【大学】基于ARM7嵌入式智能家居系统--基于ARM和VxWorks平台的图形驱动设计

嵌入式电力线载波通信模块设计及其智能应用曾素琼【摘要】In this paper, the module system of low- voltage power line carrier communication is designed based on LPC2132 and ST7538. The implementation of system is discussed mainly. The hardware and software are designed for the modular system. Finally, the application of the module on the intelligent home are designed and analysed. Module test:+ 12V power supply, communication speed: 4800bps, each frame length: 128Byte, power line carrier frequency: 82+0. 3kHz, the communication distance: about 500m, through experiments, the module apply successful on the intelligent home. The modular system is added only a small number of components, is added the control chip, which can be conveniently applied to narrow-band signals in the low -voltage power line carrier communication occasions. The design has the advantades of simple constructure, flexible operation mode, reliable communication, anti-interference ability etc.%设计了基于LPC2132与 ST7538低压电力线载波通信模块系统,重点介绍系统的实现过程；对模块系统作硬件和软件设计,对模块在智能家居上的应用作设计及分析；模块应用试验:±12V供电,通信速率:4800bps,每帧长度:128Byte,电力线载波频率:82±0.3kHz,通信距离:约500m,通过实验,模块成功地应用在智能家居上；模块应用时只需加少量元器件、控制芯片,可方便地应用于窄带低压电力线载波通信各场合,设计具有结构简单、工作方式灵活、可靠、抗干扰能力强等特点.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)008【总页数】4页(P2294-2296,2299)【关键词】电力线载波通信;调制与解调;模块;串行通信;智能控制【作者】曾素琼【作者单位】嘉应学院电子信息工程学院,广东梅州 514015【正文语种】中文【中图分类】TN915.853;PT273.50 引言低压电力载波通信技术作为有线、无线之外的另外一种数据通信方式，在实际应用中存在诸多优点：不易受外界无线信号干扰，信息保密性好，易实现远距离传输，采用自动组网与自动路由技术，可以组成一个非常大的应用网络，实现对一台变压器下所有信息点的覆盖[1－2]。

（顶头空2行）目录（4号黑体，居中）摘要 (1)关键词 (1)A b s t r a c t (1)Key words (1)引言【或绪论：介绍选题背景（意义、国内外研究现状）、设计目标（含性能指标）等】 (1)1□设计方案论证………………………………………………………………Y 1.1□设计方案一…………………………………………………………………Y 1.2□设计方案二…………………………………………………………………Y 1.3□比较论证、确定执行方案…………………………………………………Y 2□理论分析和工作原理介绍（必要时）…………………………………………Y 2.1□××××（必要时）……………………………………………………………Y 2.2□××××（必要时）……………………………………………………………Y 3□单元硬件电路设计……………………………………………………………………Y 3.1□单元电路设计一………………………………………………………………Y 3.2□单元电路设计二……………………………………………………………Y 3.2.1□××××（必要时）…………………………………………………………Y 3.2.2□××××（必要时）…………………………………………………………Y 3.3□电源电路设计………………………………………………………………Y 3.4□整体电路………………………………………………………………………Y 4□软件设计……………………………………………………………………………Y 4.1□键盘显示程序设计………………………………………………………………Y 4.2□单数据采集程序设计……………………………………………………………Y 4.3□软件抗干扰程序设计…………………………………………………………Y 5□系统调试与性能测试……………………………………………………………Y 5.1□系统硬件调试……………………………………………………………Y 5.2□系统软件调试………………………………………………………………Y 5.3□系统性能测试……………………………………………………………Y 6□总结（结束语）（或者讨论设计电路的特点、存在的缺陷级改进方法）………………Y 致谢……………………………………………………………………………………………Y 参考文献………………………………………………………………………………………Y 附录A ××××（必要时）…………………………………………………………………Y 附录B ××××（必要时）…………………………………………………………………Y 图1 ××××（必要时）……………………………………………………………………Y图2 ××××（必要时）……………………………………………………………………Y 表1 ××××（必要时）……………………………………………………………………Y 表2 ××××（必要时）……………………………………………………………………Y注：1. 目次中的内容一般列出“章”、“节”、“条”三级标题即可；2．X、Y表示具体的阿拉伯数字；毕业论文（设计）题目（3号黑体）××××专业学生学生姓名指导教师指导教师姓名（小四仿宋体）摘要：××【用第三人称概括论文的主要内容】（200—300字，五号宋体）×××××××××××××××××……。

《嵌入式计算机系统》VxWorks实验指导书编写：魏晓敏西北工业大学2013年11月实验一基于VxWorks的多任务设计第一部搭建VxWorks开发环境VxWorks 是专门为实时嵌入式系统设计开发的操作系统软件，为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务间通信。

VxWorks是种功能强大而且复杂的操作系统，仅仅依靠人上编程调试，很难发挥它的功能并设计出可靠、高效的嵌入式系统，必须有与之相适应的开发工具。

Tornado就是为开发基于VxWorks 的应用系统而提供的集成开发环境，Tornado中包含的工具管理软件，可以将用户自己的代码与VxWorks 的核心系统有效地组合起束，从而轻松、可靠地完成嵌入式应用厅发。

Tornado是Windriver 公司开发的嵌入式软件开发环境。

Tornado开发环境的最新版本是2.2 ，它在延续了Tornado2.0 开发环境的基础上，增加了更多易于使用、性能优异的工具，因此在商业上取得了较大成功，获得了用户的好评。

Tornado开发环境是嵌入式实时领域里最新的开发调试环境，是编写嵌入式实时应用程序的完整的软件开发平台。

它给嵌入式系统开发人员提供了一个不受目标机资源限制的超级开发和调试环境a。

它包含3 个高度集成的部分：●运行在宿主机和目标机上的强有力的交叉开发工具和实用程序●运行在目标机上的高性能、可裁剪的实时操作系统VxWorks●连接宿主机和目标机的多种通讯方式，如以太网、串u线、ICE 或ROM 仿真器VxWorks的开发环境为Tornado，我们实验室用的是Tornado2.2。

包括Wind_River_tornado2.2.1_vxworks5.5.1 和Wind_River_vxworks5.5.1_BSP_drivers 两部分，需要分别安装，安装的顺序是先安装VxWorks5.5.1，再安装BSP包。

1.1Tornado安装步骤1.1.1 获取Tornado安装文件Tornado安装文件，包括 TORNADO2.2 和BSP的文件，可以从网上下载（/ShowFile.asp?FileID=62525）。

嵌入式操作系统的分类关于嵌入式操作系统的分类常见的嵌入式系统有Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive。

下面店铺为您带来关于嵌入式操作系统的分类，欢迎阅读！嵌入式操作系统的分类篇1第一类、传统的经典RTOS：最主要的便是Vxworks操作系统，以及其Tornado开发平台。

Vxworks因出现稍早，实时性很强(据说可在1ms内响应外部事件请求)，并且内核可极微(据说最小可8K)，可靠性较高等，所以在北美，Vxworks占据了嵌入式系统的多半疆山。

特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，几乎非Vxworks莫属。

Vxworks的很多概念和技术都和Linux很类似，主要是C语言开发。

像Bell-alcatel、Lucent、华为等通信企业在开发产品时，Vxworks用得很多。

但Vxworks因价格很高，所以一些小公司或小产品中往往用不起。

目前很多公司都在往嵌入式Linux转(听说华为目前正在这样转)。

但无论如何，Vxworks 在一段长时间内仍是不可动摇的。

与Vxworks类似的稍有名的实时操作系统还有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。

第二类、嵌入式Linux操作系统：Linux的前途除作为服务器操作系统外，最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥者众，这样嵌入式产品成本会低。

Linux本身不是一个为嵌入式设计的操作系统，不是微内核的，并且实时性不强。

目前应用在嵌入式领域的Linux系统主要有两类：一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的Linux系统，最常用的是uClinux(不带MMU功能)，目前占较大应用份额，可在ARM7上跑；另一类是跑在ARM9上的，一般是将Linux2.4.18内核移植在其上，可使用更多的Linux功能(当然uClinux更可跑在ARM9上)。

《嵌入式ARM教案》课件第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域解释嵌入式系统与通用计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的历史与发展概述嵌入式系统的发展历程介绍嵌入式系统在不同领域的应用发展情况1.3 嵌入式系统的组成与架构讲解嵌入式系统的常见架构介绍嵌入式系统的主要组成部分及其作用1.4 嵌入式系统的优势与挑战阐述嵌入式系统的优势分析嵌入式系统面临的挑战和发展趋势第二章：ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的起源和发展历程讲解ARM处理器的发展阶段和产品系列2.2 ARM处理器的特点与优势阐述ARM处理器的特点分析ARM处理器在嵌入式系统中的应用优势2.3 ARM处理器的架构与工作原理讲解ARM处理器的架构设计介绍ARM处理器的工作原理和指令集2.4 ARM处理器的选型与评估指导如何选择合适的ARM处理器介绍评估ARM处理器性能的方法和指标第三章：嵌入式操作系统基础3.1 嵌入式操作系统的概念与分类解释嵌入式操作系统的定义和分类介绍常见的嵌入式操作系统及其特点3.2 嵌入式操作系统的核心功能与架构讲解嵌入式操作系统的核心功能阐述嵌入式操作系统的常见架构设计3.3 嵌入式操作系统的移植与优化介绍嵌入式操作系统移植的基本步骤讲解嵌入式操作系统的优化方法和技巧3.4 嵌入式操作系统的应用与案例分析分析嵌入式操作系统在实际应用中的案例探讨嵌入式操作系统的发展趋势和挑战第四章：嵌入式系统设计与开发流程4.1 嵌入式系统设计的基本原则介绍嵌入式系统设计的重要原则讲解设计过程中需要考虑的因素4.2 嵌入式系统硬件设计讲解嵌入式系统硬件设计的基本步骤和方法介绍硬件选型和硬件设计中的注意事项4.3 嵌入式系统软件设计阐述嵌入式系统软件设计的基本步骤和方法讲解软件开发工具和编程语言的选择4.4 嵌入式系统开发的流程与实践介绍嵌入式系统开发的典型流程分析实际开发过程中需要注意的问题和实践经验第五章：嵌入式系统编程基础5.1 嵌入式编程语言概述介绍嵌入式编程的常用语言及其特点分析不同编程语言在嵌入式系统中的应用场景5.2 C语言编程基础讲解C语言的基本语法和编程技巧介绍C语言在嵌入式编程中的应用和实践5.3 汇编语言编程基础介绍汇编语言的基本概念和语法讲解汇编语言在嵌入式编程中的应用和实践5.4 嵌入式编程的实践技巧讲解嵌入式编程的常见技巧和注意事项分析实际项目中遇到的问题和解决方法《嵌入式ARM教案》课件第六章：嵌入式系统硬件接口与驱动6.1 嵌入式系统硬件接口概述介绍嵌入式系统中常见的硬件接口类型讲解硬件接口的工作原理和功能6.2 UART接口与驱动编程讲解UART接口的基本概念和功能介绍UART接口的驱动编程方法和实践6.3 I2C接口与驱动编程介绍I2C接口的基本概念和协议讲解I2C接口的驱动编程方法和实践6.4 SPI接口与驱动编程讲解SPI接口的基本概念和协议介绍SPI接口的驱动编程方法和实践第七章：嵌入式系统存储与文件系统7.1 嵌入式系统存储概述介绍嵌入式系统中常见的存储设备和技术讲解存储器接口和存储器控制器的选择7.2 NAND闪存与驱动编程介绍NAND闪存的基本概念和特点讲解NAND闪存的驱动编程方法和实践7.3 NOR闪存与驱动编程讲解NOR闪存的基本概念和特点介绍NOR闪存的驱动编程方法和实践7.4 文件系统的设计与实现讲解嵌入式文件系统的设计原理介绍常见嵌入式文件系统的实现方法和实践第八章：嵌入式系统网络通信8.1 嵌入式系统网络通信基础介绍嵌入式系统网络通信的基本概念和技术讲解网络通信协议和网络架构8.2 TCP/IP协议栈与嵌入式网络应用讲解TCP/IP协议栈的基本原理和组成介绍基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络应用实践8.3 Wi-Fi通信模块与驱动编程介绍Wi-Fi通信模块的基本概念和功能讲解Wi-Fi通信模块的驱动编程方法和实践8.4 蓝牙通信模块与驱动编程讲解蓝牙通信模块的基本概念和功能介绍蓝牙通信模块的驱动编程方法和实践第九章：嵌入式系统实时性与调度策略9.1 嵌入式系统实时性概述讲解嵌入式系统实时性的概念和重要性介绍实时系统的分类和实时性要求9.2 嵌入式调度策略与算法讲解嵌入式系统的调度策略和算法分析不同调度策略的优缺点和适用场景9.3 实时操作系统（RTOS）简介介绍实时操作系统的基本概念和特点讲解RTOS在嵌入式系统中的应用和实践9.4 实时调度器的实现与优化讲解实时调度器的实现方法和流程介绍调度器的优化技巧和注意事项第十章：嵌入式系统项目管理与实践10.1 嵌入式系统项目管理概述介绍嵌入式系统项目管理的概念和重要性讲解项目管理工具和方法在嵌入式系统中的应用10.2 项目需求分析与规划讲解项目需求分析和规划的方法介绍需求文档编写和项目进度管理的实践经验10.3 嵌入式系统开发的实践技巧讲解嵌入式系统开发中的实践技巧和注意事项分享实际项目开发中的经验和最佳实践10.4 项目验收与维护介绍项目验收的标准和方法讲解项目维护和升级的策略与实践《嵌入式ARM教案》课件第十一章：嵌入式系统安全与加密技术11.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍常见的嵌入式系统安全威胁和攻击手段11.2 加密技术在嵌入式系统中的应用介绍加密技术的基本原理和算法讲解加密技术在嵌入式系统中的应用场景和实践11.3 安全存储与传输讲解如何在嵌入式系统中实现安全存储和传输介绍常见的加密存储和传输技术及其实现方法11.4 安全认证与授权讲解嵌入式系统中的安全认证和授权机制介绍常见的认证和授权方法及其在嵌入式系统中的应用第十二章：物联网与嵌入式系统的融合12.1 物联网概述介绍物联网的概念、架构和应用领域讲解物联网与嵌入式系统的关联和融合趋势12.2 物联网协议与技术讲解物联网中常用的通信协议和技术介绍物联网协议栈和网络架构12.3 物联网在嵌入式系统中的应用案例分析物联网在嵌入式系统中的应用案例探讨物联网技术在嵌入式系统中的实践经验和挑战12.4 物联网安全与隐私保护讲解物联网安全的重要性和挑战介绍物联网中的安全技术和隐私保护措施第十三章：嵌入式系统在智能家居的应用13.1 智能家居系统概述介绍智能家居系统的概念、架构和应用讲解智能家居系统与嵌入式系统的关联和融合13.2 智能家居设备与控制讲解智能家居设备的选择和控制方法介绍智能家居设备的嵌入式系统设计和开发实践13.3 智能家居平台的构建与优化讲解智能家居平台的构建方法和实践介绍智能家居平台的优化技巧和注意事项13.4 智能家居安全与隐私保护讲解智能家居系统中的安全问题和隐私保护需求介绍智能家居系统中的安全技术和隐私保护措施第十四章：嵌入式系统在工业控制的应用14.1 工业控制系统概述介绍工业控制系统的概念、架构和应用领域讲解嵌入式系统在工业控制中的应用和重要性14.2 工业控制设备与接口讲解工业控制设备的选择和接口技术介绍工业控制设备的嵌入式系统设计和开发实践14.3 工业控制协议与通信讲解工业控制中常用的通信协议和技术介绍工业控制协议的实现和通信实践14.4 工业控制系统的安全性与优化讲解工业控制系统中的安全问题和优化需求介绍工业控制系统中的安全技术和优化措施第十五章：嵌入式系统在自动驾驶的应用15.1 自动驾驶系统概述介绍自动驾驶系统的概念、架构和应用前景讲解嵌入式系统在自动驾驶中的应用和挑战15.2 自动驾驶感知与决策讲解自动驾驶系统中的感知技术和决策算法介绍嵌入式系统在自动驾驶感知和决策中的应用15.3 自动驾驶控制与执行讲解自动驾驶系统中的控制技术和执行策略介绍嵌入式系统在自动驾驶控制和执行中的应用15.4 自动驾驶安全与伦理问题讲解自动驾驶系统中的安全问题和伦理挑战介绍自动驾驶系统中的安全技术和伦理指导原则重点和难点解析1. 嵌入式系统的基本概念、特点和应用领域。

什么是ARM?什么是嵌入式系统？发布时间: 2008-11-19 来源:电力～电子设计网站作者: kapor 浏览: 2677随着ARM处理器的流行，为了使更多工程师了解ARM傅立叶撰写了系列开发文章，主要解决什么是ARM,ARM在产品项目中的开发流程，LINUX,WINCE,VXWORKS等操作系统在ARM处理器上的应用等内容。

希望对初学者有所帮助。

第一篇、嵌入式系统和ARM开发（傅立叶电子科技ARM技术研发部710065）1．嵌入式系统概述应该肯定地讲我们每一位都已经使用过嵌入式系统有关的产品，嵌入式系统已经深入到我们生活的每一个角落。

他所涉及的领域广泛到我们的想象力能及的任何地方。

嵌入式系统是相对桌面系统来讲的，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。

作为系统核心的微处理器又包括三类：微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式微处理器(MPU)。

嵌入式比较准确一个定义如下：系统以应用为中心、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。

嵌入式系统的应用和组成嵌入式系统就是可精简计算机系统，现在一个ARM7的处理器比一个486还要快，可以挂很多设备并且价格很低。

嵌入式技术目的就是在不适宜用工控机的场合替代pc系统，而对于很多场合工控机的很多功能没有用处而用户必须要付出成本，嵌入式系统解决了这个问题，兼顾功能而又节省成本把不需要的设备裁减掉。

嵌入式系统无处不在，他的核心是处理器。

包括单片机也是嵌入式处理器的一种，在实际应用中不同等级的处理器应用方向也不同。

嵌入式微处理器的应用对比表：为什么要用位处理器？随着电子设备日新月异的发展，电子设备功能越来越完备，无论军品、工业品还是民品设计理念都越来越人性化。

很简单的讲，您家里空调、电视、DVD每样设备都单独使用一台遥控器，我们是否能够把他们几合一呢？岂不是更加方便？管理这么一堆设备从软件上来讲肯定是复杂的多了，从硬件方面当然也需要功能更加强大、功耗极低、价格更廉价的处理器来支持，32位的ARM处理器能够轻松完成以上需求。

ARM嵌入式系统硬件选型ARM RISC架构微处理器ARM公司(Advanced RISC Machines Limited)正式成立于1990年。

在1985年4月26日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生(在美国VLSI公司制造)。

目前，ARM架构处理器已在高性能、低功耗、低成本的嵌入式应用领域占据领先地位。

ARM公司在全世界9个国家和地区(中国台湾)设有分公司，中国分公司位于上海。

ARM公司是嵌入式RISC处理器的知识产权IP供应商。

ARM将其技术授权给世界上许多领先的半导体系统厂商、实时操作系统开发商、电子设计自动化和工具供应商、应用软件公司、芯片制造商和设计。

利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。

目前世界前5大半导体公司全部使用了ARM的技术授权，而前10大半导体公司中有9家，前25大半导体公司中有23家都采用了ARM的技术授权，全世界有70多家公司生产ARM芯片。

基于ARM技术的处理器已经占据了32位RISC芯片75%的市场份额。

随着ARM/MIPS/ARC等成熟内核的推出，很多过去没有32位cpu研发能力的半导体公司进入这一行列。

授权方面，ARM7已经发出了70多个，ARM9为40多个，最新的ARM11的客户有TI、Qualcomm和LSI。

ARM自成立中国公司以来，积极拓展业务，已经同中芯国际、中兴集成、上海华虹等公司签署了ARM授权，并积极与中国大学合作，向大学提供技术支持和免费的开发工具。

东南大学已成为中国大陆首家通过ARM大学计划获得ARM7TDMI内核授权的学府。

同时，东南大学计划组建一个ARM-东南大学系统级芯片实验室。

美国高通(Qualcomm)公司在前不久公布了下一代手机基带芯片开发计划，加紧与德州仪器争夺CDMA手机芯片市场。

据高通透露，这些新型的芯片集成了两个DSP和两个ARM处理器，预计在2004年出货，以期在CDMA 1xEV-DV芯片市场打败刚进入该市场的德州仪器。

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ARM嵌入式系统结构与编程习题答案清华大学出版社最详细版arm嵌入式系统结构与编程习题答案清华大学出版社最详细版一《arm嵌入式系统结构与编程》习题答案第一章为绪论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：国内嵌入式行业普遍接受的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，满足应用系统在功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要求的专业计算机系统。

从这个定义可以看出，嵌入式系统与应用紧密结合，具有很强的特殊性。

它必须根据实际系统需求进行合理定制和使用。

因此，嵌入式系统是“为特定的人定制的”。

2．嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。

答：从20世纪70年代单片机的出现到目前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30多年的发展历史。

嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。

英特尔于1971年开发了第一款4位总线结构的微处理器4004，可以说是嵌入式系统的雏形。

80年代初的8051是单片机历史上值得纪念的一页。

20世纪80年代初，出现了一种商业化的“实时操作系统内核”。

在实时内核下编写应用软件，可以加快新产品的开发速度，节约资金。

在20世纪90年代，实时内核发展为实时多任务操作系统。

进入21世纪以来，嵌入式系统得到了极大的发展。

在硬件方面，单片机的性能有了很大的提高，尤其是ARM技术的出现和改进，为嵌入式操作系统提供了强大的硬件载体，将嵌入式系统推向了一个新的阶段。

3．当前最常用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：主要有嵌入式linux和嵌入式实时操作内核uc/os-ii嵌入式Linux操作系统是一种针对嵌入式微控制器的特点而定制的Linux操作系统，包括通用的嵌入式通信协议和通用驱动程序，并支持多种文件系统。

它主要具有以下特点：开源、易移植、内核小、功能强大、运行稳定、效率高。

uc/os是源码工卡的实时嵌入式系统内核，主要有以下特点：源码公开，可移植性强，可固化，可剪裁，占先式，多任务，可确定性，提供系统服务等。

基于ARM的嵌入式智能仪表系统概述摘要：ARM处理器是英国Acorn有限公司设计的第一款高性能、廉价、耗能低的RISC微处理器，全称为Acorn RISC Machine，意为高级精简指令集计算机。

在实际应用中，ARM的优势主要体现在以下三点：1、低功耗、低成本。

2、兼容性好。

ARM处理器是32位CPU核设计，同时也配备16位指令集，双指令集使ARM 处理器比等价32位代码CPU核设计节省达35%，却能保留32位CPU核的所有优势。

3、高性能。

关键词：ARM、智能、概述一、嵌入式系统定义及特点嵌入式系统的基础是计算机技术，可以分为软件、硬件两个部分，其目的是将一个计算机系统嵌入到应用系统和执行装置中。

其中前者的目的是控制并执行设计好的程序；后者指的是嵌入式系统控制的对象，这个对象的存在并不影响用户对嵌入式系统的使用。

在实际应用中，嵌入式系统的优势主要体现在以下三点：1、具有伸缩性。

软硬件可以裁剪，以满足各个领域以及有特殊要求的计算机系统的需要。

2、小型化。

嵌入式系统具有统一的接口，能够连接不同的设备，使整个系统设备的体积减小。

3、智能性。

嵌入式系统可以控制、监视并执行设计好的程序。

1.1嵌入式智能仪表发展趋势智能化技术是测控设备和仪器仪表的发展方向，其中包括测控设备PC化、仪器仪表网络化。

从世界技术发展趋势来看，目前的产品大多具有强大的智能化功能，如电子元器件自检测、人机对话、多量程自动切换、空管测量、故障自诊断功能、与上位机通信，可以使系统与人工智能相互结合，适应复杂控制。

近些年智能化测量控制仪表发展迅速，这种发展一方面带动了智能仪表的发展，使智能仪表系统应用的领域更加广阔；另一方面更好的满足人们对仪器仪表智能化日益增长的需求。

1.2网络化网络技术是工业生产的重要发展方向，因此在研究智能仪表发展中，网络化是一个不可缺少的因素。

Internet是计算机网络的主要代表，近些年网络技术不断进步，使网络通信变得便捷，其软硬件资源也广泛的应用于工业领域，如远程资源监控、远程数据采集、元器件故障诊断等。

【嵌⼊式】嵌⼊式系统开发与应⽤第⼆版课后答案第⼆章（⽥泽）复习⽤，⾃整理、%%犇orz——海底淤泥1尝试⽐较CISC体系结构和RISC体系结构的特点。

ARM为何采⽤RISC体系结构？ CISC：增加指令集的复杂度，以芯⽚⾯积为代价 RISC：只执⾏最常⽤的指令，⼤部分复杂指令由简单指令合成 因为： 组织结构： 1RISC的硬连线的指令编码逻辑 2便于流⽔线执⾏ 3⼤多数RISC指令为单周期执⾏ 处理器： 1处理器管芯⾯积⼩ 2开发时间缩短，开发成本减低 3容易实现⾼性能，低成本的处理器2简述ARM体系结构的特点 1.Load/Store 体系结构 2.固定的32为指令 3.3地址指令格式3什么是Thumb技术，其优点是什么？与ARM指令集相⽐，Thumb指令集有哪些局限？ Thumb是ARM体系结构的扩展 优点:提⾼了代码密度 局限： 1.完成相同操作时，Thumb需要更多的指令 2.Thumb指令集没有包含进⾏异常处理时需要的⼀些指令4什么是Thumb-2内核技术？它有哪些特点？ Thumb-2内核技术是ARM体系的新指令集 特点：更⾼性能，更低功耗，更简短的代码长度5⽬前ARM处理器核有哪⼏种？简述ARM7TDMI内核的重要特性 处理器内核： ARM7TDMI ARM9TDMI ARM10TDMI ARM11 SecurCore Cortex 重要特性： 1.能实现ARM体系结构版本4T 2.⽀持Thumb指令集 3.32*8 DSP乘法器 4.32位寻址空间，4GB线性地址空间 5.包含ICE模块6分别以ARM7TDMI和ARM9TDMI为例，介绍3级流⽔线和5级流⽔线的执⾏过程，并进⾏相应的⽐较 三级流⽔：取指--->译码--->执⾏ 五级流⽔：取指--->译码--->执⾏--->缓冲/数据--->回写 ⽐较： 1三级流⽔译码不包含reg读，五级流⽔译码包含reg读 2三级流⽔执⾏包含reg读，移位/ALU，reg写，五级流⽔执⾏只包含位移/ALU 3五级流⽔增加了存储器数据访问过程，并将reg写单独分离为⼀个过程7ARM Cortex处理器包括哪⼏个系列？各有什么特点？ ARM Cortex-A系列：微处理器核，能运⾏通⽤操作系统 ARM Cortex-R系列：微处理器核，运⾏实时操作系统 ARM Cortex-M系列：微控制核，功耗低，性能⾼8ARM微处理器⽀持哪⼏种⼯作模式？各个⼯作模式有什么特点？ 7种： 特点： 1.⽤户 程序正常执⾏ 2.FIQ 快速中断模式，处理快速中断 3.IRQ 外部中断模式，处理普通中断 4.SVC 特权模式，处理软中断 5.ABT 中⽌模式，处理存储器故障 6.UNQ　未定义模式，处理未定义指令陷阱 7.系统 运⾏特权操作系统任务9ARM处理器共有多少个寄存器？这些寄存器在⽤户编程的功能中是如何划分的？ARM状态下的通⽤寄存器可分为哪⼏类？ 31个通⽤寄存器，6个状态寄存器 ⽤户编程： R0~R14，R15（PC），CPSR ARM状态： 1.未分组寄存器R0~R7 2.分组寄存器R8~R14 3.程序计数器R1510简述ARM状态下分组寄存器R13 R14 R15 的功能以及R15使⽤的注意事项 R13 ⽤作堆栈指针SP R14 ⼦程序连接寄存器LR R15 程序计数器PC R15注意事项：由于ARM多级流⽔技术，R15的程序地址并不是当前指令的地址，指令“BX Rm”利⽤Rm的bit[0]来判断跳转到ARM还是thumb状态11简述ARM程序状态寄存器各位的功能 1条件码标志位 最⾼4位——N，Z，C，V N：补码状态下，N=0是⾮负数，N=1是负数 Z：Z=1表⽰结果为0，Z=0表⽰结果为⾮0 C：1.加法，c=1有进位 2.减法，c=0有借位 3.位移,c存储最后被移出的值 V：运算溢出V=1否则V=0 2.控制位 最低8位——I，F，T，M[4:0] I：I=1，禁⽌IRQ中断 F：F=1，禁⽌FRQ中断 T：T=0，ARM执⾏，T=1，Thumb执⾏ M[4:0]：记录当前模式 3.保留位 其他位保留作以后的扩展12试分析Thumb状态与ARM寄存器的关系 Thumb状态的R0~R7与ARM状态的R0~R7是⼀致的 Thumb状态的CPSR和SPSR与ARM状态的CPSR和SPSR是⼀致的 Thumb状态的SP映射到ARM状态的R13 Thumb状态的LR映射到ARM状态的R14 Thumb状态的PC映射到ARM状态的R1513ARM体系结构⽀持哪⼏种类型的异常？他们之间的优先级关系如何？各种异常与处理模式有何关系？ 7种类型： 优先级： 处理模式： 复位 1 SVC 未定义的指令 6 UNQ 软件中断 6 SVC 指令预取中⽌ 5 ABT 数据访问中⽌ 2 ABT 外部中断请求 4 IRQ 快速中断请求 3 FIQ14简述ARM处理对异常中断响应过程 1.将CPSR的内容保存到要执⾏的异常中断SPSR中，以实现对处理器当前状态中断屏蔽位以及各个标志位的保存 2.设置当前状态寄存器的CPSR的相应位 3.将寄存器LR_<mode>设置为异常返回的地址，使异常处理程序执⾏完后能正确返回原程序 4给程序计数器PC强制赋值，使程序从相应的向量地址开始执⾏中断程序15ARM如何从异常中断处理程序返回？需要注意哪些问题 1.所有修改过的⽤户寄存器必须从处理程序的保护堆栈中恢复 2.将SPSR_<mode>寄存器内容复制到CPSR中，使得CPSR从相应的SPSR中恢复，即恢复被中断程序的处理器⼯作状态 3.根据异常类型将PC变回到⽤户指令流中的相应指令处 4.最后清除CPSR中的中断禁⽌标志位I/F16什么是ARM异常中断向量表？它有何作⽤？存储在什么地⽅？ 异常中断向量表中指定了各异常中断与处理程序的对应关系 作⽤：每个异常中断对应异常中断向量表中4个字节，存放⼀个跳转指令或者⼀个向PC寄存器中赋值的数据访问指令LDR。

嵌入式实时操作系统VxWorks入门――开发环境构建VxWorks 操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)，它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。

在美国的F-16、FA-18 战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。

VxWorks原先对中国区禁止销售，自解禁以来，在我们的军事、通信、工业控制等领域得到了非常广泛的应用。

VxWorks 的实时性体现在能于限定的时间内执行完所规定的功能，并能在限定的时间内对外部的异步事件作出响应。

因此，实时性系统主要应用于过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处理等对时间敏感的场合。

本文将对这个操作系统进行一个入门级的、全面的介绍。

为力求展示其全貌，全文共分五章：(1)搭建VxWorks嵌入式开发环境;(2)简要介绍VxWorks的基本组成，内核的基本结构;(3)概述VxWorks板级支持包(BSP)的概念及VxWorks的启动过程;(4)介绍VxWorks设备驱动的架构及编写方法;(5)指明VxWorks应用开发的思路，任务调度及任务同步、中断与任务的同步机制。

以上各章中将贯穿着许多实例，由于本文定位于入门级教程，所以文中的实例都将十分简单。

下面我们进入第一章内容的讲解。

如图1，嵌入式系统的调试方法一般为通过PC(宿主机)上的集成开发环境交叉编译针对特定电路板(目标机)的程序，然后将程序通过目标板的JTAG、串口或网口等途径下载到目标板上运行。

因此，为了构造一个嵌入式系统的学习环境，拥有一块包含CPU、存储器及I/O电路(构造计算机系统)的目标电路板往往是必要的。

虽然许多集成开发环境附带模拟软件，但仅限于指令集的模拟，均无法模拟物理的目标机硬件平台，因而在其上只能进行应用程序的象征性模拟开发。