⑴ 什么是嵌入式学习嵌入式需要什么基础
嵌入式Linux操作系统学习规划
ARM+LINUX路线,主攻嵌入式Linux操作系统及其上应用软件开发目标:
(1) 掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理(初步定为arm9)
(2) 必须掌握一个嵌入式操作系统 (初步定为uclinux或linux,版本待定)
(3) 必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做一个嵌入式软件项目。
从事嵌入式软件开发的好处是:
(1)目前国内外这方面的人都很稀缺。这一领域入门门槛较高,所以非专业IT人员很难切入这一领域;另一方面,是因为这一领域较新,目前发展太快,大多数人无条件接触。
(2)与企业计算等应用软件不同,嵌入式领域人才的工作强度通常低一些(但收入不低)。
(3)哪天若想创业,搞自已的产品,嵌入式不像应用软件那样容易被盗版。硬件设计一般都是请其它公司给订做(这叫“贴牌”:OEM),都是通用的硬件,我们只管设计软件就变成自己的产品了。
(4)兴趣所在,这是最主要的。
从事嵌入式软件开发的缺点是:
(1)入门起点较高,所用到的技术往往都有一定难度,若软硬件基础不好,特别是操作系统级软件功底不深,则可能不适于此行。
(2)这方面的企业数量要远少于企业计算类企业。
(3)有少数公司经常要硕士以上的人搞嵌入式,主要是基于嵌入式的难度。但大多数公司也并无此要求,只要有经验即可。
(4)平台依托强,换平台比较辛苦。
兴趣的由来:
1、成功观念不同,不虚度此生,就是我的成功。
2、喜欢思考,挑战逻辑思维。
3、喜欢C
C是一种能发挥思维极限的语言。关于C的精神的一些方面可以被概述成短句如下:
相信程序员。
不要阻止程序员做那些需要去做的。
保持语言短小精干。
一种方法做一个操作。
使得它运行的够快,尽管它并不能保证将是可移植的。
4、喜欢底层开发,讨厌vb类开发工具(并不是说vb不好)。
5、发展前景好,适合创业,不想自己要死了的时候还是一个工程师。
方法步骤:
1、基础知识:
目的:能看懂硬件工作原理,但重点在嵌入式软件,特别是操作系统级软件,那将是我的优势。
科目:数字电路、计算机组成原理、嵌入式微处理器结构。
汇编语言、C/C++、编译原理、离散数学。
数据结构和算法、操作系统、软件工程、网络、数据库。
方法:虽科目众多,但都是较简单的基础,且大部分已掌握。不一定全学,可根据需要选修。
主攻书籍:the c++ programming language(一直没时间读)、数据结构-C2。
2、学习linux:
目的:深入掌握linux系统。
方法:使用linux—〉linxu系统编程开发—〉驱动开发和分析linux内核。先看深,那主讲原理。看几遍后,看情景分析,对照深看,两本交叉,深是纲,情是目。剖析则是0.11版,适合学习。最后深入代码。
主攻书籍:linux内核完全剖析、unix环境高级编程、深入理解linux内核、情景分析和源代。
3、学习嵌入式linux:
目的:掌握嵌入式处理器其及系统。
方法:(1)嵌入式微处理器结构与应用:直接arm原理及汇编即可,不要重复x86。
(2)嵌入式操作系统类:ucOS/II简单,开源,可供入门。而后深入研究uClinux。
(3)必须有块开发板(arm9以上),有条件可参加培训(进步快,能认识些朋友)。
主攻书籍:毛德操的《嵌入式系统》及其他arm9手册与arm汇编指令等。
4、深入学习:
A、数字图像压缩技术:主要是应掌握MPEG、mp3等编解码算法和技术。
B、通信协议及编程技术:TCP/IP协议、802.11,Bluetooth,GPRS、GSM、CDMA等。
2010-8-21 16:46 回复
122.90.173.* 2楼
C、网络与信息安全技术:如加密技术,数字证书CA等。
D、DSP技术:Digital Signal Process,DSP处理器通过硬件实现数字信号处理算法。
说明:太多细节未说明,可根据实际情况调整。重点在于1、3,不必完全按照顺序作。对于学习c++,理由是c++不只是一种语言,一种工具,她还是一种艺术,一种文化,一种哲学理念、但不是拿来炫耀得东西。对于linux内核,学习编程,读一些优秀代码也是有必要的。
注意: 要学会举一反多,有强大的基础,很多东西简单看看就能会。想成为合格的程序员,前提是必须熟练至少一种编程语言,并具有良好的逻辑思维。一定要理论结合实践。
不要一味钻研技术,虽然挤出时间是很难做到的,但还是要留点余地去完善其他的爱好,比如宇宙,素描、机械、管理,心理学、游戏、科幻电影。还有一些不愿意做但必须要做的!
技术是通过编程编程在编程编出来的。永远不要梦想一步登天,不要做浮躁的人,不要觉得路途漫上。而是要编程编程在编程,完了在编程,在编程!等机会来了在创业(不要相信有奇迹发生,盲目创业很难成功,即便成功了发展空间也不一定很大)。
嵌入式书籍推荐
Linux基础
1、《Linux与Unix Shell 编程指南》
C语言基础
1、《C Primer Plus,5th Edition》【美】Stephen Prata着
2、《The C Programming Language, 2nd Edition》【美】Brian W. Kernighan David M. Rithie(K & R)着
3、《Advanced Programming in the UNIX Environment,2nd Edition》(APUE)
4、《嵌入式Linux应用程序开发详解》
Linux内核
1、《深入理解Linux内核》(第三版)
2、《Linux内核源代码情景分析》毛德操 胡希明着
研发方向
1、《UNIX Network Programming》(UNP)
2、《TCP/IP详解》
3、《Linux内核编程》
4、《Linux设备驱动开发》(LDD)
5、《Linux高级程序设计》 杨宗德着
硬件基础
1、《ARM体系结构与编程》杜春雷着
2、S3C2410 Datasheet
英语基础
1、《计算机与通信专业英语》
系统教程
1、《嵌入式系统――体系结构、编程与设计》
2、《嵌入式系统――采用公开源代码和StrongARM/Xscale处理器》毛德操 胡希明着
3、《Building Embedded Linux Systems》
4、《嵌入式ARM系统原理与实例开发》 杨宗德着
理论基础
1、《算法导论》
2、《数据结构(C语言版)》
3、《计算机组织与体系结构?性能分析》
4、《深入理解计算机系统》【美】Randal E. Bryant David O''Hallaron着
5、《操作系统:精髓与设计原理》
6、《编译原理》
7、《数据通信与计算机网络》
8、《数据压缩原理与应用》
C语言书籍推荐
1. The C programming language 《C程序设计语言》
2. Pointers on C 《C和指针》
3. C traps and pitfalls 《C陷阱与缺陷》
4. Expert C Lanuage 《专家C编程》
5. Writing Clean Code -----Microsoft Techiniques for Developing Bug-free C Programs
《编程精粹--Microsoft 编写优质无错C程序秘诀》
6. Programming Embedded Systems in C and C++ 《嵌入式系统编程》
7.《C语言嵌入式系统编程修炼》
8.《高质量C++/C编程指南》林锐
尽可能多的编码,要学好C,不能只注重C本身。算法,架构方式等都很重要。
这里很多书其实是推荐而已,不必太在意,关键还是基础,才是重中之重!!!
⑵ 嵌入式 是做什么的
嵌入式是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。嵌入式是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。
嵌入式是才发展起来的一项IT开发技术。嵌入式开发在FPGAARMDSPMCU等各个方面都有了细分专业团队进行外协设计。提供从原型样机、顶层软件架构到源码的所有设计。
通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。
可在从事嵌入式系统开发的计算机与电子技术、IT 、通信、军工、工业控制、汽车电子、大型设备智能故障诊断、电子设备等领域进行产品的开发、生产、测试、维护、销售、技术支持、技术咨询等工作。
具体就业岗位包括:嵌入式软件开发工程师、基于ARM系统的研发岗位、Linux系统应用软件开发岗位、Linux下C/C++软件工程师、嵌入式Linux系统研发工程师。
(2)嵌入式的研究内容方法结论扩展阅读:
嵌入式在各个领域的开发运用:
1、手机领域
以手机为代表的移动设备可谓是近年来发展最为迅猛的嵌入式行业。甚至针对于手机软件开发,还曾经衍生出“泛嵌入式开发”这样的新词汇。
2、汽车电子领域
电子导航系统在汽车电子中占据的比重比较大,目前导航系统在国外已经有了广泛的应用。汽车电子领域的另外一个发展趋势是与汽车本身机械结合,从而可以实现故障诊断定位等功能。
3、电子产品
消费类电子产品主要包括便携音频视频播放器、数码相机、掌上游戏机等。目前,消费类电子产品已形成一定的规模,并且已经相对成熟。对于消费类电子产品,真正体现嵌入式特点的是在系统设计上经常要考虑性价比的折衷,如何设计出让消费者觉得划算的产品是比较重要的。
4、军工航天
在这个领域里面,无论是硬件还是操作系统、编译器,通常并不是市场上可以见到的通用设备,它们大多数都是专用的。许多最先进的技术最前沿的成果,往往都会用在这个领域。
⑶ 嵌入式技术需要学习什么
嵌入式系统软件工程 方法实用技术及应用,免费下载
链接:https://pan..com/s/10No3IypKyLg01bV4T9b22w
《嵌入式系统软件工程:基础知识、方法和应用》系统地阐述嵌入式系统软件工程所涉及的过程、方法、内容,以及在典型工业领域中的应用。全书内容分为两大部分:第一部分介绍嵌入式系统软件工程方法论,主要包括嵌入式软件的开发过程(需求工程、软件和系统体系结构、编程和测试等内容),开发和测试中所采用的标准,与安全性相关的软件系统的准入,以及嵌入式软件所涉及的法律问题:第二部分介绍嵌入式系统软件在汽车领域、轨道交通领域、航天领域、医疗器械、工业自动化、通信系统中的应用,在每个应用领域重点介绍具体应用领域的一些特定需求、技术和限制条件,以及它们对于嵌入式系统软件开发过程的影响。
⑷ 嵌入式操作系统的分类
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)。很多人预测,嵌入式Linux预计将占嵌入式操作系统的50%以上份额,非常重要。缺点是熟悉Linux的人太少,开发难度稍大。目前很多教材和很多大学都以ucOS/II为教学用实时操作系统,这主要是由于ucOS/II较简单,且开源,非常适合入门者学习实时操作系统原理,但ucOS/II的缺点是功能有限,实用用得较少,所以要学习就应学直接实用的,比如uClinux就很实用。况且熟悉了Linux开发,不仅在嵌入式领域有用,对开发Linux应用软件,对加深操作系统的认识也有帮助,可谓一举多得。据说,目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式开发,Fujitum则是在自己的处理器上大搞Linux开发。目前在嵌入式Linux领域,以下几个方面的人特别难找,一是能将Linux移植到某个新型号的开发版上;二是能写Linux驱动程序的人;三是熟悉Linux内核裁减和优化的人。
第三类、WindowsCE嵌入式操作系统:
Microsoft也看准了嵌入式的巨大市场,WinCE出来只有几年时间,但目前已占据了很大市场份额,特别是在PDA、手机、显示仪表等界面要求较高或者要求快速开发的场合,WinCE目前已很流行(据说有一家卖工控机的公司板子卖得太好,以至来不及为客户裁减WinCE)。WinCE目前主要为4.2版(.NET),开发平台主要为WinCEPlatformBuilder,有时也用EVC环境开发一些较上层的应用,由于WinCE开发都是大家熟悉的VC++环境,所以学习Windows程序设计课程不会有多大难度,这也是WinCE容易被人们接受的原因,开发环境方便快速,微软的强大技术支持,WinCE开发难度远低于嵌入式Linux。对于急于完成,不想拿嵌入式Linux冒险的开发场合,WinCE是最合适了(找嵌入式Linux的人可没那么好找的),毕竟公司不能像学生学习那样试试看,保证开发成功更重要。根据不同的侧重点,WinCE还有两个特殊版本,一个是MSPocketPC操作系统专用于PDA上(掌上电脑),另一个是MSSmartPhone操作系统用于智能手机上(带PDA功能的手机),两者也都属于WinCE平台。在PDA和手机市场上,除WinCE外,着名的PDA嵌入式操作系统还有PalmOS(因出现很早,很有名)、Symbian等,但在WinCE的强劲冲击下,Palm和Symbian来日还能有多长?据观察,目前在嵌入式平台上,LINUX是叫得最响,但还是WinCE实际用得更多。嵌入式LINUX可能更多地是一些有长远产品计划的公司,为降低成本而进行长远考虑。WinCE和多媒体(如MPEG技术)是微软亚洲工程院目前做得较多的项目领域之一,他们很需要精通WinCE的人。
目前我国已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化,EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而言的,它除了是具备了一般的操作系统最基本的功能,比如:任务调度、同步机制、中断处理、文件功能之外的话,它还含有以下的特针:
(1)可装卸性:开放性、可伸缩性的体系结构。
(2)强实时性:EOS实时性一般较强,可用于各种设备控制当中。
(3)统一的接口:提供各种设备驱动接入。
(4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI,图形界面,追求易学易用。
(5)提供强大的网络功能,支持TCP/IP协议及其它协议,提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口,为各种移动计算设备预留接口。
(6)强稳定性,弱交互性:嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预,这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接日一般不提供操作命令,它通过系统调用命令向用户程序提供服务。
(7)固化代码:在嵌入系统中,嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用,因此,嵌入式操作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸,而用各种内存文件系统。
(8)更好的硬件适应性,也就是良好的移植性。
国际上用于信息电器的嵌入式操作系统有40种左右。现在,市场上非常流行的EOS产品,包括3Corn公司下属子公司的PalmOS,全球占有份额达50%,Microsoft公司的WindowsCE不过29%。在美国市场,PalmOS更以80%的占有率远超WindowsCE.开放源代码的Linux很适于做信息家电的开发。
然而我们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.嵌入式操作系统的发展也必将带动新一轮的科技竞争。
常见的嵌入式系统有这么多:
Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive、autosar......
什么是嵌入式操作系统?
嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件,它是嵌入式系统的重要组成部分。嵌入时操作系统具有通用操作系统的基本特点,能够有效管理复杂的系统资源,并且把硬件虚拟化。
从应用角度可分为通用型嵌入式操作系统和专用型嵌入式操作系统。常见的通用型嵌入式操作系统有Linux、VxWorks、WindowsCE.net等。常用的专用型嵌入式操作系统有SmartPhone、PocketPC、Symbian等。
按实时性可分为两类:
实时嵌入式操作系统主要面向控制、通信等领域。如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus,很多汽车电子行业都是利用实时性很强的操作系统等。
非实时嵌入式操作系统主要面向消费类电子产品。这类产品包括PDA、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等。如微软面向手机应用的SmartPhone操作系统。
嵌入式系统的设计和实现而言,基本上需要四种不同的工作:系统设计工作,硬件设计工作,驱动程序和操作系统移植工作和应用程序设计开发工作。
1、 系统设计工作
在系统的设计阶段,系统分析师将根据需求确定系统的硬件的基本构成,根据系统的需求选择使用那种处理器,使用哪种操作系统,使用那些软件开发工具。系统分析师往往是较为完整的参与过嵌入式系统设计的全过程,对于系统应用的行业较为了解,对于嵌入式系统本身的开发流程十分清楚的人。
2、硬件设计工作
系统硬件设计人员需要根据系统分析师的设计结果,进行硬件原理图的设计。通常需要硬件设计人员熟悉嵌入式系统的硬件构成。硬件设计人员需要了解常用的嵌入式系统处理器,存储器(Flash,SDRAM),以太网MAC芯片,音频/视频编解码芯片,电源管理芯片,总线接口电路(USB,PCI),液晶显示模块,可编程逻辑器件(FPGA/CPLD),无线网络通信模块(Bluetooth,WLAN,GPRS)等硬件电路构成元素的基本工作原理,连接使用方法,使用注意事项,基本调试方法等内容。在网络上能找到很多公司的评估板的原理图,对于这些原理图要仔细研究,摸清处理器同存储器,网卡,液晶模块等器件的连接方法和原因。通过对这些电路的研究,能够较快地了解整个嵌入式系统的构成,这些电路同实际产品中的电路虽有一定差别的,特别是对于手持设备,但这些差别不影响初学者学习嵌入式系统的硬件设计基本构成。
1)学习Linux系统安装、常用命令、应用程序安装。
2)学习Linux下的C编程、这本书必学《UNIX环境高级编程》、《UNIX网络编程》,RechardStevens写的,C高手大都学习过《C和指针》、《C缺陷与陷阱》、《高质量C/C++编程指南》、《C专家编程》、《TheCprogrammingLanguage》
3)程序员大都要学:数据结构,嵌入式程序员数据结构必学!
4)底层开发人员大都要学:微机原理、计算机体系结构,嵌入式开发人员必学!
5)单片机可以让一个从事软件开发的人了解和如何操作硬件,有必要学,因为一开始就从ARM入手,不太现实!
6)ARM体系结构,其中有汇编。
7)数字电路有必要学习,不然你在做底层开发时真的会不知道怎么看原理图,起码也得懂与或门吧。
8)ARM+Linux应用程序开发。(前提是要有开发板)
9)要做底层开发,就必须知道软硬件之间是如何衔接和配合工作的,那么电子技术应该要好好学习了,很多时候会用到模拟电路知识,这是区别好手与菜鸟的不同之处之一。
10)Linux下的汇编要学,这样你才能真正了解你写的程序是如何在一个特定的硬件上跑的。这是区别好手与菜鸟的不同之处之二。
11)TCP/IP协议栈要学,所有的嵌入式高手都得掌握的东西,这是区别好手与菜鸟的不同之处之三。
12)有了这些东西,拿下Linux驱动已经不再话下,需要你去学习Linux内核源代码和Linux驱动程序设计,这是一个技术升华。
13)音频、视频的解码译码技术你得学。
14)各种IC,各种bootloader你能够参与其开发设计。
15)自行设计开发新产品,新技术。
学到这个地步差不多要花个3年的时间吧。但是后面的路该怎么走呢?嵌入式系统性的东西搞了一个产品之后,基本上一些套路都摸清楚了。
不同的行业,对于系统的要求是不一样的,比如汽车行业,航空航天行业等一些高精度,高安全的需要对实时性要求非常之高,对于安全性和可靠性的要求非常严格。而有些行业比如消费类产品,娱乐类的,生活用具方面的对于用户体验是不一样的,数码产品对于一些图像声音的处理,要求更高,需要高清,高品质的。而对于一些通信设备类对于网络的应答数据传输要求就非常严格,等等。这些根据不同的要求,选择符合自己的操作系统,能对开发工作有更大的帮助。
DOS
微软一开始选用了派特森的Q-DOS“QUICKANDDISKOPERATINGSYSTEM”为基础然后再扩充功能而成MS-DOS,主要是采用由IBM提供的使用8088微处理器的计算机作开发平台,它是以16字节单人单工操作系统,特别适合一些功能简单装置使用。
WindowsCE
虽然微软Windows系统已经称霸了PCDesktop环境。但是对于嵌入式系统这块大饼,微软也是垂涎已久,桌上型的Windows桌业系统对于嵌入式系统来说自然是太过于肥大的产物,于是微软推出精简版的WindowsCE作为进攻嵌入式系统的主力。目前主要应用于PDA上头,但是跟微软一系列Windows系统一般,WindowsCE也承袭了原有的缺点:耗系统资源、不稳定、效率不佳等等。毛病实在太多,后来将整个架构重新改写后推出WindowsCE3.0版,或称为PocketPC。改版之后的确改进了不少缺点。
WindowsCE可应用于PDA、WebPAD、ThinClient等等。是采用WindowsCE为操作系统的SIMPad(西门子公司所有)。
Palm
由PalmComputing公司的嵌入式操作系统,目前最大的应用在PDA,是市场占有率最高的PDA操作系统,Palm操作系统架构非常简洁,因为少去了很多功能,如内存管理、多任务等等,使得Palm可以非常不耗系统资源,硬件需求低,连带的整体耗电量便可压缩到非常低,因此采用Palm操作系统的PDA都有待机时间长的优点。
EPOC
由英国手持装置大厂Psion所开发,常用于PDA与手机结合的场合。最有名的例子Nokia9110系列手机,它就是采用EPOC系统。
着名的嵌入式实时系统
实时系统是嵌入式系统里头非常重要的一环,很多人都误以为实时系统执行速度非常快的系统,事实上不然,所谓实时代表的意义是‘实时反应’,一般多人多任务操作系统如:Windows、UNIX,在上面执行的软件都一起分享CPU,因为CPU速度快,所以我们感觉好象可以同时执行多支软件,其实在系统内部的同一时间内都只有一个程序在执行,每个软件都必须排队,而且规定只能用一小段时间后就要换下一位,但是因为CPU速度够快,很快又可以被执行到,所以人们感觉并不会很明显软件是一段一段在执行。这是一般所谓的非实时性的操作系统运作模式,而实时操作系统具有立即反应而且不能让出资源的特性,例如汽车的ABS煞车系统,如果不采用能够立即反应的实时系统,后果可就不堪设想。而这类的应用多半多属体积小、功能简单的地方,所以也算是嵌入式系统。QNX的QNXOS、WindRiver的VxWorks、Microware的OS9、pSOS等等,都是有名的嵌入式实时系统公司。
Linux
Linux不是都用来做服务器吗?不然就是Cluster,怎么会跟嵌入式系统扯上关系?不要怀疑,Linux除了对伺服工作应付自如外,嵌入式系统也难不倒Linux。
那么究竟Linux有怎样独特的能耐,可以想变大就变大想缩小就缩小?又用Linux来发展嵌入式系统有什么优点?请看底下介绍。
开放原始码、模块化设计
Linux采用GPL授权,除了把原始码公开以外,任何人都可以自由使用、修改、散布,而Linux核心本身采模块化设计,让人很容易增减功能,例如我的平台并不需要蓝芽的功能,我只要不把这项功能加入,有需要就加入,不需要就删除,由于这样的高的弹性,我们可以调校出最适合我们硬件平台的核心出来。
相较于Linux,Windows是走封闭原始码路线,所以我们完全无法得知或修改它的核心部份。另外因为是采用GPL授权自然就没有什么权利金或保密协议的约束。
稳定性够
Linux不属于任何一家公司,但是它的开发人员却是全世界最多的,每天在全球都有无数的人参与LinuxKernel的改进、除错、测试,这样严苛的条件造就了稳定度高的Linux。
就因为如此,Linux虽不是商业的产物但是品质却不逊于商业产品。
网络功能强大
Linux的架构是参造UNIX系统而来,因此Linux也承袭了UNIX强大的网络功能。在这个每样事情都讲求网络的时代下,只能说是Linux大放异彩的年代。未来可能家里的电冰箱、冷气、电视机都会连上网络,如何增加这些家电的网络功能,Linux可以替他们办到。
跨平台
Linux一开始是基于Intel386机器而设计,但是随着网络的散布,各式各样的需求涌现,因此就有许多工程师致力于各式平台的移植,造成了Linux可以在x86、MIPS、ARM/StrongARM、PowerPC、Motorola68k、HitachiSH3/SH4、Transmeta..等等平台上运作的盛况。这些平台几乎涵盖了所有嵌入式系统所需的CPU,因此选择Linux就可以把更多的`硬件平台纳入考量的范围。
嵌入式环境不如x86PC那样单纯,嵌入式环境所采用的CPU架构之多,使用Linux作开发,就等于有更多硬件的选择,硬件成本是商业公司考量的一大重点,选择多自然可以找到最合适的硬件,对于公司的竞争力是有极大的帮助。
应用软件众多
自由软件世界里有个很大的特色就是软件超级多,而且几乎都是符合GPL标准,换句话说,大家都可以自由取用,因为这些软件多半是由工程师业余空暇时间所发展,而且不以营利为性质,所以并不能担保这些软件完全没有BUG,但是仍旧有许多杀手级的软件出现,大家熟知的KDE与GNOME便是很好的证明,当然与嵌入式系统较为相关如:gcc编译器、Kdevelop整合式开发环境等等。
通常我们都会先在PC端造出仿真出嵌入式的环境,并直接在上头开发,因此用的工具也都与开发一般Desktop软件类似,良好的工具能够增加开发的速度。
选择多样
如果公司有能力可以自己实作Linux嵌入式系统,因为程序代码全部都开放在那里,您可以随心所欲的设计出自己想要的EmbeddedLinux系统,但是有更多的公司的业务重点不在于此,这时候您也可以选择购买商业版的EmbeddedLinux系统,像是有名的Redhat公司、Lineo、MontaVista..等等,这些都是商业的Linux公司,购买他们的产品就可以得到完整的服务。因此商业或非商业全都在于您的需求。
自行开发系统
当然您也可以自行开发系统,严格控制硬件,但是相对的必须投注更大的成本在于研发系统上,原则上如果目标简单明确只是一些基本的I/O控制,例如:跑马灯。便适合自己开发,但是如果系统过于复杂则必须审慎评估自行研发的难度与时程的控管。
进程的同步(直接制约):synchronism
指系统中一些进程需要相互合作,共同完成一项任务。具体说,一个进程运行到某一点时要求另一伙伴进程为它提供消息,在未获得消息之前,该进程处于等待状态,获得消息后被唤醒进入就绪态。同步是指在互斥的基础上(大多数情况),通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下,同步已经实现了互斥,特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。
进程的互斥(间接制约)mutualexclusion
由于各进程要求共享资源,而有些资源需要互斥使用,因此各进程间竞争使用这些资源,进程的这种关系为进程的互斥。某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问,具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序,即访问是无序的。
相关概念:
互斥:指多个进程不能同时使用同一个资源;
死锁:指多个进程互不相让,都得不到足够的资源;
饥饿:指一个进程一直得不到资源(其他进程可能轮流占用资源)
临界资源:系统中某些资源一次只允许一个进程使用,称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量
临界区:进程中访问临界资源的一段代码。
临界区问题
临界区(criticalsection):进程中访问临界资源的一段代码。
进入区(entrysection):在进入临界区之前,检查可否进入临界区的一段代码。如果可以进入临界区,通常设置相应"正在访问临界区"标志
退出区(exitsection):用于将"正在访问临界区"标志清除。
剩余区(remaindersection):代码中的其余部分。
使用临界区应遵循的准则
有空让进:当无进程在临界区时,任何有权使用临界区的进程可进入
无空等待:不允许两个以上的进程同时进入临界区
多中择一:当没有进程在临界区,而同时有多个进程要求进入临界区,只能让其中之一进入临界区,其他进程必须等待
有限等待:任何进入临界区的要求应在有限的时间内得到满足
让权等待:处于等待状态的进程应放弃占用CPU
平等竞争:任何进程无权停止其它进程的运行进程之间相对运行速度无硬性规定
Linux下的进程包含以下几个关键要素:
有一段可执行程序;
有专用的系统堆栈空间;
内核中有它的控制块(进程控制块),描述进程所占用的资源,这样,进程才能接受内核的调度;
具有独立的存储空间
进程和线程有时候并不完全区分,而往往根据上下文理解其含义。
1、绪论
电控机械式自动变速器(,AMT)具有传动效率高、成本低、操作容易、驾驶舒适等优点,已成为车辆自动变速器发展的一个重要方向。AMT的核心部件是电控单元(TCU),实时采集和检测输入信号(发动机转速、输入轴转速和车速,油门踏板位置、节气门开度、变速箱油温等以及各种状态信号)并进行调理、存储,同时,TCU根据这些运行参数进行工况判断并发出控制信号,完成车辆的平稳起步或自动换挡,从而使车辆获得优良的舒适性、燃油经济性与动力性能。较之传统的控制器,TCU有更多的传感器,执行器以及更为复杂的控制算法,若TCU设计不合理,难以满足实时性与可靠性的要求,同时,如果换挡规律不合理,汽车难以获得较好的燃油经济性和动力性。本文从TCU硬件和软件设计做了相应的介绍。
2、TCU软件设计
TCU软件部分的核心是控制策略,其主要部分是最佳换挡规律。本控制器采用两种换挡控制策略,即经济性换挡规律,综合性换规律,通过模式选择开关进行切换,使用Simulink搭建的换挡控制策略。
Simulink模型无法直接烧写到单片机中运行,编写好的程序通过Simulink提供的RTW工具生成可用的C代码,编写接口嵌入到软件系统中。生成的C代码是上层核心算法程序,只提供与底层程序的接口,而底层程序则须自己编写并留出对应接口和上层代码对应接口进行连接[3]。然后把相应的C代码添加到CCS中的工程文件中,并编写代码的接口,实现软件三部分的无缝连接;其中驱动程序包括信号输入通道设置与信号处理驱动程序、输出通道设置与输出处理、通信设置与数据转换。
3、TCU硬件设计
根据TCU的功能需求,把硬件电路划分以下几个部分:信号采集输入调理电路、执行器控制电路以及主控电路。
(1)主控电路:TCU的硬件电路选择了TMS320F2812主控芯片,两个16位通用定时器,以负责离合器转速信号、车速信号等脉冲信号的采集;8个16位的脉宽调制(PWM)通道、可以实现对离合器电磁阀、换挡电磁阀的控制;16通道A/D转换器,在采集节气门位置、离合器位置等传感器输入的多路模拟信号的应用中,可以简化硬件,提高系统可靠性;拥有改进的局域网络(eCAN)支持CAN2.0B协议,以实现串行信号的输入输出以及与汽车发动机ECU的信息交换,实现ECU之间的CAN通信。
(2)输入电路:对于主控芯片TMS320F2812芯片上带有AD转换模块的处理芯片,其输入的模拟信号需要经过简单的滤波、放大后才可接入DSP。开关量信号采用光电隔离来实现信号的转换,数字信号调理部分的作用是将仿正弦信号经过处理后,变成电平范围在DSP允许范围内的方波信号。数字信号调理部分的设计采用先滤波后整形,最后光电隔离的办法。
(3)TMS320F2812主控芯片EV外设提供的PWM外设功能,对电路进行控制,但,由控制器输出的PWM波的峰值电压只有5V,不足以驱动电磁阀,这就需要电磁阀驱动电路将PWM控制信号的功率进行放大,从而控制电磁阀正常工作。
4、结论
自行设计了TCU软硬件,对设计的TCU做了相应的硬件在环试验,利用RealTimeWorkshop实现控制模型向C代码的转化,优化后下载到TCU,进行了硬件在环仿真实验,篇幅有限,本文不做具体说明。试验结果表明,设计的该TCU,能按照控制策略实时、准确、可靠的控制AMT的换挡过程,同时,同时获得了较好的经济性以及动力性能。为AMT控制器的开发提供了参考。
⑸ 如何学习嵌入式
作者:匿名用户
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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,SonyPSP)
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。两者的显着不同之处就在于,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。而对于嵌入式系统而言,从事平台开发的人就是要亲自去开发出一个完整的计算机系统,这个过程包括
1. 需求分析
2 硬件设计
3 驱动程序
4 Bootloader & BSP (板级支持包)
5 操作系统的移植
6 应用程序的开发
7 性能检查
嵌入式系统教学的目的就是教会学生如何根据需求去建立满足某种特殊行业需求的嵌入式计算机系统。让学生学会如何构件硬件平台,进行硬件设计,选择能够满足应用要求的最佳的嵌入式操作系统,并完成Bootloader,BSP和驱动程序的编写,移植,调试等过程。为了满足行业需求,最终要在所建立的系统上编写调试相应的应用程序,并进行性能的测试和检查。
你是谁,你需要学习哪些东西?
如果你的工作只是需要在PC 机上编写一个图片浏览程序,那么你就没有必要去了解当系统收到一个ARP请求包后应该如何回应。同样的道理,嵌入式系统的学习也是有很多方面的。就嵌入式系统的设计和实现而言,基本上需要四种不同的工作:系统设计工作,硬件设计工作,驱动程序和操作系统移植工作和应用程序设计开发工作。
1.系统设计工作
在系统的设计阶段,系统分析师将根据需求确定系统的硬件的基本构成,根据系统的需求选择使用那种处理器,使用哪种操作系统,使用那些软件开发工具。系统分析师往往是较为完整的参与过嵌入式系统设计的全过程,对于系统应用的行业较为了解,对于嵌入式系统本身的开发流程十分清楚的人。
2.硬件设计工作
系统硬件设计人员需要根据系统分析师的设计结果,进行硬件原理图的设计。通常需要硬件设计人员熟悉嵌入式系统的硬件构成。硬件设计人员需要了解常用的嵌入式系统处理器,存储器(Flash,SDRAM),以太网MAC芯片,音频/视频编解码芯片,电源管理芯片,总线接口电路 (USB,PCI),液晶显示模块,可编程逻辑器件(FPGA/CPLD),无线网络通信模块(Bluetooth,WLAN,GPRS)等硬件电路构成元素的基本工作原理,连接使用方法,使用注意事项,基本调试方法等内容。在网络上能找到很多公司的评估板的原理图,对于这些原理图要仔细研究,摸清处理器同存储器,网卡,液晶模块等器件的连接方法和原因。通过对这些电路的研究,能够较快地了解整个嵌入式系统的构成,这些电路同实际产品中的电路虽有一定差别的,特别是对于手持设备,但这些差别不影响初学者学习嵌入式系统的硬件设计基本构成。
以上这些知识,往往需要较长时间的学习和积累,需要亲自参与实践的机会。对于刚刚接触嵌入式系统硬件开发的学生来讲,一般不可能全部了解这些知识,但也不会是通通一无所知。笔者结合自己开发和教学的经验认为:首先应该选定一款主流且较为简单的嵌入式系统处理器,比如基于ARM7TDMI 内核的AT91M40800,S3C44B0 等嵌入式系统处理器,学习32 位RISC处理器的编程模型,指令集。高校教学中,单片计算机课程一般以8051系列单片为核心讲解,由于现代32位处理器的结构和开发方式同8位单片机有着较大的差别,学习者还是需要花一点力气来研究以下32位处理器的。以ARM处理器为例,学习者就需要理解处理器的多种工作模式,备份寄存器,RISC 指令集的特点,MMU 和虚拟地址,中断处理过程等内容。在学习指令集的过程中,最好能够每学习几条指令,就使用这几条指令在模拟器上实验以下,观察处理器执行的结果。这个过程一方面是学习者对于指令本身的学习能够取得一个比较好的效果,另外也是对开发工具本身的一种学习。接着,就可以开始学习片上资源的使用和配置方法。这时就需要一个方便使用的开发板,学习者能够通过JTAG仿真器将开发板同调试PC机相连,进行程序的下载,调试。特别是要仔细研究系统的初始化过程和中断处理的过程。在开发过程中如果遇到问题,应自己分析问题产生的原因,通过分析缩小问题可能产生的范围,最终找到问题的所在。最重要的就是要保持一种解决问题的信心,面对困难如何处理,往往能够决定最终系统是否能够调试成功。然后,学习者可以开始仔细学习处理器同存储器的连接,存储空间的配置,各种外扩器件,如网卡,AC97声卡的工作原理和使用方法。嵌入式系统硬件设计中往往需要使用可编程器件,学习者还需要一定的时间来学习使用常用的可编程器件(CP L D / F P G A),常用的有Xilinx和Altera公司的产品。进行系统硬件原理图设计,就需要使用原理图设计的EDA工具,常用的EDA 原理图设计工具主要包括Cadence公司的Capture,Protel公司的Protel99SE等。接下来就可以参照评估板的电路图,根据系统的设计要求,开始进行原理图的绘制了。在原理图绘制过程中,一定要搞清评估板电路连接的原因,对于一时没有搞清楚的问题切不可蒙混过关。例如,有些处理器的地址线是以字节位单位的,而另一些处理器的地址线则是以两个字节为单位的,当连接16位的存储器的时候,切不可想当然的把处理器的A 0 直接连接到存储器的A 0 上面。另外,学生还应具有一定的PCB板图绘制能力,因为在现阶段,很多公司还不能完全把原理图的设计工作和PCB 的绘制工作分开,往往要求硬件设计人员既能进行原理图设计又能进行板图设计。即使是PCB设计和原理图设计分开的公司,也需要原理图设计者能为PCB 的设计者对于不同的信号提出布板要求。
3.驱动程序和操作系统移植工作
现代嵌入式系统的开发同传统8位单片机系统的开发相比,一个显着的区别就是嵌入式操作系统的广泛使用。在拿到焊接完毕的电路板,并进行基本的测试后,就要进行驱动程序和操作系统的移植工作了。首先要进行的Bootloader的编写和移植工作。Bootloader相当于PC系统的BIOS。对于有些嵌入式操作系统,如uc/OSII没有bootloader同样可以开发调试。但是对于WindowsCE和嵌入式linux系统而言Bootloader就是必须的了。本文以Windows CE 为例,做一个简要的说明。
Windows CE 系统的移植工作主要就是BSP(板级支持包)的开发过程。BSP将具体的硬件差异同操作系统的核心隔离开来,主要由Bootloaer ,OAL(OEMAbstraction Layer)和设备驱动程序三部分组成。WindowsCE系统中Bootloader叫做Eboot。Eboot被写入系统的引导Flash。系统启动时运行Eboot,完成通过网卡将调试PC 机中WindowsCE 操作系统映像下载到目标系统的SDRAM中并开始执行的功能。对于一个系统移植人员,首先需要阅读文档,了解WindowsCE系统Bootloader和BSP的基本概念和开发过程。(呵,还要做这工作啊,我还没想到(初学^_^))Windows CE的开发系统Platform Builder提供了详细的文档和例程,开发人员需要仔细的阅读文档和例程。搞清楚各个函数之间的调用关系。在开发过程中的一个重要的步骤就是打通串口,使得目标板能够通过PC机串口向调试PC 机发送数据。由于ARM系统的仿真器比较昂贵,而且操作系统的调试往往不使用JTAG调试器进行单步调试。所以能从串口观察程序的执行过程和结果对于调试就显得十分重要了。串口打通之后一个比较棘手的问题就是网卡芯片的调试。刚刚接触嵌入式系统开发的人往往没有直接在寄存器级上使用网卡芯片的经验,而网卡芯片的说明一般都较为简短,这就要求开发者学习一些以太网的基础知识,对以太网的MAC 层有一个基本的认识。另外,各种网络调试(抓包)工具的使用也能大大降低系统调试的难度。系统的OAL需要根据具体硬件的不同做出相应的修改,这个部分可参照文档进行,在调试过程中根据串口的信息分析出错的地方。要充分发挥跨文件字符串搜索工具的功能,在浩如烟海的源文件中找到出错的位置。当然,随着开发者对系统文件目录结构的熟悉和了解,错误定位的速度会不断加快。WindowsCE 的驱动程序相对而言是比较好写的。
4.应用程序的开发
嵌入式系统的应用程序开发同在PC 机上开发应用程序的区别不是很大。对于Windows CE系统而言,Microsoft已经提供了较为完善的开发工具。特别是.NET Compact work的使用,使得基于Windows CE.NETCompactwork的应用程序有了跨平台性。开发人员可以使用Windows 的C# 语言直接在PC 上进行http://CE.NET应用程序的开发和模拟调试,也可将目标系统同PC 机相连,进行联机调试。现在有很多系统支持J2ME(JAVA的嵌入式系统版本) ,这使得JAVA 在嵌入式系统应用开发中占有较大的优势。另外,作为专业的嵌入式系统软件开发人员,还需要充分了解面向对象技术和设计模式等方面的知识,当然作为初学者可以先不深入研究这方面的内容。
常用嵌入式系统处理器和操作系统
处理器
常用嵌入式系统处理器主要包括ARM 处理器,Power PC 处理器,基于MIPS 内核的嵌入式处理器,软核处理器(如Altera 的Nios和Xilinx的MicroBlaze等)和DSP(数字信号处理器)等。
ARM 处理器的主要特点是具有较高的性能功耗比。ARM处理器被广泛的应用在手机,PDA等领域,其中较为着名的有Intel 公司生产的基于ARM 内核的XScale系列处理器。由于所有公司生产的基于ARM内核的处理器具有相同的编程模型,在手持和电池供电的系统中,基于ARM的嵌入式系统处理器往往被首先选用。PowerPC(简称PPC)处理器具有较强的运算性能和数据吞吐能力,在网络和数据通信领域基于PPC的嵌入式系统处理器有着广泛的应用。其中Motorola公司生产的MPC860/MPC8260被大量地应用在嵌入式网络产品中。MIPS 处理器的特点表现在十分强大的处理能力上。作为高性能处理器,MIPS处理器适用于网络、企业及高级消费类电子应用,特别是在机顶盒系统中,MIPS处理器具有较高的市场占有率。随着可编程器件的规模不断扩大,使得人们能够根据需要定制处理器,并方便的将针对某种特殊应用定制的处理器方便的在可编程器件内部实现。除了处理器外,计算机系统还需要许多其他构成部分,比如在多通道媒体数据处理系统中,经常需要使用可编程器件来实现高速的数据处理功能,使用软核DSP来实现复杂的数字信号处理算法,同时还需要处理器进行事务处理,软核处理器将可编程器件,DSP同处理器结合在一起,为系统级设计提供了极大的灵活性。DSP(数字信号处理器)有别于通用处理器,集中表现在其强大的数字信号处理能力上。在DSP 内部提供了硬件乘累加器,处理器在设计上对于特殊的寻址方式做了优化,一些DSP 还支持零耗循环(Zero OverheadLoop)。为了方便嵌入式系统设计,主流DSP 一般也都提供了丰富的外设。特别值得一提的是ADI 公司的Blackfin 系列DSP和TI 公司的DM64X系列DSP,两种处理器都提供了丰富的片上外设,非常适用嵌入式系统应用。
操作系统
http://WindowCE.NET/5.0
作为Microsoft的产品,WindowCE.NE/5.0提供了功能完备的平台开发工具Platform Builder和应用开发工具Embedded Visual C++/Visual Studio 2003。WindowsCE由于拥有广大使用者所熟悉的windows界面,系统提供了众多驱动程序,并且有完备的文档支持。对于应用开发而言,熟悉Windows系统开发的程序员很容易转到WindowsCE 应用程序的开发。Windows CE将会是一个非常有前途的嵌入式操作系统。
VxWorks
VxWorks是由Windriver(风河)公司出品的嵌入式实时操作系统,大名鼎鼎的火星登陆车就是使用了VxWorks。Windriver为VxWorks提供了集成开发环境tornado。
υC/OSII
υC/OS是由Jean Labrosse设计编写的开放源代码的嵌入式实时操作系统,笔者最早接触的嵌入式操作系统就是它。阅读并深入理解υC/OS的源代码对于理解实时系统是大有裨益的。
ARM Linux
ARM linux是由Russell King和其他开发者开发移植的用于ARM 处理器的linux操作系统。ARM Linux系统在GNU GPL下发布。
υCLinux
υClinux 是适用于没有MMU 的嵌入式处理的LinuxOS 版本。υ Clinux 同样在GNU GPL发布。
嵌入式系统开发过程中的常见问题和解决方法
Bootloader如何写入Flash ?
初学者一般都会遇到如何将程序写入处理器的问题。对于不同的处理器,可以采用不同的方法。例如Intel的Xscale处理器可以使用Intel公司提供的JFlash工具烧写。对于具有JTAG调试工具软件的处理器,可以使用如下思路:编写一段程序,这段程序能将位于SDRAM/SRAM 固定地址中的数据写入Flash中。烧写时,首先,将这段软件下载到SDRAM 中,然后通过调试软件将要写入Flash的数据下载到SDRAM/SRAM的某个固定地址开始的缓冲区,然后通过调试器开始执行程序,将数据写入Flash。除此以外,网络上还提供了很多专用的写Flash的工具,开发者可以根据自己的需要选用。(现在明白了我在学的那个BF533为什么先下个flashProgramer.dxe先了)
什么是arm-elf-gcc?
arm-elf-gcc是一个交叉C语言编译器。我们在PC平台下编译程序,编译器运行的处理器同生成的代码将要运行的处理器相同。但是,在PC
机上编译ARM程序时,编译器运行的处理器同生成的代码运行的处理器不同,这种编译器叫做交叉编译器。其中的elf是指编译器生成的目标文件格式。(其实我们平时用的单片机编译器如GCC—AVR等已是交叉编译器了,我到现在才弄清楚什么是交叉编译器)
走了哪条编译路径?
系统程序和驱动程序往往包含很多的编译选项,很多选项都是在编译时通过命令行定义的,如果想知道编译的是那一段程序可以使用如下的方法:
#ifdef PLAT_AAA
#error Code for Platform AAA
#else
#error Code NOT for Platform AAA
#endif
这样在编译的时候就知道,编译的是哪一条路经了。对于支持#pragma message( “I am here”)的编译器也可使用#pragma message预编译指令。
我怎么知道那段代码在那个文件中?
系统编程中经常需要使用在多个文件中搜索字符串,在windows平台下可以使用平台提供的多文件字符串搜索工具。在linux平台下,可以使用grep来搜索字符串。Grep的搜索功能十分强大,支持正则表达式搜索,熟练使用grep对于阅读系统和驱动程序代码是很有帮助的。
系统是从那个文件开始运行的?
对于Windows CE系统,一般从WINCE420\PLATFORM\YourPlatform\KERNEL\HAL目录的某个汇编文件中。对于Linux系统版本不同会存在一定差异,以arm处理器为例,一般会在linux2.4.x\arch\arm\kernel的head-armv.S中。
程序执行到了那里?
可以在程序中插入如下代码来实现
printf( “I am here %s, %d\n”,__FILE__,__LINE__);
代码将打出printf语句所在的文件名和行号。
推荐书目
Jean J.Labrosse MicroC/OS-II The Real-TimeKernel,Second Edition这本书是笔者接触嵌入式实时系统的入门书,在国内能够买到中文版。这本书较为清楚地讲述了实时系统的概念,各个组成部分的工作原理,特别是公开了实时系统内核的源代码,仔细研究定会受益匪浅。有个小的提示,对于初学者,这本书可以先不看第一章,直接从第二章看起。
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Andrew S. Tanenbaum Computer Networks 提起Andrew S. Tanenbaum 学习计算机的同学一定都知道OPERATINGSYSTEMs:Designand
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Advanced RISC Machines Ltd (ARM) ARM7 TDMI DataSheet Advanced RISC Machines Ltd (ARM) ARM920TTechnical Reference Manual学习嵌入式系统不了解当前应用最广泛的嵌入式处理器怎么行?ARM7 TDMI 的 data sheet是学习ARM编程模型,指令集的好东西。在嵌入式系统中,MMU(内存管理单元)是很重要的部分,又是较难理解和掌握的部分。ARM920TTechnical Reference Manual 正好可以帮你讲解这方面的内容。
Perter Van Der LinDen Expert C Programming嵌入式系统级编程最常用的语言还是C 。很多同学都自认为自己的C语言学的很好,那好,就看看这本书吧,找找自己和Experts差距。
嵌入式开发与桌面开发既有不同,又有非常大的联系,而且十分注重实际操作能力。搞桌面开发的人在一开始接触嵌入式的时候,通常转换不过来,这主要体现在定位上。如文中所说,你是谁,你要做什么?我对硬件的了解仅限于编程领域,PCB设计一窍不通,但并不能说你不懂硬件就不能从事嵌入式开发。一个系统的开发设计方方面面,在自己感兴趣和熟悉的领域做出自己的贡献才是最主要的。
1。硬件设计: 需要有硬件设计的经验,对各种嵌入式器件有很好的了解。
2。系统移植:需要汇编经验,操作系统原理以及底层驱动的了解
3。应用程序:需要桌面编程经验
⑹ 学习嵌入式开发要学习哪些知识
嵌入式系统是计算机软件和硬件的综合体,我有全套嵌入式视频课可以发给你自学。
①C,Java核心编程:c语言核心编程,Java核心编程;
②Linux核心操作与算法:Linux系统使用,Linux-c编程核心技术,精品数据结构,Linux-c编程精髓;
③核心操作与算法:Linux系统编程,Linux网络编程核心技术,UI编程,Java核心编程,安卓核心技术;
④ARM+Linux底层开发:数字电路,ARM编程核心,Linux系统开发,嵌入式Linux驱动开发;
⑤大型项目实践:每期安排各类型真实的项目,详细可以找我要资料。
北大青鸟中博软件学院嵌入式课堂实拍
学完可以从事:
ESE(嵌入式软件工程师);
ADE(嵌入式应用开发工程师);
FWE(嵌入式底层开发工程师);
FEC(嵌入式固件开发工程师)
你也可以考察对比一下南京课工场、北大青鸟、中博软件学院等开设有嵌入式开发专业的学校。记得找我要全套嵌入式开发视频课,祝学有所成!望采纳!
⑺ 嵌入式需要学什么嵌入式需要学哪些课程和内容
1.1 有哪些设备使用单片机或Linux
所有的电子产品,所用技术都可以认为要么是单片机,要么是Linux;GUI方面主要是QT/Android,它们都是运行于Linux之上的。我们说的单片机不使用操作系统,但是使用单片机设备肯定远远超过Linux。很多人也是先学习单片机,从单片机进入电子工程师行业,日常生活中,有哪些产品使用单片机、Linux呢?下面举一些例子:
下面我们用类比和逻辑推导出嵌入式Linux系统的组成,没错,“推导”。
从上图可以知道:
组成:嵌入式Linux系统= bootloader + linux内核 + 根文件系统(里面含有APP)。
bootloader:它的目的是启动内核,去哪等读内核?读到哪里?去Flash等外设读内核,存到内存里去。所以需要有Flash里外设的驱动能力,为了调试方便还会有网络功能。所以,可以认为 booloader = 裸机集合,它就是一个复杂的单片机程序。
Linux内核:Linux内核的最主要目的是去启动APP,APP保存在哪里?保存在“根文件系统”里。“根文件系统”又保存在哪里?在Flash、SD卡等设备里,甚至可能在网络上。所以Linux内核要有这些Flash、SD卡里设备的驱动能力。
不仅如此,Linux内核还有进程调度能力、内存管理等功能。
所以:Linux内核 = 驱动集合 + 进程调度 + 内存管理等。
2.3 要学习bootloader吗
Bootloader有很多种,常用的叫u-boot。
在实际工作中,对于u-boot基本上是修修改改,甚至不改。但是u-boot本身是很复杂的,比如为了便于调试,它支持网络功能;有些内核是保存在FAT32分区里,于是它要能解析FAT32分区,读FAT32分区的文件。
花那么多精力去学习u-boot,但是工作中基本用不到,这对初学者很不友善。
所以,对于初学者,我建议:理解u-boot的作用、会使用u-boot的命令,这就可以了。
如果你的工作就是修改、完善bootloader,那么再去研究它吧。
2.4 要学习Linux内核、要学习驱动程序吗
之前我们说过Linux内核 = 驱动集合 + 进程调度 + 内存管理等,如果要学习Linux内核,从驱动程序入手是一个好办法。
但是人人都要学习Linux内核、人人都要学习Linux驱动吗?显然不是。
作为初学者,懂几个简单的驱动程序,有利于工作交流;理解中断、进程、线程的概念,无论是对驱动开发、应用程序开发,都是很有好处的。
所以对于初学者,建议前期只学习这几个驱动:LED、按键、中断。
LED驱动程序:这是最简单的驱动程序。
按键驱动程序:它也比较简单,从它引入“中断”。
中断:从“中断”它可以引入:休眠-唤醒、进程/线程、POLL机制、异步通知等概念。这些概念无论是对驱动开发,还是对应用开发,都很重要。
所以,对于初学者,我建议必须学习这几个驱动:LED、按键、中断。
入门之后,如果你想从事内核开发、驱动开发,那么可以去钻研几个驱动程序(输入系统、I2C总线、SPI总线等),掌握若干个大型驱动程序后,你对内核的套路就有所了解了,再去研究其他部分(比如进程管理、文件系统)时你会发现套路是如此通用。
摄像头(VL42)、声卡ALSA驱动是Linux中比较复杂的2类驱动,它们是很难的,如果工作与此相关再去研究。
2.5,要学习Linux应用程序吗?先学一些基础技能
要学,即使以后你只想研究内核,一些基本的应用开发编写能力也是需要的:
基本设备的访问,比如LCD、输入设备
进程、线程、进程通信、线程同步与互斥
休眠-唤醒、POLL机制、信号
网络编程
①②③部分的知识,跟驱动有密切的关系,它们是相辅相承的。
掌握了基本驱动开发能力、基本应用开发能力之后,在工作中你就可以跟别人友好沟通了,不至于一脸懵逼。
2.6,应用程序是怎么启动的?要了解一下根文件系统
你辛辛苦苦写出了应用程序,怎么把它放到板子上,让它开机就自动启动?
你写的程序,它依赖于哪些库,这些库放到板子上哪个目录?
怎么做一个可升级的系统?即使升级中途断电了,也要保证程序至少还可以运行老的版本?
这些都需要我们了解一下根文件系统。
先了解一下init进程:它要读取配置文件,根据配置文件启动各个APP。
了解了init进程,你就了解了根文件系统的组成,就可以随心所欲裁剪系统,为你的项目制作出最精简的系统。
第3章 学习方法
3.1 先不要打破砂锅问到底
嵌入式涉及的东西太多太杂了,如果心里没有主线,碰到什么都要去研究个透彻,最终反而忘记自己要学什么了。
嵌入式涉及硬件知识、软件知识,软件里涉及汇编、ARM架构、C语言、Makefile、Shell;又分为bootloader、内核、驱动、基本的APP、GUI。
比如我们会用到Makefile,了解它的基本规则,会用我们提供的Makefile就可以。
不需要深入研究那些make函数,因为在工作中都有现成的Makefile给你使用,不需要自己去编写一套Makefile。何必花上好几天去深入研究它呢?
比如我们会用到bootloader,难道又要花上几个月来深入研究u-boot吗?工作中基本不需要改u-boot,会用那几个命令就可以。
甚至有些学员先去买本shell的书来学习shell命令,何必?我们在视频中用到什么命令,你不懂时再去网络一下这些命令就可以了。
不要脱离初学者的主线:应用基础、驱动基础。有了这2个基础后,你想深入研究某部分时,再去花时间吧。
3.2 思路要清晰,不怕抄代码
视频里的代码,请你一定要自己去写一次、写多次。为什么我现在写驱动那么熟?我2009年在华清远见上课时,
每次上课我都要给学生写一次那些驱动,十几次下来闭着眼睛都知道内核的套路了。
记不住那些函数?我也记不住,我都是去参考同类的驱动程序,这又不是闭卷考试。
但是要理清楚思路,你写这个程序要完成什么功能、怎么实现这些功能?这个要弄清楚。
有了思路后再写代码,不知道怎么写?没关系,看看视频,看看示例,然后关闭视频看看能否自己写出来。
3.3 对自己的方向很了解,我只能带你到这里了
我的专长是操作系统,是快速地带领大家掌握一些项目开发的基础知识。
如果你决定深入研究某方面时,我并不能带你多久。你要去看源码,去看这方面的专业书籍。
比如想深入钻研内核的内存管理时,它有页表映射(你需要阅读ARM架构的手册)、SLAB分配器、vmalloc/malloc实现、mmap实现、缺页中断、父进程子进程之间的页面管理等等,内容非常多。有时候连书籍都没有,你需要直接啃代码。
当你想从事某个行业时,就需要深入研究行业相关的知识。
比如CAN总线,它可以写成一本书:CAN协议、CAN报文、Socket CAN、车身网络拓扑结构,CAN应用报文,CAN网络管理报文,CAN诊断报文。
想做物联网网关,需要深入研究MQTT,MQTT协议相对简单,但是MQTT英文原版协议有130多页,中文版有近100页,是一本小书了。
每个行业都有自己的业务逻辑,在掌握基本的编程能力之一,你需要结合具体的业务去深入学习。
⑻ 嵌入式技术论文(2)
嵌入式技术论文篇二
嵌入式系统应用技术
【摘 要】本文介绍了嵌入式系统的含义、发展、现状和我国在嵌入式系统中面临的机遇,重点介绍了嵌入式系统的硬件,简要说明了嵌入式操作系统。
【关键词】单片机;操作系统;Linux;嵌入式系统
1.嵌入式系统的定义与市场前景
嵌入式系统是指以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可剪裁,适应应用系统对功能、可靠性、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它主要由嵌入式微处理器、外围硬设备、嵌入式操作系统及应用软件等部分构成,用于实现对其他设备的控制、监视和管理等功能 。
PC机主要应用在办公室自动化领域,而嵌入式已经渗入到人们的工作、生活中,如工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境监测、机器人等领域 。今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元,1997年来自美国嵌入式系统大会(Embedded System Conference)的报告指出,未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品,就将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。美国汽车大王福特公司的高级经理也曾宣称,“福特出售的‘计算能力’已超过了IBM”,由此可以想见嵌入式计算器工业的规模和广度。1998年11月在美国加州举行的嵌入式系统大会上,基于RTOS的Embedded Internet成为一个技术新热点。 美国着名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言,4~5年后嵌入式智能(计算机)工具将是PC和因特网之后最伟大的发明 。这就是所谓的“后PC时代”概念。
2.嵌入式系统发展阶段
嵌入式系统的出现至今已经30多年的历史。近几年来,计算机(Computer)、通信(Communication)、消费电子(Consumer Electron)的一体化趋势日益明显,成就了3C融合之势.纵观其发展历程,大致经历了一下几个阶段。
第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器(PLC)形式的系统,具有监测、伺服、指示设备相配合的功能。这类系统大部分应用在一些专业性强的工业控制系统中,没有操作系统的支持,只通过汇编语言对其编程控制。
第二阶段是单片机(又称微控制器 MCU Microcontroller Unit)为基础,这时候的编程语言从汇编转变成以C语言为主。这一阶段的MCU种类繁多,价格较低,现在依然发挥着重要作用。
第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这时候的单片机速度越来越快,功能越来越多。这时候软件主要运行在嵌入式操作系统上。嵌入式操作系统能运行各种不同类型的单片机上,兼容性好;用户界面较友好,具有大量的应用程序接口API,开发应用程序简单。
第四阶段是以Internet为标志的嵌入式系统。随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、控制技术日益结合,嵌入式系统通过各种总线形式和Internet的结合越来越密切 。
3.嵌入式系统的核心硬件
嵌入式系统的核心硬件是单片机,又称微控制器(MCU)它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机,通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。随着技术的发展,单片机片内集成的功能越来越强大,并朝着SoC(System on chip片上系统)方向发展。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显着优点,在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。
目前据不完全统计,全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种,流行体系结构有30几个系列,其中8051体系的占有多半。生产8051单片机的半导体厂家有20多个,共350多种衍生产品。通常按单片机数据总线的位数将单片机分为4位、8位、16位、32位机。
3.1四位单片机。四位单片机适合用于各种规模较小的家电类消费产品。一般的单片机厂家均有自己的四位单片机产品,有OKI公司的MSM64164C、MSM64481,NEC公司的75006×系列、EPSON公司的SMC62系列等。
典型应用领域有:PC机用的输入装置(鼠标、游戏杆)、电池充电器(Ni-Cd电池、锂电池)、运动器材、带液晶显示的音、视频产品控制器、一般家用电器的控制及遥控器、玩具控制、记时器、时钟、表、计算器、多功能电话、LCD游戏机。
3.2八位单片机。八位单片机是目前品种最为丰富、应用最为广泛的单片机,有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显着优点。目前主要分为MCS-51系列及其兼容机型和非MCS-51系列单片机。
MCS-51兼容产品因开发工具及软硬件资源齐全而占主导地位, ATMEL、PHILIPS、WINBOND是MCS-51单片机生产的老牌厂家,CYGNAL及ST也推出新的产品,其中ST的新推出的μPSD系列片内有大容量FLASH(128/256KB)、8/32KB的SRAM、 集成A/D、看门狗、上电复位电路、两路UART、支持在系统编程ISP及在应用中编程IAP等诸多先进特性,迅速被广大51单片机用户接受 。CYGNAL推出了Soc的51系列单片机C8051F系列。集成了A/D D/A电路、看门狗,上电复位电路、I C、SPI、CAN总线、 FLASH技术、JTAG仿真调试,并且最高达到了100MIPS
非51系列单片机在中国应用较广的有MOTOROLA68HC05/08系列、 MICROCHIP的PIC单片机以及ATMEL的AVR单片机。
八位单片机在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到广泛应用。
3.3十六位单片机。十六位单片机操作速度及数据吞吐能力在性能上比8位机有较大提高。目前以INTEL的MCS-96/196系列、TI的MSP430 系列及MOTOROLA的68HC11系列为主 。
十六位单片机主要应用于工业控制、智能仪器仪表 、便携式设备等场合。其中TI的MSP430系列以其超低功耗的特性广泛应用于低功耗场合。
3.4三十二位单片机。32位单片机是单片机的发展趋势,随着技术发展及开发成本和产品价格的下降将会与8位机并驾齐驱。生产32位单片机的厂家与8位机的厂家一样多。MOTOROLA、TOSHIBA、HITACH、NEC、EPSON、MITSUBISHI、SAMSUNG群雄割据, 其中以32位ARM单片机及MOTOROLA的MC683××、68K系列应用相对广泛。基于ARM核的单片机占据了2001年的32位单片机市场75%的份额。
3.5单片机技术的发展。从20年来单片机发展历程可以看出,单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,以广泛的应用领域拉动,表现出以下技术特点。
8位、32位单片机共同发展。这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来,单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭,32位单片机应用得到了长足、迅猛的发展。
单片机速度越来越快。为提高单片机抗干扰能力,降低噪声,降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序,在不提高时钟频率的条件下,使运算速度提高了很多,Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使用4.9MHz外部振荡器而内部时钟达32M。三星电子新近推出了1.2GHz的ARM处理器内核Halla
低电压与低功耗。几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作,对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供电的单片机已经问世。
低噪声与高可靠性技术。为提高单片机系统的抗电磁干扰能力,使产品能适应恶劣的工作环境,满足电磁兼容性方面更高标准的要求,各单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术措施。如ST公司的μPSD系列单片机片内增加了看门狗定时器,NS的COP8单片机内部增加了抗EMI电路,增强了“看门狗”的性能。
ISP及IAP。在片编程技术(In System Programming)及在应用中编程(In Application Programming)通过单片机上引出的编程线、串行数据、时钟线等对单片机编程,编程线与I/O线共享, 不增加单片机的额外引脚。ISP为开发调试提供了方便,并使单片机系统远程调试、升级成为现实
4.嵌入式系统的软件
嵌入式系统的软件从最初的汇编语言逐渐过度到C高级语言,到现在最终形成了以操作系统,出现了几十种产品,代表性的有VxWorks、QNX、Nucleus、μC/OS 、Palm OS、Windows CE以及Linux系列。在技术上有以下特征。
(1)以为新的处理器越来越多,嵌入式系统的设计更易于移植,以便在短时间内支持多种微处理器。
(2)Linux产品在嵌入式上获得了广泛的应用。Linux性能稳定,裁剪性好,开发和使用比较容易,适用于多种嵌入式处理器。Linux得到了相当广泛厂商的支持RT-Linux产品也取得了很大的进展。在家用电器、工业控制大有可为 。
5.发展和应用我国自主的嵌入式系统技术
目前,PC机的架构为Wintel所控制、垄断。在该领域,现在我们没有主动权,创新空间较小,专家估计,十年内很难有所突破。而嵌入式系统没有统一的架构,软硬件需要多种多样的组合,技术密集,市场容量大。我国在此领域有无限的创新空间 。例如“星光中国芯工程”是以数字多媒体芯片为突破口,第一次将“中国芯星光一号”率先打入国际市场的战略工程在国际上处于领先地位。在该领域已处于领导地位。在操作系统领域,有中软公司推出的“中软实时嵌入式Linux操作系统”,对外部中断可作出微秒级的响应,能提供精确的实时始终控制,实时任务和线程的并发操作和同步机制 。
6.结束语
上述描述了嵌入式系统的含义,以及嵌入式系统的发展历程、嵌入式系统的硬件、嵌入式操作系统,最后总结了我国在嵌入式系统中面临的机遇,为进一步学习嵌入式系统提供了参考,以期对研究该领域的人们有所帮助。
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⑼ 什么是嵌入式软件嵌入式软件的特点
嵌入式软件就是嵌入在硬件中的 操作系统 和开发工具软件,那么你对嵌入式软件了解多少呢?以下是由我整理关于什么是嵌入式软件的内容,希望大家喜欢!
嵌入式软件的定义
嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。它由包括微处理器、定时器、微控制器、存储器、传感器等一系列微电子芯片与器件,和嵌入在存储器中的微型操作系统、控制应用软件组成,共同实现诸如实时控制、监视、管理、移动计算、数据处理等各种自动化处理任务。嵌入式系统以应用为中心,以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础,强调硬件软件的协同性与整合性,软件与硬件可剪裁,以此满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。
最简单的嵌入式系统仅有执行单一功能的控制能力,比如说单片机的应用,在唯一的ROM 中仅有实现单一功能控制程序,无微型操作系统。复杂的嵌入式系统,例如个人数字助理(PDA)、手持电脑(HPC)等,具有与PC几乎一样的功能。实质上与PC的区别仅仅是将微型操作系统与应用软件嵌入在ROM、RAM 和/或FLASH存储器中,而不是存贮于磁盘等载体中。很多复杂的嵌入式系统又是由若干个小型嵌入式系统组成的。
嵌入式软件的系统分类
流行的嵌入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Windows CE及其新版本,SUN公司的Java操作系统,朗讯科技公司的Inferno,嵌入式Linux等。这类系统经过个人电脑或高性能计算机等产品的长期运行考验,技术日趋成熟,其相关的标准和软件开发方式已被用户普遍接受,同时积累了丰富的开发工具和应用软件资源。
另一类是实时操作系统,如WindRiver 公司的VxWorks,ISI 的pSOS,QNX系统软件公司的QNX,ATI 的Nucleus,中国科学院凯思集团的Hopen嵌入式操作系统等,这类产品在操作系统的结构和实现上都针对所面向的应用领域,对实时性高可靠性等进行了精巧的设计,而且提供了独立而完备的系统开发和测试工具,较多地应用在军用产品和工业控制等领域中。
Linux 是90年代以来逐渐成熟的一个开放源代码的操作系统。 PC机上的Linux 版本在全球数以百万计 爱好 者的合力开发下,得到了非常迅速的发展。90 年代末uClinux,RTLinux 等相继推出,在嵌入式领域得到了广泛的关注,它拥有大批的程序员和现成的应用程序,是我们研究开发工作的宝贵资源。
嵌入式软件的学习意义
从控制意义上说,嵌入式系统涉及系统最底层的,芯片级的信息处理与控制。在某种意义上,对这些“微观”世界的了解与驾驭正是控制的真正目的。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,这就是为什么我们的学生感到学的没有用,而有用的又没有学的原因。在嵌入式系统及开发环境方面,仍有许多问题尚在研究发展之中,如,嵌入式系统的硬件软件协同设计 方法 ;面向多目标,多任务的微内核嵌入式操作系统;分布嵌入式系统的实时性问题,分布式计算,分布式信息交互与综合处理;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。通过实验开发平台,学习嵌入式系统的一些基本理论和硬件软件综合设计的方法与技能,亲自动手,实现一个嵌入式系统的解决方案,为今后的深入研究打下一个初步基础。
结语:“嵌入式系统”作为自动化学科一门理论与实际密切结合的,知识与技术含量较高的综合性专业课程,必将随着信息产业的发展而逐渐趋于成熟。
嵌入式软件的特点
1、 嵌入式软件具有独特的实用性。嵌入式软件是为嵌入式系统服务的,这就要求它与外部硬件和设备联系紧密。嵌入式系统以应用为中心,
嵌入式软件是应用系统,根据应用需求定向开发,面向产业、面向市场,需要特定的行业 经验 。每种嵌入式软件都有自己独特的应用环境和实用价值。
⑽ 嵌入式系统的发展及应用
纵观嵌入式系统的发展历程,大致经历了以下四个阶段:
无操作系统阶段
嵌入式系统最初的应用是基于单片机的,大多以可编程控制器的形式出现,具有监测、伺服、设备指示等功能,通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中,一般没有操作系统的支持,只能通过汇编语言对系统进行直接控制,运行结束后再清除内存。这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点,但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序,因此严格地说还谈不上"系统"的概念。
这一阶段嵌入式系统的主要特点是:系统结构和功能相对单一,处理效率较低,存储容量较小,几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉,因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的应用,但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息家电等场合的需要。
简单操作系统阶段
20世纪80年代,随着微电子工艺水平的提高,IC制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片VLSI中,制造出面向I/O设计的微控制器,并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀。与此同时,嵌入式系统的程序员也开始基于一些简单的"操作系统"开发嵌入式应用软件,大大缩短了开发周期、提高了开发效率。
这一阶段嵌入式系统的主要特点是:出现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU(如Power PC等),各种简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展。此时的嵌入式操作系统虽然还比较简单,但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性,内核精巧且效率高,主要用来控制系统负载以及监控应用程序的运行。
实时操作系统阶段
20世纪90年代,在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下,嵌入式系统进一步飞速发展,而面向实时信号处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、低功耗的方向发展。随着硬件实时性要求的提高,嵌入式系统的软件规模也不断扩大,逐渐形成了实时多任务操作系统(RTOS),并开始成为嵌入式系统的主流。
这一阶段嵌入式系统的主要特点是:操作系统的实时性得到了很大改善,已经能够运行在各种不同类型的微处理器上,具有高度的模块化和扩展性。此时的嵌入式操作系统已经具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面(GUI)等功能,并提供了大量的应用程序接口(API),从而使得应用软件的开发变得更加简单。
面向Internet阶段
21世纪无疑将是一个网络的时代,将嵌入式系统应用到各种网络环境中去的呼声自然也越来越高。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外,随着Internet的进一步发展,以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密,嵌入式设备与Internet的结合才是嵌入式技术的真正未来。
信息时代和数字时代的到来,为嵌入式系统的发展带来了巨大的机遇,同时也对嵌入式系统厂商提出了新的挑战。目前,嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展,嵌入式系统的研究和应用产生了如下新的显着变化:
新的微处理器层出不穷,嵌入式操作系统自身结构的设计更加便于移植,能够在短时间内支持更多的微处理器。
嵌入式系统的开发成了一项系统工程,开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还要提供强大的硬件开发工具和软件支持包。
通用计算机上使用的新技术、新观念开始逐步移植到嵌入式系统中,如嵌入式数据库、移动代理、实时CORBA等,嵌入式软件平台得到进一步完善。
各类嵌入式Linux操作系统迅速发展,由于具有源代码开放、系统内核小、执行效率高、网络结构完整等特点,很适合信息家电等嵌入式系统的需要,目前已经形成了能与Windows CE、Palm OS等嵌入式操作系统进行有力竞争的局面。
网络化、信息化的要求随着Internet技术的成熟和带宽的提高而日益突出,以往功能单一的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一,结构变得更加复杂,网络互联成为必然趋势。
精简系统内核,优化关键算法,降低功耗和软硬件成本。
提供更加友好的多媒体人机交互界面。
说了这么多,不知道你是不是还在为嵌入式的前景担忧?
如果你是电子或者计算机专业的,学好嵌入式系统,绝对有前途