嵌入式培训ppt

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嵌入式系统PPT优秀课件

四层，各有其特点。下图显示了嵌入式系统的软件体系。
设备驱动层是嵌入式系统中必不可少的重要部分；使用任何外部设备都需要有相应的驱动程序的支持，它为上层软件提供了设备的操作接口。上层软件不用理会设备的具体内部操作，只须调用驱动层程序提供的接口即可。驱动层一般包括：
硬件抽象层(HAL)
板级支持包(BSP)
相关统计表明，2012 年我国电子制造规模达 5.45 万亿元，位居世界第二；电视、程控交换机、笔记本电脑、显示器和智能手机等主要电子信息产品的产量居全球首位。
我国嵌入式系统的应用主要分布在电信、医疗、汽车、安全和消费类等行业。来自 2010-2011 年度的行业调查数据显示，目前嵌入式产品应用最多的三大领域：
硬件层，是整个嵌入式系统的根本，如果现在单片机及接口这块很熟悉，并且能用C和汇编语言来编程的话，从嵌入式系统的硬件层走起来相对容易，硬件层
也是驱动层的基础，一个优秀的驱动工程师是要能够看懂硬件的电路图和自行完成CPLD的逻辑设计的，同时还要对操作系统内核及其调度性相当的熟悉的。
嵌入式系统的软件体系是面向嵌入式系统特定的硬件体系和用户要求而设计的，是嵌入式系统的重要组成部分，是实现嵌入式系统功能的关键。嵌入式系统软件系统和通用计算机软件体系类似，分成驱动层、操作系统层、中间件层和应用软件层等
中间件是用于帮助和支持应用软件开发的软件，通常包括数据库、网络协议、图形支持及相应开发工具等。例如，MySQL、TCP/IP、GUI等都属于这一类软件。
MySQL[1] 是一个关系型数据库管理系统，是一个数据库
TPC/IP 是通信协议 GUI：（Graphical User Interface）图形用户界面
三大领域所占比例之和接近60%

《嵌入式系统安全》PPT课件

2021/1/15
12
嵌入式系统安全
ARM的TrustZone技术
TrustZone技术，已被用来保护在芯片上或不在芯片上的存储器和外围设备免受软件攻击。
通过对系统的精心设计，TrustZone可以额外地提供安全措施以抵抗一些硬件攻击。例如，将可信的代码放入 SOC内部存储器，并保证置于外部存储器的硬件表 walker 列表不能指向内部存储器或敏感程序(TLB的再次写入会失败)。因此，有进入外部存储器的许可并不能提供进入敏感资源的许可。
使用一个分立的安全处理器来控制系统内的其他处理器对系统资源的访问，可以在多处理器SOC中广泛应用；在这些应用中，被保护的资源的属性决定了额外的花费和复杂度是合理的，比如机顶盒。
2021/1/15
9
嵌入式系统安全
从体系架构的角度解决安全性问题
将集成电路的包装去除，使它运行并用探针进行探查，可获得某人的iTunes密码。然而，对系统的成功破解如果真正造成了巨大的经济损失（如攻击一个销售点终端或敏感军事政府设备），这个攻击必然是高度复杂的，而且其攻击必须得到大量的资金支持。Βιβλιοθήκη 2021/1/158
嵌入式系统安全
从体系架构的角度解决安全性问题
在需要DMA控制器的系统中，保护程序免受攻击的策略包括：将DMA控制器置于防火墙之后，并确保所有接口都内置于SOC内部。如果除了将存储器置于SOC外部别无选择，那么就应该考虑对与存储器间的数据传输使用加密方案。这会使系统免受较低级别的攻击。
2021/1/15
4
嵌入式系统安全
攻击方法
软件攻击：依赖于攻击者在执行环境中获得足够的特权，以便能
控制和获取敏感的装置及数据。

《嵌入式软件开发》课件

VxWorks
VxWorks是一种实时操作系统，广泛应用于航空航天、军事等领域。它具有高度的可靠性和实时性，能够满足严苛的实时任务需求。
03
Android
Android是一种基于Linux的开源操作系统，主要用于移动设备。由于
其开放性和丰富的应用生态，Android也被广泛应用于嵌入式领域，如
智能家居、物联网设备等。
数据加密、数据备份与恢复
数据安全与隐私保护问题是嵌入式软件开发中不可忽视的问题之一。由于嵌入式系统通常涉及到敏感数据和隐私信息，如果程序中存在数据泄露或数据损坏问题，会导致严重的信息安全和隐私侵犯问题。
解决方案：对敏感数据进行加密处理，使用数据备份与恢复机制，确保数据的完整性和安全性。同时加强用户隐私保护意识，避免敏感信息的泄露和滥用。
时钟管理问题
时钟不准确、时钟同步
时钟管理问题也是嵌入式软件开发中常见的问题之一。由于嵌入式系统的时钟资源有限，如果程序中存在时钟不准确或时钟同步问题，会导致
系统时间错误或数据采集错误。
解决方案：使用高精度时钟源，优化时钟配置，实现时钟同步和校准，确保系统时间的准确性。
多任务并发问题
01
任务优先级、任务同步
外设接口
用于连接外部设备，扩展嵌入式系统的功能。
嵌入式系统的软件架构
操作系统
负责资源管理和任务调度，提供系统服务。
驱动程序
用于管理硬件设备，实现与操作系统的通信。
应用程序
实现特定功能的软件，直接与硬件交互。
嵌入式中间件
提供跨平台的通信和数据交换服务。
嵌入式软件开发工具与环境
IDE（集成开发环境）
《嵌入式软件开发》PPT课件

嵌入式软件开发技术与方法 PPT课件

30%
20%
10%
0% 4-bits
8-bits 16-bits 32-bits 64-bits Special
Programming Languages
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Assemble C language C++
Java
language
1998-99 1999-00 2000-01
28
软件仿真开发环境
嵌入式软件开发人员只需要了解所使用的编程语言、编译器及其使用方法、操作系统系统 API接口及系统函数，就可以实施并完成嵌入式软件的程序设计，生成虚拟机环境下可运行的可执行程序。
可以在宿主机环境下查看到运行的结果，进行运行结果的分析，并反复进行软件的调试，最终生成一个认可的可执行软件。待时机条件具备时安装到目标机上运行。
与动态连接库或运行时库进行链接，生成一个可执行程序，作为文件存放在磁盘上。运行：通过操作系统的加载程序，将可执行文件从磁盘加载到内存，运行。桌面系统可运行许多程序，可快速容易地加载运行。
19
如何构建嵌入式应用程序-2
嵌入式系统软件
工具软件组件过程：编译器或汇编器产生一个或多个目标文件，
29
实时软件分析设计方法
嵌入式实时软件系统的生命周期分为以下几个阶段：需求分析与详细说明：对系统功能及性能的需求进行
描述。系统设计：任务分解, 定义任务间接口关系。任务设计：按模块方式设计每个任务，定义模块间接
口。模块设计与实现：完成每个模块的详细设计、编码和
单元测试。任务与系统集成：任务单独运行及并发运行调试，查

嵌入式开发课件.ppt

数据总线序 / 数据
地址总线存储
器
嵌入式系统开发及应用
2．哈佛（Harvard）
结构
哈佛结构的主要特点是
将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器
数据总线
程
和数据存储器是两个相互独
序
立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。系统中
存
具有程序的数据总线与地址总线，数据的数据总线与地址总线。这种分离的程序总
大概有20%的比较简单的指令被反复使用。 • 精简指令集（Reduced Instruction Set Computer，RISC）体系
优先选取使用频率最高的、很有用但不复杂的指令，避免使用复杂指令；固定指令长度，减少指令格式和寻址方式种类。
嵌入式系统开发及应用
1.2.3 流水线技术
指令流水线是将一条指令分解成m个子过程，
嵌入式系统开发及应用
1.3.3 嵌入式DSP处理器
嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor，DSP）是专门用于信号处理方面的处理器，芯片内部采用程序和数据分开存储和传输的哈佛结构，具有专门硬件乘法器，采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可用来快速地实现各种数字信号处理算法，使其处理速度比最快的CPU还快10---50倍。
目前主流的32位嵌入式微处理器系列主要有ARM系列等。
ARM（Advanced RISC Machine）公司的微处理器体系结构目前被公认为是嵌入式应用领域领先的32位嵌入式RISC微处理器结构。
目前，70%的移动电话、手持PC采用了ARM处理器，许多芯片厂商都是ARM的授权用户，如Intel、 Samsung、TI等公司。
嵌入式系统开发及应用

《嵌入式系统基础》PPT课件

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。

今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元
嵌入式产品应用示例
themegallery
嵌入式Windows CE的应用领域
❖信息家电领域
❖移动计算领域
手机、PDA、掌上电脑。（以语音功能和数据处理
为中心）
❖工业控制领域
Company Logo
深刻理解Windows CE的重要组件及系统提供的可选特性，
并灵活运用Platform Builder的配置文
件.REG、.BIB、.DAT、.DB是定制适合目标平台的Windows
CE操作系统的关键。
Company Logo
themegallery
Platform Builder概况（2）
能够完成基本的控制任务，另外，还要向目标平台中加入外部
设备的驱动程序和一些附加的设置。但是，对于一些通用性较
强的嵌入式系统，如PDA、机顶盒、智能等，微软都为其特
别定制了专用的操作系统，如SmartPhone、PocketPC 等。
开发者可以利用这些特定的操作系统，并在此基础上进行调整，
从而更快地定制出适合需要的目标操作系统平台。
特性。
导出SDK向导（Export SDK Wizard）：使用户
可以导出一个自定义的软件开发工具包（SDK）。即
可以将客户定制的SDK导出到特定的开发环境中（如
EVC）去。这样开发人员就可以使用特定的SDK写出
符合特定的操作系统平台要求的应用程序。
远程工具：可以执行同基于Windows CE的目标
甚至还能支持诸如手写体和声音识别、动态影像、
3D图形等特殊应用。

嵌入式系统应用与物联网开发实践培训ppt与案例分析

智能家居
智能家电
嵌入式系统应用于智能家电，如智能电视、智能冰箱和智能空调等，提供智能化控制和便捷的操作体验。
智能安防
嵌入式系统在智能安防领域中发挥重要作用，如智能门锁、监控摄像头和烟雾报警器等设备，提高家庭安全防范能力。
医疗电子
医疗仪器
嵌入式系统应用于医疗仪器，如监护仪、心电图机和超声波诊断仪等，提高医疗设备的可靠性和精准度。
随着物联网技术的不断发展，嵌入式系统的应用将更加广泛，智能化水平将进一步提高。
02
嵌入式系统应用领域
工业控制
工业自动化
嵌入式系统在工业自动化领域中发挥着关键作用，如PLC（可编程逻辑控制器）和RTU（远程终端单元）等设备，用于实现生产线的控制和监测。
智能制造
嵌入式系统应用于智能制造领域，如机器人、自动化装备和智能物流等，提高生产效率和产品质量。
随着物联网设备的增多，数据处理将逐渐向边缘端转移，嵌入式系统将发挥更大的作用。
人工智能
嵌入式系统将与人工智能技术结合，实现更智能化的数据处理和应用。
5G通信
5G通信技术的普及将为物联网提供更快速、更可靠的数据传输服务，嵌入式系统将发挥重要作用。
05
嵌入式系统应用与物联网开发实践案例分析
特点
嵌入式系统具有实时性、可靠性、低功耗、紧凑型、定制化等特点，广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备等领域。
嵌入式系统的重要性
1 2
3
提高设备的智能化水平
嵌入式系统能够实现设备的自动化控制和智能化管理，提高生产效率和生活品质。
保障设备的安全稳定运行
嵌入式系统具有高度的可靠性和稳定性，能够保证设备在复杂环境下安全稳定运行。

嵌入式软件开发与物联网技术实践培训ppt与应用(精)

技术社区
CSDN、GitHub等技术社区，提供丰富的技术资源和交流机会。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
发展历程
物联网概念起源于1999年，经过20多年的发展，已经成为全球信息产业第三次浪潮的核心技术之一。
应用领域
物联网技术已经广泛应用于智能家居、智慧城市、工业 4.0、智慧医疗、智慧交通等领域。
物联网体系结构
01
02
03
感知层
通过传感器、RFID等技术手段，实现对物理世界的感知和数据采集。
网络层
特点
嵌入式系统通常具有实时性、专用性、微型化、低功耗等特点，广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备等领域。
嵌入式软件开发流程
系统设计
根据需求进行系统设计，包括硬件选型、操作系统选择、软件架构设计等。
测试与调试
对开发完成的软件进行测试与调试，确保软件功能正确、性能稳定。
需求分析
明确系统需求，包括功能、性能、接口等方面的要求。
安全与隐私保护案例
智能家居、智能医疗等领域的安全与隐私保护实践案例。
05 嵌入式软件开发与物联网技术融合应用
智能家居系统设计与实现
智能家居系统概述
01
介绍智能家居系统的概念、组成、功能和发展趋势。
嵌入式软件开发在智能家居中的应用
02
阐述嵌入式软件开发在智能家居系统中的作用，包括设备控制
、数据处理、通信协议等方面的应用。
通过互联网、移动通信网等网络基础设施，实现数据的传输和交换。
应用层
基于云计算、大数据等技术，对数据进行处理和分析，提供智能化应用服务。
物联网关键技术
传感器技术

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嵌入式Linux开发模式(2)
Linux Host
串口
网口
Flash
BootLoader 内核
RAMDISK
JTAG
CPU CORE
Ramdisk模式
Target
17
Linux入门
18
Linux简介
• Linus Torvalds于1991编写 • Linux是一个Unix兼容的系统，大部分通用
嵌入式培训班级：电信10-2 组员：陈浩聪杨杰城冯永健培训时间：2013 12 21~12 25
培训内容
• 嵌入式系统开发简介 • Linux入门及其环境搭建 • 嵌入式Linux下的应用程序调试技巧 • Make工程管理器
2
嵌入式系统简介
3
嵌入式系统开发
• 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
20
认识Linux内核版本
• 主版本
– 1.0 2.0 2.2 2.4 2.6
– 2,3年更新
• 稳定版
– 2.0.40 2.2.12
2.4.18 2.6.7
– 1,2月更新
• 稳定版更新
– 2.6.23.1 ~ 2.6.23.7
– 1,2周更新
21
Linux体系结构
命令、程序或shell脚本
shell
• 为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。
• 嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，系统要精简。操作系统一般和应用软件集成在一起。
• 对软件代码质量要求很高。应该尽最大可能避免死机的情况发生。
• 嵌入式系统开发需要专门的开发工具和开发环境10。
的Unix工具和程序都可以在Linux系统下运行。UNIX-堂兄 Linux—表弟 • 使用GNU工具开发：
– gcc，glibc，binutils，make等
• GNU = GNU is Not Unix • GPL = General Public License
19
一些发行版
• RedHat • Fedora Core • Suse • Debian • Ubuntu • Cent OS • Aisanux
4
后PC时代
• 据统计每年只有10-20%的计算机芯片是为台式PC或膝上电脑而设计的。
• 每年又有1万个新的嵌入式系统计划产生，而且越来越多的系统需要复杂的嵌入式操作系统。
• 2006年的全球产销量为十亿部，其中中国市场为1亿部。
• 嵌入式系统设计制造的CPU每年大概有十~ 数十亿片。
5
常见嵌入式CPU
内存
SDRAM芯片
存储设备 Flash芯片
输入设备按键、触摸屏
输出设备 LCD
声音设备音频芯片
接口
MAX232等芯片
其他设备 USB芯片、网卡芯片
嵌入式系统与PC
PC机 CPU（Intel的Pentium、AMD的Athlon
等） SDRAM，DDR内存条硬盘鼠标、键盘显示器声卡主板集成主板集成或外接卡
用户空间内核空间
系统调用（system calls）
文件 I/O 系统
内存管理
调度
内核
Cache
中断异常处理
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内核结构
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Linux优点
• 提供了先进的网络支持 • 多任务、多用户 • 符合IEEE POSIX标准 • 核心能仿真FPU • 支持数十种文件系统格式 • 完全运行于保护模式 • 开放源代码 • 采用先进的内存管理机制，更加有效地利
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嵌入式Linux开发流程
电路设计（第1版）
电路设计（第2版）
电路设计（第3版）
编译器移植
BootLoader 内核移植
设备驱动程序开发
应用程序开发
15
嵌入式Linux开发模式
Linux Root fs
Host
串口 Flash
BootLoader 内核
JTAG
网口 NFS模式
CPU CORE Target
• 微控制器（MCU） ARM7和ARM9的区别（3、5流水线）
• 数字信号处理器（DSP）（4流水线） • 片上系统（SOC） • 可编程片上系统（SOPC—Nios2）
6
典型的嵌入式系统与PC机
•软件（操作系统/驱动程序/应用程序）
•存储器
•输入
•处理器
•输出
7
设备名称
嵌入式系统
CPU
嵌入式处理器（ARM， MIPS）
如何选择嵌入式CPU？
• ARM • PowerPC • MIPS • Xscale • DSP • X86 • ……
11
典型的嵌入式操作系统
• Linux • uC/OS • Windows CE • VxWorks • Palm OS • Symbian
12
嵌入式系统开发流程
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嵌入式系统开发的内容
需要移植
操作系统含有大多数驱动程序，或从网上下载直接使用
操作系统包括，或第三方提供
借助服务器进行交叉编译
在本机就可开发调试
需要
不需要
9
嵌入式系统的特点
• 嵌入式系统低功耗、体积小，专用性强。嵌入式系统与PC机的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，能够把PC机中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化。
用物理内存
24
Linux分区
• Linux分区的形式 • Swap分区 • 根分区/ • Boot分区 • 其他
25
Linux的基本命令
Shell命令行使用技巧：Tab自动补齐、 ctrl+a\+e等
• cd：转换目录 • ls：列出文件名（根目录浏览） • ll：查看文件属性（文件属性与权限） • cp：复制文件（cp /mnt/hgfs/share/*.*
8
嵌入式系统与PC (2)
嵌入式系统
PC机
引导代码操作系统驱动程序
协议栈开发环境仿真器
Bootloader引导，针对不同电路板主板的BIOS引导，无须改动进行移植
WinCE、VxWorks、Linux等，需要 Windows、Linux等，不需要移
移植
植
每个设备驱动都必须针对电路板进行重新开发或移植，一般不能直接下载使用
/root/） • mv：移动文件（可用于文件或目录的改名） • rm：删除文件（rm –rf (目标)）
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Linux的基本命令(2)
பைடு நூலகம்
• cat：显示文本文件
• less/more：分屏显示文件