基于嵌入式的门禁考勤系统设计
《嵌入式系统及接口技术》
（课程论文）
基于嵌入式的门禁考勤系统设计
专业班级：机械工程1408班
学号：1049721402850
学生姓名：卢舸
指导教师：朱宏辉
基于嵌入式的门禁考勤系统设计
卢舸(1049721402850)
摘要:提出了一种嵌入式门禁考勤系统的设计方案。首先阐述了门禁考勤系统软件的总体设计方案，对门禁控制系统软件实现的关键技术进行研究，完成了嵌入式门禁系统的详细设计。在本文设计实现的嵌入式门禁考勤系统中，实现了使用射频卡进行刷卡门禁控制功能，并可以根据用户刷流水一记录进行考勤。系统通过门禁考勤管理系统可以方便灵活的设置门禁时间，编制节假日与加班的门禁考勤班次。从功能上极大的满足了中小型企业的安全管理需求。嵌入式门禁考勤系统可以对门禁管制区域进行有效的控制，实现网络化智能化的门禁管理。
关键字:嵌入式；门禁系统；Linux；控制器
0 引言
随着科学技术的不断进步，人们对工作、生活的自动化水平提出了越来越高的要求，智能建筑的日益流行对于楼宇管理自动化和安全监控也提出了更高的安全性和可靠性要求，门禁考勤系统就是为了满足人们对现代化办公和生活场所的更高层次安全管理的需要应运而生的。
早期的门禁系统都是基于单片机理念设计的，这种门禁系统虽然可实现基本的门禁控制功能，但系统结构和功能相对单一，处理效率低，存储容量小，已经不合时宜，它们不能满足现在对于门禁系统的主动性、实时性、灵活性及其可扩展性的需求。
近年来，随着嵌入式技术与感应卡识别技术的迅速发展，以及二者的结合为嵌入式门禁考勤系统的诞生提供了强有力的平台。嵌入式门禁考勤系统集成嵌入式系统实时、稳定、可靠，具有网络支持的特点和感应卡识别方式安全、方便、快捷的优点，可以实现对门禁管制区域的安全、高效、可靠的智能化管理。
本文设计和实现一套实用的嵌入式门禁考勤系统，使系统可实现门禁管制区域高效、稳定、可靠的智能化控制和管理。
1 门禁系统概述
门禁系统是安全技术防范领域的重要组成部分，是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施，由门禁控制器单独控制或者通过计算机服务器通过网络实行远程控制来实现对出入口的安全管理。门禁系统通常由门禁控制器、门禁识别器、出入凭证、电控锁、门禁软件、电源和其他相关门禁设备几部分组成。作为高科技安全设施，门禁系统在各企业的安全防范中占有举足轻重韵作用，其应用领域越来越广，近几年在国内得到广泛的发展和普及，目前正朝着网络化与智能化方向发展。
门禁系统按与微机通讯方式可分为以下三类:
(1)单机控制型
就是一个机子管理一个门，不能用电脑软件进行控制，也不能看到记录，直接通过控制器进行控制。特点是价格便宜，安装维护简单，不能查看记录，功能单一。
(2)485联网型
就是可以和电脑进行通讯的门禁类型，直接使用软件进行管理，包括卡和事件控制。所以有管理方便、控制集中、可以查看一记录、对一记录进行分析处理以用于其它目的。特点是价格比较高、安装维护难道加大，但培训简单，可以进行考勤等增值服务。适合人多、流动性大、门多的工程。
(3)TCP/IP网络型
产品的技术含量高，目前还不多见，只有少数几个公司的产品成型。它的通讯方式采用的是网络常用的TCP/IP协议。这类系统的优点是控制器与管理中心是通过局域网传递数据的，管理中心位置可以随时变更，不需重新布线，很容易实现网络控制或异地控制。适用于大系统或安装位置分散的单位使用。
目前，门禁系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分，在一些发达国家中，门禁系统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展。门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是因为其改变了以往安防产品如闭路监控，防盗报警等被动的安防方式，以主动控制替代了被动监视的方式，实现对进出口的重要通道的智能安全管理。
门禁系统不仅可用于智能大厦或智能小区，还可应用在远程控制、停车场控制、电梯控制、交通管理或与其他系统联动控制等多种控制场合，其应用范围越来越广。
2 嵌入式门禁考勤系统组成
嵌入式门禁考勤系统由嵌入式门禁控制器、门禁考勤管理系统、读卡器、电锁、门磁、开门按钮、报警器、网络传输设备等组成。其系统结构如图1所示。
图1 嵌入式门禁考勤系统结构图
门禁控制器是本次系统设计功能的主要实现者。它负责监视端口信号输入和读卡器的输入，并根据输入的数据进行相应的控制。监视的信号包括:「]磁状态、按钮状态和读卡器的输入等信号的监视。输出信号主要包括:开/关门信号、报警信号，用于打开/关闭门和启动报警器报警。控制器接受管理系统的配置信息，对本身运行的参数进行设置，配置信息包括:控制器的网络参数(IP地址、端口、网关、掩码等)、用户基本信息、节假日参数、时区参数、防区参数等，也可接受远程控制命令，进行远程控制和实时监控。门禁考勤管理系统负责控制器的参数配置，如端口参数、读卡器参数、用户数据、节假日时段等的设置，并对控制器上传的一记录进行收集管理，可对控制器实施远程控制和实时监控。
读卡器属于系统的前端设备，它的主要用途是读取出入凭证卡内部的用户信息，将数据传送给门禁控制主机，从而进一步控制电子门锁的开/关。门禁控制主机还可以和不同的读卡器相搭配，可以让用户有更多的选择，系统的灵活性大大提高。本系统采用的RFID读卡器和韦根读卡器。开门按钮主要是方便用户从内向外开门，同时作为门禁控制主机的输入信号之一，给门禁控制主机的某些业务逻辑处理提供判断依据。有些管制区域的安全性要求不是很高，不要求双向管制的话，仅安装开门按钮就可以了。否则，就需要在门的两边都安装读卡器，实行双向管制。
门磁专门用于检测门的开关状态，作为门禁控制主机的输入信号之一，为门禁控制器的逻辑控制提供依据。例如，系统通过检测门磁信号，可以判断开门是否超时，是否非法开门。如检测到为非法状态，系统将发出报警信号，并记录事件。电控锁是门禁系统中的执行部件。主要是控制门的开关，根据门的材料的不同可选取不同的锁具。
警报器同样受到门禁控制主机输出信号的控制，专门用于意外情况的报警工作。如控制器被破坏、非法开门等。
网络传输设备完成控制器与管理系统的通信连接，包括双绞线和集线器、交换机等。
3 嵌入式门禁考勤系统设计
传统的门禁考勤系统中，在简单硬件基础上进行简单的设备控制或数据采集，并不需要特别操作系统的支持。本次设计中，门禁控制器可独立地对出入口进行监控，而且还能通过网络与管理系统互联共同完成对门禁管制区域的监控和管理，因此要求控制器必须有网络的软硬件支持，包括一个TCP/IP协议栈和相配合的网络硬件驱动。所以，本设计必须选择使用某种操作系统。结合所选用的硬件，考虑成本问题，选用嵌入式Linux操作系统作为门禁控制器的操作系统。
嵌入式门禁考勤系统的功能是对整个门禁管制区域进行有效的控制和管理，主要由门禁考勤管理系统和嵌入式门禁控制器两部分组成。其中嵌入式门禁控制器是整个系统功能的主要实现者和执行者，门禁管制的功能通过控制器的作用得以体现。
3.1嵌入式门禁控制器主控模块的设计
嵌入式门禁控制器是门禁系统的核心控制部分，它完成所有的门禁管制逻辑业务。门禁系统的稳定性、可靠性、高效性取决于门禁控制器的合理设计。控制器工作流程图如图2所示。
图2 门禁控制器主控流程图
3.1.1 端口初始化模块
系统启动之后，首先必须初始化输入输出端口设备，并进行网络的设置和读卡器的配置。设备端口的初始化模块InitIO(.):即打开各个驱动设备文件句柄，主要包括输入和输出设备句柄，输入设备包括门磁、防拆除、开关按钮。输出设备主要是继电器设备 (控制门锁和报警输出信号)，设备的句柄打开之后，即可如对文件操作一样，对各个设备文件进行控制。
网络配置模块InitIP(.):需从控制器基本参数数据库tbl_controller读取网络参数，并进行网络配置。
读卡器的配置模块InitCom(.):本次系统设计使用的读卡器有韦根读卡器和485RFID读卡器，每个门可配置其中某一型号的读卡设备。
系统读卡器的配置过程:首先从读卡器数据库tbl_reader读取相应的数据，在根据相应的配置参数进行读卡方式的设置，并打开相应的读卡设备句柄。
3.1.2 设备I/O监测模块
设备I/O检测模块主要是对门禁系统的主要输入端口状态进行检测，并进行相应的处理。主要包括开关按钮的动作处理、对已经打开门的处理、防拆除处理、强制开门处理，实现流程如图3所示。
图3 设备检测I/O处理流程图
开关门处理的及其控制器底层处理相关函数如下:
开门函数:int OpenDoor(int nDoorNo);
关门函数:int C1oseDoor(int nDoorNo);
获取门磁状态函数:int GetDoorStatus(char*chDoorStatus);
开关按钮处理函数:int DealDoorButton( );
关闭打开的门处理函数:int C1oseOpenedDoor(int nDelaySeco
互锁条件判断函数:boot DoorCanOpen(int nDoorNo,int nAct)
获取输入端口状态函数:int GetInputStatus(int Inputstatus[9]);
强制开门处理函数:void CheckForceOpenDoor( );
报警函数:int Warning(int nWarnNo);
报警处理函数:int WarningDeal(int nDelaySecond);
防拆除处理函数:void BackOutDeal( );
3.1.3 门禁控制功能模块
（1）自动控制模块
根据需求，系统可针对某个门设置定时事件，当符合定时条件时，可自动对该门进行控制。具体的实现流程是:
首先读取系统时间，读取门属性数据，判断门是否有定时开关标志，如有相关标志，则比较定时开关门时间，时间匹配则发出开关门信号。如不匹配则返回，并等待下一次轮询判断。
（2）用户刷卡控制模块
本模块是门禁系统的主要功能模块，用户刷卡处理过程为:
用户刷卡，系统判断是否为多卡开门，如为多卡开门进行多开开门处理。如为单卡开门。系统进行权限验证，如为有效卡，则置相应标志位，并发出开门信号，如为非法卡则报警。
（3）权限验证模块功能
用户刷卡后，应用程序必须对卡进行有效性检查，以保证门禁管制的安全。
其处理流程为:用户刷卡，应用程序读取系统时间，检查卡是否过期，是否是挂失卡或者暂停卡。卡片合法，如为巡更卡，则记录巡更事件。如为普通卡则进行节假日管制、时段管制判读，并将处理结果作为开关门信号的依据。
1)读卡模块
本系统设计有RFID读卡和韦根读卡方式两种，应用程序根据读卡器配置采取相应的读卡方式，并将读取数据上传给控制器处理。
RFID读卡流程:首先给读卡器发送一个查询卡号指令ReadCardUID485( )，判断有无刷卡，如有则将读卡数据上传给控制器处理，而后控制器给读卡器发送一个响应命令，清空读卡器缓存。其中SendconfirmCMD()为读卡确认函数。SendErrorCMD()为读卡错误时的给读卡器发送读卡错误的处理函数。
韦根读卡模块:485RFID是被动读卡，应用程序必须发送读卡命令，查询是否有刷卡，而韦根读卡是主动的，如读卡器读到卡信息将自动保存到缓存里面，应用程序只需进行轮循就可以获得卡号。
实现的主要函数如下:
读卡函数:int ReadCardID(char*CardID,int f reader,int ReaderTypReaderAddr);
韦根读卡函数:int ReadWeigen(char*chCardID,int fd);
多卡处理函数:void MulticardDealing(char*CardID,int DoorNo);
单卡处理函数:void SingalCardDealing(char*CardID,int DoorNo);
2)本模块实现涉及到的用户类属性和函数如下:
int m nType;l/类型0:晋通卡1:保安卡2:营理卡
int m- nOpenDoorCondition;//条件0:单卡;1:密码;卡或密码;3:卡或密往int m- nPosition;//职位级别
char m chDoorNo[5];//可打开的门号
char m chCardID[9];//卡号
char mee chPassword[9];//密码
char m- chUserData[21 ];//用户数据
char m chEndDate[12];//有效期
int m- nTimePeriod;//时段
int m- nOverTimeFlag;//加班标志
int m- nOverTimePeriod;//加班时段
int m- nHolidayOverTimeFlag;//节假日加班时段
CUser(int nNo);
CUser(char*CardID);
}CUser();
int ReadFromDB( );//读取用户数据库
int WriteToDB( );//写用户数据库
int SearchUser(char*CardID);//查询卡号
int Add( );//增加用户
int Get( );//获取用户属性
int Modify( );//修改用户属性
static int Delete(int nUserNo);//删除用户
int GetCount(int&nUserCount);//获取用户总数
bool CanOpenTheDoor(int nDoorNo);//开门区域判断
static int GetUserNo(char*CardID,int&UserNo,int&UserType);//获取用户编号};
3.1.4 系统开关门模块
当用户刷卡或者按下门的开关按钮时，系统将进行开关门处理。控制器在发出开门指令之前，首先判断该门是否设置互锁条件，如有则调用互锁条件判断模块，当满足互锁条件时才发出开门指令，如没有设置互锁条件，则直接发出开门指令。
互锁条件的判断流程是:当某个门设置有互锁条件时，则要开启该门的前提是其他输入端口的状态与互锁设置条件匹配时，互锁条件完成后，门锁才可被打开，否则必须等待直到互锁条件成立才可开门。开门指令发出后，延迟若干秒后发出关门指令，每个门的延迟时间可编程设置，若超过关门延迟时间则发出警告提醒。其工作流程如图4所示。
图4 开关门处理流程图
3.1.5 防拆除功能模块
当控制器输入端口异常的时候，如控制器或者读卡器防拆除线被切断，此时系统检测到防拆输入信号为断开，则发出一个报警信号。控制器报警输出端口跟电锁控制原理一样都是受继电器控制，控制器报警端口号可编程设置。此外，当系统检测到强制开门、非法刷卡等动作时，控制器也将报警。
本次门禁系统还可设置自动报警功能，即当某些输入端口状态满足自动报警条件的时候，系统将发出报警。自动报警处理流程，系统从自动报警数据库读取自动报警条件，根据获得的端口号读取各个输入端口状态，判断各个端口状态是否满足自动报警设置的条件，满足即发出报警，否则继续轮询判断。
3.2 控制器网络模块的设计与实现
在网络模式下，控制器通过局域网与门禁考勤管理系统连接，门禁考勤管理系统对控制器进行参数配置和实时监控，控制器接收管理系统的配置信息，更新控制器的参数，同时更新数据库。
3.2.1 控制器网络模块工作流程
在联网模式下，控制器启动后台通信线程，对某一端口进行监听，如有门禁考勤管理系统发过来的连接请求则建立通信连接，之后解析门禁考勤管理系统发过来的的通信报文，并进行相应的参数配置和处理，最后发送响应信息，结束本次通信连接。
控制器端的通信处理主要由通信连接的建立、组织报文、解析报文、接收报文、发送报文等模块组成。
主要模块函数说明如下:
(1)解析数据报文模块:按照数据报文格式定义解析报文，并进行解析后的报文处理。
函数说明:int UnPack(int hSocket,BYTE*byBuffer,int nSize)
参数:BYTE hSocket:通信套接字;
BYTE*b姆uffer:报文内容;
int nSize:报文长度
返回值:解析到结束本次连接命令返回0，其他数据报文解析返回1部分代码如下:
int UnPack(int hSocket,BYTE*byBuffer,int nSize)
{
struct netlinkhdr *nlh=(struct netlinkhdr*) buf;
struct iphdr*iph=(struct iphdr*)(buf + sizeof(struct netlinkhdr));
struct tcphdr *tcph;
while ((b=read(nlfd, buf, sizeof(bufj))>0) {
if (b
{
DPRINTF("Short packet, ignoring/n");
continue;
}
DPRINTF("Netlink:iface %s,len%d,mark Ox%.8x}n", nlh->len, nlh->mark);
if (iph->protocol!=IPPROTO_ TCP)
DPRINTF("Packet: not TCP/n");
continue;
tcph=(struct tcphdr+(iph->ihl*)(buf+ sizeof(struct netlinkhdr)+2));
}
(2)组织报文模块:按照数据报文格式定义组织报文
函数说明:void MakeFrame( BYTE*pbyFrame, BYTE byAddr, BYTE*byData, int nDataLen)
参数:BYTE pbyFrame:组织数据;
BYTE byAddr:控制器地址
BYTE*byData:报文内容;
int nDataLen:报文长度
此函数的代码略。
(3)发送数据报文SendMsg
函数说明:int SendMsg(int hSocket,BYTE*byBuffer)
参数:BYTE hSocket:通信套接字;
BYTE*byBuffer:报文内容;
返回值:发送数据报文长度
此函数的代码略。
(4)接收数据报文RecvMsg
函数说明:int RecvMsg(int hSocket,BYTE*byBuffer)
参数:BYTE hSocket:通信套接字;
BYTE*byBuffer:报文内容;
返回值:接收数据报文长度
部分代码:int RecvMsg(int hSocket,BYTE*byBuffer)
{
request init(&request, RQse DAEMON, ident, RQ- FILE, clisock, 0) sock- host(&request); sock hostname(&request);
sock hostaddr(&request);
if (!hosts access(&request))
{
refuse(&request); exit(0);
}
Data fliter()
if ((targetsock=socket(AF-INET, SOC凡STREAM, 0))<0)
perror("target: socket");
if (dosyslog)
syslog(LOG- ERR, "socket failed: %m");
_exit(1);
3.2.2 控制器网络功能模块
（1）参数配置模块
控制器与门禁考勤管理系统建立通信连接之后，门禁考勤管理系统可向控制器发送参数数据包，控制器端接收到数据包后解析报文，根据通信报文格式规定将解析后的参数保存进相应的数据库，并实时更新控制器的配置。控制器的参数配置包括控制器基本参数设置、门属性设置、端口属性设置、报警条件设置、互锁条件设置等，以及用户的权限设置、节假日设置、时段设置、多卡用户设置等等。
此外，门禁考勤管理系统还可向控制器发送请求上传控制器的参数数据，对控制器参数进行检测。参数配置模块主要涉及网络数据的发送、接收，数据报文的解析，数据库的插入、更新、查询等。控制器端口属性配置实现流程为，控制器解析完数据报文，更新端口属性和数据库，之后组织数据报文发送响应信息。控制器其他基本参数的配置与端口属性配置处理流程类似。
上传参数的过程为:根据门禁考勤管理系统发送的数据包解析需要上传的端口或者其他参数信息，控制器根据此信息读取相应数据库，并组织通信报文，上传数据报文。
（2）远程控制和实时监控模块
图5 控制器实时监控流程图
控制器在联网模式下可接受门禁考勤管理系统的远程控制，具体的实现流程，是门禁考勤管理系统给控制器发送一个控制指令，控制器接收数据报文，将控制指令解析出来之后采取相应的控制指令，并将结果上传给服务。例如:门禁考勤管理系统给控制器端发送一个远程开门指令，控制器接收到该指令，解析出相应的门号，然后发送一个开门信号，并读取门磁信息，然后调用通信函数上传动作执行结果。
门禁考勤管理系统可实时监控控制器的状态和用户的刷卡信息。建立通信连接之后，门禁考勤管理系统发送一个实时监控指令，控制器解析到该指令后，则开始实时监控，控制器首先向管理系统发送此前控制器所有刷卡卜记录，上传完就将控制器端的记录删除。此后门禁考勤管理系统不断给控制器发送实时监控指令，查询控制器有无刷卡一记录，如有及时上传。管理系统向控制器发送结束监控指令，则实时监控结束。
4 总结与展望
本文设计和实现了一套现代化的、功能齐全的嵌入式门禁考勤系统。本系统由上位机门禁考勤管理系统和控制器组成，上位机门禁考勤管理系统对控制器进行参数配置和实时监控，并对控制器的事件记录进行收集管理，控制器在联网时与门禁考勤管理系统共同完成对出入口的管制，控制器在参数配置完成后也可独立完成门禁管制功能。本系统不仅可作为进出口安全管理使用，而且还有助于内部的有序化管理，它将时刻自动一记录用户的出入情况，限制合法用户的出入区域，出入时间，阻止非法用户的进出，并具有自动报警功能，实现了对门禁管制区域的安全有效的控制和管理。
参考文献
[1]王汝琳.智能门禁系统[M].北京:电子工业出版社，2004, 154-178.
[2]庞伟.门禁数字化的新体验[J].中国公共安全(市场版)，2007, 21(9):21-30.
[3]魏洪兴，康一梅.嵌入式系统设计师教程「M].北京:清华大学出版社，2006. 13，
[4]郭兵，熊光泽，陈宇.嵌入式应用软件开发环境的构造[J]，计算机应用，2000.7.20
[5]Michael Owens, The Definitive Guide to SQLite[M]. 2006, 122-13133
[6]D.E.Dening. An Intrusion Detection Model [J].IEEE Transactions on Software
Engineering,vo1.SE-13, February, 2000, 222-232.
[7]Jack Granssle. Changes in Embedded Design Methodology[J]. Embedded System
Programming, 2001，134-147.
[8]Wenke Lee, Stolfo S.J, Mok K.W. intrusion data mining framework for building
intrusiondetection models[J]. Proceedings of the 1999 IEEE Symposium, 2002, 120-132.
嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用第五章程序设计与分析（1） 西安交通大学电信学院 任鹏举
本章主要内容 Software Design Cycle ●嵌入式软件中的组件(状态机 、循环缓存器、队列) ●编程模型，如数据流和控制图●编译方法介绍 ●根据性能、大小和功耗来分析 和优化程序 ●如何测试程序以验证其正确性
1 嵌入式程序组件 ●状态机（State machine） 用变量来表示内部的状态，根据输入完成状态的转移交通灯控制、CPU design controller ●循环缓冲区（Circular buffer） I/O input buffer ●队列（Queue）
状态机（1） ● 反应系统（reactive system ）：响应外部事件的系统。 ●外部输入是间歇到达● 适合使用状态机描述 ● 有限状态机是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。 ●Moore 机：● Mealy 机：输出只由当前状态确定 输出依赖于当前状态和输入
状态机（2） 例子：一个简单的座位安全带控制器 idle buzzer seated belted 未入座/-入座/定时器启动 未系安全带且定时器未超时/- 未系安全带/定时器启动系好安全带/-系好安全带/蜂鸣器关闭 定时器超时/蜂鸣器启动 未入座/-未入座/蜂鸣器关闭输入/输出-= 无动作
状态机（3） #define IDLE 0#define SEATED 1#define BELTED 2#define BUZZER 3switch (state) { case IDLE: if (seat) { state = SEATED; timer_on = TRUE; } break; case SEATED: if (belt) state = BELTED; else if (timer) state = BUZZER; break; case BELTED: if (!seat) state = IDLE; else if (!belt) state = SEATED; break; case BUZZER: if (belt) state = BELTED; else if (!seat) state = IDLE; break; } Inputs ：seat, belt, timer Outputs: buzzer
(完整word版)嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统
嵌入式系统设计与开发试卷
一、选择题(共30分，每题2分) 1．嵌入式处理器指令的执行周期包括（） A.启动、运行、退出 B.取指令、指令译码、执行指令、存储 C.启动、运行、挂起、退出 D.取指令、指令译码、执行指令 2．下列不属于嵌入设计处理器本身带有的基本接口是（） A.串口； B.并口； C.PCIE； D.AD/DA； 3．以下几个步骤是DMA控制过程的主要节点，请选出正确的DMA控制流程(请求信号HRQ)为（） A. CPU让出总线控制权(响应信号HLDA) B. DMA控制器向CPU请求总线使用权 C. DMA控制器控制总线,发总线命令、传送数据 D. DMA总线控制器归还总线控制权 5. CPU重新获取总线控制权 A. 2，1，3，4； B. 1，2，3，4； C. 3，1，4，2； D. 3，4，1，2； 4、一个嵌入式系统可以含有多个总线,以下不属于IO总线的为（） A.AGP； B.PCI； C.AHB； D.ISA 5．VHDL是（） A.硬件描述语言 B.软件描述语言 C.构件描述语言 D.软件开发工具 6．以下不属于mC/OS-II中支持的中断类型的是（） A.硬件中断 B.外部中断 C.陷井中断 D.临界区中断 7．将系统启动代码读入内存是（）的主要职责 A.内存管理； B. VFS； C.Boot Loader；D：虚拟内存 8．CAN总线是指（）
A.控制器局域网 B.网络传输协议 C.数据标准 D.软硬件接口 9．属于LCD三种显示方式的是（） A.投射型、反射型、透射型 B.投射型、透反射型、透射型 C.反射型、透射型、透反射型 D.投射型、反射型、透反射型 10．操作系统内核是指（） A.操作系统的调度部分 B.操作系统的驱动 C.操作系统的存储管理 D.操作系统的核心部分 11.ICE在线仿真器上有大量的RAM，（）是主要的一种 A SRAM B DRAM C Block RAM D 影子RAM 12.下面是PowerPC架构嵌入式微处理器的不是主要特点是（） A.独特的分支出来单元可以让指令预期效率大大提高。 B.超标量的设计。 C.适合大量向量运算，指针现行寻址的智能化算法。 D.可处理“字节非对齐”的数据存储。 13.下列选项中，不是实时操作系统必须满足的条件是（） A.具有可抢占的内核 B.中断可嵌套 C.任务调度的公平性 D.具有优先级翻转保护 14.BSP作为一种嵌入式软件，他的主要特点是（） A：与硬件无关，与操作系统有关 B：与硬件和操作系统都相关 C：与硬件有关，与操作系统无关D：与操作系统和硬件都无关 15.JTAG的引脚TCK的主要功能是（） A.测试时钟输入； B.测试数据输入，数据通过TDI输入JTAG口； C.测试数据输出，数据通过TDO从JTAG口输出； D.测试模式选择，TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式。 二、判断题（每题2分，共20分） ( )1.嵌入式系统调试通常可以分为硬件级调试和在线仿真器调试。
嵌入式系统课程设计
《嵌入式系统设计与应用》课程设计 题目嵌入式系统的实践教学探讨 1．嵌入式系统设计与应用课程的内容概述 1.1 内容概述 本课程适用于计算机类专业，是一门重要的专业课程。它的任务是掌握嵌入式系统的基本概念；掌握嵌入式处理器 ARM 体系结构，包括ARM总体结构、存储器组织、系统控制模块和I/O外围控制模块；掌握ARM指令集和Thumb指令集；掌握ARM汇编语言和C语言编程方法；了解基于ARM 的开发调试方法。它的目的是了解和掌握嵌入式处理器的原理及其应用方法。 1）介绍嵌入式系统开发的基础知识，从嵌入式计算机的历史由来、嵌入式系统的定义、嵌入式系统的基本特点、嵌入式系统的分类及应 用、嵌入式系统软硬件各部分组成、嵌入式系统的开发流程、嵌入 式技术的发展趋势等方面进行了介绍，涉及到嵌入式系统开发的基 本内容，使学生系统地建立起的嵌入式系统整体概念。 2）对ARM技术进行全面论述，使学生对ARM技术有个全面的了解和掌握，建立起以ARM技术为基础的嵌入式系统应用和以ARM核为基础 的嵌入式芯片设计的技术基础。 3）ARM指令系统特点，ARM 指令系统，Thumb 指令系统，ARM 宏汇编，ARM 汇编语言程序设计，嵌入式 C 语言程序设计。 1.2实践教学探讨 在IEEE 计算机协会2004年6月发布的Computing Curricula Computer Engineering Report， Ironman Draf t 报告中把嵌入式系统课程列为计算机工程学科的领域之一，把软硬件协同设计列为高层次的选修课程。美国科罗拉多州立大学“嵌入式系统认证”课程目录包括实时嵌入式系统导论、嵌入式系统设计和嵌入式系统工程训练课程。美国华盛顿大学嵌入式系统课程名称是嵌入式系统
嵌入式系统设计与应用复习资料.docx
嵌入式系统设计与应用复习资料 （一）?单项选择题： 1. 下面哪个系统属于嵌入式系统。 （ 八、“天河一号”计算机系统 C 、联想S10±网木 D ） B 、联想T400笔记本计算机 D 、联想OPhone 手机 2. 软硕件协同设计方法与传统设计方法的最大不同Z 处在于（B ）。 A 、软硬件分开描述 C 、协同测试 3. 卜?面关于哈佛结构描述正确的是（A A 、程序存储空间与数据存储空间分离 C 、程序存储空间与数据存储空间合并 4. 下面哪一种工作模式不属于ARM 特权模式 A 、用户模式 B 、系统模式 C 、 5. ARM7TDM1的工作状态包括（D ）。 A 、测试状态和运行状态 C 、就绪状态和运行状态 6. USB 接口移动硬盘最合适的传输类型为（ A 、控制传输 B 、批量传输 C 、 7. 下而哪一种功能单元不属于I/O 接口电路。（D ） A 、USB 控制器 B 、UART 控制器 C 、以太网控制器 &下面哪个操作系统是恢入式操作系统。（B ） As Red-hat Linux B 、 PCLinux C 、 Ubuntu Linux D 、 SUSE Linux 9. 使用Host-Target 联合开发嵌入式应用，（B ）不是必须的。 A 、宿主机 B 、银河麒麟操作系统 C 、目标机 D 、交叉编译器 10. 下面哪个系统不属于嵌入式系统（D ）。 A 、MP3播放器 B 、GPS 接收机 C 、“银河玉衡”核心路由器 D 、“犬河一号”计算机系统 11. 在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（C ）吋完成。 A 、需求分析 B 、系统集成 C 、体系结构设计 D 、软便件设计 12. 下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（B ）。 A 、嵌入式微处理器 B 、微控制器 C 、DSP D 、以上都不合适 13. 关于ARM 了程序和Thumb 了程序互相调用描述正确的是（B ）。 A 、 系统初始化Z 后，ARM 处理器只能工作在一种状态，不存在互相调用。 B 、 只要遵循一定调用的规则，Thumb 子程序和ARM 子程序就可以互相调用。 C 、 只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb 子程序调用ARM 子程序。 D 、 只耍遵循一定调用的规则，仅能ARM 子程序调用Thumb 子程序。 14. 关于ARM 处理器的异常的描述不正确的是（C ）。 A 、复位属于异常 B 、除数为零会引起异常 B 、软硬件统一描述 D 、协同验证 B 、存储空间与10空间分离 D 、存储空间与10空间合并 （A ）0 软中断模式 D 、FTQ 模式 B 、挂起状态和就绪状态 D 、ARM 状态和Thumb 状态 B ）0 中断传输 D 、等时传输 D 、LED
江苏科技大学通信专业嵌入式系统设计及应用_复习大纲
嵌入式系统设计复习 题型： 1、填空，15分左右 2、选择，30分左右 3、简答题40分左右 4、综述15分左右 第一章嵌入式系统概述 提纲： 1、掌握嵌入式系统的定义 2、了解嵌入式系统的一般组成 嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序 （嵌入式系统一般由嵌入式计算机和执行部件组成。其中嵌入式计算机是整个嵌入式系统的核心，主要包括硬件层、中间层、系统软件层以及应用软件层） 知识点： 1、嵌入式系统的定义与特点 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 特点：软件硬件可裁剪 ①专用性：嵌入式系统具有特定的功能,用于特定的任务； ②低成本：嵌入式系统极其关注成本； ③低功耗：嵌入式系统大都有功耗的要求； ④高实时性OS； ⑤嵌入式系统的运行环境广泛； ⑥嵌入式系统的软件通常要求固态化存储； ⑦嵌入式系统的软件、硬件可靠性要求更高； 2.RISC指令系统的特点 答：指令系统：RISC设计者把上要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来实现。因此，在RISC机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。 存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使控制简单化 程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计 中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断 CPU：由于RISC CPU包含少的单元电路，因而面积小、功耗低 设计周期：RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术易用性：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用 应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，所以RISC机器更适合于嵌入式应用 3、嵌入式系统由硬件与软件组成，其中软件的组成 答：由实时多任务操作系统、文件系统、图形用户界面接口、网络系统及通用组件模块组成 4、嵌入式系统的运行可靠性指标
嵌入式系统设计与应用-西安交通大学教师个人主页
嵌入式系统设计与应用第六章进程和操作系统（3）西安交通大学电信学院孙宏滨 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 我们该如何评估调度策略？● 能满足所有截止时限 ● CPU 利用率---CPU 执行有用工作所占的时间比例● 调度开销---做调度决策所需的时间 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 分配优先级主要有两种方法：● 静态优先级：在整个执行过程中优先级始终不变● 动态优先级：在执行过程中优先级发生变化 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 单调速率调度（Rate-Monotonic Scheduling, RMS ）：首先为实时操作系统开发的调度策略之一，直至现在仍然被广泛使用。● RMS 属于静态调度策略。事实证明，固定优 先级的做法在许多情况下都足以有效地调度进程。● RMS 的理论基础是单调速率分析（Rate Monotonic Analysis, RMA ）。i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
《嵌入式系统》设计方案
移动打印终端终嵌入式系统设计方案 阅读目录 一项目概述 (2) 二系统总体架构 (2) 2.1.1 各功能部件作用 (3) 2．2．1 手持式扫描仪 (3) 2．2．2 嵌入式开发板 (4) 2．2．3 微型打印机的选型 (5) 2．2．4．远程服务器 (5) 三软/硬件设计 (5) 3．2 硬件设计 (7) 3．2．1 嵌入式开发板和扫描仪的连接 (7) 3．2．2嵌入式开发板和远程服务器的连接 (7) 3．2．3 嵌入式开发板和微型打印机的连接 (7) 四各驱动程序的设计（软件设计） (7) 4．1 打印机驱动的设计 (7) 4．1．1定义设备号和设备名 (7) 4.1.2 设备驱动初始化函数和清除函数 (8) 4．编译扫描仪制备驱动 (12) 5.加载设备 (12) 4.1.3 扫描仪驱动设计 (13) 4.1.4 网络通信模块及服务器的开发 (14) 4.1.5系统应用程序设计 (15) 五系统调试 (16)
一 项目概述 1．1 系统设计的必要性与PC 终端的比较 在信息社会中，打印终端应用非常广泛，比如超市的收银系统、图书管的借还书系统、移动营业厅的话费打印系统等场合，我们都可以看到打印终端的身影。传统打印终端通常都是由PC 加上一个微型打印机构成，这种架构的打印终端价格比较昂贵，体积庞大，移动笨拙，使用十分不方便。 随着嵌入式技术的发展，许多原来基于PC 的应用都纷纷转向基于嵌入式技术来实现。基于嵌入式技术的产品具有非常明显的优势，如价格便宜、功耗低、体积小及移动方便等。 具体到打印终端这个产品上来说，可以从下表看出基于PC 的打印终端和基于嵌入式的打印 1．2 系统的主要功能 本项目实例中拟开发的嵌入式移动打印终端是解决从数据输入、数据处理和数据输出的一体化系统，它提供下列几个功能 ● 数据录入功能：支持从扫描仪端录入数据； ● 通过网络到数据库查询； ● 数据打印功能 二 系统总体架构 嵌入式移动终端是一套完整的嵌入式应用系统，包括和硬件和软件两部分，这一节先说一下硬件方面的设计。 2．1 系统硬件组成的部件 ● 数据输入部件（手持扫描仪）—完成数据输入功能； ● 数据处理部件（嵌入式开发板和远程服务器）—完成数据处理任务 ● 数据输出部件（微型打印机）—完成数据打印功能； 各个部件之间的关系如图
嵌入式系统设计与开发(章坚武)ZXM0909练习题目
1、编写一程序，查找存储器从0x500000开始的200个字中为5的数目，将其结果存到0x600000中。（10分） 2、注释下面各条指令，并指出这段程序的功能 MOV R2，#100 MOV R1，#0 LOOP ADD R1，R1，R2 SUBS R2，R2，#1 BNE LOOP HERE B HERE 3、编写程序，将存储器从0x400000开始的200个字数据，传送到0x400600开始的区域。 4．用ARM汇编指令写出实现64位加法和64位减法的代码段，使用的寄存器请自行分配。 假定低32位数存放在r0和r1里面，高32位数存放在r2和r3里面。 5.指出下面各条指令的寻址方式。 SUB R0,R1,R2 ；寻址方式为： SUBS R0,R0,#1 ；寻址方式为： MOV R0,R2,LSL #3 ；寻址方式为：
SWP R1,R1,[R2] ；寻址方式为： LDR R2,[R3,#0x0C] ；寻址方式为： 6.分别写出语句a)与b)中LDR的作用 a) LDR r0,[r1,#6] b) LDR r0,=0x999 7.假设R0的内容为0x104，寄存器R1、R2的内容分别为0x01与0x10，存储器所有单元初始内容为0。连续执行下述指令后，说明存储器及寄存器的内容如何变化? STMIB R0!,{R1,R2} LDMIA R0!,{R1,R2} 8.分析下面的程序，正确填写下面的空格。 ; 功能： AREA Example1,CODE ,READONLY ; 此语句是声明代码段Example1 ENTRY ;此语句功能是标识程序入口 CODE32 ; 声明32位ARM指令START MOV R0,#0 ; R0 = 0 MOV R1,#10 ; R1 = LOOP BL ADD_SUB ; 调用子程序 ADD_SUB B LOOP ; 跳转到LOOP ADD_SUB ADDS R0,R0,R1 ; 此语句作用是完成 MOV PC, ; 子程序返回 END ; 此语句作用是声明 9．用汇编语言调用C语言实现n个数相加，n为C函数的参数，
嵌入式系统设计与应用复习资料
嵌入式系统设计与应用复习资料 （一）.单项选择题： 1.下面哪个系统属于嵌入式系统。（ D ） A、“天河一号”计算机系统 B、联想T400笔记本计算机 C、联想S10上网本 D、联想OPhone手机 2.软硬件协同设计方法与传统设计方法的最大不同之处在于（ B ）。 A、软硬件分开描述 B、软硬件统一描述 C、协同测试 D、协同验证 3.下面关于哈佛结构描述正确的是（ A ）。 A、程序存储空间与数据存储空间分离 B、存储空间与IO空间分离 C、程序存储空间与数据存储空间合并 D、存储空间与IO空间合并 4.下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）。 A、用户模式 B、系统模式 C、软中断模式 D、FIQ模式 5.ARM7TDMI的工作状态包括（ D ）。 A、测试状态和运行状态 B、挂起状态和就绪状态 C、就绪状态和运行状态 D、ARM状态和Thumb状态 https://www.wendangku.net/doc/5514101204.html,B接口移动硬盘最合适的传输类型为（ B ）。 A、控制传输 B、批量传输 C、中断传输 D、等时传输 7.下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。（ D ） A、USB控制器 B、UART控制器 C、以太网控制器 D、LED 8.下面哪个操作系统是嵌入式操作系统。（ B ） A、Red-hat Linux B、μCLinux C、Ubuntu Linux D、SUSE Linux 9.使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。 A、宿主机 B、银河麒麟操作系统 C、目标机 D、交叉编译器 10.下面哪个系统不属于嵌入式系统（ D ）。 A、MP3播放器 B、GPS接收机 C、“银河玉衡”核心路由器 D、“天河一号”计算机系统 11.在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（ C ）时完成。 A、需求分析 B、系统集成 C、体系结构设计 D、软硬件设计 12.下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（ B ）。 A、嵌入式微处理器 B、微控制器 C、DSP D、以上都不合适 13.关于ARM子程序和Thumb子程序互相调用描述正确的是（ B ）。 A、系统初始化之后，ARM处理器只能工作在一种状态，不存在互相调用。 B、只要遵循一定调用的规则，Thumb子程序和ARM子程序就可以互相调用。 C、只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb子程序调用ARM子程序。 D、只要遵循一定调用的规则，仅能ARM子程序调用Thumb子程序。 14.关于ARM处理器的异常的描述不正确的是（ C ）。 A、复位属于异常 B、除数为零会引起异常 C、所有异常都要返回 D、外部中断会引起异常
嵌入式系统设计教程(第2版)简答题答案.pdf
第一章嵌入式系统概论 1.嵌入式系统的定义是什么？ 答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 2.简述嵌入式系统的主要特点。 答：（1）功耗低、体积小、具有专用性 （2）实时性强、系统内核小 （3）创新性和高可靠性 （4）高效率的设计 （5）需要开发环境和调试工具 3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？ 答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。 4. 简述嵌入式系统的发展趋势 答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持 （2）连网成为必然趋势 （3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本 （4）提供精巧的多媒体人机界面 （5）嵌入式软件开发走向标准化 5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？ 答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。 6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？ 答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。 （2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。 （3）没有实时特点的嵌入式操作系统。 第二章嵌入式系统的基础知识 1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 答：冯诺依曼体系和哈佛体系。冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。 哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。
2019嵌入式课程设计-嵌入式系统设计与应用(第2版)-王剑-清华大学出版社
嵌入式系统课程设计计划 具体内容、进度安排及要求 （附课表，包含指导、答疑、上机的时间、地点，指导教师，学生班级，分组情况等）一、内容及要求： 通过本次课设，使学生了解嵌入式系统的特点，进一步理解和巩固课堂所学的嵌入式系统的基本理论和知识。掌握嵌入式系统的基本设计与分析方法，从而达到理论与实际相结合，并为今后从事嵌入式系统设计及其相关领域的各项工作打下坚实的基础。具体要求如下： 1、掌握嵌入式系统的硬件设计原理。 2、掌握嵌入式linux操作系统下的C语言应用程序设计技术 3、掌握嵌入式linux操作系统驱动程序设计技术 4、掌握嵌入式linux操作系统的移植技术 5、掌握嵌入式linux操作系统的交叉编译与动态调试技术 具体内容如下： （1）熟悉嵌入式硬件系统基础知识及基于Linux的应用开发环境的建立和程序设计方法 熟悉嵌入式硬件系统基础知识，熟悉嵌入式操作系统Linux的特点，了解Linux的主要模块及各自的功能。掌握虚拟机VMW ARE的使用方法，掌握通过交互式的环境来设计和定制内核、选择系统特性，然后进行编译和调试的全过程。了解BSP在嵌入式系统中位置及其作用。掌握在嵌入式操作系统Linux上搭建嵌入式应用开发环境的方法，熟悉Bootloader的使用方法。 （2）嵌入式操作系统Linux平台的编译移植搭建 安装嵌入式实验开发平台的BSP。根据嵌入式实验开发平台的特点和系统需求，利用VMARE环境配置Linux操作系统的特性和功能, 熟悉Bootloader的使用方法,使用TOOLCHAIN进行交叉编译、链接生成操作系统内核，生成系统映像文件ZImage。下载并运行编译好的Linux系统内核。对文件系统同样进行相关编译移植下载至嵌入式开发平台上。 （3）嵌入式数据库SQLITE与UI开发工具QT的掌握。 （4）根据所学理论知识和嵌入式硬件开发平台的具体情况，设计一个具有一定规模较复杂功能的嵌入式系统（如嵌入式系统设备驱动程序），一般来讲需要2个学生共同完成. （5）编写课设报告。课设报告要求： 1．要求使用A4纸打印，必须有封面和目录。封面内容有课设题目、班级、序号(两位)、姓名、指导教师、日期等内容。 2．课设内容一般应包含如下部分： ①课设名称、目的、要求、内容。 ②嵌入式系统a8开发硬件平台的基本概述。 ③嵌入式操作系统Linux配置、编译、移植的基本原理和过程及测试程序设计。 ④嵌入式数据库sqlite的移植过程及程序设计。 ⑤基于QT的数据库应用程序设计。 ⑥目标系统如嵌入式设备驱动程序的设计。 ⑦课设结果及分析。 ⑧收获、体会和建议。 二、进度安排： 1．嵌入式开发平台的熟悉（硬件设计环境和软件开发环境）（1天） 2．嵌入式操作系统Linux平台的编译移植搭建（1天） 3．嵌入式linux操作系统的交叉编译与动态调试（1天） 4．嵌入式数据库SQLITE的熟悉（1天）
嵌入式系统设计原理及应用复习题答案自制
考试题型：填空题、选择题、简答题、计算题、设计题 考试方式：开卷 第0章绪论 l、什么是数字系统设计技术？ 在解决了对不同目标信息的数字化编码、数字化传输、数字化解码的基本理论、算法定义和协议规范之后，对其如何进行系统的构成，如何以最优 化的性能（如速度）、最低廉的成本（如芯片而积、集成密度等）来实现该系统的技术。2、什么是集成电路IC? 集成电路(IC)是指通过一系列特定的加工工艺，将多个晶体管、电阻、电容等器件，按照一定的电路连接集成在一块半导体单品片（如Si或GaAs） 或陶瓷等基片上，作为一个不可分割的整体完成某一特定功能的电路组件 3、什么是集成电路IP? 集成电路IP是经过预先设计、预先验证，符合产业界普片认同的设计规范和设计标准，具有相对独立功能的电路模块或予系统。其具有知识含量高、 占用芯片而积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，可以复用(Reuse)于SOC、SOPC或复杂ASIC设计中。 4、什么是sOc? SOC，即嵌入式系统发展的最高形式—一片上系统。从狭义角度讲，它是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上；从广 义角度讲，SOC是一个微小型系统， 5、光刻的基本原理。 光刻是以某种波长的光为曝光光源，透过掩模版（由不透光的图形组成），照射在涂有光刻胶（光致抗蚀剂）的被加工材料表面上，利用光刻胶的感光性和抗蚀性，经过化学显影，制作出与掩模版图形一致的光刻胶图形。 光刻是复制微细图形的最有效手段之一，是芯片制作的核心技术。 掩模版是一种玻璃板，加了一个反射金属层。 光刻胶是一种光敏组织聚合物，性质与胶卷类似，光能改变它的化学性质。 第1章嵌入式系统基础知识 4、嵌入式系统的定义和特点是什么？ 分别从技术角度和系统角度给出嵌入式系统的定义 技术角度：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机 系统。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在—起的系统 系统角度：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 嵌入式系统的特点是什么？ 从三要素说：嵌入式：嵌入到对象体系中，有对象环境要求 专用性：软、硬件按对象要求裁减 计算机系统：实现对象的智能化功能
嵌入式系统设计与应用课程设计报告
《嵌入式系统设计与应用》课程设计报告 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
目录 一、设计目的 (3) 二、开发环境 (3) 三、设计任务及要求 (3) 四、实现过程 (3) 用户应用程序设计 (3) 服务器端程序 (3) 五、总结 (4)
一、设计目的 （1）、熟悉并掌握在Linux开发环境下C语言程序设计及编译方法、嵌入式系统；（2）、掌握嵌入式linux下基础网络编程：socket编程 （3）、独立编写客户机/服务器通信程序； 二、开发环境 (1) 编程环境：在Linux开发环境下设计及编译C语言程序。 (2) 硬件设备：PXA270开发板，PC机。 三、设计任务及要求 设计一套可远程调用求和函数并返回客户端的程序。 四、实现过程 用户应用程序设计 1.程序 int sum(); 2.程序 #include <> int sum（）{ int i=1,sum=0; while(i<=100){ sum=sum+i; i++; } return sum; } 服务器端程序 /******************************* * 服务器端程序*
********************************/ #include
《嵌入式系统设计与应用》教学大纲
《嵌入式系统设计与应用》课程教学大纲 中文名称：嵌入式系统设计与应用 英文名称：Embedded Design and Application 学时数：34（理论）+ 17（实验）学分：2 + 1 一、课程性质和目的 嵌入式系统是电子信息的重要发展方向之一，电子信息类专业的学生(包含计算机科学与技术、软件工程、电子信息工程、通信工程等专业)应该掌握必要的嵌入式系统开发与应用知识。该课程为兼具理论性和实用性的综合应用型课程。本课程是计算机科学与技术、软件工程专业的专业选修课，一般在第四学年第一学期开设。本课程以理论教学为主，并穿插部份实验教学，使理论和实践更好结合。通过本课程的学习，使学生了解有关嵌入式系统的基本原理、设计方法以及嵌入式系统的最新发展，初步掌握嵌入式系统开发的过程和常用方法，能够进行嵌入式系统设备驱动程序设计。 二、教学基本要求及基本内容 教学基本要求： 通过本课程的学习，要求学生了解嵌入式系统的基本概念，掌握嵌入式系统的基本设计方法，了解和掌握嵌入式系统应用项目的开发过程。本课程重点介绍的内容为：1.嵌入式系统的软、硬件结构；2.Linux操作系统的应用；3.嵌入式系统开发环境的建立； 4.嵌入式系统的网络应用； 5.嵌入式系统设备驱动程序的设计与应用。课程的重点为嵌入式系统的应用。 教学基本内容： 第一章嵌入式系统基础(2学时理论) 1.教学内容： (1)嵌入式系统简介； (2)嵌入式操作系统； (3)嵌入式系统的开发过程； (4)嵌入式系统的应用方案。 2.教学目的及要求：通过本章内容的学习，使学生对嵌入式系统及其应用所了解。 第二章嵌入式系统硬件体系结构(2学时理论) 1.教学内容： (1)相关基础知识 (2) 嵌入式系统硬件平台； (3) 微处理器结构。（重点）
一个典型的嵌入式系统设计和实现
关键字：嵌入式系统设计 ARM FPGA多功能车辆总线Multifunction Vehicle Bus 在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时，嵌入式系统开发技术也取得迅速发展，嵌入式技术应用范围的急剧扩大。本文介绍了一种基于ARM和FPGA，从软件到硬件完全自主开发多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus)MVB??B嵌入式系统的设计和实现。 系统设计和实现 通常来说，一个嵌入式系统的开发过程如下： 1.确定嵌入式系统的需求； 2.设计系统的体系结构：选择处理器和相关外部设备，操作系统，开发平 台以及软硬件的分割和总体系统集成； 3.详细的软硬件设计和RTL代码、软件代码开发； 4.软硬件的联调和集成； 5.系统的测试。 一、步骤1：确定系统的需求： 嵌入式系统的典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的，市场应用是嵌入 式系统开发的导向和前提。一个嵌入式系统的设计取决于系统的需求。 1、MVB总线简介 列车通信网（Train Communication Network,简称TCN）是一个集整列列车内 部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准 （IEC－61375-1）, 它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB)和多功能车厢总线(MVB)。 TCN在列车控制系统中的地位相当与CAN总线在汽车电子中的地位。多功能车辆总线MVB是用于在列车上设备之间传送和交换数据的标准通信介质。附加在总线上的设备可能在功能、大小、性能上互不相同，但是它们都和 MVB总线相连，通过MVB总线来交换信息，形成一个完整的通信网络。在MVB系统中，根据IEC－61375－1列车通信网标准， MVB总线有如下的一些特点： 拓扑结构：MVB总线的结构遵循OSI模式，吸取了ISO的标准。支持最多4095个设备，由一个中心总线管理器控制。简单的传感器和智能站共存于同一总线上。 数据类型：MVB总线支持三种数据类型：
嵌入式系统及应用
嵌入式系统及应用习题 第一章操作系统概述 1.什么是嵌入式系统？ 2.简述嵌入式系统的发展过程。 3.嵌入式系统有哪些特点？ 4.嵌入式系统的应用领域有哪些？ 5.举出几个嵌入式系统应用的例子，通过查资料和独立思考，说明这些嵌入式系统产品主要由哪几部分组成，每个组成部分完成什么功能。（提示：数码相机、办公类产品、工业控制类产品的例子等。） 6.通过查阅资料，你认为嵌入式系统的发展趋势如何？ 第二章嵌入式系统基础知识 1.从硬件系统来看，嵌入式系统由哪些部分组成？ 2.从软件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？ 3.嵌入式处理器的按体系结构分哪几类？ 4.半导体存储器分为哪几种？说明它们的特点及用途。 5. 嵌入式软件体系结构有哪几种类型，优缺点如何？ 6. 嵌入式系统产品开发一般包括哪几个阶段？每一个阶段的主要工作有哪些？ 7.嵌入式系统主要由软件和硬件两大部分组成，其中有的功能可以用软件实现，又可以用硬件实现，那么软件和硬件的划分一般有哪些原则？举出几个同一个功能既可以用软件实现，又可以用硬件实现的例子。 大作业1： 选择一个嵌入式系统产品（如手机、PDA、工业控制产品、智能家用电器等），利用本章学过的知识，假设你是系统的总设计师，那么你认为应该如何运作这个产品的开发，直到把产品从实验室推向市场。 提示：题目较大，嵌入式系统开发包括需求分析、设计、实现、测试等方面。在实现方面，不必把产品开发出来（即不必设计电路图，不必编写程序代码，只需概括地写出软件硬件需要完成的工作即可）。 第三章嵌入式系统平台构建 1.嵌入式系统的硬件有哪几个组成部件？ 2.通用处理器与嵌入式处理器有哪些相同和不同的地方？ 3.常用的嵌入式处理器、控制器、数字信号处理器有哪些？各自有什么特点，通常适用于哪些方面的应用？除了书上介绍的嵌入式处理器之外，你还能提供哪些嵌入式处理器（型号和制造商）？ 4.设计嵌入式系统时，.选择嵌入式处理器需要考虑哪些因素？ 5.嵌入式操作系统有哪些特点，怎样选择嵌入式操作系统？ 6. 举例说明ARM处理器和ucos操作系统的应用。 7. 说明S3C44B0X存储空间的分配。 第四章 ARM嵌入式微处理器体系结构 1. ARM处理器的特点有哪些？ 2. 简述ARM处理器的工作状态。 3. 简述ARM处理器的7种运行模式。
嵌入式系统设计
嵌入式系统设计 湖北工业大学 2012 年在职攻读硕士学位课程考试(考查)试题 考试(考查)科目嵌入式系统设计学位类别工程硕士 说明:1.试题版面为标准A4,各题标题字号为黑体5号字,题干字号为标准宋体5号字 2.答案必须写在答题纸上,写在试卷上无效。 一:概念题(10分,每小题2分) 1.嵌入式计算机 嵌入式计算机一般指非pc 系统,有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心,软硬件可裁减的,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。简单地说,嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体,类似于pc 中bios 的工作方式,具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点,特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成,它是可独立工作的“器件”。 2.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( 包括硬、软件系统) 极为重要的组成部分,通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等Browser 。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点,如能够有效管理越来越复杂的系统资源;能够把硬件虚拟化,使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来;能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。与通用操作系统相比较,嵌入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。 System-on-a-Programmable-Chip,即可编程片上系统。用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作SOPC。可编程片上系统(SOPC)是一种特殊的嵌入式系统:首先它是片上系统(SOC),即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能;其次,它是可编程系统,具有灵活的设计方式,可裁减、可扩充、可升级,并具备软硬件在系统可编程的功能。
嵌入式系统设计与应用
第一章： 嵌入式系统定义：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。（一切非PC计算机系统） 嵌入式系统特点：“专用”计算机系统，运行环境差异很大，比通用PC系统资源少，功耗低，体积小，集成度高，成本低，具有完整的系统测试和可靠性评估体系，具有较长的生命周期，需要专用开发工具和方法进行设计，包含专用调试电路，多学科知识集成系统。 嵌入式系统应用范围：汽车，工业控制，通信设备，消费电子，商业终端，航空航天，军事需求。 嵌入式系统的基本开发流程：系统定义与需求分析阶段，方案设计阶段，详细设计阶段，软、硬件集成测试阶段，系统功能性测试及可靠性测试阶段。 系统定义与需求分析阶段：对系统需求进行分析，制定系统的设计依据。 方案设计阶段：确定系统初步设计方案并形成设计描述文档。 详细设计阶段：完善初步方案，对方案实施详细设计。 软硬件集成测试阶段：对系统软硬件进行综合测试，验证系统设计功能。 系统功能性能测试及可靠性测试测试：对系统功能，性能，可靠性进行综合测评。 对于使用操作系统的嵌入式系统来说,嵌入式系统软件结构一般包含4个层面：板级支持包层，实时操作系统(RTOS)层，应用程序接口(API)层，应用程序层。 有些资料将应用程序接口API归属于OS层，按3层划分的应用程序控制系统的运作和行为；操作系统与硬件无关，不同的嵌入式操作系统其组成结构也不尽相同 嵌入式操作系统种类繁多,大体分为两种：商用型和免费型 商用型：VxWorks，Windows CE，pSoS，Palm OS，OS-9，LynxOS，QNX和LYNX 免费型：Linux和uC/OS—II uC/OS—II具有执行效率高，占用空间小，可移植性及扩展性强，实施性能优良，稳定性和可靠性良好等特点。其内核采用微内核结构，将基本功能(如进程管理，存储管理，中断处理)放在内核中，留给用户一个标准API函数，并根据各个任务的优先级分配CPU时间。 交叉开发环境：交叉开发是指一个通用计算机上进行软件的编辑编译，然后下载到嵌入式设备中进行调试的开发方式，它通常采用宿主机/目标机模式。 第二章： RISC是精简指令集 精简指令集体系结构的优点：硬连线的指令译码逻辑，便于流水线执行，大多数RISC指令为单周期执行。 精简指令集处理器的优点：处理器关心面积小，开发时间缩短，开发成本降低，容易实现高性能，低成本的处理器。 精简指令集体系结构缺点：与CISC相比，通常RISC的代码密度低；RISC不能执行x86代码；RISC给优化编译程序带来了困难 ＡＲＭ设计采用的RISC技术特征主要有：Load/Store体系结构，固定的32位指令，3地址指令格式。 ARM7TDM名称具体含义：ARM7：32位ARM体系结构4T版本；T：Thumb16位压缩指令集；D：支持片上Debug，使处理器能够停止以响应调试请求；M：增强型Multiplier，与前代相比具有较高的性能且产生64位的结果。I：EmbeddedICE硬件以支持片上断点和观察点。
- 嵌入式系统设计及应用
- (完整word版)嵌入式系统设计与应用
- 《嵌入式系统设计与应用》教学大纲
- 嵌入式系统开发与应用教程田泽复习题
- 嵌入式系统设计与应用课件 简介
- 嵌入式系统设计与应用
- 嵌入式系统的设计与开发
- 嵌入式系统开发与应用教程
- 嵌入式系统设计原理及应用课件
- 嵌入式系统设计与应用课程设计报告
- 嵌入式系统设计与应用复习资料
- 嵌入式系统设计与应用A卷答案-嵌入式系统设计与应用(第2版)-王剑-清华大学出版社
- 嵌入式系统设计及应用
- 江苏科技大学通信专业嵌入式系统设计及应用_复习大纲
- 嵌入式系统开发及应用
- DSP嵌入式系统设计与应用(精)
- ARM嵌入式系统设计与应用技术—密码锁系统设计
- 嵌入式系统设计与应用复习资料.docx
- 嵌入式系统设计与应用课程设计报告
- 嵌入式系统设计实例共42页