第1章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)

1、第第1 1章章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)第一章第一章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ) 1.1 嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)簡介 1.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域 1.3 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng) 1.4嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程 1.5嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用方案嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用方案1.11.1嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)簡介 1.1.1嵌入式系統(tǒng)基本概念嵌入式系統(tǒng)基本概念1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1.1.3嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)1.1.1嵌入式系統(tǒng)基本概念嵌入式系統(tǒng)基本概念 嵌入式系統(tǒng)（嵌入式系統(tǒng)（Embedded Syste

2、m）是當(dāng)）是當(dāng)今最為熱門的領(lǐng)域之一，它迅猛的發(fā)展勢今最為熱門的領(lǐng)域之一，它迅猛的發(fā)展勢頭引起了社會各方面人士的關(guān)注。頭引起了社會各方面人士的關(guān)注。 圖圖1.11.1嵌入式系統(tǒng)設(shè)備嵌入式系統(tǒng)設(shè)備圖1.2嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件是可裁剪機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件是可裁剪的，適用于對功能、可靠性、成本、的，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。機(jī)系統(tǒng)。1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)作為一類特殊的計(jì)算機(jī)

3、系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)作為一類特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般包括以下一般包括以下3個方面：個方面：硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。 1、硬件設(shè)備、硬件設(shè)備 硬件設(shè)備包括嵌入式處理器和外圍設(shè)硬件設(shè)備包括嵌入式處理器和外圍設(shè)備。備。 嵌入式處理器（嵌入式處理器（CPU）是嵌入式系統(tǒng)）是嵌入式系統(tǒng)的核心部分。的核心部分。 外圍設(shè)備是嵌入式系統(tǒng)中用于完成存外圍設(shè)備是嵌入式系統(tǒng)中用于完成存儲、通信、調(diào)試、顯示等輔助功能的儲、通信、調(diào)試、顯示等輔助功能的其他部件。嵌入式外圍設(shè)備按功能可其他部件。嵌入式外圍設(shè)備按功能可以分為存儲設(shè)備、通信設(shè)備和顯示設(shè)以分為存儲設(shè)備、通信設(shè)備和顯示設(shè)

4、備三類。備三類。 (1) 存儲設(shè)備存儲設(shè)備 存儲設(shè)備主要用于各類數(shù)據(jù)的存儲，常用存儲設(shè)備主要用于各類數(shù)據(jù)的存儲，常用的有靜態(tài)易失型存儲器（的有靜態(tài)易失型存儲器（RAM、SRAM）、）、動態(tài)存儲器（動態(tài)存儲器（DRAM）和非易失型存儲器）和非易失型存儲器（ROM、EPROM、EEPROM、FLASH）三種。三種。 其中其中FLASH憑借其可擦寫次數(shù)多、存儲速憑借其可擦寫次數(shù)多、存儲速度快、存儲容量大、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在度快、存儲容量大、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。嵌入式領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。1、硬件設(shè)備、硬件設(shè)備1、硬件設(shè)備、硬件設(shè)備 (2) 通信設(shè)備通信設(shè)備 應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)

5、中的通信設(shè)備包括應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中的通信設(shè)備包括RS-232接口（串行通信接口）、接口（串行通信接口）、SPI（串行外圍設(shè)備接口）、（串行外圍設(shè)備接口）、IrDA（紅外（紅外線接口）、線接口）、I2C（現(xiàn)場總線）、（現(xiàn)場總線）、USB（通用串行總線接口）、（通用串行總線接口）、Ethernet（以太網(wǎng)接口）等。（以太網(wǎng)接口）等。 (3) 顯示設(shè)備顯示設(shè)備 應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中的外圍顯示設(shè)備應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中的外圍顯示設(shè)備通常是陰極射線管（通常是陰極射線管（CRT）、液晶顯）、液晶顯示器（示器（LCD）和觸摸板（）和觸摸板（Touch Panel）等。）等。1、硬件設(shè)備、硬件設(shè)備2、嵌入式操作系統(tǒng)

6、、嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的一般功能，如向上提供對用戶的接口一般功能，如向上提供對用戶的接口（如圖形界面、庫函數(shù)（如圖形界面、庫函數(shù)API等），向下等），向下提供與硬件設(shè)備交互的接口（如硬件提供與硬件設(shè)備交互的接口（如硬件驅(qū)動程序等），管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源，驅(qū)動程序等），管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源，同時，它還在系統(tǒng)實(shí)時性、硬件依賴同時，它還在系統(tǒng)實(shí)時性、硬件依賴性、軟件固化性以及應(yīng)用專用性等方性、軟件固化性以及應(yīng)用專用性等方面，具有更加鮮明的特點(diǎn)。面，具有更加鮮明的特點(diǎn)。3、應(yīng)用軟件、應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是針對特定應(yīng)用領(lǐng)域，基于應(yīng)用軟件是針對特定應(yīng)用領(lǐng)

7、域，基于某一固定的硬件平臺，用來達(dá)到完成某一固定的硬件平臺，用來達(dá)到完成預(yù)期目標(biāo)的計(jì)算機(jī)軟件。預(yù)期目標(biāo)的計(jì)算機(jī)軟件。 由于嵌入式系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，決定了由于嵌入式系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，決定了嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件不僅要求達(dá)到嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件不僅要求達(dá)到準(zhǔn)確、安全和穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，而且還要準(zhǔn)確、安全和穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，而且還要進(jìn)行代碼精簡，以減少對系統(tǒng)資源的進(jìn)行代碼精簡，以減少對系統(tǒng)資源的消耗，降低硬件成本。消耗，降低硬件成本。1.1.3嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 1、嵌入式系統(tǒng)功耗低、體積小、專用性強(qiáng)。、嵌入式系統(tǒng)功耗低、體積小、專用性強(qiáng)。 2、嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半、嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)

8、算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。用相結(jié)合后的產(chǎn)物。 3、由于空間和各種資源相對不足，嵌入式、由于空間和各種資源相對不足，嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，系統(tǒng)要精簡，量體裁衣、去除冗余系統(tǒng)要精簡，量體裁衣、去除冗余。 1.1.3嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 4、為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入、為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片中。中。 5、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)

9、能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對其即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。 1.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域1.2.1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史 1、始于微型機(jī)時代的嵌入式應(yīng)用、始于微型機(jī)時代的嵌入式應(yīng)用 2、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支 3、兩大分支發(fā)展的里程碑事件、兩大分支發(fā)展的里程碑事件1、始于微型機(jī)時代的嵌入式應(yīng)用、始于微型機(jī)時代的嵌入式應(yīng)用 1946年誕生了大型昂貴電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。年誕生了大型

10、昂貴電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。 20世紀(jì)世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，產(chǎn)生了年代，微處理器的出現(xiàn)，產(chǎn)生了小型、價廉的微型機(jī)。小型、價廉的微型機(jī)。 把嵌入到對象體系中，實(shí)現(xiàn)智能化控制的把嵌入到對象體系中，實(shí)現(xiàn)智能化控制的計(jì)算機(jī)，稱作嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)，稱作嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 將計(jì)算機(jī)嵌入到一個對象體系中，這是理將計(jì)算機(jī)嵌入到一個對象體系中，這是理解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)。解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)。 2、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支 通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)值計(jì)算

11、；技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的的數(shù)值計(jì)算；技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升，存儲容量的無限擴(kuò)大。無限提升，存儲容量的無限擴(kuò)大。 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求則是對象的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求則是對象的智能化控制能力；技術(shù)發(fā)展方向是與對象智能化控制能力；技術(shù)發(fā)展方向是與對象系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與控系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。制的可靠性。 1.2.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景及趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景及趨勢 1、從嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用來說，其發(fā)展、從嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用來說，其發(fā)展有以下幾個方面：有以下幾個方面：（1）家庭信息網(wǎng)絡(luò)）家庭信息網(wǎng)絡(luò)（2）移動計(jì)算設(shè)備）移動計(jì)算設(shè)備 （3

12、）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 （4）自動化與測控儀器儀表）自動化與測控儀器儀表 （5）交通電子與嵌入式系統(tǒng)）交通電子與嵌入式系統(tǒng) 嵌入式技術(shù)在電子通訊中的應(yīng)用 手機(jī)、小靈通、智能手機(jī)、3C合一信息家電數(shù)字機(jī)頂盒信息家電消費(fèi)電子SAN公司的信息家電產(chǎn)品 嵌入式技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用嵌入式技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用VOLVO S80汽車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)（1818個嵌入式控制模塊）個嵌入式控制模塊）CANCAN總線網(wǎng)絡(luò)總線網(wǎng)絡(luò)阿富汗參加反恐作戰(zhàn)的阿富汗參加反恐作戰(zhàn)的“赫耳赫耳墨斯墨斯”價值價值4 4萬美元，可攜帶萬美元，可攜帶2 2架攝像機(jī)，發(fā)揮了很好作用。架攝像機(jī)，發(fā)揮了很好作用。嵌入式技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用嵌

13、入式技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)高性能武器平臺的基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)與機(jī)器人技術(shù)圖：卡耐基梅隆大學(xué)和瑞士圖：卡耐基梅隆大學(xué)和瑞士EPFLEPFL研制的機(jī)器人控制器研制的機(jī)器人控制器 （采用卡西歐（采用卡西歐PDAPDA和和Windows CEWindows CE） 高高 48 cm48 cm重重: 6 kg: 6 kg靈活性：靈活性：20 DOF20 DOF操作系統(tǒng)操作系統(tǒng): RT-Linux: RT-Linux接口形式接口形式: USB 1.0 (12Mbps): USB 1.0 (12Mbps)響應(yīng)周期響應(yīng)周期: 1ms: 1ms能源：能源： DC24V x 6.2A (150W)DC24V

14、x 6.2A (150W)制造：富士通制造：富士通 機(jī)器魚的智能控制尾鰭驅(qū)動子尾鰭驅(qū)動子系統(tǒng)系統(tǒng)GPSGPS導(dǎo)導(dǎo)航航子子系系統(tǒng)統(tǒng)羅羅盤盤定定位位子子系系統(tǒng)統(tǒng)上升下潛上升下潛子系統(tǒng)子系統(tǒng)水泵/水柜裝置水泵/水柜裝置機(jī)器魚關(guān)節(jié)電機(jī)器魚關(guān)節(jié)電機(jī)機(jī)基于ARM的嵌入式控制器基于ARM的嵌入式控制器測測距距傳傳感感器器壓壓力力深深度度傳傳感感器器無線通信無線通信模塊模塊智能機(jī)器魚的嵌入式控制器智能機(jī)器魚的嵌入式控制器主控計(jì)算主控計(jì)算機(jī)機(jī)基于基于ARMARM的嵌入式控制器方案設(shè)計(jì)的嵌入式控制器方案設(shè)計(jì) 模塊化機(jī)器人的智能控制模塊化機(jī)器人的智能控制 機(jī)器蛇的智能控制機(jī)器蛇的智能控制 1.2.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)

15、展前景及趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景及趨勢 2、從嵌入式系統(tǒng)自身的發(fā)展來說，有著以、從嵌入式系統(tǒng)自身的發(fā)展來說，有著以下幾個方面的趨勢：下幾個方面的趨勢： （1）平臺化、集成化趨勢：有助于縮短產(chǎn)）平臺化、集成化趨勢：有助于縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品開發(fā)效率。品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品開發(fā)效率。 （2）標(biāo)準(zhǔn)化趨勢：行業(yè)性開放系統(tǒng)日趨流）標(biāo)準(zhǔn)化趨勢：行業(yè)性開放系統(tǒng)日趨流行，統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是增強(qiáng)行業(yè)性產(chǎn)品競行，統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是增強(qiáng)行業(yè)性產(chǎn)品競爭力的有效手段。爭力的有效手段。1.2.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景及趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景及趨勢 2、從嵌入式系統(tǒng)自身的發(fā)展來說，有著以、從嵌入式系統(tǒng)自身的發(fā)展來說，有著

16、以下幾個方面的趨勢：下幾個方面的趨勢： （3）構(gòu)件化、可重用趨勢）構(gòu)件化、可重用趨勢 （4）設(shè)備軟件優(yōu)化）設(shè)備軟件優(yōu)化1.2.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景及趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展前景及趨勢 1.3 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)1.3.1 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展 第一階段：無操作系統(tǒng)的嵌入算法階段，以單芯第一階段：無操作系統(tǒng)的嵌入算法階段，以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，具有與監(jiān)片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，具有與監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。 第二階段：以嵌人式第二階段：以嵌人式CPU為基礎(chǔ)、簡單操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)、簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌

17、入式系統(tǒng)。為核心的嵌入式系統(tǒng)。 第三階段：通用的嵌人式實(shí)時操作系統(tǒng)階段，以第三階段：通用的嵌人式實(shí)時操作系統(tǒng)階段，以嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。 第四階段：以基于第四階段：以基于Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。 1.3.2 幾種有代表性的嵌入式操作系統(tǒng)幾種有代表性的嵌入式操作系統(tǒng) 1、VxWorks VxWorks操作系統(tǒng)是美國WindRiver公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）。 VxWorks具有可裁剪微內(nèi)核結(jié)構(gòu)；高效的任務(wù)管理；支持多種物理介質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)的、完整的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。 1.3.2 幾

18、種有代表性的嵌入式操作系統(tǒng)幾種有代表性的嵌入式操作系統(tǒng) 2、Windows CE WinCE 是一種針對小容量、移動式、智是一種針對小容量、移動式、智能化、能化、32位、小型設(shè)備的模塊化實(shí)時嵌人位、小型設(shè)備的模塊化實(shí)時嵌人式操作系統(tǒng)。為建立針對掌上設(shè)備、無線式操作系統(tǒng)。為建立針對掌上設(shè)備、無線設(shè)備的動態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)提供了一種功設(shè)備的動態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)提供了一種功能豐富的操作系統(tǒng)平臺，它能在多種處理能豐富的操作系統(tǒng)平臺，它能在多種處理器體系結(jié)構(gòu)上運(yùn)行，并且通常適用于那些器體系結(jié)構(gòu)上運(yùn)行，并且通常適用于那些對內(nèi)存占用空間具有一定限制的設(shè)備。對內(nèi)存占用空間具有一定限制的設(shè)備。 1.3.2 幾種有代

19、表性的嵌入式操作系統(tǒng)幾種有代表性的嵌入式操作系統(tǒng) 3、嵌入式、嵌入式Linux 嵌入式嵌入式Linux最大的特點(diǎn)是源代碼公開并最大的特點(diǎn)是源代碼公開并且遵循且遵循GPL協(xié)議協(xié)議。軟件的開發(fā)和維護(hù)成本軟件的開發(fā)和維護(hù)成本很低。很低。1.3.2 幾種有代表性的嵌入式操作系統(tǒng)幾種有代表性的嵌入式操作系統(tǒng) 4、C/OS一一 C/OS一一是著名的源代碼公開的實(shí)時內(nèi)是著名的源代碼公開的實(shí)時內(nèi)核，是專為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的核，是專為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的 。它是在它是在原版本原版本C/OS的基礎(chǔ)上做了重大改進(jìn)與升的基礎(chǔ)上做了重大改進(jìn)與升級級 。1.4嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程1.4嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程嵌

20、入式系統(tǒng)的開發(fā)過程 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與通用系統(tǒng)的開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與通用系統(tǒng)的開發(fā)方法是不同的，它涉及軟件和硬件兩方法是不同的，它涉及軟件和硬件兩個部分，其開發(fā)流程如圖個部分，其開發(fā)流程如圖1.5所示。所示。圖圖l.5嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程各模塊的說明各模塊的說明 1、系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)需求分析 根據(jù)項(xiàng)目需求，確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，根據(jù)項(xiàng)目需求，確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，對系統(tǒng)的功能、性能、生產(chǎn)成本、功耗、對系統(tǒng)的功能、性能、生產(chǎn)成本、功耗、物理尺寸及重量等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)定，并根據(jù)物理尺寸及重量等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)定，并根據(jù)這些需求分析，制定出設(shè)計(jì)說明書。這些需求分析，制定出設(shè)計(jì)說明書

21、。各模塊的說明各模塊的說明 2、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能需求，包括描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能需求，包括對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分，軟對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分，軟件、硬件的組成及設(shè)備選型等。件、硬件的組成及設(shè)備選型等。 在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，通常很難把在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，通常很難把系統(tǒng)的軟件和硬件完全分開，因此，在考系統(tǒng)的軟件和硬件完全分開，因此，在考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)先考慮系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)，慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)先考慮系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)，然后再考慮它的硬件實(shí)現(xiàn)。然后再考慮它的硬件實(shí)現(xiàn)。各模塊的說明各模塊的說明 3、硬件、硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)軟件協(xié)同設(shè)計(jì) 描

22、述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能需求，包括描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能需求，包括對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分，軟對硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分，軟件、硬件的組成及設(shè)備選型等。件、硬件的組成及設(shè)備選型等。 在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，通常很難把在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，通常很難把系統(tǒng)的軟件和硬件完全分開，因此，在考系統(tǒng)的軟件和硬件完全分開，因此，在考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)先考慮系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)，慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)先考慮系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)，然后再考慮它的硬件實(shí)現(xiàn)。然后再考慮它的硬件實(shí)現(xiàn)。各模塊的說明各模塊的說明 4、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)集成 把系統(tǒng)的硬件、軟件和執(zhí)行裝置集成在一把系統(tǒng)的硬件、軟件和執(zhí)行裝置集成在一起，以得到

23、一個可以運(yùn)行的目標(biāo)系統(tǒng)。在起，以得到一個可以運(yùn)行的目標(biāo)系統(tǒng)。在目標(biāo)系統(tǒng)調(diào)試過程中，通常都會發(fā)現(xiàn)以前目標(biāo)系統(tǒng)調(diào)試過程中，通常都會發(fā)現(xiàn)以前設(shè)計(jì)上的錯誤或不足，良好的設(shè)計(jì)可以幫設(shè)計(jì)上的錯誤或不足，良好的設(shè)計(jì)可以幫助我們快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)錯誤并加以改正。助我們快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)錯誤并加以改正。 各模塊的說明各模塊的說明 5、完成測試并形成產(chǎn)品、完成測試并形成產(chǎn)品 把設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)放到實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中進(jìn)行把設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)放到實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中進(jìn)行測試，體驗(yàn)系統(tǒng)是否滿足實(shí)際需要。經(jīng)多測試，體驗(yàn)系統(tǒng)是否滿足實(shí)際需要。經(jīng)多種場合測試合格后，就可以形成產(chǎn)品，批種場合測試合格后，就可以形成產(chǎn)品，批量生產(chǎn)。量生產(chǎn)。1.5嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用方

24、案嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用方案1.5.1 基于嵌入式的基于嵌入式的視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng) 1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2、 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) （1） 硬件平臺設(shè)計(jì)硬件平臺設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)以嵌入式本系統(tǒng)以嵌入式Linux為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)的嵌入式目標(biāo)板編寫相應(yīng)的的嵌入式目標(biāo)板編寫相應(yīng)的BootLoader程程序，然后裁剪出合適的內(nèi)核和文件系統(tǒng)。序，然后裁剪出合適的內(nèi)核和文件系統(tǒng)。目標(biāo)板的目標(biāo)板的CPU采用嵌入式處理器采用嵌入式處理器S3C2410。它只需很少的外圍芯片就可以實(shí)現(xiàn)它只需很少的外圍芯片就可以實(shí)現(xiàn)RS-232串行口和串行口和100/10M的以太網(wǎng)接口。能夠與的以太網(wǎng)接口。能

25、夠與常用的外圍設(shè)備常用的外圍設(shè)備(如如SDRAM、ISDN收發(fā)器收發(fā)器)實(shí)現(xiàn)無縫連接，從而簡化了外圍電路的設(shè)實(shí)現(xiàn)無縫連接，從而簡化了外圍電路的設(shè)計(jì)，降低了產(chǎn)品成本、體積和功耗。計(jì)，降低了產(chǎn)品成本、體積和功耗。（2）軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)）軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用的是瀏覽器服視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用的是瀏覽器服務(wù)器務(wù)器(BS)網(wǎng)絡(luò)模型，即由客戶端通過網(wǎng)絡(luò)模型，即由客戶端通過Web向服務(wù)器提出請求，服務(wù)器對請求做向服務(wù)器提出請求，服務(wù)器對請求做出確認(rèn)響應(yīng)并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)出確認(rèn)響應(yīng)并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)(如向客戶端如向客戶端發(fā)送組播地址、圖像格式、壓縮格式等發(fā)送組播地址、圖像格式、壓縮格式等)，建

26、立連接后就可以在客戶端監(jiān)控被控點(diǎn)，建立連接后就可以在客戶端監(jiān)控被控點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。服務(wù)器從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。服務(wù)器(Web Server)端即現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)的軟件結(jié)構(gòu)包括采端即現(xiàn)場監(jiān)控點(diǎn)的軟件結(jié)構(gòu)包括采集模塊、壓縮編碼模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、集模塊、壓縮編碼模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、控制模塊等，如圖控制模塊等，如圖1.7所示。所示。 圖1.7 服務(wù)器軟件結(jié)構(gòu) 1.5.2基于嵌入式系統(tǒng)的基于嵌入式系統(tǒng)的鍋爐控制方案鍋爐控制方案1、引言、引言 鍋爐微計(jì)算機(jī)控制，是近年開發(fā)的一鍋爐微計(jì)算機(jī)控制，是近年開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟硬件、項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊

27、密自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。結(jié)合的產(chǎn)物。 鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、微機(jī)、手自動切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、滑差電機(jī)等部分組成。一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等送入微機(jī);手自動切換操作部分，手動時由操作人員手動控制，用操作器控制水泵、吹風(fēng)機(jī)及各種閥門等，自動時對微機(jī)發(fā)出控制信號經(jīng)執(zhí)行部件進(jìn)行自動操作。微機(jī)對整個鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行。除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，對鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)設(shè)置常規(guī)儀表及報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重

28、報(bào)警裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事故。2、基于單片機(jī)的基于單片機(jī)的鍋爐控制系統(tǒng)的解決方案鍋爐控制系統(tǒng)的解決方案 現(xiàn)在有一些生產(chǎn)企業(yè)使用基于單片機(jī)的鍋現(xiàn)在有一些生產(chǎn)企業(yè)使用基于單片機(jī)的鍋爐控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由爐控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由8位位MCU、控制執(zhí)、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)、行機(jī)構(gòu)、LED數(shù)碼管、發(fā)光二極管、按鍵數(shù)碼管、發(fā)光二極管、按鍵等組成，完成以下功能：實(shí)時準(zhǔn)確檢測鍋等組成，完成以下功能：實(shí)時準(zhǔn)確檢測鍋爐的運(yùn)行參數(shù)；綜合分析及時發(fā)出控制指爐的運(yùn)行參數(shù)；綜合分析及時發(fā)出控制指令；診斷故障與報(bào)警管理令；診斷故障與報(bào)警管理;歷史記錄運(yùn)行參歷史記錄運(yùn)行參數(shù)；計(jì)算運(yùn)行參數(shù)，保證鍋爐的安全、穩(wěn)數(shù)；計(jì)算運(yùn)行參數(shù)，保證鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。定運(yùn)行?；谇度胧较到y(tǒng)的解決方案基于嵌入式系統(tǒng)的解決方案 本小節(jié)介紹一個基于嵌入式平臺對鍋爐控制器功能進(jìn)行多方面擴(kuò)展的解決方案。本方案在硬件上