浅谈对嵌入式系统的理解

目前 流行 的嵌人式 操作 系统可 以分为两类 ：一类是从运行 在个 人 电脑上的操作 系统向下移植 到嵌入式 系统 中形成 的嵌入式操作系统， 如 微软公 司的 Ｗｉｄｗ Ｅ及其新 版本、ＵＮ公司的 Ｊｖ ｎｏ ｓ Ｃ Ｓ ａａ操作系统 、朗讯
科 技 公 司 的 ｜ｆ 、 入 式 Ｌｎ ｘ 。这 类 系 统 经 过 个 人 电 脑 或 高性 能 ｎｅ 嵌 ｍｏ ｉｕ 等 计算机 等产 品的长期运行考验 ， 技术 Ｈ趋成熟， 其相关的标准和软件开发 方 式 已被 用 户普 遍 接 受 ， 积 累 了 丰富 的 开发 工 具 和应 用 软 件 资源 。 同时 另 一 类 是 实 时 操 作 系 统 ，如 Ｗｉｄ ｖｒ公 司 的 Ｖ Ｗｏｋ 、 Ｉ的 ｎ Ｒｉ ｅ ｘ ｒｓＩ Ｓ ｐ ＯＳ Ｑ Ｘ 系 统 软 件 公 司 的 Ｑ Ｘ、Ｔ 的 Ｎ ｃｅｓ 中 国科 学 院 凯 思 集 Ｓ 、Ｎ Ｎ ＡＩ ｕｌｕ 、 团的 Ｈｏｅ 嵌 入式操 作系统等。这类产品在操作 系统 的结构 和实现 上 ｐｎ 都 针对 所 面 向 的应 用 领 域 ， 实 时 性 高 可 靠 性 等 进 行 了精 巧 的设 计 ， 对 而 且 提 供 了独 立 而 完 备 的 系 统 开 发 和 测 试 工 具 ， 多 地应 用 在军 用 产 品和 较 工业控制等领域 中。Ｌｎ ｘ ９ ｉｕ 是 Ｏ年 代以来逐渐成熟的一个开放源代码 的操作系统 。Ｐ Ｃ机上 的 Ｌｎｘ版本在全球数以百万计爱好者 的合力开 ｉｕ 发 下 ， 到 了非 常迅 速 的 发 展 。 ９ 得 ０年 代 末 ｕ ｌ ｕ ，Ｔ ｉｕ 等 相 继 推 出， Ｃｉ ｘＲ Ｌｎ ｘ ｎ 在 嵌 入 式 领 域 得 到 了广 泛 的 关 注 ， 拥 有 大 批 的 程 序 员 和 现成 的 应用 程 它 序， 我们研究开发工作的宝贵资源 。 是 五 、 习嵌 入 式 系统 的 意 义 学 从 控 制 意 义 上说 ， 入 式 系 统 涉 及 系 统 最 底 层 的 、 片 级 的 信 息 处 嵌 芯 理 与 控 制 。在 某 种 意 义 上 ， 这 些 “ 观 ” 界 的 了解 与 驾 驭正 是 控 制 的 对 微 世 真正 目的。嵌入式系统与通常 意义上的控 制系统在设计思路和总体架 构方面有许多不 同之处， 而这些不同之处恰恰是传 统控 制学科教学 中较 少教给学生 的。在 当今信息化社会 中， 嵌入式系统在人们 的 日常工作和 生活 中所 占的份额， 可能 已超过传统意义的控制系统。在嵌入式 系统及 开发环境 方面， 目前仍有许多问题 尚在研究发展 之中， 嵌 入式 系统的 如， 硬 件 软 件 协 同 设 计 方 法 ； 向多 目标 ， 任务 的微 内核 嵌 入 式 操 作 系 统 ； 面 多 分布嵌 入式系统 的实 时性问题， 布式计算， 布式信息交互 与综合处 分 分 理； 以及嵌入式系统的多 目标交叉编译和交叉 调试工具 的研究 等。” 嵌 入式系统 ” 为理论与实际密切结合 的 、知识与技术含量较高 的综合 作 性专业， 有着广阔的发展前景。其必将随着信息产业 的发展而逐渐趋于 成熟 。

2、SiM3U1xx（80MHZ USB）系列（M3）
1.4 STM32系列微控制器简介 STM32为意法半导体(ST)公司生产的ARM处理器。
Flash Size (bytes)
512K
256 K
STM32 prod Q2/08 Samples Dec 07 Prod Q2/08
未来 发展方向
64 K 32 K
STM32 Samples NOW Prod Oct 07
72 MHz CORTEX- M3 CPU Wide offer
• 32KB-512KB Flash • 6Kb-64KB RAM
0K 48 pins 64 pins 100 pins
144 pins
LQFP
LQFP
LQFP
LQFP
(7x7) (10x10) (14x14)/BGA (20x20)/BG
machinery or plants”.
1.嵌入式系统简介
目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种 比较合理定义：
●从技术的角度定义：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。 ●从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧 密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一 个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。
ADC
16 channels /
Tem1pMSsepns sor
Power Supply Reg 1.8V
POR/PDR/PV XTDAL
oscillators 3I2nKt.HRzC+ o4s~c1il6lMatoHrzs 32KHz +

嵌入式系统设计的基础知识嵌入式系统是指嵌入到其他设备中，完成特定功能的计算机系统。

常见的嵌入式系统包括智能手机、数字电视机顶盒、汽车电子、工业自动化等领域。

因为嵌入式系统通常空间、能耗、成本要求都非常严苛，所以它们和通用计算机相比有很多不同之处。

本文将从嵌入式系统设计的角度，介绍嵌入式系统设计的基础知识。

一、嵌入式系统的硬件设计基础知识嵌入式系统的硬件设计是指对嵌入式系统的各个硬件组成部分进行设计、选型、集成、排布的过程。

嵌入式系统的硬件设计必须考虑以下几个方面。

1.芯片选型单片机（MCU）是嵌入式系统常用的芯片，由于嵌入式系统对芯片的集成度要求很高，常用的MCU都集成了很多模拟和数字外设如模数转换器（ADC）、通用异步收发器（UART）、同步串行收发器（SPI）、I2C接口等，可以很方便地与外部设备进行通讯。

当然，其他器件如FPGA、DSP等也可以作为嵌入式系统的芯片。

2.电源选择嵌入式系统的电源选择不仅要考虑芯片的输入电压特性，还要考虑嵌入式系统的整体功耗和稳定性，特别是对于多电压需求的系统更要注意电源的设计。

3.尺寸和布局嵌入式系统的尺寸和布局既要考虑外部尺寸限制，又要考虑内部线路的布局和信号的传输特性。

因为一旦系统原型被制作出来，改动就会变得十分困难，这就要求硬件设计人员对布局的精确把握和对参数的准确计算。

4.时钟电路嵌入式系统内的各个部件需要同步，通常需要一个精确的时钟电路驱动。

在时钟电路的设计中，要考虑功耗、抗干扰性等因素。

二、嵌入式系统的软件设计基础知识嵌入式系统的软件设计是指嵌入式系统的固件设计、操作系统选择和软件架构的设计等多个方面。

在开发嵌入式系统时，软件设计是非常重要的一个环节。

1.固件设计在开发嵌入式系统时，需要编写固件程序，这是嵌入式系统的基础软件。

固件程序通常被编写在C语言或某些汇编语言中。

编写固件程序时，需要考虑程序的规模、执行速度、可维护性、代码安全性等多重因素。

嵌入式工作原理
嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统。

它通常被嵌入到其他设备或系统中，以控制和监测其操作。

嵌入式系统的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 硬件设计：嵌入式系统的硬件设计是基于特定需求和功能进行的。

它通常包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、传感器等组件。

硬件设计的目标是满足系统的性能、功耗和成本等要求。

2. 软件开发：嵌入式系统的软件开发包括编写应用程序和驱动程序。

应用程序是实现特定功能的代码，驱动程序用于控制硬件设备和与外部设备的通信。

软件开发的过程中需要考虑系统的实时性、稳定性和资源利用效率。

3. 实时操作系统（RTOS）：嵌入式系统通常需要实时响应外
部事件，并及时采取相应的措施。

为了满足这一要求，常使用实时操作系统来管理系统资源和任务调度。

实时操作系统在多任务环境下，通过任务优先级、中断处理和时间片轮转等方式，确保任务能够按时完成。

4. 通信与接口：嵌入式系统通常需要与外部设备或其他系统进行通信。

这可以通过串口、以太网、无线通信等方式实现。

接口的设计需要考虑通信协议、数据传输速率、数据完整性等因素。

5. 电源管理：嵌入式系统通常需要工作在低功耗状态下，以延长电池寿命或降低能耗。

因此，电源管理是嵌入式系统设计中的重要考虑因素。

电源管理技术包括动态电压调整、功耗优化和睡眠模式等方法。

总体而言，嵌入式系统的工作原理是硬件和软件之间密切配合，根据特定需求和功能设计，通过实时操作系统控制和调度任务，与外部设备或系统进行通信，并采用电源管理技术降低能耗。

“ Ａ ０ ”。
４ 试 验结果及结束语 ．
我ｆ对设计 的系统进行 了长时 间的现场 模拟试 验 ， 『 】 系统运行 稳定 可靠 ， 符合水质 远程监测的要 求 ， 达到 了预 期的设计 目标 。 ４ １ 尼线通信 和测控技 术结合起 来，极火地提高 了水质监 ．将 下面举例说 明如何将现场 采集的数据打包传送到监控 中心 ， 假设各参数 值为 ：水 温 ２ ０℃、溶 氧值 ３ ／Ｌ、ＰＩ 值 ７． 控 的 实 时性 、 连 续 性 。 ｍｇ Ｉ ５、 ４２ ． 系统兼容性好 ， ｉ ｇ择不同的传感 器， 可以用 Ｊ淡水和近海 ： 电导率 ２ ＨＳ、氨氮值 ｌ ０ ｍｇ Ｌ、浊度值 ０． ｍｇ Ｉ。 ０ ／ １ ／ 不间水 产 品的养殖 ， ： 还可 用于环境 保护 中的 水质监测。 通信 过 程 如 下 ：
维普资讯
ＳＣＩ Ｃ亡 ＆ ｆ ＣＨＮＯｔＯＯＹ Ｎ ＥＮ Ｅ ｌ Ｆ０ＲＭＡ¨０Ｎ
Ｔ 技 术
浅谈嵌入式 Ｌｎ ｘ ｉｕ 操作系统
谢真 （ 电子科 技大学计算机学 院 ６ ７ ） １０ ３ ０ 摘 要 ：本文介绍首先介绍嵌 入式操作 系统 的发 展及 Ｌ ｎ ｘ作为嵌 入式操 作系统的优势 ，然后描述 了几种常见的嵌入式 Ｌｎ ｘ及其 ｉｕ ｉｕ 技术特 点，最后提 出了嵌入式 Ｌｎ ｘ面临的 问题 。 ｉｕ 关键 词 ：嵌 入式 Ｌｕ ｘ 操作系统 ｉｎ 中图分类号 ： Ｐ １ 文献标识码 ：Ａ Ｔ ３６ 一 随着微处理器的产生 ，价格低廉 、结构小巧 的 Ｃ ＰＵ 和 外 而且 ，源 代码封 闭性 也大大 限制 了开发者 的积极性 。 另外 ， 结 设连接提供 了稳 定可靠的 硬件架构 ，那么 限制 嵌入式 系统发展 合 同内实情 ，当前国家对 自主操作 系统的大 力支持 ，也为源码 的瓶颈就突 出表 现在 了软 件方面。 尽管从八十 年代末开 始 ，陆 开放 的 Ｌ ｎ ｘ的推广提供 的广阔的 发展前 景。 ｉｕ 续 出现 了一 些嵌 入 式操 作 系统 ，比较 著 名 的有 Ｖ Ｘｗ 、 Ｏｒ ｋ ｐ ＯＳ Ｓ 、Ｎｅ ｕｅ ｓ Ｗｉ ｄ ｗｓ Ｅ。但这 些专用操 作系统都是 ｃ ｌｕ 和 ｎ ｏ Ｃ 商业化产品 ，其高昂的价 格使许 多低端产 品的小公司望而 却步 ； １ Ｌ ｕ 的优势 ．ｉ ｘ ｎ 对上 层应 用开发 者而 言 ， 入式 系统需 要的是 一套 高度简 嵌

• SOC可以分为通用和专用两类。通用系 列包括Siemens的TriCore，Motorola的MCore ， 某 些 ARM 系 列 器 件 ， Echelon 和 Motorola联合研制的Neuron芯片等。专用 SOC一般专用于某个或某类系统中，不 为一般用户所知。一个有代表性的产品 是Philips的Smart XA。
• 系统软件(OS)的高实时性是基本要求 在多任务嵌入式系统中，对重要性各不 相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是 保证每个任务及时执行的关键，单纯通 过提高处理器速度是无法完成和没有效 率的这种任务调度只能由优化编写的系 统软件来完成，因此系统软件的高实时 性是基本要求。
嵌入式系统软件需要RTOS开 发平台
嵌入式片上系统(SOC)
• 随着EDI的推广和VLSI设计的普及化，及半导体 工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复 杂的系统的时代已来临，这就是 SOC。各种通用 处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，成为 VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等 语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其 整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给 半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器 件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块 或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁， 对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。
• 新型的微控制器指令及SOC速度不断提高， 存储器空间也相应加大，已经达到甚至 超过了目前的通用计算机中的微处理器， 为嵌入式系统工程师采用过去一直不敢 问津的C++语言创造了条件。C++语言强 大的类、继承等功能更便于实现复杂的 程序功能。
• 但是C++语言为了支持复杂的语法，在代 码生成效率方面不免有所下降。为此， 1995年初在日本成立的Embedded C++技 术委员会经过几年的研究，针对嵌入式 应用制订了减小代码尺寸的EC++标准。

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。

嵌入式系统应用技术的研究与开发嵌入式系统是一种电子计算机系统，它是特别设计用于执行特定功能的计算机系统。

这种系统常用于控制和监视系统，如智能手机、数字相机、车载音频系统等。

为了实现嵌入式系统的工作，需要使用一系列技术和工具来进行开发和应用。

本文将探讨嵌入式系统应用技术的研究与开发，包括嵌入式系统基本原理和常用技术，以及嵌入式系统应用开发的方法和工具。

一、嵌入式系统基本原理嵌入式系统本质上是一个计算机系统，它具有计算、存储、控制和通信等功能。

由于嵌入式系统的特殊应用环境，它的体积、功耗、成本和性能等方面都有较高的要求。

嵌入式系统通常由下列组成部分组成：1. 主处理器/控制器主处理器/控制器是嵌入式系统的核心，负责计算、控制和管理系统的硬件和软件资源。

主处理器/控制器的类型和性能直接决定了系统的功能和性能。

常见的主处理器/控制器有ARM Cortex系列、Intel x86系列、MIPS系列等。

2. 存储器存储器用于存储系统程序和数据。

由于嵌入式系统的体积和功耗都有限制，因此存储器通常采用闪存、EEPROM、SRAM等低功耗、小体积的型号。

3. 输入/输出设备输入/输出设备用于与外界进行数据交换，如键盘、鼠标、显示屏、声卡、网卡等。

嵌入式系统通常使用专用的输入/输出设备，以满足应用需求和耗能要求。

4. 网络设备网络设备负责系统与外部网络通信，如以太网卡、无线网卡、蓝牙模块等。

网络设备的选择和配置决定了系统的通信速度和稳定性。

二、嵌入式系统常用技术1. 硬件设计嵌入式系统的硬件设计主要涉及主处理器/控制器的选择、连通性设计、电源管理等方面。

硬件设计的质量和性能直接决定了嵌入式系统的稳定性和能耗水平。

2. 软件开发嵌入式系统的软件开发主要涉及核心程序设计、驱动程序编写、通信协议实现等方面。

软件开发的质量和可靠性直接决定了嵌入式系统功能的实现和应用效果的稳定性。

3. 中间件中间件是嵌入式系统开发中常用的技术。

嵌入式课后答案第一章1. 什么是嵌入式系统？请列举几个常见的嵌入式系统。

答：根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备、机器和生产线运行的装置（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。

这主要是从产品的应用角度加以定义的，由此可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵盖机械等附属装置。

目前被我国科学家普遍认同的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。

常见的嵌入式系统：手机，DVD，路由器，核磁共振仪，全自动洗衣机。

2.嵌入式系统与通用计算机有哪些区别？答：(1) 以应用为中心；(2) 以计算机技术为基础(3) 软件和硬件可裁减(4) 对系统性能要求严格（5）软件的固件化（6）需要专用的开发工具3.嵌入式系统的发展分为哪几个阶段？答：第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段。

第二阶段：以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统。

第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。

第四阶段：以基于Internet为标志的嵌入式系统。

4.请列举嵌入式系统的主要应用领域。

答：（1）工业控制领域（2）交通运输领域（3）消费电子产品（4）家电领域（5）通信领域（6）商业和金融领域（7）环境监测领域（8）医疗领域（9）建筑领域（10）军事国防领域（11）航天航空领域第二章1. 简述简单嵌入式系统与复杂嵌入式系统的主要区别。

答：简单嵌入式系统很早就已经存在，这类嵌入式系统因为软硬件复杂度都很低，一般不使用操作系统，例如常用的单片机系统。

对于复杂的嵌入式系统，它的开发模式发生了极大的改变。

一个复杂的嵌入式系统不仅硬件系统的开发比单片机复杂了许多，更重要的是在该系统中采用了嵌入式操作系统，其应用软件的开发转变为使用操作系统标准接口的计算机工程领域的应用软件开发。

嵌入式开发的一般方法
嵌入式系统的软件开发通常采用“宿主 机／目标机”方式，首先利用宿主机上的丰 富的资源及良好的开发环境开发和仿真调试 目标机上的软件，然后，通过串行口或网络 将交叉编译生成的目标代码传输并装载到目 标机上，最后目标机在特定的环境下运行。
STM32F107的组成
STM32F107包括十个定时器、两个12位A/D、 两个12位的D/A、两个12C接口、五个 USART接口和三个SPI端口和高质量数字音 频接口IIS、全速的USB接口、两路CAN2.0B 接口，以及以太网10/100MAC模块、64K的 SRAM、256K的FLASH
Windows CE
• 组成
• Windows CE主要由两大部分组成，一是 Windows CE硬件设备，另一个是Windows CE中 运行的采集端软件。
Windows CE
硬件平台
• ARM / Xscale
（ARM（芯片）是一个体系,XSCALE是这个体系中间的一个系列）
• • • •
MIPS (单字长定点指令平均执行速度 ) PowerPC （一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU）， ） Sparc（可扩充处理器架构”（Scalable Processor ARChitecture）） x86 （由Intel推出的一种复杂指令集，用于控制 芯片的运行的程序）
• 微控制器启动方式（自举模式）：
1）Flash存储器启动
2）系统存储器启动
3）内置SRAM启动
STM32F103的适用场合
• • • • 电机驱动和应用控制 医疗和手持设备 PC外设和GPS平台 工业应用：可编程控制器、变频器、打印 机、扫描仪 • 警报系统、视频对讲、暖气通风空调

第1篇一、引言嵌入式系统作为一种重要的计算平台，广泛应用于各种领域，如工业控制、消费电子、通信设备等。

为了更好地理解和掌握嵌入式系统的开发与应用，我们进行了嵌入式基础实践课程的学习。

本文将详细介绍本次实践课程的学习内容、实践过程及心得体会。

二、实践内容1. 嵌入式系统概述通过学习嵌入式系统的基本概念、发展历程、应用领域等，使我们对嵌入式系统有了初步的认识。

2. 嵌入式处理器了解嵌入式处理器的分类、性能特点、应用场景等，掌握常见的嵌入式处理器，如ARM、MIPS等。

3. 嵌入式操作系统学习嵌入式操作系统的基本概念、工作原理、常见类型（如实时操作系统、嵌入式Linux等），掌握嵌入式操作系统的应用开发。

4. 嵌入式开发环境熟悉嵌入式开发环境，包括集成开发环境（IDE）、编译器、调试器等，掌握嵌入式系统开发的基本流程。

5. 嵌入式系统编程学习C语言在嵌入式系统中的应用，掌握嵌入式系统编程的基本技巧，如中断、定时器、I/O操作等。

6. 嵌入式系统调试了解嵌入式系统调试的基本方法，如逻辑分析仪、示波器等工具的使用，提高嵌入式系统调试能力。

三、实践过程1. 实践环境搭建在课程开始前，我们首先搭建了嵌入式实践环境，包括开发板、计算机、调试器等设备。

我们选择了基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列开发板，并配置了Keil MDK作为集成开发环境。

2. 嵌入式系统编程实践在实践过程中，我们首先学习了C语言在嵌入式系统中的应用，通过编写简单的程序实现LED灯控制、按键扫描等功能。

随后，我们学习了中断、定时器等高级编程技巧，实现了更复杂的嵌入式系统功能。

3. 嵌入式系统调试实践在编写程序过程中，我们遇到了各种问题，如程序运行异常、代码优化等。

通过使用调试器，我们逐步定位问题并解决。

同时，我们还学习了使用逻辑分析仪、示波器等工具进行系统调试。

4. 嵌入式操作系统实践在嵌入式操作系统方面，我们学习了实时操作系统FreeRTOS的基本使用方法，并通过实践掌握了任务创建、任务调度、互斥量等操作。

浅谈DSP与嵌入式系统作者：周军晓崔莹超来源：《消费电子·理论版》2013年第06期摘要：科学技术飞速发展，数据采集技术开始向着更高层次发展，逐渐发展为具有高速度、高精度、高靠性、高稳定性且易模块化集成的特点。

本文据此，对DSP与MCU进行了比较，并将DSP技术在各种产业尤其是信息业、工业等方面的应用加以探讨。

并据DSP技术在现阶段发展中具有的速度快、功耗低、方便开发的一些优势的基础上展望了其发展趋势。

关键词：数字信号处理（DSP）；模块化；微程序控制器（MCU）中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01一、DSP与MCU的比较DSP即我们所谈到的数字信号处理。

数字信号处理一般分为：时域分析与频域分析。

时域的又分为的IIR及FIR，频域则有FFT。

时域与频域的数字信号处理，最终归于数学中的加乘运算。

DSP包含于微程序控制器（MCU）中。

但相比MCU，DSP的运算处理速度显然较MCU 快许多。

原因就在于，DSP内部结构设计远远优于MCU。

DSP的特点明显在于下几点：DSP中CPU的处理能力较高，因内部含有多个内存地址，且控制总线也为多条，因此，可分别同时控制多个运算部件工作；DSP中的乘法器与加法器与控制总线性质相同，同样可以同时工作，互不影响，显然为DSP熟悉信号处理运算速度做出了较大贡献；DSP提高CPU速度，还有一个巨大优势，即其中的一些指令可在一个周期完成多种运算，节省处理时间，明显加快了信息处理速度。

DSP在软件开发方面比起MCU，其更易集成化。

DSP自身所具有的易模块化处理的特点，应用起来更加便于工程化管理。

相比之下，MCU则并不具有优势，因其自身特点，导致编程人员必须在编程时与系统的硬件资源相匹配才能进行编程要像DSP一样实现工程化管理则并不是那么容易。

DSP与MCU在调试方面也不尽相同。

MCU的软/硬件调试并不以目标系统的硬件时序相同，而采用仿真器的硬件时序，这样就会造成内存单元资源的一定占用。

络 测控 系统的应 用， 阐述 了基 于客 户端／ 服务 器模 型的单 片机 嵌入 式 系统如 何 实现 应 用。 关键词 ： 单片机 嵌入 式 系统 ｗｅ ｂ 月 艮 务 器 网络 测控 系统 中 图分 类－ ￣： Ｔ Ｐ ３ ９ ３ 文献标 识码： Ａ 文章编号 ： １ Ｏ Ｏ ７ － ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ０ ３ ０ ． ０ ２
通 信 技术
１ ＿ ｆ 十 ｆ 敦 丽 字 技 术
浅谈基于单片机的嵌入式系统的网络应用
卫敏
（ 山西职业技术学院计算机工程 系 山西太原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ）
摘 要： 基于单片机的嵌入 式 系统网络化是其发展的一个重要 方向， 本文通过例举基 于单片机 的嵌入式 网络服务 器的应 用及基 于单片机的嵌入式 网
嵌入式系统的发展实现了由人控制机器变为机器控制机器。 这 种改变使得控制过程变得更加精 确稳定 ， 同时大大节省 了人力时间 的损耗 。 现今随着 电子科 技的不断发展 ， 嵌入式系统 已经成为大部 分电子设备必不可少的组成部件， 而嵌入 式系统的核心部件就是微 处理器 ， 即单片机 。 因此必须是基于单片机的嵌入式系统才能实现 自动控 制功 能， 才能应用到各 个领 域中去 。
动控 制 ， 但它又不能独立应用 。 嵌入式系统可理解为是单片机 的载 体， 被嵌入的宿主设备 又是嵌人式系统得到应用 的载的应 用
嵌入式系统产品的设计都具有体积小 、 功耗低 、 成 本低等显著 优势 ， 其软 件易 维护、 可移植 ， 应用灵活 。 同时为了满足客 户的网络 需求 ， 目前主流 的嵌入式系统都配备并安装了多种 网络通信接 口， １单片 机简 述 针对客户端也配备有相应 的网络端 口， 同时支持ＴＣ Ｐ ／ Ｉ Ｐ 协议。 １ ． １单片机 概 念 基于以上原因嵌入式系统迅速在多个领域被广泛应用 ， 如３ Ｇ 领 单片机也称为微处理器、 单片微型计算机 等。 它是由中央处理 域 、 工业控制 自动化领域智能家用电器领域等 。 器（ Ｃ Ｐ Ｕ） 、 只读存储器（ ＲＯ Ｍ） 、 随机存取存储器（ ＲＡ Ｍ） 、 还有一些输 ３ ． １ 基 于单 片机 的嵌入 式ｗ ｅ ｂ 服 务 器 的应 用举 例 入 ／输出端 口（ Ｉ ／Ｏ ） 等主要 的计算机功能部件集成在硅片上 的微型 基于单片机的嵌入式Ｗｅ ｂ ｂ ｅ ｄ － 器主要采用以太网的端 口设备来 计算机 。 由于现在的单片机都采用了超大规模集成技术 ， 体积小、 质 实现通信领域 中的各个设备问的数据信息传输 ， 可 以很方便 的实现 量轻 、 数据存储处理能力更完善 ， 为学习、 开发 、 应用都提供 了非常 数据的网络共享。 特别是在 网络资源短缺的情 况下， 利用单片机嵌入 便 利 的条 件 。 式系统实现Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ￣入更为便捷 ， 设备之 间的通信不受资源限制。 １ ． ２单 片机 发 展现 状 嵌入式Ｗｅ ｂ ｌ ｌ 畏 务器主要应用在远程监控及控制等方面， 例如将 现今单片机应用技术 已经发展的非常成熟， 具有丰富的外部总 其移植在接入 网络的嵌入 式设备上 ， 就可以利用客户端 的ｗｅ ｂ 浏览 线、 较大的功 能扩展 空间、 处理 速度 快、 控制功能强、 环境适应能力 器软件远程 监控和管理嵌入式设备。 其原理是ｗｅ ｂ 浏览器 与嵌入式 强、 便于生产便 携式产 品等优点 。 已在家用 电器 、 仪器 仪表 、 工业控 Ｗｅ ｂ 服 务器 实 现 通 信 底层 基 于 ＴＣ Ｐ ／ Ｉ Ｐ 协议 ， 上层基于Ｈ Ｔ Ｔ Ｐ 协议。 制、 电信 、 导航 、 汽 车等 领 域 得 到 日益 广 泛 的 应 用 。 Ｗｅ ｂ 浏 览器 先 由Ｓ ｃ ｒ ｉ ｐ ｔ 解析 器 对 浏 览器 脚 本 进 行 解 析 ， 再 由ＨＴ ＭＬ 单片机 现主要有８ 位、 １ ６ 位、 ３ ２ 位、 ６ ４ 位机 。 以东芝的系列产 品为 解析器解析成ＨＴ ＭＬ ￣言 ， 由客户端Ｊ ａ ｖ ａ 虚拟机解析客户端 的程序 例， ８ 位 单片机Ｔ Ｌ Ｃ Ｓ 一 ８ ７ ０ 系列 ， 程序 存储器容量４ Ｋ Ｂ～６ ０ ｋ Ｂ、 Ｒ ＡＭ 组件Ｊ ａ ｖ ａ 或ａ ｐ ｐ ｌ ｅ ｔ 设计的小应用程序 ， 同时创建动态Ｆ ｏ ｒ ｍ发送给嵌 为２ ５ ６ ｂ ～２ ｋ Ｂ， Ｉ ／ Ｏ口线最 多可有９ Ｏ 位， 提供 了串行 口、 多功能定时 入式ｗｅ ｂ 服务器 ， 嵌入式ｗｅ ｂ 服务器在解析了ＨＴ Ｔ Ｐ 请求后 ， 依次解 器／ 计数器 、 Ａ／ Ｄ转换器 、 Ｌ Ｃ Ｄ液晶驱动器 、 Ｌ Ｅ Ｄ 发光显示驱动器 、 析动态Ｆ ｏ ｒ ｍ要 求处理的功能 ， 与远程控制设备的应用管理程序通 Ｖ Ｆ Ｔ 荧光显示驱动器 、 Ｏ Ｓ Ｄ 屏幕显示器等特殊的Ｉ ／ Ｏ 模块 ， 可根据单 信 ， 完成对远 程嵌入式设备 的配置和管理控 制。 当远程嵌入 式设备 片机型号的不同而具有不同的功能选用模块。 这类单片机一般功 能 采集到数据并需要检测数据时 ， 就会与嵌入式Ｗｅ ｂ ） ］ ｌ ￣ 务器应用程序 并 生 成 ＨＴ ＭＬ 文本 ， 通 过 Ｗｅ ｂ 浏 览器 即 可 显示 并 实 较单一 、 成本低、 适用范围专一 ， 属于专用型单片机 ； ６ ４ 位ＲＩ Ｓ Ｃ 微处 接 口进 行 通 信 ， 理器Ｔ Ｘ９ ９ ， 运算速率可达到６ ０ ０ ＭＨＺ ， 具有两级高速缓存 ， 提供有高 现 交 互 。 ３ ． ２基 于单 片机 的嵌 入 式 网络 测控 系统 的应 用举例 速总 线带宽（ １ ２ ． ８ Ｇ字节／ ｓ ） 的Ｓ ＯＣ 接 口。 这 类高性 能单片机可 应

科 学论 坛
●Ｉ
浅 谈嵌 入式 系统 的发展 现状 和趋势
刘 欣 王娇 娇 徐 强
（ 宁工程 技术 大学 电气 与控制 工 程学 院 辽 辽宁 葫芦 岛 １ ５０ ） ２ １０ ［ 摘 要 ］ 入式 系 统作 为 计算 机应 用 的一 个 重要 领域 ， 嵌 已深 入到 电子 、 自动 控制 领 域等 各 个方 面 。本 文首 先 介绍 了 嵌入 式系 统 的分 类 以及 特 点等 ．论 述 了嵌 入式 系 统 当前 发展 的现 状 ， 并详 细 阐述 了嵌 入式 发 展 的历程 。 ［ 关键 词］ 嵌入 式系 统 单 片机 发 展现状 发 展趋 势 中图 分类 号 ：Ｍ ８ １ Ｔ ３３ ６ 文献 标识 码 ： Ａ 文 章编号 ：０ ９９ ４ （０ ０ ２一 １３ ０ １０ — １Ｘ２ １ ）１ Ｏ０ — １
１引
嵌入 式 系 统 （ ） 计 算机 技 术 、通 信 技 术 、半 导 体技 术 、 微 电子 技 Ｅｓ 是 术 、语音 图 象数据 传 输技 术， 甚至 传 感器等 先 进技 术和 具体 应 用对 象相 结合 后 的 更 新 换代 产 品 。 因此 往 往 是 技 术 密 集 、 投 资 强 度 大 、 高度 分 散 、 不 断创 新 的知识 密 集型 系统 。反 映 当代最 新 技术 的先 进水 平 。 嵌入 式系 统不 仅 和一般 的Ｐ ｃ机 上 的应用 系统 不 同， 是针 对不 同的 具体应 用而 设计 的嵌 入 就 式系 统之 间差 别 也很 大 。嵌入 式系 统一 般功 能 单一 、简 单， 且在 兼容 性 方面 要求 不高 ， 但是 在大 小， 成本 方面 限制 较 多 。 嵌 入式 计算 机基 本 上不 能算 是 嵌入 式 系统 。它 仍然 是计算 机～ 类， 过是 工作 条件有 所 不 同而 已， 不 因为它 还 保 留 了计 算 机 的基 本 。 ２嵌入 式 系统 的分 类 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 。 目前根 据 其 发展 现 状 ，嵌入 式计 算机 可 以分成 下面 几类 ： １ 单 个微 处理 器 ． 这 类系 统 可以在 小 型设 备中 （ 如温 度传 感 器、烟 雾 和气 体探 测器 及 断路 器） 到 。这类 设备 是供 应 商根据 设 备 的用途 来 设计 的 。这类 设备 受 Ｙ Ｋ影 找 ２ 响的可能性不大。 ２ 不 带计 时功 能的 微处 理器 装置 ． 这 类系 统 可在 过 程 控制 、信号放 大 器 、位 置 传感 器 及 阀 门传 动器 等 中 找到 。这类 设备 也不 太 可能受 到 Ｙ Ｋ的影 响。但 是， ２ 如果 它依 赖于 一个 内部 操作 时钟 ， 么这 个 时钟 可能 受 Ｙ Ｋ问题 的 影响 。 那 ２ ３ 带 计时 功能 的组件 ． 这 类 系 统 可 见 于 开 关装 置 、控 制器 、 电话 交 换 机 、 电梯 、 数 据 采 集 系统 、医药 监 视 系统 、诊断及 实 时控制 系 统 等 。它们 是 一 个大 系 统 的局 部 组件 ， 由它们 的传感 器 收集数 据 并传递 给该 系统 。这种 组 体可 同 Ｐ 机 一起 操 ｃ 作， 并可 包括 某 种数 据库 （ 事 件数 据 库） 如 。 ４ 在制 造或 过程 控制 中使用 的计算 机 系统 ． 对 于这 类 系 统，计 算机 与 仪 器 、机 械 及设 备 相 连来 控 制 这 些 装置 的工 作 。这 类系 统包 括 自动 仓储 系统 和 自动 发货 系统 。在 这些 系 统中 ， 算机 用 计 于 总体 控制和 监视 ， 而不是 对单 个 设各直 接控 制 。 过程 控 制系统 可与 业务 系统 连 接 （ 根据 销售额 和 库存 量来 决定 定 单或产 品 量） 如 。

1．什么是嵌入式系统？嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称，是一种嵌入在设备（或系统）内部的特定应用而设计开发的专用的计算机系统。

英国电气工程师协会（IEE）从应用角度定义嵌入式是“控制、监视或协助设备、机器、工厂运行的装置”。

从技术角度看，国内普遍认为：嵌入式系统是以应用为中心，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、功耗严格要求的专用计算机系统。

2.嵌入式系统的特点：专用性、隐蔽性、资源受限、高可靠性、实时性、软件固化专用性：嵌入式系统与具体应用紧密结合，具有很强的专用性。

隐蔽性：嵌入式系统通常总是非计算机设备（系统）中的一部分，它们隐蔽在其内部，不为人知。

资源受限：嵌入式系统通常要求小型化、轻量化、低功耗及低成本。

高可靠性：嵌入式系统大多面向控制应用，系统的可靠性十分重要。

实时性：嵌入式系统广泛应用于过程控制、数据采集、通信传输等领域，承担着测量、报警、控制、调节等任务。

软件固化：嵌入式系统是一个软硬件高度结合的产物。

3.嵌入式系统的组成和分类：嵌入式系统的逻辑组成：嵌入式系统与通用计算机一样，也是由软件和硬件组成，硬件的主体由中央处理器和存储器组成。

它们通过输入/输出（I/O）接口和输入输出设备与外部世界联系，并借助总线相互连接，这些硬件连同嵌入式软件一起构成完整的嵌入式系统。

1)处理器能按照指令的要求高速度完成二进制数据算术和逻辑运算的部件称为“处理器”。

处理器又称为计算引擎，由运算器、控制器、寄存器、高速缓冲存储器等部件组成。

由于采用微米级的半导体加工工艺，人们又称为微处理器，目前所有的处理器都是微处理器。

有些嵌入式系统会包含多个处理器，它们各有其不同的任务，负责运行系统软件和应用软件的主处理器称为中央处理器（CPU），其余的都是协处理器，如数字信号处理器（DSP）、图形处理器、通信处理等嵌入式系统CPUCPU的子长有4位、8位、16位、32位、64位之分。