耗（Power Consumption）方面进行比较和选择。通常可以采用每执行1M次指令所消耗的能量来进行衡量，即Watt/MIPS。但是，这仅仅是一个参考指标，实际上各个CPU的体系结构相差很大，衡量性能的方式也不尽相同，所以，我们还应该进一步分析一些细节。
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
北京华嘉物联网国际学院课程教学大纲 课程名称：嵌入式系统 适用专业： 2013级物联网开发专业 课程类别：专业课
《嵌入式系统》 课程教学大纲 一、课程性质 《嵌入式系统》是学院物联网开发专业的专业课，也是物联网开发专业教学计划中的一门重要的专业课。 二、课程目标 《嵌入式系统》教学目标在于通过通过本课程的学习，掌握嵌入式系统的组成和基本原理、ARM体系结构特点、嵌入式系统设计的一般原理及方法、以及嵌入式操作系统的基本原理及应用等。 三、教学要求 通过本课程的学习，学生应能达到下列要求： 掌握嵌入式系统的概念、体系结构、系统组成及设计方法；掌握ARM7的微处理器结构和指令系统以及嵌入式系统的分析与设计方法，了解嵌入式操作系统和嵌入式网络技术；掌握以S3C44B0系列嵌入式微处理器的硬件资源、指令系统，并以它为核心，能够进行实际系统的设计与分析；4.通过实例学习，重点掌握嵌入式系统的应用开发。 四、教学方法和手段 1、文字教材 使用教材：书名《嵌入式系统设计与实例开发（第3版）》 作者：王田苗主编 出版社：清华大学出版社2008年1月 2、实训 五、必要说明 1、本课程教学时间为一个学期 2、课程考核办法：教考分离，实行平时成绩和期末考查相结合的考核方式。 3、教材与主要参考书： 《嵌入式系统开发与应用教程》，田泽，北京航空航天大学出版社，2008.3 《嵌入式系统原理与接口技术(第二版)》，贾智平、张瑞华，清华大学出版社，2009.8 《嵌入式系统设计与开发实例详解》，胥静，北京航空航天大学出版社，2013.4
六、学时分配：理论学时108学时 七、章节内容 零、绪论嵌入式系统开发基础 1、嵌入式系统基本概念 2、嵌入式系统组成结构 3、嵌入式系统硬件组成 4、嵌入式系统操作系统 5、嵌入式系统应用软件开发 6、嵌入式系统开发流程 一、ARM体系结构及汇编指令集 1、ARM技术概述 2、ARM处理模式和状态 3、ARM存储器组织 4、ARM异常中断 5、ARM寻址方式 6、ARM指令集 7、Thumb指令集 8、ARM汇编程序规范 9、ARM汇编程序特点
《嵌入式系统》课程教学大纲 学分：3 学时：64 适用专业：电子信息、通信技术 前导课程：电路分析基础、模拟电路、数字电路、高频电路、单片机原理、C语言 后续课程： 一、课程的性质和任务 本课程围绕目前流行的32位ARM处理器和嵌入操作系统，讲述嵌入式系统的概念、软硬件组成、开发过程以及嵌入式应用程序和驱动程序的开发设计方法。《嵌入式系统》是培养学生具有嵌入式系统的应用知识、嵌入式系统的初步分析能力和具有使用RTOS （实时操作系统）构成嵌入式系统的应用能力等方面的学科，是电子信息与计算机类或相关工科专业的一门专业课。 二、课程的教学基本要求 本课程是一门综合性、实践性、应用性很强的专业课。课程教学所要达到的目的是：使学生掌握嵌入式系统体系结构，嵌入式处理器结构（ARM架构为主），异常处理、系统控制过程、存储处理、ARM内部资源、各种I/O接口；嵌入式系统开发应用方法；实时多任务操作系统。本课程将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。 三、教学内容和要求 （一）理论教学内容和要求 第一章：嵌入式系统的概况 1、讲授内容： 主要讲解嵌入式系统的定义、嵌入式系统的分类、嵌入式系统的组成及嵌入式 系统的应用领域和发展趋势。 2、基本要求： 使学生明确学习本课程的目的。 第二章：嵌入式系统的硬件基本知识 1、讲授内容： 1、ARM体系的硬件架构 2、冯.诺依曼体系结构和哈佛体系结构
3、RISC体系结构 4、流水线技术 2、基本要求： 了解嵌入式系统的硬件基础。 第三章：嵌入式操作系统 1、讲授内容： 1、嵌入式操作系统的分类 2、嵌入式操作系统的特点 3、实时操作系统 4、目前市场上流行的嵌入式操作系统 2、基本要求： 掌握嵌入式操作系统的分类和特点，明确实时操作系统的内核特点 第四章：ARM架构的嵌入式微处理器 1、讲授内容： 目前基于ARM架构的嵌入式微处理器：I44B0，2410，LPC2000的架构及特点。 2、基本要求： 要求掌握不同处理的的特点及使用场合。 第五章：ARM微处理器的指令系统 1、讲授内容： 1.通用寄存器和程序计数器 2. ARM程序状态寄存器 2、基本要求： 了解R0—R15寄存器的用途 第六章：常用的ARM处理器：LPC2106、LPC2000系列 1、讲授内容： 1、了解LPC2210的引脚描述 2、了解LPC2210的地址安排 3. 了解GPIO寄存器的描述与用途。 2、基本要求： 了解LPC2210的地址安排。 第七章：ARM的指令集概述 ARM的指令分类介绍 1、讲授内容： 1．ARM处理器寻址方式
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
系统方案设计报告 题目：基于LED点阵显示屏的广告墙的设计学院：物理与电子工程学院 编号： 组员：童焦龙、王佩、周茜 完成日期： 2014年4月2日
目录 一．设计要求 (2) 1.需求分析 (2) 2.设计目标 (2) 二．系统分析 (3) 1.设计思路 (3) 2.模块分析 (3) 2.1硬件模块 (3) 2.2软件模块 (4) 3.系统组成框图 (4) 三．调试测试方案 (5) 1.电子线路仿真 (5) 2.对硬件的调试 (5) 3.对软件的调试 (5) 四．日程安排 (5) 五．项目组织分工 (6)
基于LED点阵显示屏的广告墙的设计 童焦龙、王佩、周茜 （物理与电子工程学院 2011级电子信息工程1班 *号**） 一．设计要求 1.需求分析 由于时代发展，广告信息充斥着我们的视野，引来了不少社会问题，多数商家以乱贴广告的方式吸引顾客。这种行为不仅影响城市卫生，同时还对居民生活造成了一定的影响,。针对此问题，我们组打算设计一个低成本高效率的基于LED 点阵显示屏的广告墙来改善这种现象。 传统电子显示屏的内容由电脑通过数据线发送,信息只能在固定的电脑上发送,只能固定地显示所连接电脑一次发送的信息,且只能在短距离内使用,一般只有数十米，所以它在实际使用中暴露出一定的问题及弊端。如脱机屏的方式,有信息管理不方便,更新信息需换芯片等问题,从而浪费大量的人力和财力。用连机屏方式的话,虽说可以实时监控与管理,但如果信息显示屏离上位机很远的话(如在高速公路上的显示屏) ,仅仅通信线的费用就很大,这是个迫切需要解决的工程问题。 短消息是GSM (全球移动通信系统)中最简便的数据通信方式之一。随着短消息业务的日益完善,短消息已具备承载重要数据信息的能力。而运用短信来远程控制LED显示屏内容大大降低了成本，在实际工作中起到了事半功倍的作用，更具有实用性。 综上所述我们考虑利用手机接收短信来实时刷新广告信息，具体过程是，由广告屏拥有者审核广告发布者的手机并收取一定的广告费后，直接由广告发布者的手机发送广告信息至广告屏，实现广告的发布。并且广告屏可以在夜间使用，进行远程传输，操作简便。这样既可以在极大程度上保护环境卫生，降低了广告制作成本，也有一定的经济利益。 2.设计目标 利用目前掌握的电路和单片机知识，设计出一个LED 电子广告屏，并能通过手机短信的方式实时刷新广告内容。在有余力的基础上设计扩展模块，实现温度