關于嵌入式系統(tǒng).doc

一、什么是嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是“以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟硬件可裁減、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)”。它與通用計算機技術的最大差異是必須支持硬件裁減和軟件裁減，以適應應用系統(tǒng)對體積、功能、功耗、可靠性、成本等的特殊要求。二、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的4個層次嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)可分為4個層次：硬件層、驅動層、操作系統(tǒng)層和應用層。1、硬件層硬件層開發(fā)的主要工作是根據應用的需求，選擇適合的嵌入式處理器芯片，配置相應的接口電路，為嵌入式應用構建一個硬件平臺。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式處理器。嵌入式處理器一般可分為嵌入式微處理器（EMPU）、嵌入式微控制器（EMCU）、嵌入式DSP處理器（EDSP）、嵌入式片上系統(tǒng)（ESoC）4類。 嵌入式微處理器（MicroProcessor Unit）嵌入式微處理器是從通用計算機的CPU 演變過來的。其特征是具有32 位以上的處理器，具有較高的性能，其價格也相應較高。與通用計算機的CPU 不同的是，它在實際應用中只保留與應用緊密相關的功能硬件，去除其它的冗余部分，以最低的功耗和資源實現(xiàn)應用系統(tǒng)的需要。與工業(yè)控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點。但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術保密性也較差。嵌入式微處理器及其存儲器、總線、外設等安裝在一塊電路板上，稱為單板計算機，如STD-BUS、PC104等。近年來，德國、日本的一些公司又開發(fā)出了類似火柴盒式、名片大小的嵌入式計算機系列OEM產品。目前主要的嵌入式微處理器有：ARM，PowerPC、MIPS、Atom 等系列。其中ARM是專門為各類嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的嵌入式微處理器；PowerPC是 1990年代初期由摩托羅拉與IBM合作共同開發(fā)的通用型嵌入式CPU的架構。設計上更強調低耗電、非桌面功能。目前.從世界上最高速的巨型機（HPC）、網絡路由器、通信設備、火星探測器、機頂盒到游戲機都在使用著PowerPC 架構的微處理機；MIPS處理器是20多年前由斯坦福大學開發(fā)的RISC體系結構發(fā)展而來, MIPS科技公司以IP（知識產權）授權方式向半導體廠家及嵌入式系統(tǒng)制造商提供MIPS-Based內核設計。我國龍芯系列采用的是MIPS體系結構；而Atom (凌動)是Intel將x86體系結構用于嵌入式系統(tǒng)的嵌入式微處理器產品。 嵌入式微控制器（MicroController Unit）嵌入式微控制器的典型代表是單片機，將CPU 和計算機的外圍功能單元（如：存儲器、I/O 口、定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等）集成在一塊芯片上。與嵌入式微處理器相比，單片機的最大特點是單片化，體積大大減小，功耗和成本更低。由于單片機的片內資源豐富，特別適用于控制場合，所以國外都稱之為“微控制器”。嵌入式微控制器的品種數(shù)量繁多，表1-1列出了目前流行的代表產品。表1-1 目前流行的嵌入式微控制器廠商內核代表產品Atmel愛特梅爾ARM7/9AVR8/32SAM7/SAM9AVR8/AVR32MICROCHIP微芯PICmicroMIPSPIC12/PIC16/PIC18PIC32FreeScale飛思卡爾C08/S08MC68H908ST意法半導體ARMSTR720/740NXP恩智浦Cotex-M3LPC1500TI德州儀器C24xARMTMS320C2000MSP430F/470FRenesas瑞薩SH 2/4H8/SuperH 嵌入式DSP 處理器（Digital Signal Processor）DSP 是專門用于信號處理的處理器，在系統(tǒng)結構和指令算法方面進行了特殊的設計，具有很高的編譯效率和指令執(zhí)行速度。DSP算法正在大量進入嵌入式領域，DSP應用正在逐步從在通用單片機中以普通指令實現(xiàn)DSP功能過渡到采用嵌入式DSP處理器。推動嵌入式DSP處理器發(fā)展的主要因素是嵌入式系統(tǒng)的智能化，例如各種帶有智能邏輯的消費類產品，生物信息識別終端，帶有加解密算法的鍵盤，ADSL 接入、實時語音壓解系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實顯示等。這類智能化算法一般都是運算量較大，特別是向量運算、指針線性尋址等較多，而這些正是DSP處理器的長處所在。嵌入式DSP處理器比較有代表性的產品是Texas Instruments的TMS320系列,包括用于控制的C2000系列、移動通信的C5000系列，以及性能更高的C6000系列。此外CEVA公司的CEVA-X DSPs，CEVA-TeakLite DSPs系列具有專用的視頻指令和一個功能強大的三維DMA，廣泛用于便攜式多媒體SoC的視頻處理；ADI公司的ADSP-BF54x系列Blackfin處理器, 適合那些要求現(xiàn)場可升級、本地存儲和顯示能力至關重要的多種工業(yè)應用，包括工業(yè)自動化、無線基礎設施、無線電信設備和交換機等應用。 嵌入式片上系統(tǒng)（System On Chip）SoC設計技術始于20世紀90年代中期，它使用專用集成電路ASIC芯片設計。嵌入式片上系統(tǒng)從整個系統(tǒng)性能要求出發(fā)，把微處理器、芯片結構、外圍器件各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，并通過建立在全新理念上的系統(tǒng)軟件和硬件的協(xié)同設計，在單個芯片上實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。SoC是一種基于IP（Intellectual Property）核嵌入式系統(tǒng)級芯片設計技術，它將許多功能模塊集成在一個芯片上。如ARM RISC、MIPS RISC、DSP或其他的微處理器核心，加上通信的接口單元，例如通用串行端口（USB）、TCP/IP通信單元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、藍牙模塊接口等，這些單元以往都是依照其各自功能做成一個個獨立的處理芯片。SoC 的最大特點是實現(xiàn)了軟硬件的無縫結合，片內嵌入了操作系統(tǒng)的代碼模塊。SoC 具有極高的綜合性，可以應用VHDL 等硬件描述語言，實現(xiàn)一個復雜的系統(tǒng)。由于絕大部分系統(tǒng)構件都在片內，所以整個系統(tǒng)特別簡潔，不僅減小了系統(tǒng)的體積和功耗，而且提高了系統(tǒng)的可靠性和設計生產效率。SoC可以分為通用和專用兩類。通用系列現(xiàn)在幾乎每個半導體制造商都在生產。如TI的達芬奇處理器系列及OMAP處理器系列；飛思卡爾的i.MX系列及QorIQ系列, NXP的NPX系列， Intel的CE4000系列等；而專用SoC一般專門用于某個或某類系統(tǒng)中，不為一般用戶所知。2、驅動層它是介于嵌入式硬件和上層軟件之間的一個底層軟件開發(fā)包，主要目的是屏蔽下層硬件。該層一般擁有兩部分功能。一是系統(tǒng)引導，包括嵌入式處理器和基本芯片的初始化；二是提供設備的驅動接口，負責嵌入式系統(tǒng)與外設的信息交互。驅動層程序一般包括硬件抽象層（HAL）、板級支持包（BSP）和設備驅動程序。 硬件抽象層：硬件抽象層（Hardware Abstraction Layer，HAL）是位于操作系統(tǒng)內核與硬件電路之間的接口層，其目的在于將硬件抽象化。也就是說，可通過程序來控制所有硬件電路如CPU、I/O、Memory等的操作。這樣就使得系統(tǒng)的設備驅動程序與硬件設備無關，從而大大提高了系統(tǒng)的可移植性。 板級支持包：板級支持包（Board Support Package，BSP）是介于主板硬件和操作系統(tǒng)中驅動層程序之間的一層，一般認為它屬于操作系統(tǒng)的一部分，主要是實現(xiàn)對操作系統(tǒng)的支持，為上層的驅動程序提供訪問硬件設備寄存器的函數(shù)包，使之能夠更好地運行于硬件主板。BSP是相對于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對應于不同定義形式的BSP。 設備驅動程序：系統(tǒng)中安裝設備后，只有在安裝相應的設備驅動程序之后才能使用。驅動程序為上層軟件提供了設備的操作接口，上層軟件只需要調用驅動程序提供的接口，而不用理會設備內部操作。驅動程序的好壞直接影響著系統(tǒng)的性能。3、操作系統(tǒng)層嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分，其通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統(tǒng)內核、設備驅動接口、通信協(xié)議、圖形界面等。嵌入式操作系統(tǒng)可以分為實時操作系統(tǒng)（Real Time Operate System，RTOS）和分時操作系統(tǒng)。分時操作系統(tǒng)對軟件的執(zhí)行時間的要求并不嚴格，時間上的延誤或者時序上的錯誤一般不會造成災難性的后果。實時操作系統(tǒng)首要任務是盡一切可能完成實時控制任務，其次再著眼于提高計算機系統(tǒng)的使用效率。實時性需要調度一切可利用的資源完成實時控制任務，著眼于提高計算機系統(tǒng)的使用效率，滿足對時間的限制和要求。實時系統(tǒng)是面向具體應用，對外來事件在限定時間內能做出反應的系統(tǒng)。限定時間的范圍很廣可以從微秒級（如信號處理）到分級（如聯(lián)機查詢系統(tǒng)）。對于操作系統(tǒng)層目前可能只能說是簡單的移植，而很少有人來自已寫操作系統(tǒng)，或者寫出缺胳膊少腿的操作系統(tǒng)來，這部分工作大都由驅動工程師來完成。目前常用的嵌入式操作系統(tǒng) Windows CE微軟公司的Windows CE操作系統(tǒng)在1996年發(fā)布了第一個版本Windows CE 1.0起，到2005年發(fā)布Windows CE.NET5.0版本, 2006年發(fā)布 Windows CE 6.0。2007年起Windows CE更名為“Windows Embedded CE, 提供了新版“Windows Embedded CE 6.0 R2, 2009年發(fā)布 Windows Embedded CE 7.0,目前 Windows Embedded CE 的主要應用領域為智能終端等消費電子類產品. 此外,微軟公司的Windows Embedded產品線還有多種,各自面向POS,通信,工業(yè)控制、醫(yī)療等不同的嵌入式應用領域。現(xiàn)代的嵌入式操作系統(tǒng)與嵌入式操作系統(tǒng)的定制或配置工具緊密聯(lián)系，構成了嵌入式操作系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境。就Windows CE來講，你無法買到Windows CE這個操作系統(tǒng)，但可以買到Platform Builder for CE.NET 4.2的集成環(huán)境（簡稱PB），利用它可以裁減和定制出一個符合自己需要的Windows CE.NET 4.2的操作系統(tǒng)。因此，我們說的嵌入式操作系統(tǒng)實際上完全是由自己定制出來的，為在Windows CE上進行應用軟件開發(fā)，微軟公司提供了Embedded Visual Basic(EVB)、Embedded Visual C+（EVC）、Visual Studio.NET等工具，它們是專門針對Windows CE操作系統(tǒng)的開發(fā)工具。把Windows CE操作系統(tǒng)中軟件開發(fā)包SDK導出后安裝在EVC下，就可以變成專門針對這種設備或者系統(tǒng)的開發(fā)工具了。VS.NET中的VB.NET和C#也提供了對以Windows CE為操作系統(tǒng)的智能設備開發(fā)的支持，但要求這些設備支持微軟公司的.NET Compact Framework.。 嵌入式Linux Linux從1991年問世到現(xiàn)在，已經發(fā)展成為功能強大、設計完善的操作系統(tǒng)之一，不僅可以與各種傳統(tǒng)的商業(yè)操作系統(tǒng)分庭抗爭，而且在新興的嵌入式操作系統(tǒng)領域內也獲得了飛速發(fā)展。嵌入式Linux是指對標準Linux經過小型化裁減處理后，能夠固化在容量只有幾KB或者幾MB的存儲芯片或者單片機中，適合于特定嵌入式應用場合的專用Linux操作系統(tǒng)。Linux能夠支持x86、ARM、MIPS、ALPHA、PowerPC等多種處理器體系結構，目前已經成功移植到數(shù)十種硬件平臺，幾乎能夠運行在所有流行CPU上。Linux有著異常豐富的驅動程序資源，支持各種主流硬件設備和最新硬件技術，甚至可以在沒有存儲管理單元（MMU）的處理器上運行。Linux內核高效和穩(wěn)定已經在各個領域內得到了大量事實的驗證，Linux內核設計非常精巧，分成進程調度、內存管理、進程通信、虛擬文件系統(tǒng)和網絡接口等五大部分，其獨特的模塊機制可以根據用戶的需要，實時地將某些模塊插入內核或從內核中移走。這些特性使得Linux系統(tǒng)內核可以裁減的非常小巧，很適合嵌入式系統(tǒng)的需要。Linux是開放源代碼的自由操作系統(tǒng)，它為用戶提供了最大限度的自由度。其軟件資源十分豐富，每一種通用程序在Linux上幾乎都可以找到。嵌入式Linux為開發(fā)者提供了一套完整的開發(fā)工具，它利用GNU的gcc做編譯器，用gdb、kgdb、xgdb做調試工具，能夠很方便的實現(xiàn)從操作系統(tǒng)內核到用戶態(tài)應用軟件各個級別的調試。Linux支持所有標準的Internet的網絡協(xié)議，并很容易移植到嵌入式系統(tǒng)中。此外，Linux還支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系統(tǒng)。由于上述這些優(yōu)良特性，目前，嵌入式Linux占據了很大的市場份額。常用的嵌入式Linux操作系統(tǒng)有：uCLinux、RTLinux、ETLinux、Embedix、XLinux等。 其他嵌入式操作系統(tǒng)其他嵌入式操作系統(tǒng)還有：uC/OS、eCOS、FreeRTOS、VxWorks、pSOS、Palm OS、Symbain OS等。對于操作系統(tǒng)層目前可能只能說是簡單的移植，而很少有人來自已寫操作系統(tǒng)，或者寫出缺胳膊少腿的操作系統(tǒng)來，這部分工作大都由驅動工程師來完成。操作系統(tǒng)是負責系統(tǒng)任務的調試、磁盤和文件的管理，而嵌入式系統(tǒng)的實時性十分重要。據說，XP操作系統(tǒng)是微軟投入300人用兩年時間才搞定的，總工時是600人年，中科院軟件所自己的女媧Hopen操作系統(tǒng)估計也得花幾百人年才能搞定。因此這部分工作相對來講沒有太大意義。4、應用層應用層的基本任務是開發(fā)最終運行在目標機上的應用軟件，如嵌入式游戲、家電控制軟件、多媒體播放軟件等。三、嵌入式工程師的目標定位對于初學者必然要把握住方向，自己的目標是什么，自己要在那一層面上走。然后認真學習相關的知識，不管哪一層，學好了，學精了，都會很有前途的。1、嵌入式硬件工程師嵌入式硬件工程師要求具有較強的硬件設計能力，能夠根據應用的需求，選擇適合的嵌入式處理器芯片，配置相應的接口電路，為嵌入式應用構建一個硬件平臺。嵌入式硬件層的開發(fā)可能有兩種模式：模式一是基于EMPU（嵌入式處理器）、EMCU（嵌入式微控制器）或EDSP嵌入式處理器的開發(fā)設計。主要工作：根據應用的需求，進行接口的配置。硬件基礎：微機原理、單片機原理、接口技術。軟件基礎：要掌握SCH和PCB的輔助設計工具。我們的學生應該具有這個模式下的硬件層的開發(fā)能力。模式二基于CPLD、FPGA或SoC（嵌入式片上系統(tǒng)）的開發(fā)設計。主要工作：進行邏輯電路的設計和接口的設計。硬件基礎：數(shù)字邏輯電路基礎、微機原理、單片機原理、接口技術。軟件基礎：要掌握輔助設計工具和硬件描述語言（VDHL）。SCH和PCB的輔助設計工具有Protel、ORCAD、PowperPCB等。Protel在國際上不通用，只是國內通用，ORCAD和PowperPCB適用更廣一些。如果想走得高些或到臺資、日資、美資公司及國內需要對外交流的大公司的話，應該學習ORCAD或PowperPCB。CPLD常用的設計軟件有Alter公司的Maxplus2和Xilinx公司的ISE。CPLDCPLD(Complex Programmable Logic Device)復雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對而言規(guī)模大，結構復雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設計方法是借助集成開發(fā)軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標芯片中，實現(xiàn)設計的數(shù)字系統(tǒng)FPGAFPGA（FieldProgrammable Gate Array），即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。FPGA與CPLD的辨別和分類FPGA與CPLD的辨別和分類主要是根據其結構特點和工作原理。通常的分類方法是：將以乘積項結構方式構成邏輯行為的器件稱為CPLD，如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的MAX7000S系列和Lattice(原Vantis)的Mach系列等。 將以查表法結構方式構成邏輯行為的器件稱為FPGA，如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。盡管FPGA和CPLD都是可編程ASIC器件,有很多共同特點,但由于CPLD和FPGA結構上的差異,具有各自的特點: CPLD更適合完成各種算法和組合邏輯,FPGA更適合于完成時序邏輯。換句話說,FPGA更適合于觸發(fā)器豐富的結構,而CPLD更適合于觸發(fā)器有限而乘積項豐富的結構。 CPLD的連續(xù)式布線結構決定了它的時序延遲是均勻的和可預測的,而FPGA的分段式布線結構決定了其延遲的不可預測性。 在編程上FPGA比CPLD具有更大的靈活性。CPLD通過修改具有固定內連電路的邏輯功能來編程,FPGA主要通過改變內部連線的布線來編程;FP GA可在邏輯門下編程,而CPLD是在邏輯塊下編程。 FPGA的集成度比CPLD高,具有更復雜的布線結構和邏輯實現(xiàn)。 CPLD比FPGA使用起來更方便。CPLD的編程采用E2PROM或FASTFLASH技術,無需外部存儲器芯片,使用簡單。而FPGA的編程信息需存放在外部存儲器上,使用方法復雜。 CPLD的速度比FPGA快,并且具有較大的時間可預測性。這是由于FPGA是門級編程,并且CLB之間采用分布式互聯(lián),而CPLD是邏輯塊級編程,并且其邏輯塊之間的互聯(lián)是集總式的。 在編程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存儲器編程,編程次數(shù)可達1萬次,優(yōu)點是系統(tǒng)斷電時編程信息也不丟失。CPLD又可分為在編程器上編程和在系統(tǒng)編程兩類。FPGA大部分是基于SRAM編程,編程信息在系統(tǒng)斷電時丟失,每次上電時,需從器件外部將編程數(shù)據重新寫入SRAM中。其優(yōu)點是可以編程任意次,可在工作中快速編程,從而實現(xiàn)板級和系統(tǒng)級的動態(tài)配置。 CPLD保密性好,FPGA保密性差。 一般情況下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明顯。超高速集成電路硬件描述語言（VHDL）：VHDL語言是一種用于電路設計的高級語言，主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結構，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式和描述風格與句法是十分類似于一般的計算機高級語言。VHDL的程序結構特點是將一項工程設計，或稱設計實體（可以是一個元件，一個電路模塊或一個系統(tǒng)）分成外部（或稱可視部分,及端口)和內部（或稱不可視部分），既涉及實體的內部功能和算法完成部分。在對一個設計實體定義了外部界面后，一旦其內部開發(fā)完成后，其他的設計就可以直接調用這個實體。這種將設計實體分成內外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設計的基本點。適合于：電子、通信、自動化、機電一體、信息工程類專業(yè)的學生。2、嵌入式驅動工程師嵌入式驅動層的開發(fā)可能有兩種模式：模式一：不兼容操作系統(tǒng)的驅動設計，這是一種低層次的開發(fā)設計。模式二：兼容操作系統(tǒng)的驅動設計，這是一種高層次的開發(fā)設計。一個優(yōu)秀的驅動工程師不僅要能看懂電路圖，還必須十分精通對操作系統(tǒng)內核，以使其所寫的驅動程序能夠兼容操作系統(tǒng)。不至于在系統(tǒng)調用時，獨占操作系統(tǒng)時間片，而使其它任務不能運行。比較適合：電子、通信、自動化、機電一體、信息工程類專業(yè)尤其是計算機偏體系結構類專業(yè)的人來搞，除硬件層所具備的基礎學科外，還要對數(shù)據結構與算法、操作系統(tǒng)原理、編譯原理都要十分精通了解。3、嵌入式應用工程師嵌入式應用工程師的任務是根據應用的需求，設計一個完整的應用系統(tǒng)。要成為一個優(yōu)秀的嵌入式應用工程師，必須動手做，踏踏實實地做一些課題，才會有進步。按照設計的平臺不同，有多種不同的定位。3.1、基于硬件層的嵌入式應用工程師基于硬件層的嵌入式應用設計包括兩大內容：一是硬件設計：要根據應用的需求，選擇適合的嵌入式處理器芯片，配置相應的接口電路，為嵌入式應用構建一個硬件平臺。二是軟件設計：開發(fā)最終運行在目標機上的應用程序。技術基礎：硬件基礎：數(shù)字邏輯電路基礎、微機原理、單片機原理、接口技術。要掌握SCH和PCB的輔助設計工具。軟件基礎：C語言程序設計、匯編語言程序設計要掌握程序設計的開發(fā)環(huán)境初學者的平臺選擇：1、基于51單片機2、基于ARM3.2、基于驅動層的嵌入式應用工程師基于驅動層的嵌入式應用設計：技術基礎：硬件基礎：數(shù)字邏輯電路基礎、微機原理、單片機原理、接口技術。軟件基礎：C語言程序設計、匯編語言程序設計初學者的平臺選擇：1、Stellaris（群星）系列微控制器硬件平臺：Stellaris（群星）系列微控制器周立功單片機發(fā)展有限公司的 EasyARM1138 EasyARM2103北京達盛科技有限公司的 EXP-LM3S811 EXP-LM3S6952Luminary Micro公司設計、經銷、出售基于ARM CortexTM-M3的微控制器（MCU）。作為ARM的Cortex-M3技術的主要合伙人，Luminary Micro已經向業(yè)界推出了首顆Cortex-M3處理器的芯片，用8/16位的成本獲得了32位的性能。Luminary Micro的Stellaris系列微控制器包含運行在50MHz頻率下的ARM Cortex-M3 MCU內核、嵌入式Flash和SRAM、一個低壓降的穩(wěn)壓器、集成的掉電復位和上電復位功能、模擬比較器、10位ADC、SSI、GPIO、看門狗和通用定時器、UART、I2C、運動控制PWM以及正交編碼器（quadrature encoder）輸入。提供的外設直接通向管腳，不需要特性復用，這個豐富的特性集非常適合樓宇和家庭自動化、工廠自動化和控制、工控電源設備、步進電機、有刷和無刷DC馬達、和AC感應電動機等應用。ARM Cortex-M3 處理器（Stellaris驅動庫）軟件開發(fā)平臺：RealViewMDKRealView MDK是ARM公司最先推出的基于微控制器的專業(yè)嵌入式開發(fā)工具。它采用了ARM 的最新編譯工具RVCT（RealView Compilation Tools），集成了Keil Vision集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，因此特別易于使用，同時具備非常高的性能。與ARM之前的工具包ADS 等相比，RealView 編譯器的最新版本可將性能改善超過20%。因此，RealView MDK是ARM軟件開發(fā)的首選工具。2、凌陽十六位單片機精簡開發(fā)板-61板隨著單片機功能集成化的發(fā)展，其應用領域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴展為控制處理、數(shù)據處理以及數(shù)字信號處理（DSP，Digital Signal Processing）等領域。凌陽的16位單片機就是為適應這種發(fā)展而設計的。它的CPU內核采用凌陽最新推出的nSPTM（Microcontroller and Signal Processor）16位微處理器芯片（以下簡稱nSPTM）。圍繞nSPTM所形成的16位nSPTM系列單片機（以下簡稱nSPTM家族）采用的是模塊式集成結構，它以nSPTM內核為中心集成不同規(guī)模的ROM、RAM和功能豐富的各種外設接口部件，另外，nSPTM的指令系統(tǒng)提供具有較高運算速度的16位16位的乘法運算指令和內積運算指令，為其應用增添了DSP功能，使得nSPTM家族運用在復雜的數(shù)字信號處理方面既很便利，又比專用的DSP芯片廉價。3.3、基于操作系統(tǒng)層的嵌入式應用工程師基于操作系統(tǒng)層的嵌入式應用設計：在操作系統(tǒng)環(huán)境下進行應用程序的開發(fā)設計。按照選用的操作系統(tǒng)不同，有不同的定位。3.3.1 基于Linux的嵌入式應用設計3.3.2 基于WINCE的嵌入式應用設計這個層次相對來講較為容易的，主要需要C語言或Jave程序設計能力。如果會在windows下如何進行編程接口函數(shù)調用，到操作系統(tǒng)下只是編譯和開發(fā)環(huán)境有相應的變化而已。初學者的平臺選擇：建議選擇: 友善之臂 mini2440+ LCD觸摸屏套件+512M存儲器硬件基礎：數(shù)字邏輯電路基礎、微機原理、單片機原理、接口技術。軟件基礎：C語言程序設計、匯編語言程序設計實際的嵌入式系統(tǒng)應用軟件建立在系統(tǒng)的主任務（Main Task）基礎之上。用戶應用程序主要通過調用系統(tǒng)的API函數(shù)對系統(tǒng)進行操作，完成用戶應用功能開發(fā)。在用戶應用程序中，也可創(chuàng)建用戶自己的任務。任務之間的協(xié)調主要依賴于系統(tǒng)的消息隊列。實際構建嵌入式系統(tǒng)時，并不一定需要操作系統(tǒng)和應用編程接口API。即使使用，也可以根據應用需求配置和剪裁。嵌入式系統(tǒng)中涉及算法的由專業(yè)算法的人來處理的，不必歸結到嵌入式系統(tǒng)范疇內。但如果涉及嵌入式系統(tǒng)下面嵌入式數(shù)據庫、基于嵌入式系統(tǒng)的網絡編程和基于某此應用層面的協(xié)議應用開發(fā)（比如基于SIP、H.323、Astrisk）方面又較為復雜，并且有難度了。四、嵌入式應用系統(tǒng)的開發(fā)步驟嵌入式應用系統(tǒng)開發(fā)過程一般分為以下五個步驟：方案論證，硬件系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)軟件的設計，系統(tǒng)仿真調試和脫機運行。1、方案論證確定開發(fā)題目后，首先要進行方案調研，這個過程至關重要，制定出一個好的方案，會使后面的開發(fā)工作較為順利。調研工作主要解決以下幾個問題： 了解用戶的需求，確定設計規(guī)模和總體框架?！耙詰脼橹行摹笔乔度胧较到y(tǒng)的基本特點，在開發(fā)設計嵌入式系統(tǒng)時，必須充分體現(xiàn)“以應用為中心”這一特點，這就需要充分了解用戶的需求。首先，必須明確要設計的系統(tǒng)是用來干什么的，需要具備哪些功能？由此可以設定系統(tǒng)由哪些功能模塊構成，從而確定系統(tǒng)的設計規(guī)模和總體框架。其次，必須明確該系統(tǒng)的使用者是誰？他希望如何使用？畫出使用流程圖。由此可以確定系統(tǒng)的控制流程和軟件模塊。 摸清軟硬件技術難度，明確技術主攻問題。系統(tǒng)的設計規(guī)模和框架出來以后，明確了系統(tǒng)由哪些（軟硬件）功能模塊構成，各個功能模塊的實現(xiàn)存在有哪些技術難度，從而明確了技術的主攻問題。 針對主攻問題開展調研工作，查找中外有關資料，確定初步方案。如果存在有技術的難度問題，就要通過查找資料、調研分析，確定解決的初步方案。 嵌入式應用開發(fā)技術是軟硬件結合的技術，方案設計要權衡任務的軟硬件分工。有時硬件設計會影響到軟件程序結構。如果系統(tǒng)中增加某個硬件接口芯片，而給系統(tǒng)程序的模塊化帶來了可能和方便，那么這個硬件開銷是值得的。在無礙大局的情況下，以軟件代替硬件正是計算機技術的長處。 盡量采納可借鑒的成熟技術，減少重復性勞動。2、硬件系統(tǒng)的設計嵌入式應用系統(tǒng)的設計可劃分為兩部分：一部分是與微處理器直接接口的數(shù)字電路范圍的電路芯片的設計。如存儲器和并行接口的擴展，定時系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)擴展，一般的外部設備的接口，甚至于 A/D、 D/A芯片的接口。另一部分是與模擬電路相關的電路設計，包括信號整形、變換、隔離和選用傳感器；輸出通道中的隔離和驅動以及執(zhí)行元件的選用。應用系統(tǒng)的設計應注意以下幾個方面：