ARM嵌入式系统开发：软件设计与优化

嵌入式系统设计与开发基于ARMCortexM系列微控制器一、引言嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，通常被嵌入到更大的机器或系统中，用于控制和监视设备的运行。

在现代科技发展的背景下，嵌入式系统已经广泛应用于各个领域，如智能家居、工业自动化、医疗设备等。

而ARM Cortex-M系列微控制器则是目前嵌入式系统设计与开发中最为流行和广泛应用的处理器架构之一。

二、ARM Cortex-M系列微控制器概述ARM Cortex-M系列微控制器是由ARM公司推出的一款低功耗、高性能的32位处理器架构，广泛应用于嵌入式系统设计与开发中。

该系列微控制器具有低成本、低功耗、高性能等特点，适用于各种不同规模和复杂度的嵌入式应用。

三、嵌入式系统设计流程1. 系统需求分析在进行嵌入式系统设计之前，首先需要对系统的需求进行分析，包括功能需求、性能需求、接口需求等方面的要求。

只有明确了系统需求，才能有效地进行后续的设计工作。

2. 硬件设计硬件设计是嵌入式系统设计中至关重要的一环，包括选择合适的ARM Cortex-M系列微控制器、外围器件的选型、电路设计、PCB布局等工作。

合理的硬件设计可以保证系统稳定性和性能。

3. 软件设计软件设计是嵌入式系统设计中另一个重要的方面，包括编写程序代码、驱动程序开发、RTOS（实时操作系统）选择等工作。

良好的软件设计可以提高系统的可靠性和灵活性。

4. 系统集成与调试在完成硬件设计和软件设计后，需要对整个系统进行集成和调试工作。

通过逐步测试各个模块和整体系统，确保系统功能正常并符合需求。

四、ARM Cortex-M系列微控制器应用案例1. 智能家居在智能家居领域，ARM Cortex-M系列微控制器被广泛应用于智能灯光控制、智能门锁、智能家电等设备中，实现远程控制和自动化管理。

2. 工业自动化在工业自动化领域，ARM Cortex-M系列微控制器被应用于PLC （可编程逻辑控制器）、工业机器人、传感器网络等设备中，实现生产线自动化和智能监控。

摘要论文主要介绍了基于ARM9的嵌入式Web服务器Boa的软、硬件设计及其实现，其中硬件部分的核心是三星的S3C2410X为处理器。

最后成果形式为可以远程访问的WebServer嵌入式服务器。

Boa是一款单任务的HTTP服务器。

与其他传统的Web服务器不同的是当有连接请求到来时,它并不为每个连接单独创建进程, 也不通过复制自身进程来处理多链接。

而是通过建立HTTP请求列表来处理多路HTTP连接请求。

同时它只为CGI程序创建新的进程,这样就在最大程度上节省了系统资源,这对嵌入式系统来说至关重要。

同时它还具有自动生成目录、自动解压文件等功能。

因此, Boa在嵌入式系统中具有很高的应用价值。

关键词:ARM；Linux；嵌入式Web服务器；CGIThis paper has mainly developed the software hardware design and realization of the embedded Web server Boa based on ARM. And the core of the hardware part is S3C2410X microprocessor produced by Samsung . The final achievement is the embedded webserver which can remote visit. Boa is a single-tasking HTTP server. That means that unlike traditional webservers, it does not fork for each incoming connection, nor does it fork many copies of itself to handle multiple connections. It internally multiplexes all of the ongoing HTTP connections. And forks only for CGI programs, this is very important to embedded system. At the same time, it also has the function of automatic directory generation、automatic file gunzipping and so on. So Boa is of highly value in the embedded system application.Keywords: ARM；Linux；Embedded Web server；CGI摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章引言 (5)第二章课题背景 (6)2.1 嵌入式系统简介 (6)2.2 嵌入式系统和Linux (6)2.3 ARM9硬件平台 (7)2.3.1 ARM简介 (7)2.3.2 JXARM9-2410 ARM嵌入式教学实验系统 (8)第三章嵌入式Web服务器 (9)3.1 概述 (9)3.2 Web服务器原理 (9)3.3 嵌入式Web服务器实现原理 (9)3.3.1 TCP/IP协议 (9)3.4 嵌入式Web服务器Boa (10)3.4.1 Boa概述 (10)3.4.2 Boa的功能实现 (11)第四章CGI技术 (12)4.1 CGI概述 (12)4.2 CGI工作原理 (12)第五章建立嵌入式系统开发环境 (14)5.1 在Vmware下安装Redhat 9.0 (14)5.2 编译配置主机开发环境 (18)5.2.1 配置以太网 (18)5.2.2 安装配置tftp服务器 (19)5.2.3 配置防火墙 (21)5.2.4 配置NFS服务器 (22)5.3 JXARM9-2410中U-boot烧写 (22)5.3.1 u-boot的功能 (22)5.3.2 使用ADT IDE烧写u-boot (23)第六章系统功能的实现 (25)6.1 GCC简介 (25)6.1.1 GCC概述 (25)6.1.2 GCC基本用法 (25)6.2 Linux内核移植 (26)6.2.1 Linux内核源代码的安装 (26)6.2.2 Linux交叉编译环境的建立和使用 (27)6.2.3 Linux内核的配置和编译 (27)6.3 加载Linux内核映像 (30)6.4 Boa Web服务器的移植 (31)6.4.1 Boa Web服务器的建立 (31)6.5 Linux下动态Web页面的实现 (32)6.5.1 CGI程序分析 (32)6.5.2 Form输入的分析和解码 (34)第七章系统功能的测试 (36)7.1 测试Web服务器 (36)7.2 动态Web页面测试 (37)结束语 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录 (43)第一章引言随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一格重要组成部分。

ARM开发教程之ARM体系的嵌入式系统BSP的程序设计简介：ARM公司在32位RISC的CPU开发领域不断取得突破，其结构已经从V3发展到V6。

BSP（Board Support Package）板级支持包介于主板硬件和操作系统之间，其功能与PC 机上的BIOS相类似，主要完成硬件初始化并切换到相应的操作系统。

BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP，例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相对于某一CPU来说，尽管实现的功能一样，可是写法和接口定义是完全不同的。

另外，仔细研究所用的芯片资料也十分重要，例如尽管ARM在内核上兼容，但每家芯片都有自己的特色。

所以这就要求BSP程序员对硬件、软件和操作系统都要有一定的了解。

本文介绍基于ARM体系的嵌入式应用系统初始化部分BSP的程序设计。

本文引用的源码全部是基于HMS320C7202芯片设计，并已成功运行。

1 ARM开发教程之初始化过程尽管各种嵌入式应用系统的结构及功能差别很大，但其系统初始化部分完成的操作有很大一部分是相似的。

嵌入式系统的启动流程如图1所示。

1.1 设置入口指针启动程序首先必须定义指针，而且整个应用程序只有一个入口指针。

一般地，程序在编译链接时将异常中断向量表链接在0地址处，并且作为整个程序入口点。

入口点代码如下：ENTRY（_start）；开始1.2 ARM开发教程之设置异常中断向量表ARM要求中断向量表必须放置在从0开始、连续8×4字节的空间内。

各异常中断向量地址以及中断的算是优先级如表1：表1 各异常中断的中断向量地址以及中断的处理优先级中断向量地址异常中断类型异常中断模式优先级（6最低）0x0 复位特权模式（SVC）10x4 未定义中断未定义指令中止模式（Undef) 60x8 软件中断（SWI）特权模式（SVC）60x0c 指令预取中止中止模式50x10 数据访问中止中止模式20x14 保留未使用未使用0x18 外部中断请求（IRQ）外部中断（IRQ）模式40x1c 快速中断请求（FIQ）快速中断（FIQ）模式 3每当一个中断发生后，ARM处理器便强制把程序计数器（PC）指针置为向量表中对应中断类型的地址值。

一、实习背景随着我国经济的快速发展和科技的不断进步，嵌入式系统在各个领域得到了广泛的应用。

为了更好地了解嵌入式开发，提高自己的实践能力，我参加了为期一个月的嵌入式开发板实习。

本次实习主要围绕嵌入式开发板进行，通过实际操作，熟悉嵌入式系统的开发流程，掌握相关技术。

二、实习内容1. 嵌入式系统概述嵌入式系统是指将计算机技术、微电子技术、通信技术、传感技术等集成在一起，实现特定功能的计算机系统。

它具有体积小、功耗低、可靠性高等特点，广泛应用于工业控制、消费电子、通信、医疗等领域。

2. 嵌入式开发板介绍本次实习主要使用的开发板为基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列开发板。

该开发板具有丰富的硬件资源，如ADC、DAC、UART、SPI、I2C等，方便用户进行嵌入式系统开发。

3. 嵌入式系统开发流程嵌入式系统开发流程主要包括以下步骤：（1）需求分析：明确项目需求，确定嵌入式系统的功能、性能、成本等指标。

（2）硬件设计：选择合适的嵌入式开发板，进行电路设计、PCB布线等。

（3）软件设计：根据需求分析，编写嵌入式系统软件，包括硬件抽象层（HAL）、中间件、应用层等。

（4）软件开发与调试：使用C/C++等编程语言进行软件开发，利用调试工具进行调试。

（5）系统集成与测试：将软件、硬件、网络等集成在一起，进行系统测试。

（6）系统优化与维护：根据测试结果对系统进行优化，确保系统稳定运行。

4. 实习任务（1）熟悉STM32F103系列开发板的硬件资源，包括CPU、外设、存储器等。

（2）学习C/C++编程语言，掌握嵌入式系统开发的基本语法和编程技巧。

（3）学习嵌入式系统开发工具，如Keil、IAR、STM32CubeIDE等。

（4）完成一个基于STM32F103系列开发板的嵌入式项目，实现一个简单的功能。

三、实习成果1. 熟悉了嵌入式系统开发的基本流程和原理。

2. 掌握了C/C++编程语言在嵌入式系统开发中的应用。

arm实训总结标题：ARM实验实训总结报告一、前言本次ARM实验实训是我对嵌入式系统设计与开发的一次深度实践。

通过这次实训，我对ARM微处理器的结构原理、指令集以及基于ARM架构的嵌入式系统开发流程有了更为直观和深入的理解。

二、实训内容回顾在实训过程中，我们主要围绕ARM Cortex-M系列处理器进行学习和实践。

首先，从理论层面，我们系统地学习了ARM体系结构、工作模式、存储器管理、异常处理等基础知识；其次，在实践环节，我们使用Keil MDK等开发工具进行了汇编和C语言编程，完成了中断服务程序设计、定时器应用、串口通信等多个实战项目。

三、实训过程及收获1. 硬件操作与调试：通过对ARM开发板的实际操作，我亲身体验了硬件连接、程序下载、在线调试等环节，对硬件底层的工作原理有了更清晰的认识，也锻炼了我的动手能力和问题解决能力。

2. 软件编程与实现：通过编写和调试ARM汇编和C语言代码，我对ARM的指令集、寄存器配置、中断处理机制等有了深入理解，同时也提升了我的编程技能和逻辑思维能力。

3. 团队协作与交流：在完成复杂项目的过程中，我们分工合作，共同探讨解决方案，这不仅提高了我在团队环境下的工作效率，也锻炼了我与他人沟通协调的能力。

四、实训反思与展望尽管在实训过程中取得了一定的进步，但我也意识到自身在某些方面还有待提升，如对实时操作系统RTOS的理解与应用、硬件驱动程序的设计与优化等。

未来的学习中，我将深化对这些领域的研究，努力提升自己在嵌入式系统开发方面的综合能力。

总结，此次ARM实训是一次宝贵的实践经历，它使我对嵌入式系统的软硬件协同设计有了更深层次的认知，并为我后续从事相关领域的工作或研究打下了坚实的基础。

五、结语ARM实训不仅是对我现有知识的检验，更是对未来专业技能的磨砺。

我会珍视这份实践经验，以此为契机，持续探索并深化对嵌入式系统尤其是ARM架构技术的研究，为我国的科技创新事业贡献自己的力量。

嵌入式系统开发平台设计与实现嵌入式系统是指被嵌入到其他系统中的计算机系统，它通常包含一个或多个处理器、存储器、输入/输出接口及其他组件。

嵌入式系统广泛应用于汽车、家用电器、医疗设备等各个领域，为了提高嵌入式系统的开发效率和可靠性，设计和实现一个强大的嵌入式系统开发平台是必要的。

1. 开发平台需求分析首先，我们需要进行嵌入式系统开发平台的需求分析，明确开发平台应具备的功能和特性。

在需求分析阶段，我们可以考虑以下几个方面的需求：1.1 开发工具链开发平台应提供完整的开发工具链，包括编译器、调试器、仿真器等。

这些工具应具备高效、稳定、易用的特点，能够满足开发人员的需求。

1.2 软硬件支持开发平台应支持多种嵌入式系统硬件平台，如ARM、AVR、PIC 等。

同时，它也应提供丰富的软件库和驱动程序，方便开发人员进行系统开发和集成。

1.3 实时操作系统嵌入式系统通常需要具备实时性能，因此开发平台应支持实时操作系统（RTOS）。

RTOS应具备高效的任务调度算法，确保系统能够按时响应外部事件。

1.4 通信和网络支持现代嵌入式系统通常需要与其他设备进行通信，因此开发平台应提供网络和通信支持。

这包括网络协议栈、通信接口等，以便开发人员能够方便地进行系统集成和通信测试。

2. 开发平台架构设计在需求分析的基础上，我们可以开始设计嵌入式系统开发平台的架构。

一个好的架构应具备灵活性、可扩展性和高效性，以满足不同项目的需求。

2.1 分层架构开发平台的架构可以采用分层结构，包括底层硬件驱动层、操作系统层、编译与调试层和应用开发层。

这样的设计可以提高系统的可维护性和可移植性。

2.2 开放性接口开发平台应提供开放性的接口，方便开发人员进行系统功能扩展和定制。

这包括统一的API接口、软件库的接口等。

2.3 多平台支持开发平台应支持多种硬件平台和操作系统，以满足不同项目的需求。

这意味着平台的设计应具备可移植性和兼容性。

3. 开发平台实现在架构设计完成之后，我们可以进行开发平台的实现工作。

嵌入式系统中的驱动程序设计与优化嵌入式系统是现代电子技术中一类关键性的产品，其根据特定应用领域定制的硬件平台，以及具有特定功能的驱动程序，非常适合用于对数据进行采集处理、物体或事件的控制等场合。

嵌入式系统中的驱动程序可谓是关键中的关键，因为其直接影响了嵌入式系统的稳定性和性能。

本文将着重探讨嵌入式系统中的驱动程序设计与优化。

一、嵌入式系统的驱动程序在嵌入式系统中，驱动程序是一种特殊的软件。

其作用是向系统提供硬件相关的支持，并且使硬件具有完整的软件接口。

它是实现嵌入式系统底层功能的必要条件。

可以说，驱动程序是控制硬件的软件，掌控着开发板上的各种硬件组件，如：I/O 接口、串口、SPI、I2C、以太网卡、USB 等。

驱动程序将底层芯片中的操作指令转化成标准的 API 接口，使应用程序不需要关心底层驱动的实现方式，直接调用函数即可实现对硬件的操作。

驱动程序设计时需要注意以下几个关键点：1. 确认开发板的芯片型号及其接口对于嵌入式系统，首先需要确认的是芯片型号及其连接方式。

比如：常见的芯片有 ARM、MIPS、21XX、51、AVR、STM32 等，每个芯片都有自己的特性，需要开发人员针对其实际情况进行针对性的编程。

而在开发过程中，还需要考虑板子中各个芯片之间的通讯接口，如：UART、I2C、SPI、以太网、USB 等。

2. 确认硬件集成电路的特性开发人员需要在开始编写驱动程序时，首先通过寄存器分析、参考原始资料等方式，确认硬件集成电路的特性，包括芯片功能、寄存器的作用、位字段定义、寄存器状态、中断处理等方面。

3. 编写具有可移植性的驱动程序代码整个嵌入式系统的软件开发应遵循开放性、扩展性、通用性原则，将有些普适的编程模式和范式抽象成高可复用的程序模块，以提高代码的复用性和可维护性。

二、驱动程序的优化为提高嵌入式系统的性能和资源利用率，还需要对驱动程序进行优化。

1. 适量的硬件资源清单在嵌入式系统中，资源利用与可靠性之间需要进行折衷。

嵌入式开发的书
1. 《嵌入式系统开发之道：基于 ARM Cortex-M 内核微控制器》
- 作者：周立功等
- 推荐原因：本书以 ARM Cortex-M 内核微控制器为基础，系统介绍了嵌入式系统开发的各个方面，内容涵盖硬件设计、软件开发、系统调试等。

2. 《嵌入式 Linux 应用开发完全手册》
- 作者：宋宝华
- 推荐原因：本书全面介绍了嵌入式 Linux 应用开发的各个环节，包括系统构建、驱动开发、应用程序设计等，内容深入浅出，适合初学者和有一定经验的开发者阅读。

3. 《嵌入式系统：硬件、软件与接口》
- 作者：[美]Jean J. Labrosse 著，邵贝贝译
- 推荐原因：本书全面介绍了嵌入式系统的基本概念、设计方法和应用实例，涵盖了硬件平台、操作系统、软件开发等方面，是嵌入式系统开发的经典教材。

4. 《ARM 嵌入式系统开发：软件设计与优化》
- 作者：[美]Steve Furber 著，沈建华译
- 推荐原因：本书以 ARM 处理器为基础，详细介绍了嵌入式系统软件开发的方法和技巧，包括系统初始化、驱动程序设计、实时操作系统等。

5. 《嵌入式系统设计与实践》
- 作者：[美]Michael J. Pont 著，武卫东译
- 推荐原因：本书结合实例，系统介绍了嵌入式系统设计的各个方面，包括需求分析、硬件选择、软件开发、系统测试等，是一本实用性很强的嵌入式开发指南。

这些书籍都涵盖了嵌入式开发的不同方面，从入门到深入，希望能对你有所帮助。

当然，嵌入式开发是一个不断发展的领域，你还可以关注最新的技术动态和相关书籍，以保持学习的持续性。

一、引言随着物联网、智能家居、智能穿戴等领域的快速发展，嵌入式系统作为这些领域的关键技术之一，越来越受到广泛关注。

为了提高学生对嵌入式技术的掌握程度，提升学生的实际动手能力，我校组织开展了嵌入式实训课程。

本次实训以ARM架构为核心，通过实际项目开发，让学生深入理解嵌入式系统的工作原理，掌握嵌入式开发的基本流程和技术。

二、实训目的1. 熟悉嵌入式系统基本概念、硬件平台和开发环境；2. 掌握ARM架构下的编程技术，包括C语言、汇编语言等；3. 学会嵌入式系统软件开发流程，包括需求分析、系统设计、编码实现、调试与优化等；4. 培养学生团队协作能力、创新意识和实践能力。

三、实训内容1. 硬件平台：选用ARM Cortex-M3核心的STM32F103系列单片机作为开发平台；2. 软件平台：使用Keil MDK作为集成开发环境，采用C语言进行编程；3. 实训项目：基于STM32F103单片机的智能家居控制系统。

四、实训过程1. 项目需求分析：根据实际需求，确定智能家居控制系统的功能，包括灯光控制、温度控制、湿度控制等；2. 系统设计：根据需求分析，设计系统硬件结构和软件架构，包括单片机、传感器、执行器、通信模块等；3. 编码实现：使用C语言编写嵌入式程序，实现系统功能；4. 调试与优化：对程序进行调试，解决程序运行中存在的问题，并对程序进行优化，提高系统性能；5. 团队协作：学生分组进行项目开发，分工合作，共同完成项目任务。

五、实训成果1. 完成智能家居控制系统硬件设计，包括电路板设计、PCB制作等；2. 实现智能家居控制系统软件功能，包括灯光控制、温度控制、湿度控制等；3. 编写项目文档，包括需求分析、系统设计、程序代码、测试报告等；4. 学生掌握嵌入式系统开发流程，具备一定的嵌入式系统开发能力。

六、实训总结1. 通过本次实训，学生掌握了嵌入式系统开发的基本流程和技术，提高了实际动手能力；2. 学生学会了ARM架构下的编程技术，为以后从事嵌入式开发工作奠定了基础；3. 学生培养了团队协作能力、创新意识和实践能力，为今后的职业生涯打下了良好基础；4. 实训过程中，教师及时发现并解决学生遇到的问题，提高了教学效果。

嵌入式ARM系统原理与实例开发教学设计一、简介随着人工智能、物联网、智能家居等新兴技术的不断发展，嵌入式系统在各个领域中的应用越来越广泛。

而嵌入式系统中的ARM架构是其中的重要组成部分，是很多嵌入式系统中的首选处理器架构。

为了适应这种发展趋势，本文提出了嵌入式ARM系统原理与实例开发教学设计，旨在帮助学生了解嵌入式ARM系统相关的原理知识，掌握ARM处理器的基本编程方法，提高学生的实际操作能力。

二、教学目标本教学设计旨在帮助学生达成如下目标：1.了解嵌入式ARM系统的基本原理和组成模块。

2.掌握ARM处理器的基本原理和编程方法。

3.学会使用Keil MDK开发环境，进行ARM程序的编译、调试和下载。

4.熟悉ARM系统中常见的外部设备接口，如GPIO、USART、ADC等。

5.掌握ARM系统与外设的通信方式，如SPI、I2C等。

三、教学内容1. 嵌入式ARM系统的基本原理和组成模块1.ARM架构概述2.ARM处理器内部结构3.嵌入式系统中的硬件平台4.嵌入式系统中的软件平台5.ARM架构的优缺点2. ARM处理器的基本原理和编程方法1.ARM指令集概述2.ARM汇编语言程序设计3.ARM C语言程序设计4.ARM系统中的中断机制5.ARM系统中的系统定时器3. Keil MDK开发环境的使用1.Keil MDK软件的安装和配置2.Keil MDK软件的使用方法3.ARM程序的编译和调试4.ARM程序的下载和运行4. ARM系统中常见的外部设备接口1.GPIOART3.ADC4.DAC5.PWM5. ARM系统与外设的通信方式1.SPI2.I2C3.CANB5.Ethernet四、教学方法为了达到教学目标，采用如下教学方法：1.理论讲解：通过PPT和黑板讲解的方式，对嵌入式ARM系统的原理和基本概念进行介绍，让学生了解嵌入式ARM系统的组成结构和基本特点。

2.实验操作：通过实验操作的方式，进行ARM程序开发和测试，让学生掌握ARM程序的基本开发过程和调试技巧。

《嵌入式系统基础教程第2版》习题和思考题解答要点提示版本：1.00版编写完成日期：2014年12月5日机械工业出版社《嵌入式系统基础教程第2版》习题和思考题解答要点提示目录目录简单说明 (1)第1章1.9节习题和思考题 (1)第2章2.5节习题和思考题 (4)第3章3.9节习题与思考题 (5)第4章4.8节习题和思考题 (8)第5章5.6节习题与思考题 (8)第6章6.11节习题与思考题 (13)第7章7.9节习题和实验题 (18)第8章8.7节习题与思考题 (20)第9章9.6节习题和思考题 (26)结束正文共31页 (31)简单说明1，从2014年4月初开始搜集资料、编写、整理、润色和修改，到2014年12月5日结束。

2，本文档给出的习题和思考题都是《嵌入式系统基础教程第2版》图书中各章最后一节段落中列出的习题和思考题。

为了描述简单起见，在文档正文中大多数情况下我们用“第2版教程”一词来代表《嵌入式系统基础教程第2版》图书。

3，对第2版教程中的大部分习题和思考题给出了解答要点提示，但是并非所有习题和思考题都是这样。

如果习题和思考题难度较大，或者需要技术成熟的开发板调试，或者需要较长时间的实验程序编写，对这样的习题和思考题我们不直接提供解答要点提示。

4，在这个文档中的插图编号我们采用“插图x-y”的形式。

其中x表示章号，y表示这一章的插图序号，例如：插图1-1、插图5-1、等。

5，本文档的编写者就是第2版教程的三名编写者，俞建新、王健、宋健建。

第1章1.9节习题和思考题习题1-1 试说明嵌入式系统和PC系统的主要差异在哪些方面？解答要点提示本道题目的解答可以从以下7个方面着手。

（1）嵌入式系统属于专用计算机系统，应用领域比较广泛，用户对象与嵌入式产品关系密切。

而PC 系统属于通用计算机系统，主要以个人用户需要为主，兼顾企业和事业单位的业务需要。

（2）嵌入式处理器的型号比较多，研发嵌入式产品时选型的余地比较大。

《嵌入式系统原理与设计》教学大纲课程名称：嵌入式系统设计，EmbeddedSystemDesign课程性质：专业必修课学分：2总学时：38其中，理论学时：26实验（上机）学时：12适用专业：电子信息工程先修课程：单片原理与接口技术，C语言程序设计，操作系统一、教学目的与要求独第一章嵌入式系统基础（2学时）第一节嵌入式系统概念一、嵌入式的定义二、嵌入式系统的组成三、嵌入式系统的特点四、嵌入式系统的应用五、实时系统第二节嵌入式系统处理器一、嵌入式处理器分类二、微控制器三、嵌入式微处理器四、DSP处理器五、片上系统六、典型的嵌入式处理器第三节嵌入式操作系统一、操作系统的概念和分类二、实时操作系统三、常见的嵌入式操作系统第四节实时操作系统的内核123121234第二章本章重点：1、嵌入式软件开发流程2、板级支持包本章难点：1、嵌入式系统的调试2、板级支持包本章教学要求：1、熟悉嵌入式软件开发特点2、掌握嵌入式软件开发流程3、掌握嵌入式系统的调试4、正确理解板级支持包第三章ARM体系结构（9学时）第一节ARM体系结构概述一、ARM体系结构特点二、ARM处理器结构三、ARM处理器内核四、ARM处理器核第二节编程模型一、数据类型本章重点：1、编程模型2、ARM的寻址方式3、ARM指令集本章难点：1、ARM的寻址方式2、ARM指令集3、ARM920T核本章教学要求：1、熟悉ARM的体系结构2、掌握编程模型3、正确理解ARM基本寻址方式4、掌握ARM指令集5、熟悉ARM内核第四章ARM硬件设计基础（9学时）第一节ARM开发环境简介一、RealViewMDK开发工具简介二、RealViewMDK集成开发环境简介第二节基于ARM的汇编语言程序设计本章实验：汇编语言和C语言程序设计（3学时）本章重点：1、ARM汇编语言2、基于ARM的硬件启动程序3、基于ARM的C语言与汇编语言混合编程本章难点：1、汇编语言程序设计2、C语言与汇编语种汇合编程本章教学要求：1、了解RealViewMDK开发环境2、掌握基于ARM的汇编语言程序设计3、熟悉硬件启动程序4、正确理解C语言与汇编语言混合编程5、了解印制电路板第五章基于S3C2410的系统硬件设计（12学时）第一节S3C2410简介一、S3C2410A的特点二、存储器控制器三、NANDFlash控制器二、键盘和LED控制的编程实例第八节LCD一、LCD显示原理二、S3C2410A的LCD控制器三、LCD显示的编程实例第九节触摸屏一、触摸屏工作原理二、S3C2410A的触摸屏接口三、触摸屏编程实例第十节音频录放一、音频录放的实现原理二、S3C2410A的I2S总线接口三、音频录放的编程实例第十一节USB设备数据收发一、USB接口及编程简介二、S3C2410A的USB设备控制器三、USB设备的收发数据编程本章实验：I/O接口（3学时）触摸屏控制（3学时）1、2、1、2123第六章一、设备文件二、设备驱动三、控制方式第四节Linux的使用一、Linux常用命令二、vi编辑器的使用三、make工具和gcc编译器本章重点：1、Linux操作系统的基本结构与特点2、Linux设备管理本章难点：1、Linux的内核结构2、Linux设备管理本章教学要求：1、掌握Linux操作系统的基本结构与特点2、熟悉Linux操作系统的使用第七章嵌入式Linux软件设计（2学时）第一节Bootloader引导程序一、Bootloader的启动过程1、2、1、2、驱动程序开发和应用程序开发本章教学要求：1、掌握BootLoader引导程序的2、掌握Linux的移植3、正确理解基于Linux操作系统驱动程序和应用程序的开发第八章图形用户接口MiniGUI（1学时）第一节MiniGUI简介一、MiniGUI的功能特色二、MiniGUI的技术优势第二节MiniGUI在Linux下运行环境的建立一、MiniGUI在Linux下的运行环境二、安装资源文件三、配置安装MiniGUI库文件第三节MiniGUI在DVFB上的仿真应用第四节在Linux下S3C2410FrameBuffer的启动一、FrameBuffer简介二、FrameBuffer驱动的添加三、FrameBuffer设备文件的添加四、FrameBuffer测试程序的编写121、212341、课程总评成绩由平时成绩（30%）和其末考试成绩（70%）组成，其中平时成绩包括作业、实验报告和考勤以及期中考试成绩和单元测验。

基于ARM芯片的小型嵌入式系统设计与程序开发随着技术的飞速发展，越来越多的小型嵌入式设备出现在我们的生活中，如智能手表、智能家居、智能车等，这些设备都需要嵌入式系统的支持。

而基于ARM芯片的小型嵌入式系统，具有低功耗、高性能、易于开发和广泛应用等优点，成为了当前最为流行和常用的嵌入式系统之一。

基于ARM芯片的小型嵌入式系统设计需要考虑以下几个方面：首先，要根据嵌入式设备的不同使用场景，确定合适的芯片型号和外围器件，以保证系统的稳定性和性能。

ARM芯片的种类很多，如Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-A53等，不同芯片具有不同的处理能力和功耗。

因此，在选择芯片型号时，需要考虑到嵌入式设备的具体应用场景，如是否需要高性能处理、是否需要低功耗等。

其次，需要根据系统的需求（如需要哪些功能，需要支持哪些接口等），进行硬件电路设计，确定适当的外围器件。

硬件电路设计包括各种传感器、存储器、通讯接口等，其中，存储器和通讯接口是非常重要的一部分。

存储器主要用于存储程序代码和数据，而通讯接口则用于与外部设备进行通讯。

因此，在进行硬件电路设计时，需要考虑到存储器容量大小和通讯接口的类型和数量等。

最后，进行开发板的设计和制作，在开发板上安装合适的软件操作系统，如uC/OS、FreeRTOS等，并进行程序开发。

程序开发主要包括开发设备驱动程序、编写应用程序和测试程序等。

在ARM芯片上开发程序，可以使用Keil等集成开发环境（IDE）进行程序开发和调试，也可以使用GNU工具链进行程序开发。

总之，基于ARM芯片的小型嵌入式系统设计需要进行硬件电路设计、开发板设计和软件程序开发等多个方面的工作。

虽然工作量比较大，但随着市场需求的不断增加，基于ARM芯片的小型嵌入式系统已成为未来的趋势。

ARM设计和嵌入式系统开发随着科技的发展，嵌入式系统的运用越来越广泛。

嵌入式系统是一类具有特定功能的计算机系统，主要应用于各种电子设备中，例如手机、电视、汽车等。

ARM设计及其开发嵌入式系统是一门不可或缺的技术。

一、ARM设计的基本概念ARM，全称为Advanced RISC Machines，即优化的精简指令集计算机。

ARM架构具有高度可制定性、低功耗、高效能和低成本等优点，可以处理来自不同应用领域的复杂问题。

二、ARM设计的应用场景在智能手机和平板电脑等行业中，ARM处理器具有出色的应用。

它们能够支持更高的时钟速度，并达到更高的效率。

此外，ARM处理器还广泛应用于能源管理、智能电网、自动驾驶汽车、工业自动化和可穿戴设备等领域。

三、嵌入式系统的开发流程嵌入式系统开发是一项复杂的任务，整个开发过程需要经历多个阶段，包括系统规划、硬件设计、软件设计和测试等。

1.系统规划系统规划需要确保系统的设计符合需求，并能够在特定的环境中正常工作。

在规划阶段，需要分析用户的需求，确定系统的目标和功能，盘点硬件和软件的资源，以及确定数据流程和输入输出。

2.硬件设计硬件设计阶段需要实现系统的电子组件。

在设计时，需要选择适当的硬件平台、器件和接口，并根据用户需求编写设备驱动程序。

3.软件设计软件设计是嵌入式系统开发的最重要的一个步骤。

在这个阶段，需要编写驱动程序、应用程序和底层函数等。

4.测试测试是确保系统正常工作的最终阶段。

在测试时，需要使用不同的方法来验证系统的功能。

包括单元测试、模块测试以及整体测试等。

四、嵌入式系统的关键应用相比于传统的计算机系统，嵌入式系统具有更广泛的应用领域。

例如，它们在自动化和控制系统中可以帮助机器人和其他设备智能化、提高能源效率，和尽量减少环境影响。

此外，还可以在交通、制造和医疗保健等行业中应用。

例如，在汽车制造业中，嵌入式系统可用于实现自动驾驶技术，帮助人们实现更安全和更高效的交通方式。

嵌入式系统设计的关键技术嵌入式系统是现代电子科技中的一项重要发展，它们为各种电子设备提供了核心控制技术，可广泛应用于机器人、智能家居、医疗设备、汽车、航空航天等各个领域。

嵌入式系统设计的关键技术对其实现效能、性能、稳定性等方面影响重大，下面介绍一些关键技术。

一、处理器技术处理器是嵌入式系统中最重要的组成部分，嵌入式处理器的性能直接决定系统的效能，而功耗、面积、芯片数量则是成本和体积的主要考虑因素。

因此，处理器的设计和选择至关重要。

现在，市场上主流的处理器有x86、ARM和MIPS等，其中ARM的应用最为广泛。

基于ARM技术的MCU（微控制器）可以实现低成本、低功耗的高效嵌入式系统设计。

同时，MCU的架构比较简单，容易掌握和开发，对于初学者和中小规模项目比较友好。

二、储存技术嵌入式系统的应用场景多样，对于存储媒介的要求也不一样。

一些设备比如无人机、汽车等需要较高的储存速度和抗震抗压等特殊性能，而一些医疗设备、智能家居等则只需要一个小巧的存储设备。

传统的嵌入式存储设备包括Flash、EEPROM、NOR等，它们具有容量小、速度慢、寿命短等特点。

而随着科技的进步和嵌入式系统的普及，一些新型存储技术也应运而生，如：FRAM、MRAM、PCRAM、ReRAM等。

这些技术在容量、储存速度、寿命、耗电量等方面的表现更为优越。

三、系统架构设计技术嵌入式系统的架构设计是系统工程师必须掌握的重点。

一般，嵌入式系统的架构设计考虑因素包括应用场景、模块化设计、程序复杂度、接口设计、电源管理等方面。

如何合理设置嵌入式系统的结构，选择合适的传感器和执行器，合理管理硬件资源，可以实现嵌入式系统的控制能力，从而更好地完成目标。

四、软件架构设计技术嵌入式系统通常需要足够的软件支持，从芯片驱动程序到操作系统、应用程序，软件是嵌入式系统架构中不可或缺的一部分。

对于嵌入式系统软件设计人员来说，需要考虑的方面相当繁多。

如何设计实时性较强的操作系统、如何使用开放源代码工具构建嵌入式系统、如何选择适合的编译器等等。