嵌入式缩小版
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嵌入式开发板学习从零建立Linux最小系统iTOP-4412开发板不仅可以运行Android,还可以运行简单的Linux最小文件系统。
最小Linux 系统“麻雀虽小,五脏俱全”,它不带图形界面的Linux 系统,剔除干扰因素便于理解,用来学习Linux系统编程非常合适。
另外,Linux最小系统占用的内存空间很小,也经常用于不带图形界面的项目。
1.最小Linux系统简介制作文件系统需要使用到Busybox工具。
BusyBox是一个集成了一百多个最常用Linux命令和工具的软件。
BusyBox 包含了一些简单的工具,例如ls、cat和echo等等,还包含了一些更大、更复杂的工具,例grep、find、mount以及telnet。
有些人将BusyBox 称为Linux 工具里的瑞士军刀。
简单的说BusyBox就好像是个大工具箱,它集成压缩了Linux 的许多工具和命令,也包含了Linux 系统的自带的shell。
Busybox的下载网址是/,这是一个开源的程序,并且一直在更新中,这里使用的版本是busybox-1.21.1.tar.bz2。
2.配置最小系统在虚拟机的Ubuntu的目录“/home”下新建目录“mkdir minilinux”,这个目录可以根据个人习惯建立,并不是强制要求。
拷贝busybox-1.21.1.tar.bz2(这个软件在对应的实验视频目录文件下)到虚拟机的Ubuntu系统上的目录“/home/minilinux”下,然后在目录“/home/minilinux”下,执行解压命令“tar -xvf busybox-1.21.1.tar.bz2”解压,进入解压出的busybox-1.22.1目录中。
Busybox的编译配置和Linux内核编译配置使用的命令是一样的,下面配置Busybox,如下图所示,使用命令“make menuconfig”,会出现Busybox的配置界面,如下图所示。
通信课程设计嵌入式系统最小系统硬件设计2010-10-3目录引言 (2)嵌入式最小系统 (2)SEP3202简述 (3)最小系统硬件的选择和单元电路的设计 (3)(一) 电源电路 (3)(二) 晶振电路 (5)(三) 复位及唤醒电路 (5)(四) 存储器 (6)1. FLASH存储 (7)2. SDRAM (8)(五) 串行接口电路设计 (8)(六) JTAG模块 (9)(七) 扩展功能(LED) (10)参考文献 (11)引言嵌入式系统是以应用为中心,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。
本文主要研究了基于SEP3202(内嵌ARM7TDMI处理器内核)的嵌入式最小系统,围绕其设计出相应的存储器、总线扩展槽、电源电路、复位电路、JTAG、UART等一系列电路模块。
嵌入式最小系统根据IEEE的定义,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。
这主要是从应用上加以定义的,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。
不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓,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。
嵌入式最小系统即是在尽可能减少上层应用的情况下,能够使系统运行的最小化模块配置。
以ARM内核嵌入式微处理器为中心,具有完全相配接的Flash电路、SDRAM电路、JTAG 电路、电源电路、晶振电路、复位信号电路和系统总线扩展等,保证嵌入式微处理器正常运行的系统,可称为嵌入式最小系统。
对于一个典型的嵌入式最小系统,以ARM处理器为例,其构成模块及其各部分功能如图1所示,其中ARM微处理器、FLASH和SDRAM模块是嵌入式最小系统的核心部分。
微处理器——采用了SEP3203;电源模块——为SEP3203内核电路提供2.5V的工作电压,为部分外围芯片提供3.3V的工作电压;时钟模块(晶振)——通常经ARM内部锁相环进行相应的倍频,以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入。
来,嵌入式系统的发展在国内可谓如火如荼,很多公司都急需嵌入式系统方面的开发人员。
然而,在高校中,嵌入式系统的教学却较为滞后,很多高年级的本科生和刚入学的研究生都苦于不知从何学起。
在本文中,笔者将根据自己的嵌入式系统开发和教学经验,简要介绍嵌入式系统的学习方法,力求能帮助初学者找到一条入门之路。
什么是嵌入式系统?学习嵌入式系统,首先应该明确什么是嵌入式系统,否则费力去学,却不知所学为何物,岂不惘然?嵌入式系统的定义很多,这也是困扰嵌入式系统学习的一个因素。
笔者根据自己开发和教学过程中的理解,以及对各种嵌入式系统的应用进行总结,提出了嵌入式系统的简单定义:嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称,这个定义突出嵌入式计算机系统和普通计算机系统的共性。
下表列出了嵌入式系统的一些典型的应用:智能机器人(S D R 4,火星登陆车)娱乐和消费电子(Gameboy Advance,Sony PSP)网络通信产品(Smartphone)军用设备(军用PDA )汽车(车载导航,自动驾驶,娱乐系统)智能仪器(虚拟仪器)安全防护(防火,防盗)环境保护(探空气球)银行和商业消费(ATM)以火星登陆车为例来分析一下嵌入式系统的定义。
火星登陆车虽然听起来感觉在技术上有些高不可测,但是本质就是嵌入式计算机系统的应用,其核心就是一个计算机系统,而这个计算机系统的组成同传统的计算机系统在本质上没有什么差别。
两者的显著不同之处就在于,用于火星登陆车的计算机系统被安装到了火星登陆车上。
当然,一个计算机系统能够被安装在火星登陆车上,是需要进行很多特殊设计的。
但是从本质上讲,嵌入式系统的核心概念还在计算机系统。
嵌入式系统学习的重点也在计算机系统上。
一方面,学习者需要牢固掌握计算机系统本身的概念,更重要的是学习嵌入系统的开发过程同传统计算机系统开发过程的差别。
这里需要指出的是,很多学习者本来就没有从事过完整计算机系统的开发,高校的教学是以程序设计为中心的,计算机系统的构成,操作系统的原理,编程语言等课程都是为了能够让学生更好的使用计算机系统进行程序设计,在现有的计算平台上来设计实现各种应用,学生一般没有机会学习一个完整的计算机系统是如何构建,并亲身参与到构建的每一个过程。
小内存嵌入式设备软件的差分升级设计小内存嵌入式设备软件的差分升级设计随着科技的不断发展,嵌入式设备在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
嵌入式设备指的是那些集成了计算机功能和特定任务的硬件设备,通常运行在嵌入式操作系统上,并且有着内存容量非常有限的特点。
由于其资源受限的特性,为嵌入式设备设计可靠、高效的软件变得尤为重要。
本文将着重探讨小内存嵌入式设备软件的差分升级设计。
一、差分升级的概念差分升级,也称为增量升级,是指只更新软件的部分内容,而不是整体替换旧版本软件的方式。
相对于完整升级,差分升级有着明显的优势。
首先,它可以大大减小升级包的大小,节省了带宽和存储空间的消耗。
其次,差分升级只需要更新差异部分,减少了升级过程中的数据传输时间和设备重启次数,可以大大提高用户体验。
二、小内存嵌入式设备的软件升级挑战小内存嵌入式设备的软件升级设计面临着一些挑战。
首先,由于内存容量有限,差分升级需要在尽可能小的存储空间中实现。
其次,设备的处理能力有限,软件升级的速度不能过慢,以免影响用户体验。
另外,设备的稳定性和可靠性对于嵌入式设备来说至关重要,而软件升级可能带来未知的风险。
三、小内存嵌入式设备软件的差分升级设计方案针对小内存嵌入式设备的软件升级挑战,我们可以采取以下方案来设计差分升级。
1. 压缩和增量编码:首先,我们可以借助压缩算法和增量编码技术来减小差分升级包的大小。
通过对新旧版本软件进行差异比较,抽取出差异数据,并对其进行压缩和增量编码,可以大大减小升级包的大小。
这样一来,即使设备的存储空间有限,也可以顺利完成差分升级。
2. 分阶段升级:由于嵌入式设备的处理能力有限,大容量的升级包可能导致升级过程缓慢甚至失败。
因此,我们可以将升级过程分为多个阶段,逐步升级设备。
这样可以提高升级的成功率和速度,减少升级过程中可能出现的问题。
3. 完整性检验机制:为了保证软件升级的可靠性,我们需要设计完整性检验机制来确保升级包的完整性。
YX-3.0嵌入式控制系统2.81版使用说明目录一、软件概述……………………………………………………………………………2页二、软件操作…………………………………………………………………………2~24页1、控制卡参数设置……………………………………………………………3~7页2、软件参数设置…………………………………………………………………7~9页3、定时开关屏及亮度设置………………………………………………………10页4、添加数码时间………………………………………………………………11~13页5、添加图片……………………………………………………………………13~16页6、添加文本………………………………………………………………………16页7、添加文档……………………………………………………………………16~18页8、添加单行文档…………………………………………………………………18页9、添加模拟时间………………………………………………………………18~19页10、添加数据表格……………………………………………………………19~20页11、添加手动表格……………………………………………………………20~22页12、添加正/倒计时……………………………………………………………22~23页13、添加农历………………………………………………………………………24页14、添加传感器……………………………………………………………………25页15、保存和发送……………………………………………………………………25页16、集群发送…………………………………………………………………25~26页三、USB 磁盘拷贝操作说明………………………………………………………27~28页一、软件概述嵌入式显示屏软件V2.81(又称多功能异步显示屏软件)是在嵌入式显示屏软件V2.15的基础上,根据市场需求全新推出的LED控制系统,功能多样且实用,操作界面直观,步骤简易。
WORD中图片的嵌入式与非嵌入式的区别word中处理图片与文字间的版式的方法可以分为两种:一种是嵌入式,一种是非嵌入式(如四周环绕、紧密环绕、上下型环绕等)。
一、嵌入式嵌入式,就是把图片当成文字一样处理,好处是图片与文字段落间的关系是不变的,当你对整篇文档进行调整时不用担心图片错乱,与文字不对应的问题。
有时候我们拿到一份文件,页数太多,想调整一下行距字号等,以减少文件页数,但希望图片能够保持原有位置和大小不变。
这时,如果文件中的图片都是非嵌入式的,一旦调整了行距或字号等参数,图片往往会发生错乱,要想图文对应必要有一翻痛苦而漫长的调整。
如果图片是嵌入式的,则不会存在这种问题。
嵌入式图片也有缺点,就是嵌入式图片造成的空白难以处理,特别是左右两边的留白。
如下图。
图片比较瘦高,且刚好到达页面底部,因底部所留空间高度不足,导致图片被移到了下一页,同时该页留出了很多空白。
此时,可以通过缩小图片大小使图片回到该页底部,或者在不影响阅读与理解的前提下,把图片下方的文字段落移动到该页底部。
但不一定能达到想要的效果。
对于该图两边的空白,在不改变图片版式的条件下,似乎是没有办法调整的。
因为文档页面一般都是纵向的,所以,嵌入式不适用于这种瘦高型的图片,而更适用于宽矮型的图片。
二、非嵌入式非嵌入式,图片是浮动的,图片位置的调整是非常灵活的。
非嵌入式图片为我们提供了更加灵活多样的排版,使文档布局更加合理。
但缺点也是显而易见的,如前所述,就是在调整文档时,图片容易错乱。
有时候可能是多按了一个回车,就可以导致全文的混乱,可以说是牵一发而动全身。
其实这些问题是可以在一定程度上避免的。
如下图,选中了一个版式为四周型环绕的图片,其左侧有一个船锚一样的标志,这是图片的锚点。
这个船锚标志很形象地说明了非嵌入式图片与文字段落间的关系:文字段落就像大海,非嵌入式图片就像是船,船锚标志就像是船上抛到海里的锚,锚与船之间有绳索连接,从而使图片(船)不会随波逐流,漂向未知的地方。
嵌入式系统的特点:1、面向特定应用;将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术等和各个行业具体应用相结合的产物;2、嵌入式系统的硬件和软件必须高效率设计、量体裁衣、去处冗余,力争实现更高的性能;3、嵌入式软件是实现嵌入式系统功能的关键a)固化b)质量高、可靠性高c)部分要求具有实时处理能力;4、和具体用用有机地结合在一起,其升级换代和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。
5、嵌入式系统本身不具备自开发能力,其开发需要特定的开发工具和环境。
嵌入式系统的共性:1、处理器多样化,有共性,如总线、中断结构2、开发人员需要关心硬件细节3、软件开发在内核层、外层编程4、与通用软件开发人员不同,嵌入式系统开发人员,特别是系统产品的设计师,必须掌握硬件、软件的知识,进行软硬件系统的综合设计5、嵌入式系统软件开发人员可能使用多种操作系统平台,但总体结构类似6、操作系统、编程语言和开发工具的多样性7、根据应用选软件平台和硬件平台8、开发往往需要专业人员协作完成嵌入式系统硬件:a)由嵌入式处理器及各种外围电路组成b)PC符合wintel结构,有标准、规范的硬件结构,而嵌入式系统面向领域,其硬件结构、IO类型与数量各有不同c)包括:嵌入式处理器(或嵌入式微处理器、微控制器、DSP、SOC、FPGA)、多样的存储介质、复位电路、时钟电路、总线控制、丰富的IO接口。
d)嵌入式处理器的分类i、嵌入式微控制器:计算性能较低,但集成了丰富的外设,如ROM、FLASH,适合低端实用ii、嵌入式微处理器:较为通用,处理性能好,适合高端应用,如ARM、PowerPC、MIPS、X86、68K等iii、SoC:集成度最高,通常只需设计基本的外围电路即可工作,一个片子就是一个系统iv、DSP:面向信号处理领域,如多媒体处理等v、FPGA、CPLD:可编程逻辑允许通过软件在线改变硬件中的逻辑,实现功能的可重构。
Vi、嵌入式并行计算芯片:片内有数十上百的计算单元并行工作,提高计算效能e)嵌入式处理器的特点i)可以支持实时多任务能力ii)具有功能很强的存储区保护功能,避免存储区错误导致的系统异常iii)可扩展、系列化的处理器结构iv)功耗低,很好地支持移动嵌入式设备v)集成度高,既有丰富的IO功能和种类嵌入式软件系统:a)嵌入式操作系统:Linux、VxWorks、WinCE等b)嵌入式应用软件,不同系统不同应用嵌入式系统的开发工具:a)硬件开发工具:仿真器、示波器等b)软件开发工具:交叉编译、链接、定位、调试软件。
编程语言常用C、嵌入式JAVA等c)可能使用汇编语言i、开发小系统,减少编译后代码量ii、操作与具体平台相关时,其功能需要用特定汇编语言实现iii、提高效率d)特点:i、更好的硬件适应性,良好的可移植性,支持尽量多的硬件平台ii、体积小,占用更少的存储资源iii、高可靠,为应用提供良好支持iv、针对网络化嵌入式应用,提供网络协议支持,支持精简TCP/IP等协议v、针对部分领域,提供嵌入式GUI支持vi、针对部分领域,要求EOS具有实时性。
嵌入式系统不等于实时系统。
Vii、可裁剪性,如设计成为内核结构和模块化结构嵌入式系统的发展趋势:1、硬件:a)单片机方向b)复杂单片机系统c)DSP系统d)片上系统SoC 2、软件:a)采用EOS b)VxWorks、Windows Embedded、Linux应用越来越广3、系统发展:a)开发平台完备化b)系统网络化c)性能提高d)友好的人机界面e)基本无法垄断4、后PC时代的到来,计算机技术、信息技术和网络技术的进一步融合,使得客户端设备向智能化、数字化、轻巧便利、易于控制等方向发展5、嵌入式技术以其灵活、高校和高性价比的解决方案在各种客户端设备中得到广泛应用。
伴随着信息技术与网络技术的高速发展,嵌入式技术已被广泛应用与科学研究、工程设计、军事技术等方方面面,成为后PC时代IT领域发展的主力军。
6、嵌入式计算->网络化嵌入式计算7、网络化嵌入式计算->智能化嵌入式计算中断技术,参考教材三四章基础知识:汇编语言:微处理器上可执行的机器指令的可读形式。
寄存器:用于存放相关数据,由一组触发其组成1、通用寄存器:存放正在计算的值2、专用寄存器:存放特定的数值,如程序计数器(下一条要执行的指令地址)、堆栈指针(通用对战的栈顶地址)变量:实际代表了指向该变量的地址。
累加器:部分处理器只能在累加器中进行加法运算,但大多数处理器中任意寄存器都能进行标准算术运算和位运算。
跳转指令:使程序指针无条件的跳转到指定位置。
条件跳转指令:在某个条件为真时才跳转。
中断向量表:由中断号和终端服务程序指针组成的表(Added by Zhan),可能固定,部分可通过软件方式进行设置。
保存上下文:将所有寄存器压栈。
恢复上下文:中断程序结束后弹栈。
禁止中断:1、系统在做某些处理的时候需要禁止响应中断2、为了解决数据共享问题3、通过设置寄存器状态实现。
不可屏蔽中断:1、有些中断是不可屏蔽的,如电源故障、核泄漏……2、(挡住了……)一些常见问题:i、CPU如何让探测到中断请求?(1、没一条指令结束,查询有无中断2、8086查询顺序:被零除》溢出》INT n》NMI》单步)ii、如何知道中断向量表在什么地方?(1、固定,如80186-》0x00000。
2、不固定,允许用户设置和获取)iii、一条指令在执行中,微处理器可否被中断?(1、通常不行,结束才查询2、例外:单条指令移动大量数据)iv、两个中断同时产生,优先响应哪个?(1、通过优先级决定)v、一个中断请求能否中断另一个中断程序?(1、大多数处理器允许嵌套;2、某些处理器需要手动开中断:X86;3、普遍规律:高优先级能中断低优先级)vi、中断被禁止的情况下,中断请求如何处理?(1、大多数情况下,请求会被记录,等到允许时再处理2、若此期间发生多个中断,则按优先级排序3、中断并没有被真正禁止,只是推迟执行)vii、如果忘记开中断?(1、该终端程序将不会再被执行,任何跟其相关的处理都会受到影响)viii、如果禁止或允许一个已经被禁止或允许的中断会怎样?(1、不会怎样)ix、微处理器启动时中断是禁止的还是允许的?(1、禁止,在初始化中开中断)共享数据问题:定义:程序逻辑需要的数据与其他程序的逻辑使用的数据(可能被其他程序使用)存在交叉(PPT挡住了,Added by Zhan)例如:程序里一个for循环,循环变量为一个全局变量,当循环到49时被中断,在中断里循环变量被直接改为99。
后果:程序正常逻辑被干扰,跳过了本该执行的50次循环。
特征:1、任务代码和中断共享一段内存2、只有中断发生在两条关键指令间时,才会出现异常,否则程序正常运行3、因为指令执行时间极短,所以中断出现在关键指令间的概率并不高,问题存在但很难发现4、什么时候发生问题:最要命的时候解决:1、“原子操作”:执行的最小单位,不可拆分和中断a)之所以产生共享数据问题是因为任务代码中使用共享数据操作不是原子的(被中断了)b)关中断可保证数据访问的原子性2、“临界区”:将必须是“原子的”以保证系统正常运行的指令集合定义为“临界区”3、注意:即使单条C语句一样可能发生数据共享:在16位机子上执行long a=1; 实际上赋值被拆分为几条汇编语句,中间可以被中断。
嵌入式软件体系结构:嵌入式软件的组成:1、初始化引导代码2、板级支持包3、操作系统4、通信协议栈5、图形用户界面6、应用软件监控程序Monitor:1、运行在嵌入式系统中的一段代码,具有与用户进行交互、管理系统资源的功能,具有操作系统内核的一小部分功能。
2、嵌入式系统运行时,通常不需要监控程序的干预3、目前监控程序作用逐渐减少,只用于一些小的嵌入式系统4、有的驻留在ROM种提供给用户在开发时使用,提供下载调试固化等功能。
板级支持包BSP:1、作用:对不同人员有区别a)应用开发者:仅将其看作硬件功能调用函数的底层支持函数库。
b)操作系统剪裁配置者:是对底层硬件的屏蔽层,只涉及对其配置,而不对具体硬件进行调整。
C)硬件及驱动开发者:要涉及硬件,并提供相应硬件的驱动程序,要直接与BSP打交道d)BSP开发者:根据嵌入式操作系统设计BSP,向下屏蔽、驱动硬件,向上为操作系统提供接口。
包含功能:a)系统上电时对硬件初始化b)为操作系统访问硬件驱动程序提供支持c)集成的硬件相关和无关的操作系统所需的引导模块BIOS:a)开机自检,初始化DRAM、主板芯片组、显卡等,记录系统设置并保存在CMOS 中,将常住程序库常驻于特定内存供OS及应用程序调用b)目的是尽可能全面和通用,使OS加载时可直接使用硬件,支持对主板上的所有芯片的控制、读写,还为其他程序提供接口。
C)还加入对即插即用、电源管理、防病毒等功能的支持d)与OS无关BSP与BIOS的区别:a)不是独立执行的软件,而是一个支持包b)其中的初始化代码设置、检测CPU、内存等硬件,使后续程序在已知CPU状态下运行c)和操作系统相关,包含系统有关的基本驱动,部分工作与BIOS类似d)可以编程修改BSP,在BSP中加入与本系统无关的驱动或程序BSP包含的功能及嵌入式系统运行流程:a)复位向量入口,此时中断被禁止b)设置处理器工作模式,通常使用复位时的缺省状态c)设置RAM和ROM的工作参数,包括DRAM的刷新参数、地址空间分配等,至此嵌入式系统的处理器和存储子系统达到运行状态d)设置操作系统运行时使用的数据段、堆栈空间等e)根据需要设置中断向量,也可在其他时间设置,但一定要在中断允许之前f)操作系统初始化g)进入用户应用嵌入式软件开发的形式:a)基于裸机的开发(i、无操作系统,系统架构简单ii、应用软件除了完成特定任务的处理外,还包括底层硬件的初始化与管理等工作iii、通常通过多中断实现简单的多任务运行iv、开发的软件与特定硬件结合,难以在其他平台运行v、是和硬件简单,系统功能较少的系统,如冰箱、玩具等vi、完成特定的工作,如数据采集、通信、控制等,可作为复杂系统中的一个子系统。
)b)基于嵌入式操作系统:(i、嵌入式操作系统(EOS)作为嵌入式硬件和软件的中间层ii、EOS完成对系统硬件资源的管理,如内存、IO、文件系统等iii、(挡住了)iv、EOS的复杂程度取决于应用需求,如是否需要实时、抢先式调度、调度是否引起优先级反转v、主要应用于复杂多功能的嵌入式系统开发vi、软件体积变大,操作系统级应用软件运行需要更多RAM及存储空间,中低档单片机难以胜任)完整的嵌入式操作系统:1、内核2、文件系统3、人机界面4、设备驱动等单片机系统开发流程:a)用户需求b)选择处理器、设计硬件平台c)在硬件平台上编写软件d)如果硬件系统有问题,修改硬件平台e)如果软件未通过测试,重新编写f)系统整体测试g)结束复杂系统开发流程:a)用户需求b)选择嵌入式处理器、设计硬件平台c)选择合适的操作系统d)在操作系统的基础上开发应用程序e)如果未通过测试,重新从选择操作系统开始f)系统整体测试g)结束嵌入式软件体系结构四种结构:1、轮转结构(Round-Robin)2、带有中断的轮转结构(Round-Robin with interrupt)3、函数队列调度结构(function-queue-scheduling)4、实时操作系统结构(real-time operating system)轮转结构:1、软件中只有一个循环不停执行,该段循环代码顺序查询条件,执行相应分支2、响应时间要求高的任务不易满足3、不易于维护和使用带有中断的轮转结构:1、在循环中调用相应的函数完成相应的操作,可以看做“后台行为”,也可以叫做“任务级”2、中断服务程序处理异步事件,设相应标志,可以看做“前台行为”,也叫“中断级”3、中断优先级没有完全体现出来(在中断中无论以什么顺序设标志,循环中始终以一种顺序执行)函数队列调度结构:1、Main不再按照严格的顺序执行2、只需对函数指针进行排队过程进行调整,即可依据任何可达目标的优先级方案来调用函数。