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嵌入式系统在通信中的应用

嵌入式实时系统及其在通信系统中的应用

摘要：阐述了嵌入式实时系统的原理及特点，分析并论述嵌入式实时系统实现过程中的关键问题，讨论了嵌入式实时系统在通信领域中的应用。

关键词：嵌入式实时系统嵌入式实时操作系统板级支持包（BSP）电信管理网

近年来，以PC机为代表的通用计算机系统在硬件和软件方面都取得了飞速的发燕尾服，处理器的运算速度已经达到了每秒10亿次的数量级。作为计算机系统核心的操作系统也从字符界面的单任务、单用户的DOS，发展到拥有图形界面的多用户、多任务的Windows 98、Windows NT。计算机的应用已经扩展到通信、交通、家电及医疗诸多领域。

然而，在经过了很长一段时间的快速发展，尤其是作为过去十年IT发展的推动力以后，以PC为代表的通用计算机系统出现了发展减缓的趋势；与此同时，新兴IT产生的发展要求越来越多的设备具有小型化、智能化的特点。为适应这一发展趋势，在计算机系统的应用过程中发展了一类特殊的系统——嵌入式计算机系统，即嵌入式系统。

由于具备简洁、高效等特点，在最近几年，嵌入式系统表现出了强劲的发展势头；随着二十一世纪的到来，IT业迎来了一个崭新的、以嵌入式系统为核心的“后PC时代（Post-PC Era）”。作为崭新的、面向应用的计算机系统，嵌入式系统在集成了通用计算机系统的共性以外，还包含了很多适合“嵌入式”应用的新技术；因此，嵌入式系统的发展越来越多地受到人们的普遍重视，其强大而灵活的可应用性得到了计算机、通信和信息等产业的广泛认可，其就任已经扩展到前所未有的广泛领域。嵌入式系统的出现与发展将真正实现计算机的“无处不在”。

因为在技术上与通用计算机系统有很多不同，因此，本文首先介绍了嵌入式系统的基本概念及其关键技术，并结合在通信系统中的应用说明其技术特点及可应用性。

1 嵌入式实时系统

嵌入式系统内容包含一个或多个控制用的CPU以及针对特定应用环境而开发的高层软件，通常含有操作系统。在使用过程中，系统内部CPU和软件的行为并不为外界所感知，因此叫做“嵌入式”系统；通常把对外部事件响应时间很短的嵌入式系统叫做“嵌入式实时系统”；应用于嵌入式实时系统的操作系统叫做“嵌入式实时操作系统”；相应的应用程序叫做“嵌入式时应用程序”。

1.1 嵌入式实时系统的构成

嵌入式实时系统包括硬件和软件两个方面，由硬件平台、嵌入式实时操作系统及其他系统软件模块、实时应用程序三个部分组成。如图1所示。

1.1.1 硬件平台

嵌入式实时系统的硬件平台通常以为能紧凑、专用性强的CPU为核心同时结合少量的外转围设备，具有应用相关性，即多样性的特点。

1.1.2 嵌入式实时操作系统及其他系统软件模块

操作系统和其他系统软件介于硬件和应用程序之间，负责调度

并管理实时应用程序，并完成对硬件的控制和操作。

1.1.3 实时应用程序

实时应用程序是基于嵌入式实时操作系统、利用操作系统提供

的实时机制完成特定的嵌入式实时系统具体功能的应用程序。

在以上三个部分中，嵌入式实时操作系统是嵌入式实时系统的

核心，是应用程序开发和运行的平台，是嵌入式实时系统区别于其

他通用计算机系统的集中体现，也是推动嵌入式实时系统广泛应用

的关键因素。

1.2 嵌入式实时操作系统的特点

除了具有操作系统的共性以外，为适应“嵌入式实时”应用，嵌入式实时操作系统还具有实时性、微内核结合扩展模块实现通用性与可配置性、操作系统不对外设作假设等突出特点。

1.2.1 实时性

实时表示“及时”，是一个相对概念；实时性表明操作系统在可预见的时间内响应和处理外部事件的能力，是嵌入式实时操作系统性能的关键指标之一。为保证良好的实时性，嵌入式实时操作系统一般采用多任务机制，以并发方式执行应用程序。

1.2.2 微内核结合扩展模块实现通用性与可配置性

为了在结构和功能上适应不同的“嵌入式”应用，嵌入式实时操作系统通常采用微内核与可配置的功能模块相结合的体系结构，使操作同时具备了通用性和可配置性。嵌入式实时操作系统的结构如图2所示。

1.2.3 操作系统不对外设作假设

操作系统的实现只与CPU有关，而不假设CPU以外的其他物理硬件。与硬件相关的功能依靠另外一个叫做板级支持包（Board Support Package）的软件层次来完成，从而实现了操作系统的“硬件无关性”，提高了系统的通用性和可移值性。

其中2和3作为嵌入式实时操作系统的关键技术，有力地推动了嵌入式系统的广泛应用。

1.3 嵌入式实时系统与通用计算机系统的对比

嵌入式实时系统与通用计算机对比见表1。通过对比可以看出：嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

表1 嵌入式实时系统与通用计算机系统的对比

2 嵌入式实时系统的实现

设计实现一个嵌入式实时系统不仅需要完成应用程序的设计，还包括硬件环境的实现及操作系统的选择等许多关键问题。

2.1 选择适合的嵌入式实时操作系统

嵌入式实时操作系统是实现嵌入式实时系统的核心。操作系统的性能在很大程度上直接影响着整个系统的实时性能。因此，选择合适的嵌入式实时操作系统对于实现一个高性能的嵌入式时系统是至关重要的。

2.2 仔细划分应用程序内部的若干任务

作为另一个重要的软件层次，应用程序内部任务的划分也影响嵌入式时系统的整体性能。为兼顾嵌入式实时系统的并发性整体吞吐量，任务的划分应当遵循以下原理：

·功能独立的操作应当一个单一的任务；

·功能联系密切（耦合关系密切）的操作应当划归同一个任务；

·具有慢速I/O操作的功能应当划分为单独任务；

·不同优级的操作划分为不同的任务；

·拥有大量运算的操作应当划分为一个单独的任务。

2.3 嵌入式实时系统的调试

与通用计算机系统的设计不同，嵌入式实时系统的设计总会涉及硬件因素，因此，硬件平台的调试是一个必要环节。在软件方面，由于嵌入式实时系统通常是一个多任务系统，具有很强的动态性，因此，系统的功能行为需要通过调试加以确定。

3 嵌入式实时系统在通信系统的应用

作为一类特殊的计算机系统，嵌入式实时系统的应用范围已经扩展到许多领域，尤其在通信领域更是得到了前所未有的发展。随着网络新业务的开通和新设备的增加，电信网络管理成为个日益突出的问题而备受关注。

电信管理网络（TMN）的发展，对网络和设备提出了新的要求。早先的设备和网络功能简单且缺乏必要的、统一的管理接口，使得不同厂家的不同设备很难实现互通与互管。为解决这一问题，ITU-T进行了网络管理标准化的工作，先后制定了一系列协议规范，定义了网络管理的体系结构和统一接口。现

在，不同的设备厂商在开发通信设备的时候，通常参数并实现ITU-T关于网络管理的协议和接口。由于ITU-T的网络管理模型涉及的层次较多，接口比较复杂，因此，网络管理的功能比以前要复杂得多。而

作为网络管理的一个重要方面，设备的管理

直接影响着网络管理的整体性能；因而，功

能简单的网络和设备不同满足现代通信网络

发展的需要。

通信网络的扩大、新业务和新设备的大

量增加要求网络管理不但具备丰富管理功

能，还要具备良好的管理性能效率；也就是

说，网络管理必须满足一定的实时性。简言

之，现代网络管理具有以下两个突出特点：

·完善的管理功能；

·良好的管理性能。

为了实现完善而高效的网络管理，通信设备必须增强自身性能，从而为高层网管提供高性能的软硬件平台。因此，通信系统的设计出现了新的发展趋势，如图3所示。

出现这种趋势的原因主要在于：

（1）先前以单片机为平台，应用程序直接运行于CPU之上的方式具有明显的不足：

·硬件功能有限，不能进行高效而复杂的设备管理；

·硬件平台简单，不能有效地支持功能繁多而且复杂的网络管理；

·软件缺乏操作系统的支持，网络应用程序设计复杂，难以实现功能完善的性能网络管理。

可见，基于单片机平台的设备在硬件和软件两个方面都很难满足现代网络管理的要求。

（2）通用计算机由于体积、成本以及效率等因素的限制，也不适合这种应用环境。

（3）采用嵌入式实时系统是理想的解决方法：

·嵌入式实时系统在硬件上使用功能紧凑而高效的CPU，适合“嵌入”设备内部作为控制的硬件核心，可以支持复杂的设备管理；

·在软件上，嵌入式实时系统以高性能的嵌入式实时操作系统为核心，除了为系统提供良好的实时性保障以外，还简化了高层应用程序的设计。

以嵌入式实时系统为核心使设备内部具有一个类似于通用计算机系统的强大而高效的软硬件平台；既满足了网络管理功能上的要求，又保证了网络管理的高效性；既支持设备本身的管理，又支持高效统一的网络管理。因此，以嵌入式实时系统作为设备的功能核心和网络管理平台是现在通信系统广泛采用的实现方案。

由于在功能、性能以及价格等方面具有不可替代的优势，嵌入式系统还在移动通信、个人通信、数据通信、卫星通信及信息家电等领域得到了深入而广泛的应用。

嵌入式实时系统作为计算机应用的一个崭新领域，以其简洁高效等特点越来越多地受到人们的广泛关注。由于嵌入式实时系统有别于一般的计算机系统，在设计和实现上存在着区别于通用计算机系统的若干关键问题。随着应用环境的日趋复杂，系统要求的功能越来越多，嵌入式实时操作系统成为实现嵌入式实时系统必需环节。

经过近几年的发燕尾服，嵌入式实时系统的应用范围已经扩展到先前的只能使用通计算机系统的领域，并且其应用数量已经超过了通用计算机系统，尤其是在电信及IT领域中更是得到前所未有的广泛应用。

迅速崛起的嵌入式实时系统实时系统标志着“后PC时代（POST-PC Era）”的到来。嵌入式系统正成为PC机以后最具有发展潜力和应用前景的系统，它的快速发展正在成为IT（包括通信、信息）等产业保持快速发展的、新的强大推动力。

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嵌入式系统及应用实验大纲

《嵌入式系统及应用》课程实验一、实验课程的性质、目的和任务性质：《嵌入式系统及应用》课程是自动化专业的专业基础课程，本实验课是该课程教学大纲中规定必修的实验教学内容。目的和任务：通过实验环节来巩固和加深学生对嵌入式系统的理解，使学生掌握MCS51单片机和ARM的基本原理和应用技术。通过熟悉MCS51开发环境和ARM集成开发环境，使学生掌握嵌入式系统开发的一般规律和方法。在集成开发环境下，进行系统功能程序的编写和调试的训练，掌握嵌入式系统软硬件调试的一般方法和系统设计的能力。二、实验内容、学时分配及基本要求

三、考核及实验报告（一）考核本课程实验为非独立设课，实验成绩占课程总成绩的15%，综合评定实验成绩。（二）实验报告实验报告应包括：实验名称实验目的实验内容与要求设计思路（如：分析、程序流程图等）实验步骤实验代码（含必要注释）实验结果分析实验小结（本题调试过程中遇到的问题和解决方法、注意事项、心得体会等）注：综合型实验需写出系统功能、设计过程实验报告的要求：实验报告以文本形式递交，实验报告要书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。四、主要仪器设备硬件：微型计算机；嵌入式系统开发平台。软件：Keil C51；ADT 五、教材及参考书教材

[1] 高锋．单片微型计算机原理与接口技术（第二版）．北京：科学出版社，2007 [2] 自编．嵌入式系统及应用参考书 [1] 王田苗．嵌入式系统设计与实例开发．北京：清华大学出版社，2003 [2] 陈赜．ARM9 嵌入式技术及Linux高级实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2005 [3] 李忠民等．ARM嵌入式VxWorks实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2006

嵌入式系统应用实例

嵌入式系统应用实例——智能家居智能家居智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。智能家居主机

嵌入式系统实验报告-串行通信实验-答案

《嵌入式系统实验报告》串行通信实验南昌航空大学自动化学院050822XX 张某某一、实验目的：掌握μC/OS-II操作系统的信号量的概念。二、实验设备：硬件：PC机1台；MagicARM2410教学实验开发平台台。软件：Windows 98/2000/XP操作系统；ADS 1.2集成开发环境。三、实验内容：实验通过信号量控制2个任务共享串口0打印字符串。为了使每个任务的字符串信息(句子)不被打断，因此必须引入互斥信号量的概念，即每个任务输出时必须独占串口0，直到完整输出字符串信息才释放串口0。四、实验步骤： (1)为ADS1.2增加DeviceARM2410专用工程模板(若已增加过，此步省略)。 (2)连接EasyJTAG-H仿真器和MagicARM2410实验箱，然后安装EasyJTAG-H仿真器(若已经安装过，此步省略)，短接蜂鸣器跳线JP9。 (3)启动ADS 1.2，使用ARM Executable Image for DeviceARM2410(uCOSII)工程模板建立一个工程UART0_uCOSII。(本范例在ADS文件夹中操作) (4)在ADS文件夹中新建arm、Arm_Pc、SOURCE文件夹。将μC/OS 2.52源代码添加到SOURCE文件夹，将移植代码添加到arm文件夹，将移植的PC服务代码添加到Arm_Pc文件夹。 (5)在src组中的main.c中编写主程序代码。 (6)选用DebugRel生成目标，然后编译链接工程。 (7)将MagicARM2410实验箱上的UART0连接跳线JP1短接，使用串口延长线把MagicARM2410实验箱的CZ11与PC机的COM1连接。注意：CZ11安装在MagicARM2410实验箱的机箱右侧。 (8)PC机上运行“超级终端”程序(在Windows操作系统的【开始】->【程序】->【附件】->【通讯】->【超级终端】)，新建一个连接，设置串口波持率为115200，具体设置参考图3.5，确定后即进入通信状态。 (9)选择【Project】->【Debug】，启动AXD进行JTAG仿真调试。 (10)全速运行程序，程序将会在main.c的主函数中停止(因为main函数起始处默认设置有断点)。 (11)可以单步运行程序，可以设置/取消断点，或者全速运行程序，停止程序运行，在超级终端上观察任务0和任务1的打印结果。五、实验结论与思考题(手写，打印无效)： 1、如果任务0删除语句“OSSemPost(UART0_Sem);”，那么程序还能否完全正常无误运行？答：OSSemPost (OS_EVENT *pevent)，这个函数是释放资源，执行后资源数目会加1。在该函数中，删除对应语句则使串口资源UART0_Sem始终无法释放。

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用于嵌入式系统中的无线通信方法电信09-1 张佳雨 20091303007 随着嵌入式操作系统的进一步发展, 以及无线通信技术的进一步普及, 以嵌入式操作系统为平台,依赖于无线网络数据传输的移动终端逐渐成为IT 新的发展趋势。本文将介绍几种运用在嵌入式系统中的无线通信方法。一．无线个人局域网（WPAN) 1.红外红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，其频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼眼看不到的光线。目前无线电波和微波已被广泛应用在长距离的无线通信中，但由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信场合点对点的直接线数据传输。为了使各种设备能够通过一个红外接口进行通信，红外数据协议（Infrared Data Association，简称IRDA）发布了一个关于红外的统一的软硬件规范，也就是红外数据通讯标准。 2.蓝牙蓝牙，Bluetooth。通俗地说，蓝牙就是一种短距离无线通讯技术，它可以将数码相机、数字摄像机甚至各种家用电器，通过蓝牙技术连接起来，省去传统的电线。而且透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1兆字节。与传统的连接方式相比，蓝牙最大的不同就是消除了设备之间的连线，取而代之以无线连接。蓝牙(bluetooth)是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙模块而连接起来,省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器, 配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通,传输速度可以达到每秒钟1 兆字节。同时,蓝牙支持设备短距离通信(一般是10m 之内)。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz 频带,带宽为1Mb/s。在此之前，无线通讯界的老大是为大家所熟识的红外线传输。但红外线有个致命的缺点就是必须在可视范围内，红外线接口的传输技术才能起作用。这一弊端的存在为蓝牙的发展提供了新的契机。另外，在使用范围方面，红外线与蓝牙的区别还是很明显的。红外线技术一般适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统，如：设备互联、信息网关等。而蓝牙就不同了，蓝牙技术是作为一种“电缆替代”的技术提出来的，发展到今天已经演化成一种个人信息网络平台。它主要有以下三类主要用途：话音／数据的接入、外围设备互联和个人局域网。红外与蓝牙的差别（1）距离红外：对准、直接、1—2米，单对单蓝牙：10米左右，可加强信号，可以绕弯，可以不对准，可以不在同一间房间，链接最大数目可达7个，同时区分硬件。（2）产业红外：很普及蓝牙：初步应用

嵌入式系统的特点及应用

嵌入式系统的特点及应用在信息化时代下，嵌入式系统在人们日常生活的多个领域中均已得到广泛的使用，而随着计算机技术的快速发展，在对传统嵌入式系统的基础上有加以改进和完善，基于此本文就对嵌入式系统的特点进行分析，并对当前我国在嵌入式系统的应用现状进行探讨。嵌入式系统是在计算机技术、软件技术及芯片技术发展的基础上所发展起来的，随着互联网技术与自动控制技术的结合，我国的科技水平明显提高，而对嵌入式技术的研究则是当前科技研究的核心。嵌入式系统集软件和硬件为一体，以应用系统为核心的技术，并适用于应用系统的可靠性、功能性、功耗等诸多特点，并符合其成本与体积等性能方面的要求。一、嵌入式系统的特点（一）嵌入式cpu 嵌入式CPU目前成两极分化的特点，一种是在原有处理器的基础上进行拓展而形成嵌入式系统，而另一种则是32bit处理器在路由器、交换机等通信领域中的应用。与通用型计算机系统最大的不同是，嵌入式处理器通常是为特定的用户人群所设计的工作系统，具有体积小、功耗小、集成度高等，可以将通用处理器中的任务集成在芯片内部，从而促进嵌入式系统的设计逐渐向精细化和小型化方向发展，增强了其移动能力，和网络技术的联系紧密。（二）嵌入式操作系统近年来，嵌入式操作系统也在不断的更新与完善，与原有的操作系统相比较而言，嵌入式操作系统也具有一些新特点，尤其是在嵌入式网络技术出现后，嵌入式系统迫切需要开发面向应用的嵌入式操作系统。除了具有对文件、任务及设备驱动进行处理的功能外，还需要具有多种系统特性，如要对多种设备驱动接口具有即插即用的功能特性，系统的体系结构还要具有可剪裁、可伸縮性的特点，并为系统的体系结构提供多层次服务；在多种非计算机设备中可以得到应用，且运行效率高；其应用对象应是特定的应用系统接口，并支持某种特定的嵌入式应用系统。（三）算法唯一性嵌入式系统的设计目的是为了完成某种特定任务的一种系统，在设计完成后则不会在进行改变。随着嵌入式系统越来越多的在人们生活方方面面中加以应用，在对嵌入式系统进行设计时也将其与实际应用相结合，嵌入式系统的更新换代及其产品同步发展。由此可见，嵌入式产品在市场的发展过程中其生命周期较长。

嵌入式技术

嵌入式技术引言在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC（Post-PC）时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。 1970年左右出现了嵌入式系统的概念，此时的嵌入式系统很多都不采用操作系统，它们只是为了实现某个控制功能，使用一个简单的循环控制对外界的控制请求进行处理。当应用系统越来越复杂、利用的范围越来越广泛的时候，每添加一项新的功能，都可能需要从头开始设计。没有操作系统已成为一个最大的缺点了。 C语言的出现使操作系统开发变得简单。从上世纪80年代开始，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统百家争鸣的局面，比较著名的有VxWorks、pSOS和Windows CE等等，这些操作系统大部分是为专有系统而开发的。另外，源代码开放的嵌入式Linux，由于其强大的网络功能和低成本，近来也得到了越来越多的应用。 1 嵌入式系统的技术特点嵌入式系统通常包括构成软件的基本运行环境的硬件和操作系统两部分。嵌入式系统的运行环境和应用场合决定了嵌入式系统具有区别于其它操作系统的一些特点。（1）嵌入式处理器嵌入式处理器可以分为三类：嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP（Digital Signal Processor）。嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中，一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上，在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括：PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。嵌入式微控制器又称为单片机，它将CPU、存储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其它外设封装在同一片集成电路里。常见的有8051。嵌入式DSP专门用来对离散时间信号进行极快的处理计算，提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析、图像处理的分析等领域，DSP正在大量进入嵌入式市场。（2）微内核结构大多数操作系统至少被划分为内核层和应用层两个层次。内核只提供基本的功能，如建立和管理进程、提供文件系统、管理设备等，这些功能以系统调用方式提供给用户。一些桌面操作系统，如Windows、Linux等，将许多功能引入内核，操作系统的内核变得越来越大。内核变大使得占用的资源增多，剪裁起来很麻烦。大多数嵌入式操作系统采用了微内核结构，内核只提供基本的功能，比如：任务的调度、

嵌入式系统与通信相关论文

《嵌入式系统设计与开发应用》题目：基于TCP的socket编程的聊天工具实现专业：电气自动化班级： 2010级学生姓名： ssdddddfffff 学号： 1234354657 指导教师： resg老师

摘要嵌入式系统是计算机技术、半导体技术和电子技术等的综合体，已经广泛应用于科学研究、工程设计、国防军事、自动化控制等各个领域。随着网络通讯技术的迅猛发展，生产和生活中广泛要求嵌入式系统终端能够完成网络通讯功能。本论文以ARM7 TDMI为嵌入式开发平台，开发在一台电脑间实现具有实现客户端与服务端互联互通的通信系统程序。 SOCKET是一个通信链的句柄，通过套接字向网络发出请求或者应答网络请求，用于TCP/IP协议的应用程序之间的相互通信。论文选择了ARM体系结构的嵌入式LPC2200处理器，根据系统的需求，在综合各种设计方案的基础上，选择移植带有TCP/IP协议的uLinux嵌入式操作系统。裁剪和定制系统后，构建相关的文件系统。在此基础上，编写应用程序，调用系统的Socket通信函数，实现服务端和客户端的通信。描述IP地址和端口，用于在两个系统间实现通信。关键词：嵌入式系统、ARM7TDMI、Socket、TCP/IP、MFC 1.1 嵌入式系统目前，嵌入式系统的应用越来越广泛，我们日常生活中就存在大量的嵌入式系统的产品：比如手机、MP3、收音机、电视机等等，我们已经离不开嵌入式产品了。嵌入式产品是面向应用的，应用的需求推动了嵌入式技术的发展。嵌入式系统的基本技术仍然是计算机技术，包含软件、硬件、操作系统等。嵌入式系统是可裁剪的，根据应用的具体场合和需求，选择相应的模块，把系统中不需要的部分去掉，这样就能节约资源，降低功耗。每一个嵌入式产品是不同的，使用不同的硬件和软件，搭建自己的嵌入式操作系统，但核心技术是一样的。嵌入式系统主要有一下几个特点：（1）以需求为目标。（2）运行高效，节约资源。（3）较小的体积和可靠性。 1.2 国内外现状和趋势随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战。 1）嵌入式开发是一项系统工程，以此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。目前很多厂商已经充分考虑到这一点，在主推系统的同时，将开发环境也作为重点推广。比如三星在推广ARM7，ARM9芯片的同时还提供开发板和版及支持包（BSP），而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC++作为开发工具，还有Vxworks的Tonado开发环境，Delta0S的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。当然，这也是市场竞争的结果。（2）网络化、信息化的要求也随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提

嵌入式系统及应用试题

课程名称：_嵌入式系统开发_ 考试形式：闭卷考试日期： 2012年月日考试时长：120分钟课程成绩构成：平时 5 %，期中 10 %，实验 25 %，期末 60 % 本试卷试题由__5 _部分构成，共__9___页。一、判断题（共15分，共 15题，每题1分，正确用“T”表示，错误用“F”表示） 1．优先级位图法是通过牺牲空间赢得时间。（） 2．EDF调度策略可用于调度周期性任务（） 3．在嵌入式操作系统中一般不使用虚拟存储技术，避免页面置换的开销所引起的不确定性。（）4．自陷、异常和中断基本上具有相同的中断服务程序结构。（） 5. 嵌入式多任务系统中，任务间的耦合程度越高，它们之间的通信越少。（） 6．存储器映射编址是指I/O端口的地址与内存地址统一编址，即I/O单元与内存单元在同一地址空间。其优点是可采用丰富的内存操作指令访问I/O单元、无需单独的I/O地址译码电路、无需专用的I/O指令。（） 7．嵌入式系统中，优先级抢占调度可以在任意位置、任意时刻发生。（） 8．当二值信号量用于任务之间同步时，其初始值为1。（） 9．如果一个实时调度算法使得任务充分利用了CPU，则CPU的利用率为100%。（）10．RISC处理器常用高效流水线技术提高处理器的并行性。（） 11．弱实时对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间不能满足，不会导致系统出现致命的错误或崩溃。（） 12．循环轮询系统适合于慢速和非常快速的简单系统。（） 13．单处理器多任务系统无需嵌入式操作系统的支持。（） 14．任务控制块的内容在任务创建时进行初始化，在系统运行过程中不会发生变化。（）15．支持实时特性的DARTS设计方法也采用了面向对象技术。（）

嵌入式系统发展与应用

嵌入式系统发展与应用引言不论是日常生活中经常使用的家庭自动化产品、家用电器、手提电话、自动柜员机（ATM），还是各行各业的办公设备、现代化医疗设备、航空电子、计算机网络设备、用于工业自动化和监测的可编程逻辑控制器（PLC），甚至是娱乐设备的固定游戏机和便携式游戏机等都属于嵌入式系统。嵌入式系统始于微型机时代的嵌入式应用，通过将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象系统的智能化控制。随着科技的不断发展，在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化。而后，随着后PC时代的到来，网络、通信技术得以发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的提升，形成了基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用的计算机应用模式。 1嵌入式系统的概念与发展 1.1 嵌入式系统的概念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。嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等4个部分组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。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。 1.2 嵌入式系统发展纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段：（1）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。（2）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 ／0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。（3）实时操作系统阶段 20世纪9O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

嵌入式网络通信技术分析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/fb12489321.html, 嵌入式网络通信技术分析作者：刘阳娜来源：《数字化用户》2013年第01期【摘要】随着科学技术的发展，我国的网络通信技术取得了很大的发展，其中嵌入式系统就是一个重要的发展模式。本文对网络化的发展基础以及其重要作用进行了分析，旨在加深人们对于网络通讯技术的了解，在基础上提出了嵌入式网络系统的接入internet方案，以期能够更好地促进网络通信技术的发展，推动我国的网络化进程。【关键词】嵌入式网络系统通信技术基础意义方案嵌入式通信系统主要利用的是单片机技术，其联入internet有诸多的方案，本文主要就其中的主要的方案进行必要的分析，在这些方案中，随着功能、作用方式的不同，单片机的类型、位数等都存在着一定的差别。为了使人们更好地了解和熟悉这种技术，笔者首先对网络化的发展基础进行分析，而后着重提出了嵌入式网络系统的接入internet的方案，以期能够使人们更好地理解。一、嵌入式系统网络化发展的基础科学之间的关系是相互促进、相互影响的关系，目前我国的计算机技术、自动化技术、微电子技术等得到了很大的发展，这都为嵌入式网络系统的发展奠定了坚实的基础。以pc机为代表的网络时代已经悄然而去，科学技术的发展已经到了一个新的高度。internet将成为未来网络发展的关键词，不论是我们熟知的局域网还是现在互联网的巨大发展，网络产品无论在性能还是质量上都得到很大的提高，现在网络产品正以我们无法想象的速度在全世界蔓延。现在的网络市场上，集线器、路由器、网桥等都有很大的需求量，这在很大程度上刺激了DSP的发展。而其发展又将带动网络技术的新一轮的更新，这就为嵌入式网络信息的发展提供了技术基础。除此之外，我国的制造业也在以很快的速度发展，其制作工艺、技术都达到了很高的水平，这就使得集成电路的价格在不断降低，这使得嵌入式电子设备在与互联网进行连接的时候也会产生很多的问题。二、嵌入式系统网络化的意义嵌入式网络系统相较于以往的系统来说具有更多的功能，能够满足不同的需要，为相关的行业起到了一定的指引作用，为我国社会经济的发展提出了新的方向。具体来说，其主要具有以下几个意义：（一）实现对电子设备的远程监控

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：

嵌入式系统的应用领域

嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括：１．工业控制：基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是８位单片机。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。２．交通管理：在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。３．信息家电：这将称为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。４．家庭智能管理系统：水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。５．POS网络及电子商务：

公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端将全面走入人们的生活，到时手持一卡就可以行遍天下。６．环境工程与自然：水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。７．机器人：嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化，高智能方面优势更加明显，同时会大幅度降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。这些应用中，可以着重于在控制方面的应用。就远程家电控制而言，除了开发出支持TCP/IP的嵌入式系统之外，家电产品控制协议也需要制订和统一，这需要家电生产厂家来做。同样的道理，所有基于网络的远程控制器件都需要与嵌入式系统之间实现接口，然后再由嵌入式系统来控制并通过网络实现控制。所以，开发和探讨嵌入式系统有着十分重要的意义。 1.3 嵌入式系统在机电产品方面的应用相对于其他的领域，机电产品可以说是嵌入式系统应用最典型最广泛的领域之一。从最初的单片机到现在的工控机、SOC在各种机电产品中均有着巨大的市场。工业设备是机电产品中最大的一类，在目前的工业控制设备中，工控机的使用非常广泛，这些工控机一般采用的是工业级的处理器和各种设备，其中以X86的MPU最多。工控的要求往往较高，需要各种各样的设备接口，除了进行实时控制，还须将设备状态，传感器的信息等在显示屏上实时显示。这些要求8位的单片机是无法满足的，以前多数使用16位的处理器，随着处理器快速的发展，目前32位、64位的处理器逐渐替代了16位处理器，进一步提升了系统性能。采用PC104总线的系统，体积小，稳定可靠，受到了很多用户的青睐。不过这些工控机采用的往往是DOS或者Windows系统，虽然具有嵌入式的特点，却不能称作纯粹的嵌入式系统。另外在工业控制器和设备控制器方面，则是各种嵌入式处理器的天下。这些控制器往往采用16位以上的处理器，各种MCU，Arm、Mips、68K系列的处理器在控制器中占据核心地位。这些处理器上提供了丰富的接口总线资源，可以通过它们实现数据采集，数据处理，通讯以及显示（显示一般是连接LED或者LCD）。最近飞利浦和ARM共同推出32位RISC嵌入式控制器，适用于工业控制，采用最先进的0.18微米CMOS嵌入式闪存处理技术，操作电压可以低至1.2伏，它还能降低25%到30%的制造成本，在工业领域中对最终用户而言是一套极具成本效益的解决方案。美国TERN工业控制器基于

嵌入式系统在汽车中的应用

科信学院结课报告二○一六年11 月27 日

1.绪论本学期新加入了嵌入式系统这门课程，在刚接触这门课程时就觉得这门课程与单片机十分相似，感觉和单片机差不多。从20世纪七十年代单片机的出现到各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了近30年的发展历史。嵌入式系统是用来控制或者监视机器、装置、工厂等大规模设备的系统。国内普遍认同的嵌入式系统定义为：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、功耗等严格要求的专用计算机系统。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由单个程序实现整个控制逻辑。

本学期新加入了嵌入式系统这门课程，在刚接触这门课程时就觉得这门课程与单片机十分相似，感觉和单片机差不多。从20世纪七十年代单片机的出现到各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了近30年的发展历史。嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。70年代单片机的出现，使得汽车、家电、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能：更容易使用、更快、更便宜。这些装置已经初步具备了嵌入式的应用特点，但是这时的应用只是使用8位的芯片，执行一些单线程的程序，还谈不上“系统”的概念。随着医疗电子、智能家居、物流管理和电力控制等方面的不断风靡，嵌入式系统利用自身积累的底蕴经验，重视和把握这个机会，想办法在已经成熟的平台和产品基础上与应用传感单元的结合，扩展物联和感知的支持能力，发掘某种领域物联网应用。作为物联网重要技术组成的嵌入式系统，嵌入式系统的视角有助于深刻地、全面地理解物联网的本质。嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电气工程师协会（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。[1] 嵌入式系统是用来控制或者监视机器、装置、工厂等大规模设备的系统。国内普遍认同的嵌入式系统定义为：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、功耗等严格要求的专用计算机系统。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由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。与通用计算机能够运行用户选择的软件不同，嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的；所以经常称为“固件”。随着人们生活水平的日益提高和汽车技术的不断发展,汽车逐渐进入千家万户,中国各大城市的汽车保有量快速增加.近年来,全国经济发展驶入快车道,道路运输网络逐步完善,居民消费层次不断提升,全国“机动化”浪潮持续向前推进,驾车新手增多无疑增加了许多交通隐患. 嵌入式在汽车中的应用: 1:智能温度调控 2:电喷燃油系统控制 3:ABS 智能防侧滑失控系统控制 4:车内娱乐系统 5:智能雷达限速<与前后车保持距离,防止追尾!> 6:智能导航 7:智能驾驶<疲劳驾驶状态提醒,及酒后开车自动熄火,人工智能自动驾驶技术还在探索中....> 8:整车状态自检:胎压,制动系统,动力系统,及液压防震系统等! 随着汽车数量和驾车新手的急剧增加,交通事故、汽车盗抢也成为一个较为严峻的社会问题.虽然智能系统在各类汽车上的应用从某种程度上解决了汽车的安全问题,但一方面,汽车数量和驾车新手的增加,造成世界各类交通事故层出不全,死亡人