嵌入式控制系统的研究(毕业论文)
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嵌入式毕业设计课题【篇一:嵌入式毕业设计课题】课题一:嵌入式远程视频实时监控实现原理:通过在s3c2440(samsung 的arm9芯片)上植入嵌入式web服务器boa及嵌入式数据库sqlite,搭建一个视频webserver,使得pc或者智能手机可以利用网页方式访问摄像头采集的实时视频,达到远程监控录像等应用!涉及到的知识点:①原理图,pcb,元器件的认识,通过开发板的原理图及cpu的datasheet写程序;② arm架构的理解,arm cpu的工作原理,汇编代码级调试理解;③ 2440 cpu的gpio,uart,i2c,spi,ad,watchdog,rtc,lcd等接口技术原理,c代码级调试理解;④嵌入式linux(linux-2.6.30)系统工作原理,驱动框架结构以及摄像头驱动实现;⑤嵌入式linux(linux-2.6.30)下,webserver的实现,包括,sdl,mjpg-streamer应用软件的移植。
团队组织:实现该项目可以按一下方式组队(考虑到学生可能动手能力有限,每个模块安排两个人,这样有讨论,该分配方法供参考)linux系统部分,三个人:一个人负责硬件部分,也不是设计原理图,此人需要电子专业,要能看懂原理图,负责各个模块能在开发板正常运行;一个人负责软件部分,linux系统编译问题,负责给第一个人完好的镜像文件;第三个人,协调软硬件,需要既懂硬件也懂软件;驱动部分,两个人:同时进行,做相同的事情,目的在于一起讨论,要看image sensor (通俗的说叫摄像头)的数据手册,搞清楚芯片工作原理,成像原理,以及参考驱动进行移植工作,会设计到信号不同,编译问题,协同工作!webserver,两个人:在嵌入式linux系统上搭建webserver,涉及到一些应用软件的整合移植工作,主要是sdl,mjpg-streamer,其中sdl是一个非常有名的开源库,3d就是通过它来实现的,而mjpg-streamer是一个流媒体的开源库,实现视频流在网上的传输,这连个库在企业用得很多。
嵌入式毕业设计课题【篇一:嵌入式毕业设计课题】课题一:嵌入式远程视频实时监控实现原理:通过在s3c2440(samsung 的arm9芯片)上植入嵌入式web服务器boa及嵌入式数据库sqlite,搭建一个视频webserver,使得pc或者智能手机可以利用网页方式访问摄像头采集的实时视频,达到远程监控录像等应用!涉及到的知识点:①原理图,pcb,元器件的认识,通过开发板的原理图及cpu的datasheet写程序;② arm架构的理解,arm cpu的工作原理,汇编代码级调试理解;③ 2440 cpu的gpio,uart,i2c,spi,ad,watchdog,rtc,lcd等接口技术原理,c代码级调试理解;④嵌入式linux(linux-2.6.30)系统工作原理,驱动框架结构以及摄像头驱动实现;⑤嵌入式linux(linux-2.6.30)下,webserver的实现,包括,sdl,mjpg-streamer应用软件的移植。
团队组织:实现该项目可以按一下方式组队(考虑到学生可能动手能力有限,每个模块安排两个人,这样有讨论,该分配方法供参考)linux系统部分,三个人:一个人负责硬件部分,也不是设计原理图,此人需要电子专业,要能看懂原理图,负责各个模块能在开发板正常运行;一个人负责软件部分,linux系统编译问题,负责给第一个人完好的镜像文件;第三个人,协调软硬件,需要既懂硬件也懂软件;驱动部分,两个人:同时进行,做相同的事情,目的在于一起讨论,要看image sensor (通俗的说叫摄像头)的数据手册,搞清楚芯片工作原理,成像原理,以及参考驱动进行移植工作,会设计到信号不同,编译问题,协同工作!webserver,两个人:在嵌入式linux系统上搭建webserver,涉及到一些应用软件的整合移植工作,主要是sdl,mjpg-streamer,其中sdl是一个非常有名的开源库,3d就是通过它来实现的,而mjpg-streamer是一个流媒体的开源库,实现视频流在网上的传输,这连个库在企业用得很多。
嵌入式控制系统设计与开发研究随着科技的不断发展,嵌入式系统在日新月异的电子市场中开始占据重要的地位。
随之而来的是对嵌入式控制系统设计与开发的需求急剧增长。
本文将就嵌入式控制系统的设计、开发、测试、应用等方面进行探讨。
一、嵌入式控制系统简介嵌入式系统是我们生活中不可或缺的一部分,包括可携带式设备、家居电器、汽车和计算机等,同时在通信、航空、医疗等领域中也有着广泛的应用。
嵌入式系统所具有的特点是少量的硬件、轻量级操作系统、低功耗等,这些特点使得嵌入式系统成为了各个领域应用的理想选择。
嵌入式控制系统是软件、硬件等多种技术领域的综合应用,因此,它的设计与开发不可简单地理解为单一领域的专业技术,而是一个多学科交叉与融合的复杂过程。
二、嵌入式控制系统的三大模块嵌入式控制系统通常由硬件、软件和通信模块三部分构成。
硬件模块是整个嵌入式系统的基础,其是否符合嵌入式系统设计需求,直接决定整个系统的可移植性、稳定性、可靠性和功耗输出等因素。
软件模块分为应用程序和底层驱动程序,应用程序是嵌入式系统的核心功能,而底层驱动程序则负责与硬件交互,实现底层硬件的读写。
通信模块是嵌入式系统与外界交互的桥梁,包括以太网、WiFi、蓝牙、红外线、RS232、RS485等。
通信模块能够实时获取外部传感器的数据,并将其通过互联网或者移动网络传输到指定的位置,为嵌入式系统的智能化应用提供了支持。
三、嵌入式控制系统的设计与开发嵌入式控制系统的设计与开发中需要重点考虑的是其稳定性与精确性。
系统研发时需要遵循以下的设计流程:第一步,需求分析。
在这一步骤中,需要明确系统的功能需求,包括功能定义、性能指标、开发计划等。
第二步,系统架构设计。
在这一步骤中,需要确定嵌入式控制系统的整体框架、硬件平台、以及操作系统。
第三步,软件设计与开发。
软件开发是嵌入式控制系统设计的核心,需要对操作系统内核、应用程序和驱动程序等进行编写、测试和优化。
第四步,硬件设计与开发。
封面(在学校统一印制的封皮上打印相应的内容,以下为填写举例)论文题目 简化的姓名刘刚学院 东北大学东软信息学院 专 业指导教师 张三备 注2011年——作者指导教师: 张三 教授 李四 单位名称: 嵌入式系统工程系 专业名称: 电子信息工程东北大学东软信息学院2011年6月Northeastern University Neusoft Institute of InformationJune 2011Supervisor:Professor Liu Hongyi Associate Supervisor:毕业设计(论文)任务书………………………。
-Ⅱ-东北大学东软信息学院毕业设计(论文) Abstract-Ⅲ-computer network for a long time.This article mainly discusses the QoS architecture, the principle of V oIP and the two related protocols: H.323, SIP. And then, introduce some QoS control mechanisms: packet classification, admission control, QoS route and queue management.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Key words: V oIP QoS, H.323 SIP RSVP Diffserv RTCP, dynamic control admission-1-任务书 .......................................................................................................... I 摘 要 .........................................................................................................II .. (III)第1章 ...................... 1 1.1 .. (1)1.2 (1)第2章 关键技术介绍 (2)2.1 简 ......................................2 2.2 .. (2)第3章 (3)3.1 (3)3.1.1 软件功能构架 ···············································3.1.2 硬件功能框图 ··············································· 3.2 系统开发环境3.3 ·3.3.1 (4)3.3.2 (4)第4章 系统设计 (6)4.1 设计指导思想和原则 (6)4.1.1 指导思想 ................................................................................................................ 6 4.1.2 设计原则 . (6)4.2 系统概述 (6)东北大学东软信息学院毕业设计(论文)目录4.3系统功能结构设计 (6)4.3.1实现单片机与外围存储器的技术连接 (6)4.3.2LED数码管的电路设计 (6)4.3.3rs232串行接口电路设计 (6)4.3.4键盘接口电路设计 (6)4.4系统UI界面设计 (6)4.5系统控制流程 (6)第5章系统实现 (7)5.1系统软件的实现 (7)5.1.1系统软件框图 (7)5.1.2系统程序流程图 (10)第6章系统测试 (12)6.1测试方案及测试用例 (12)6.1.1LED显示 (12)6.1.2键盘响应 (12)6.1.3串口收发 (12)6.1.3UI界面测试 (12)第7章结论 (13)附录1原理图 (14)附录2PCB图 (15)附录3实物图 (16)参考文献 (17)致谢 (18)-2-1章 绪论 说明:在绪论中简要说明设计(论文)工作的目的、意义、范围、研究设想、方法、选题依据等。
嵌入式课程设计报告毕业论文教案一、教学目标通过本课程的学习,学生应该能够:1.了解嵌入式系统设计的基本原理和流程2.掌握基本的嵌入式硬件和软件开发技术3.能够使用开发板和相关工具进行嵌入式系统的设计和开发4.掌握常用的接口协议和通信方式,包括串口通信、SPI、I2C、CAN等5.能够设计和开发基本的嵌入式应用程序,如LED灯的控制、按键的检测、温度传感器的读取等二、教学内容及安排1.嵌入式系统概述内容:介绍嵌入式系统的定义、特点、应用领域、市场和发展趋势等内容。
时间:2学时2.嵌入式系统设计流程内容:介绍嵌入式系统设计的主要步骤和流程,包括需求分析、硬件设计、软件设计、测试和调试等内容。
时间:4学时3.嵌入式开发环境搭建内容:介绍嵌入式开发环境的基本配置和使用,包括Keil C51软件、ST-LINK下载器、ST-FLASH工具等。
时间:4学时4.嵌入式硬件设计内容:介绍嵌入式硬件设计的基本原理和方法,包括硬件选型、电路原理图设计、PCB布局和焊接等内容。
时间:10学时5.嵌入式软件设计内容:介绍嵌入式软件设计的基本原理和方法,包括汇编语言、C语言、编译、调试和下载等内容。
同时讲解如何使用方案手册和数据手册加速学习。
时间:16学时6.嵌入式应用程序设计内容:介绍嵌入式应用程序的设计和开发,包括LED灯的控制、按键的检测、温度传感器的读取、串口通信、SPI/I2C接口的应用等内容。
时间:14学时7.嵌入式系统测试和调试内容:介绍嵌入式系统的测试和调试方法,包括硬件测试、软件测试、仿真测试和调试工具等内容。
时间:4学时三、教学方法1.理论教学与实践结合,提高学生的实际操作能力。
2.讲授代码编写方法,由浅入深、由简到难地进行讲解。
3.组织实验、调试和考试等考核环节,促进学生知识的巩固和提高。
4.引导学生通过网络、图书馆等途径自主学习和获取嵌入式技术知识,培养学生的自主学习和创新能力。
四、教学手段1.教师演示和现场演示,帮助学生理解课程内容并进行实践操作。
嵌入式控制系统在机床技术中的应用研究嵌入式控制系统在机床技术中的应用研究成为了工业自动化领域的研究热点之一。
随着科技的不断发展,嵌入式控制系统的功能得到了极大的增强,其在机床领域的应用也日益广泛。
本文将重点探讨嵌入式控制系统在机床技术中的应用,并分析其对机床性能和精度的影响。
一、嵌入式控制系统的基本概念嵌入式控制系统是一种专门设计用于特定应用领域的控制系统,它将控制器与被控制对象紧密地集成在一起,并具有实时性、可靠性、实时通信等特点。
嵌入式控制系统往往采用高性能的处理器、专用的操作系统和硬件,能够满足复杂控制算法和实时数据处理的要求。
二、嵌入式控制系统在机床技术中的应用嵌入式控制系统在机床技术中的应用可以分为两个方面:实时控制和数据处理。
1. 实时控制嵌入式控制系统在机床技术中的一个重要应用是实时控制。
传统的机床控制系统多采用PC机或PLC作为控制器,但其实时性和稳定性难以满足高速、高精度机床的要求。
嵌入式控制系统通过自主研发的硬件和软件平台,能够实现精确的实时控制,确保机床按照预设的轨迹和速度进行运动,提高加工精度和效率。
2. 数据处理嵌入式控制系统在机床技术中的另一个重要应用是数据处理。
机床在加工过程中会产生大量的数据,这些数据包括位置、速度、加速度等信息,通过对这些数据的处理和分析,可以实现机床的自动调整和优化。
嵌入式控制系统能够采集、处理和存储机床数据,并通过算法优化控制参数,实现对机床加工性能的提升。
三、嵌入式控制系统对机床性能和精度的影响嵌入式控制系统在机床技术中的应用对机床性能和精度产生了深远的影响。
1. 提高机床性能嵌入式控制系统的实时性和稳定性使得机床的运动更加精确和稳定。
传统的控制系统往往存在控制误差和延迟现象,这会对机床性能造成负面影响。
而嵌入式控制系统通过硬件和软件的优化,能够实现更为精确的控制和更快的响应速度,提高机床的运动精度和稳定性。
2. 提高机床加工精度机床加工精度是评价机床性能的关键指标之一。
... 本科毕业论文写作格式要求(模版)1. 基本要求理工科类本科毕业论文不少于6000字(不含图∕表)。
摘要部分应有200~300字,关键词4~5个,参考文献5~8篇,其中含2篇以上英文参考文献。
2. 打印要求论文一律用A4标准复印纸打印,论文正文及设计任务书采用双面打印(其中任务书封面采用单面打印),论文封面、开题报告、目录采用单面打印。
上述材料用塑料封皮夹住,不得自己装订,论文将由学校统一装订。
版面页边距上空2.5cm,下空2.5cm,左空2.5cm,右空2.5cm,装订线1cm,装订线位置:左边。
页码位于页面底端(页脚),居中对齐,首页显示页码,页码标记由正文第一页开始。
行距为1.5倍行距,字符间距为标准。
毕业论文章、节的编号一律按阿拉伯数字分级编号。
3. 计量单位使用要求须采用1984年2月27日国务院发布的《中华人民共和国法定计量单位》。
4. 论文装订顺序毕业论文封面→开题报告→目录→正文→指导教师评阅意见→评阅教师评阅意见→成绩评定表→设计任务书。
附有图纸的论文,图纸按A4大小折叠。
5. 摘要写作要求摘要是论文内容不加注释和评论的简短陈述,应以第三人称陈述。
它应具有独立性和自含性,即不阅读论文的全文,就能获得必要的信息。
摘要的内容应包含与论文同等量的主要信息,供读者确定有无必要阅读全文。
摘要一般应说明研究工作目的、试验研究方法、结果和最终结论等。
摘要中一般不用图、表、公式等,不用非公知公用的符号、术语和非法定的计量单位。
6. 参考文献要求文献类型的标识代码:普通图书M ;会议录 C ;汇编G ;报纸N ;期刊J;学位论文D;报告R ;标准S ;专利P;数据库DB ;计算机程序CP ;电子公告EB电子文献载体和标志代码: 磁带(magnetic tape )MT ;磁盘(disk)DK;光盘(CD-ROM)CD;联机网络(online)OL7.写作格式要求(见后范例)...安徽农业大学毕业论文(设计)论文题目智能化温度监控系统的研究与设计姓名×××学号××××××院系信息与计算机学院专业计算机科学与技术指导教师×××职称×××××中国·合肥二o××年六月... 安徽农业大学学士学位论文(设计)开题报告... 目录(黑体三号、居中)1 引言 (1)2 设计思想 (2)3系统的硬件设计 (3)3.1模拟量采集模块 (4)3.2模-数转换模块 (7)3.3串行通信模块 (8)3.4控制面板模块 (9)3.5显示模块 (10)3.6报警模块 (10)3.7控制模块 (10)3.8电源模块 (11)3.9电路图的绘制 (12)3.9.1 电路原理图的绘制 (12)3.9.2 电路PCB图的绘制 (12)4 系统的软件设计 (13)4.1通信协议设计 (13)4.2单片机程序设计 (14)4.2.1主程序设计 (5)4.2.2 定时中断模块 (15)4.2.3 串口中断模块 (15)4.3PC机串口程序设计 (16)5单片机程序调试及其遇到的问题 (17)6 结束语 (18)参考文献 (18)英文摘要 (19)致谢 (19)附录1 (19)附录2 (20)附录3 (21)...智能化温度监控系统的研究与设计(黑体三号、居中)学生:×××,指导教师:×××(宋体小四号、居中)(安徽农业大学信息与计算机学院合肥230036)(宋体小四号、居中)摘要(宋体小四号、加粗、顶格):本文介绍了基于AT89C51单片机的智能化温度监控系统。
基于STM32定时器产生PWM的研究作者姓名:222 专业班级:222 指导老师:222摘要随着科技水平的提高,ARM的应用越来越广泛。
With the develop of technology, ARM is used in various situations.旨在对ARM的深入学习,论文对 STM32定时器产生PWM(脉冲宽度调制)输出进行了研究。
On the intention of study on ARM, timer of STM32 produce pulses PWM (width modulation) is studied in this paper.PWM就是某个频率占空比的方波,其应用领域包括测量,通信,功率控制与变换,电动机控制、伺服控制、甚至某些音频放大器,因此研究PWM 技术具有十分重要的现实意义。
PWM is the square wave which has a sure duty-cycle and frequency. Its application fields include measurement,communication,power control and transform, motor control,servo control, even some audio amplifier. Therefore it is important to research PWM technology.本设计采用 STM32定时器产生PWM。
It is easy to use the timer of STM32 to produce PWM output.STM32的PWM由定时器产生,PWM的周期即定时器定时的时间,通过计算方波的频率,占空比,配置定时器和IO口,最后用示波器显示相应通道占空比的方波即可。
PWM is produced by the timer of STM32. The cycle of PWM is the timer’s regular time.By calculating the frequency of square wave, duty-cycle, configuring the timer and IO, then use oscilloscope displayed the PWM.经对STM32开发板的研究学习,通过对STM32定时器等的配置,用示波器显示,完成了PWM输出。
嵌入式毕业设计题目大全
1.基于物联网的智能家居系统设计与实现
2.基于嵌入式技术的智能健康监测系统
3.基于FPGA的实时图像处理系统设计
4.基于嵌入式系统的智能车载信息娱乐系统开发
5.基于微控制器的智能农业环境监测与控制系统
6.基于嵌入式技术的智能交通信号灯控制系统设计
7.基于嵌入式系统的智能手持设备应用开发
8.基于嵌入式技术的智能环境监测与报警系统设计
9.基于单片机的智能家电控制系统设计与实现
10.基于嵌入式系统的智能无人机控制系统开发
11.基于嵌入式系统的智能医疗辅助诊断系统设计与实现
12.基于FPGA的高性能数字信号处理系统设计及应用
13.基于嵌入式技术的智能无线传感器网络节点设计与优化
14.基于单片机的智能智能照明控制系统设计与实现
15.基于嵌入式系统的智能环境能耗监测与管理系统设计。
单片机的本科毕业论文单片机的本科毕业论文摘要:本文主要探讨了单片机在本科毕业论文中的应用。
通过对单片机的介绍和分析,结合实际应用案例,探讨了单片机在各个领域的应用,并提出了一些可能的研究方向和未来发展趋势。
引言:随着科技的不断发展,单片机作为一种重要的嵌入式系统,已经在各个领域得到广泛应用。
在本科毕业论文中,单片机的应用也逐渐受到重视。
本文将探讨单片机在本科毕业论文中的应用,并提供一些可能的研究方向和未来发展趋势。
一、单片机的介绍和基本原理单片机是一种集成电路,具有处理器、存储器和各种输入输出接口。
它可以完成各种控制任务,如数据采集、信号处理、通信等。
单片机的基本原理是通过编程来控制硬件,实现各种功能。
二、单片机在电子工程领域的应用在电子工程领域,单片机被广泛应用于各种电路设计和控制系统中。
例如,可以利用单片机实现温度控制系统,通过采集温度传感器的数据,控制加热或制冷设备,实现温度的稳定控制。
另外,单片机还可以用于电力系统的监测和控制,通过采集电压、电流等数据,实现对电力设备的监控和保护。
三、单片机在机械工程领域的应用在机械工程领域,单片机可以用于控制各种机械设备和机器人。
例如,可以利用单片机实现自动化生产线的控制,通过编程控制各个环节的运行和协调,提高生产效率和质量。
另外,单片机还可以用于机器人的控制,通过编程实现机器人的各种动作和功能。
四、单片机在通信领域的应用在通信领域,单片机可以用于各种通信设备的控制和数据处理。
例如,可以利用单片机实现无线通信模块的控制,通过编程实现无线数据的传输和接收。
另外,单片机还可以用于网络设备的控制和管理,通过编程实现网络设备的配置和监控。
五、单片机在医疗领域的应用在医疗领域,单片机可以用于各种医疗设备的控制和数据处理。
例如,可以利用单片机实现心电图仪的控制,通过编程采集和处理心电信号,实现心电图的生成和分析。
另外,单片机还可以用于医疗器械的控制和监测,通过编程实现对医疗器械的控制和数据采集。
摘要随着电子技术飞速发展和我国传统产业结构升级的加速,人们对设备越来越高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。
嵌入式是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
由于嵌入式系统通常具有低功耗、体积小、集成度高等特点,因此随着消费家电的智能化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。
嵌入式就业广泛,嵌入式人才社会需求量大。
论文内容条理清楚,本着嵌入式控制系统的概况——开发——应用的撰写思路,分三章逐步展开。
第一章概况详细地介绍了嵌入式控制系统的定义、框架、特点、发展历程、现状、前景;第二章嵌入式控制系统的开发,主要论述了开发的步骤与方法;第三章嵌入式控制系统的应用,结合实例论述了嵌入式控制系统的实际应用,服务大众生活。
作为这些研究成果的应用,本文在最后总结系统的各方面能力和分析存在的问题,为进一步的研究提供了方向和宝贵的经验。
关键词电子技术;嵌入式系统;控制;计算机;集成系统I目录第1章嵌入式控制系统的概况 (1)1.1 嵌入式系统的定义 (1)1.2嵌入式系统的框架 (1)1.3 嵌入式系统的特点 (3)1.3.1非实时系统特性 (4)1.3.2 实时性系统的特性 (4)1.3.3 嵌入式的特点 (4)1.4 嵌入式系统的发展历程 (6)1.4.1始于微型机时代的嵌入式应用 (6)1.4.2现代计算机技术的两大分支 (6)1.4.3两大分支发展的里程碑事件 (7)1.5 嵌入式系统的现状 (7)1.5.1嵌入式系统的含义及分类 (7)1.5.2嵌入式系统工业的特点 (8)1.6 嵌入式系统的前景 (10)第2章嵌入式控制系统的开发 (12)2.1 嵌入式系统的开发步骤 (12)2.1.1嵌入式两种开发 (12)2.1.2嵌入式系统开发生命周期 (12)2.1.3嵌入式系统的一般开发步骤 (12)2.2 嵌入式系统的开发方法 (13)2.2.1嵌入式的组成 (13)2.2.2嵌入式的软件结构 (14)2.2.3嵌入式的开发方法 (15)2.2.4嵌入式软件开发的优点 (15)2.2.5嵌入式软件开发的缺点 (16)第3章嵌入式控制系统的应用 (17)3.1嵌入式的市场介绍 (17)3.2嵌入式的应用 (18)3.2.1嵌入式系统的两种应用模式 (18)3.2.2嵌入式开发的实例 (19)参考文献 (21)致谢 (22)II第1章嵌入式控制系统的概况1.1 嵌入式系统的定义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。
嵌入式系统一般指非PC系统,有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。
它是以应用为中心,软硬件可裁减的,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。
简单地说,嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体,具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适合于要求实时和多任务的体系。
嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成,它是可独立工作的“器件”。
一、根据IEEE(国际电子电气工程师协会)的定义,Devices used to control,monitor、or assist the operation of equipment、machinery or plants.中文如下:嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。
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。
二、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。
三、软件巨头微软在2002年将嵌入式系统定义为:完成某一特定功能、或是使用某特定嵌入式应用软件的计算机或计算装置。
嵌入式系统,是区别与第一类常见的计算机的第二类计算设备它是嵌入式到其他系统中的。
嵌入式系统以其占用资源少、专用性强、功耗低的特点使其广泛应用在移动通信、工业生产、安全监控等领域。
以其在性能、体积及功耗等方面的优势在智能家居领域得到越来越广泛的应用。
嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备,如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等1.2嵌入式系统的框架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1瑞萨(Renesas)、飞思卡尔(Freescale)、NEC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。
目前,采用ARM技术智能财产(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。
BSP可以实现硬件相关的设备驱动。
硬件相关的设备驱动程序的初始化通常是一个从高到低的过程。
尽管BSP中包含硬件相关的设备驱动程序,但是这些设备驱动程序通常不直接由BSP使用,而是在系统初始化过程中由BSP将他们与操作系统中通用的设备驱动程序关联起来,并在随后的应用中由通用的设备驱动程序调用,实现对硬件设备的操作。
与硬件相关的驱动程序是BSP设计与开发中另一个非常关键的环节。
在多嵌入式系统中,每个嵌入式系统都与现实世界保持紧密接触,其计算状态密切跟踪外部环境状态。
系统根据环境变化,遵循协作机制进行自主调整,对外部环境和内部结构的变化能够做出灵活的反应。
借鉴嵌入式Internet和分布式系统进程交图1-1 嵌入式系统的硬件架构互的实现思想,提出了面向普适计算的多嵌入式系统构架,在这个系统构架中,通过中间件技术屏蔽多嵌入式系统的异构性和网络协议的差异性。
依据任务的复杂性和各嵌入式系统的当前状态,进行嵌入式系统动态的加入和退出操作,形成动态和开放的构架模型。
嵌入式系统的构架如图(图1-1嵌入式系统的硬件结构,图1-2嵌入式系2统的软件结构)所示。
图1-2 嵌入式系统的软件架构1.3 嵌入式系统的特点由于嵌入系统由硬件和软件两大部分组,所以可以从硬件和软件进行介绍。
从硬件方面来讲,各式各样的嵌入式处理器是嵌入式系统硬件中的最核心的部分,而目前世界上具有嵌入式功能特点的处理器已经超过1000种,流行体系结构包括MCU,MPU等30多个系列。
鉴于嵌入式系统广阔的发展前景,很多半导体制造商都大规模生产嵌入式处理器,并且公司自主设计处理器也已经成为了未来嵌入式领域的一大趋势,其中从单片机、DSP到FPGA有若各式各样的品种上,速度越来越快,性能越来越强,价格也越来越低。
目前嵌入式处理的寻址空间可以从64KB到16MB,处理速度最快可以达到2000MIPS,封装从8个引脚到144个引脚个不等。
从软件方面划分,主要可以依据操作系统的类型。
目前嵌入式系统的软件主要有两大类:实时系统和分时系统。
其中实时系统又分为两类:硬实时系统和软实时系统。
实时嵌入系统是为执行特定功能而设计的,可以来严格的按时序执行功能。
其最大的特征就是程序的执行具有确定性。
在实时系统中,如果系统在指定的时间内未能实现某个确定的任务,会导致系统的全面失败,则系统被称为硬实时系统。
而在软实时系统中,虽然响应时间同样重要,但是超时却不会导致致命错误。
一个硬实时系统往往在硬件上需要添加专门用于时间和优先级管理的控制芯片,而软实时系统则主要3在软件方面通过编程实现时限的管理。
比如Windows CE就是一个多任备置分时系统,而Ucos-II则是典型的实时操作系统。
当然,除了上述分类之外,还有许多其他分类方法,比如从应用方面分为工业应用和消费电子等,在这里就不一一累述了。
1.3.1非实时系统特性微控制嵌入式系统的设计挑战是使嵌入式系统的独特性能与设备的特殊约束条件相一致。
以下是一些嵌入式系统的重要特性:一、特殊应用系统-嵌入式系统不同于通用处理器,它针对特殊应用进行了优化。
二、反应性系统-反应性计算的意思是系统(主要是软件部分)根据传感器信息对环境作出响应,并利用激励器控制环境,同时系统速度能与环境速度同步。
三、分布式-嵌入式系统的一般特征是多个通信进程在多个通过通信链路链接的CPU 或ASIC上运行。
四、异类性-不同的嵌入式系统一般具有不同的结构,以便在处理严格设计约束的嵌入式系统时能够提供更好的设计便利性。
五、苛刻环境-许多嵌入式系统并不工作在受控的环境中,因此它们必须能够经受过热、振动、冲击、电源波动和其它恶劣的物理环境条件的考验。
六、系统安全性和可靠性-由于嵌入式系统复杂度和运算量的不断增长,需要更多地考虑系统安全因素。
七、小型化、重量轻-为了达到便携目的,许多嵌入式系统的重量必须设计得很轻。
八、成本敏感性-不同的嵌入式系统对成本的敏感性有很大的不同。
1.3.2 实时性系统的特性实时系统要求在外部环境指定的时间间隔内对来自环境的激励信号作出响应(包括物理时间的过渡)。
从输入时间到输出时间的延迟必须足够小,以满足可以接受的时间值。
通常实时系统需要对环境作出连续及时的响应。
一般有反应式和嵌入式两种类型。
反应式实时系统会与环境发生连续的互作用,而嵌入式实时系统主要用于控制大型系统中安装的特殊硬件1.3.3 嵌入式的特点嵌入式系统被定义为: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。
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。