嵌入式系统技术（精选11篇）
嵌入式系统技术 篇1
0 引言
嵌入式系统是以计算机技术作为技术支持, 直接与外界环境接口交互信息的处理系统, 实现软件的可编程化。“嵌入式”是指要系统实现的过程中要将该系统嵌入到对方的环境中, 并根据环境的特点进行有目的性的程序编制, 进而采集外界环境的真实数据, 采集后的数据再经过处理, 完成人机交互的功能, 即实时工作方式。
目前, 嵌入式系统以自身的可调性、多样化、稳定性等诸多优点, 经常用于解决接口设备以及集成环境的各类问题。嵌入式系统经常要与宿主设备实现接口交互, 这种方式不但可以弥补宿主设备功能的单一化, 还可以简化宿主设备各个方面的操作步骤, 实现了智能化功能, 使这些功能各异的设备在加强功能性的同时也增强了实时性。
本文将主要介绍嵌入式系统的特点和分类, 叙述嵌入式在国内外的应用情况, 总结该行业未来的发展趋势。
1 嵌入式系统的特点
嵌入式系统往往会被定义为是一种以应用为核心, 以计算机技术为基础, 实现软件与硬件一体化的操作系统。主要特点包括:
(1) 嵌入式系统的CPU工作环境一般是在为特定用户群设计的系统中, 在工作过程中可以讲CPU中的许多由卡板完成的任务集成在芯片内部, 因其工作时耗能低、尺寸小等特点, 更加有助于小型化嵌入式系统的实现, 提高网络耦合性。
(2) 嵌入式系统技术融合了计算机技术、半导体技术和电子技术的各项优点后, 与各个行业进行耦合后的新时代的技术。标志了新兴产业时代的到来, 也注定了嵌入式系统一定会成为一个技术与资金密集, 不断进步的高水准的基础系统。
(3) 为了保证嵌入式系统硬件与软件一体化的实现, 开发人员为其添加了异构特征, 该异构特征具有唯一性、独特性与固定性。在设计过程中, 充分考虑到了硬件部分的需求, 接口部分的设置等细节问题, 设计了执行结构, 用于处理异步和并发事件, 针对不同的系统环境或是对象采取不同的应对方案。
(4) 评价一个系统的性能指标, 需要考察该系统的运行速度、运行稳定性以及故障发生率等。嵌入式系统在编制程序时, 要考虑如何提高该系统的性能, 解决性能方面易于出现的问题, 进而完成在宿主环境中的响应控制等任务。在开发过程中, 可以通过以往软件编制的经验, 因地制宜, 将嵌入式系统的特点植入进去, 实现新算法和新结构的建立。
2 嵌入式系统的分类
嵌入式系统主要构成有嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及应用软件系统等。根据应用方式的不同, 可将嵌入式系统分为知识产权核 (IP) 级、芯片级和模块级等3种不同的体系结构形式, 可以根据不同的工作对象采取不同的方式进行数据处理, 实现功能或模块的嵌入。所以, 嵌入式系统是一个可以实现硬件与软件一体化的工作系统。
目前根据其发展现状, 应用方位, 将嵌入式计算机进行适当的分类:
2.1 单个微处理器
单个微处理器往往用于小型设备中, 例如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器, 这类设备是供应商根据设备的用途来设计的。
2.2 不带计时功能的微处理器装置
在一些信号放大器、位置传感器及阀门传动器的工作过程中, 会需要一种不带计时功能的微处理器装置。但是, 如果这些设备需要在内部安装可操作的时钟, 那么这个时钟通常会受到一些问题的影响。
2.3 带计时功能的组件
这类系统可见于开关装置、控制器、电话交换机、电梯、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等。它们是一个大系统的局部组件, 由它们的传感器收集数据并传递给该系统。这种组体可同PC机一起操作, 并可包括某种数据库 (如事件数据库) 。
2.4 在制造或过程控制中使用的计算机系统
对于这类系统, 计算机与仪器、机械及设备相连来控制这些装置的工作。这类系统包括自动仓储系统和自动发货系统。在这些系统中, 计算机用于总体控制和监视, 而不是对单个设备直接控制。过程控制系统可与业务系统连接 (如根据销售额和库存量来决定定单或产品量) 。
3 嵌入式系统的应用
常说的嵌入式应用就是将这类系统嵌入于各种设备及应用产品内部的计算机应用, 相应的设备 (产品) 称之为嵌入式设备 (产品) 。大多数嵌入式系统都十分轻巧, 完全可以放在人的拇指尖上。
通常, 这些系统都隐藏在比它们大得多、也复杂得多的移动计算或电子设备中, 不太容易为人们所注意。由于被嵌入对象的体系结构应用环境要求不同, 嵌入式系统有许多类型, 已广泛渗透到国民经济各个领域, 如工业控制、交通管理、信息家电、农业与机械领域、军事领域、国防等。
(1) 嵌入式工业自动化已经在工业生产全面发展, 嵌入式微控制器的八位、十六位、三十二位已经广泛应用在工业过程控制、数铣机床、电力系统、石油化工等系统中。这些处理器可以提高接口资源, 进行数据的采集、处理, 以及通信等功能。
(2) 在家电行业、电子产品行业中, 嵌入式系统已经成为这些产品的核心部分, 包括电视剧、电冰箱、移动电话等产品, 嵌入式系统的植入, 丰富了界面的样式, 完成了智能化操作。
在家庭智能管理系统中, 通过嵌入式系统逐步实现了远程控制和智能管理, 代替了人工检查, 在未来的一段时间内, 智能电器产品将会是一种趋势。
(3) 在我国的军事领域中, 嵌入式系统的应用以及遍布于军事指挥和控制系统中。各种武器装备的控制系统中也都植入了嵌入式系统, 例如火炮、导弹、坦克等, 各种军事电子产品中如雷达、电子对抗设施等也都有嵌入式系统。通过嵌入式系统, 发射车可以向敌方发射反辐射导弹;军舰在冲突海域降低雷达发射信号功率, 设置反辐射以为诱饵。
4 嵌入式系统的发展趋势
21世纪是一个信息化、数字化、网络化的时代, 所以为嵌入式系统的发展提供了契机, 在未来, 嵌入式的主要发展趋势包括以下几个:
(1) 嵌入式系统首先要提高的就是自身的硬件, 然后是软件的开发;
(2) 丰富各类电子、电气产品的功能, 以满足带宽的提高和网络技术的成熟;
(3) 实现与互联网的接口, 丰富接口的各类特性, 以便内接各种网络接口, 嵌入Web浏览器, 也可以在系统内核支持网络模块, 实现各种网络资源的综合运用;
(4) 简化算法, 提高运行速度, 降低成本, 用最少的资源和最快的速度, 实现最丰富的功能;
(5) 提高更友好和易于操作的界面, 例如语音拨号上网、手写文字输入、收发电子邮件以及图像、彩色图形都会使使用者获得更好的感受。
5 结论
嵌入式系统凭借其功能的多样性和运行的稳定性被各个领域接受并得到快速发展, 今后, 嵌入式系统应用以满足用户的要求为目标, 接受更严峻的挑战。
摘要：嵌入式系统作为电子计算机操作系统之一, 已经逐步应用到各个行业中。本文介绍了嵌入式系统的特点和分类, 叙述了嵌入式在国内外的应用情况, 总结了该行业未来的发展趋势。
关键词：嵌入式系统,应用,发展趋势
参考文献
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[2]李福行.嵌入式系统特点及发展趋势探讨[J].科技创新与应用, 2012 (10) .
[3]高靖, 王芳.嵌入式控制系统应用领域及发展趋势[J].中国信息化, 2013 (6) :95.
嵌入式系统技术 篇2
关键词：图形用户界面；嵌入式Linux；设计思想
中图分类号：TP302.1文献标识码：A
图形用户界面(GUI，Graphical User Inteffaee)作为人机交互技术的重要内容，以丰富的图形图像信息、直观的表达方式与用户交互。这样的软件系统简洁、美观、方便好用，更加人性化，已经被越来越多的领域所采用。本文对工业控制领域中对嵌入式的特殊性能要求，对于嵌入式GUI设计进行相关探讨。
1嵌入式GUl系统概述
1.1嵌入式系统概述
与通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，一般具有成本敏感性，它的硬件和软件必须高效地设计，好的嵌入式系统是完成目标功能的最小系统。嵌入式系统一般要求高的可靠性，例如在高温、高压、电磁干扰严重的工业环境就对嵌入式系统有很高的要求嵌入式处理器的功耗、体积、处理能力在具体应用中也有很高的要求，这在消费类电子产品方面的表现非常明显。嵌入式Linux的开发和研究是操作系统领域中的一个热点，目前已经开发成功的嵌入式系统中，大约有一半使用的是Linux。
1.2图形用户界面概述
图形用户界面系统通常由三个基本层次组成显示模型、窗口模型和用户模型。与该系统相关的还有相应硬件平台、这三个模型的应用程序接口和操作系统。操作系统之上的是显示模型。它决定了图形在屏幕上的基本显示方式，即用位映射图形显示各种图形对象的方式。不同的图形用户界面系统所采用的显示模型各不相同。窗口模型之上的是用户模型，它主要包含了显示和交互特征，由此图形用户界面这一术语有时也仅指用户模型。最上层的是桌面管理系统，它是人机交互的图形化管理系统，能使人机交互更加简便灵活。它通常包括以下几个组成部分图形化的文件管理系统、供用户使用的图标库、桌面管理机构、图标库管理机构等。
1.3嵌入式GUI
从用户的观点来看，GUI是系统的一个最至关重要的方面：用户通过GUI与系统进行交互，所以GUI应该易于使用并且非常可靠，而且它还需要有内存意识可以在内存受限的、微型嵌入式设备上运行。从二次开发者的角度看，GUI是一个友好的开发环境，开发者无需经过艰苦的学习就能适应开发过程，这样才能使得基于此平台的应用很快地丰富起来。对于二次开发商而言。也才有兴趣使用此产品为终端产品制造商提供解决方案。目前适合开发嵌入式GUI的三种方案：(1)独立开发满足自身需要的GUI系统；(2)不将GUI作为—个软件层从应用程序中剥离，GUI的支持逻辑由应用程序自己负责；(3)采用某些比较成熟的GUI系统。
2基于多线程处理的GUI系统的设计
2.1需求分析
嵌入式系统的需求一般包括四个方面：可靠性、效率性、开发工具、面向应用需求。(1)可靠性需求，嵌入式系统的可靠性依赖于系统的实时性和容错性。(2)效率性需求。高效率需求来自两方面：时间效率和空间效率。时间效率必须考虑到嵌入式系统的硬件核心一单片机或微控制器(MCU)。(3)开发工具需求。嵌入式系统具有特殊的开发平台，开发采用独特的宿主机一目标机模式，在这个环境下调试好目标机的硬件和软件，才能使目标机(最终的嵌入式系统)脱离开发环境，独立运行。(4)面向应用需求，嵌入式系统通常只运行存储在ROM或闪存中的可执行映像，而通用计算机可以加载、运行磁盘上的各种软件。
2.2GUI的体系结构
此GUI采用了多线程机制，比起其它基于进程的GUI系统来说，虽然缺少了地址保护，但运行效率却是最高的。此GUI是一个基于消息驱动的、针对嵌入式工业控制领域的图形用户界面系统，针对GUI系统需要较强的可移植性和可伸缩性的特点，在其体系结构的设计中，采用了层次化、模块化的设计思想。
下面介绍各主要层次和模块的功能。(1)平台抽象层。嵌入式系统应用领域面向的底层软硬件平台，在针对不同需求进行定制时可能存在很大的变化。工业机对处理器和存储设备的要求普遍较高，一般需要使用实时操作系统(如嵌入式Linux)。因此移植性好是GUI的重要目标之一，我们必须提供良好的平台抽象，以实现GUI自身的平台无关性。通常大家所指的平台无关主要涉及两个方面，一个是设备无关，一个是操作系统无关。因此，平台抽象层设计了硬件抽象模块和操作系统抽象模块来抽象和隔离不同的实际平台。硬件抽象接口，基于设备的硬件抽象层HAL(Hardware Abstract Layerl对所有输入设备和输出设备定义了一致的抽象接口定义。它包括基于图形显示设备(如VGA卡、LCD，CRT等点阵显示设备等)的图形抽象层GAL(GraphicAbstract Layer)和基于输入设备(如键盘、鼠标、摇杆、触摸屏等)的输入抽象层IAL，(InputAbstract Layer)等等。操作系统抽象接口，由于GUI是以嵌入式系统的组件形式提供，那么它的运行就必须使用一定的操作系统资源，该抽象接口就是为了屏蔽不同操作系统的具体接口而定义的。对GUI内部来说，屏蔽了具体操作系统的API，容易实现操作系统移植。(2)系统核心层。系统核心层实现了此GUI的关键功能，根据功能可划分为图形模块、对象模块、事件模块和其它模块等几个部分。图形模块。图形设备接口GDI(Graphics Device Interface)是系统核心层的核心模块。主要支持与设备无关的图形操作，提供一般绘图操作、文本输出和位图显示等，它主要基于输出设备抽象接口实现，所有的基本图形绘制及操作都需要GUI来实现。对象模块，对象模块包括窗口和控件，把此GUI对象的全部属性和全部服务结合在一起。对上层应用隐蔽GUI对象的内部细节，只是提供一些与上层应用发生联系的接口。基于此建立的应用程序开发模式，将有利于开发人员快速的完成软件二次开发。事件模块，在事件模块中主要介绍了消息队列和消息管理机制。事件在GUI系统内部的描述形式称为消息。消息是GUl核心数据结构，整个GUI以消息为核心进行运转。消息在任务间传递靠消息队列来完成，队列的基本组成单位为消息，队列为先入先出。(3)应用接口层。应用接口层封装了GUI为用户提供的一切接口，向应用开发者提供较为完备的应用编程接口API集，便于开发者定制不同的界面风格或扩展自定义的控件等。通常开发者只需关心有哪些功能被提供以及如何使用这些功能。
3结束语
嵌入式网络数控技术与系统 篇3
1.1 嵌入式系统模型
图1显示的主要是嵌入式系统的模型结构。
如果从物理层面的角度对其进行一定程度上的分析, 可以将嵌入式计算系统理解成一个专用的电子系统, 一般情况下, 这一专用的电子系统都处于一个非电子系统环境之下, 且这一系统环境具有一定的复杂性。至于这两种系统的关系, 可以对其进行一定程度的抽象化处理, 即具有复杂性的非电子系统是嵌入式系统的外部环境, 我们将其称为被嵌入的系统。就一般状况而言, 整个系统之中所包含的嵌入式系统为多个, 同时, 嵌入式系统能够与外界进行直接的通信。
对于嵌入式系统而言, 它能够提供一个专门的服务给被嵌入系统, 这一服务主要表现为两个方面:一方面, 这一服务可以表现为对外界输入的响应;另一方面, 这一服务也可以是对被嵌入系统或者与之相邻的嵌入式系统数据的响应。就如现代机电控制系统, 对于这一系统而言, 它是一种分布式的系统, 在这种系统环境之下, 各个处理单元都是通过网络进行一定程度上的连接的。图2显示的主要是基于网络的嵌入式系统结构。
1.2 嵌入式系统的可重构功能
对于嵌入式系统而言, 其中央处理单元一般都是对精简指令集计算技术进行一定程度上的采用, 通过对专用芯片方法以及微处理机方法进行一定程度上的对比分析, 人们更希望探索出一套针对性较强且行之有效的新路线与新方法, 使其兼备专用芯片方法以及微处理机方法的优点, 即既能够表现出专用芯片的高性能、高速度以及高可靠性, 同时又具备微处理机的强大编成功能。
对于可重构而言, 它主要指的是在软件控制的环境之下, 通过对可重用资源进行一定程度上的利用, 并由此来对计算平台进行有效的重构与重组, 这样一来, 就能够对各种不同的需求进行有效的实现。可重用资源在可重构之中有着基础性的地位与作用, 较早的可重构计算系统采用的主要是重组的方式, 在这一系统环境之下, 重用资源主要担当的是功能部件的角色;但是, 当FPGA出现之后, 重用资源的身份发生了一定程度上的改变, 重用资源由原先的功能部件变成最为基本的门和线, 通过对文件进行一定程度上的配置, 就可以对每个门的性质以及线的连接进行有效的定义, 由此来实现对于硬件功能的改变。从广义的范围来看, 这种功能包含了硬件软件的可重构。而对于嵌入式系统而言, 它具有可重构功能, 除此之外, 其硬软件又具有一定程度的可剪裁特点, 这样一来, 就为网络数字控制技术与系统的设计与实现提供了便利。
2 嵌入式新型网络数控系统体系结构
2.1 硬件体系结构
图3显示的主要是嵌入式新型网络数控系统的硬件结构。
从图3中, 我们可以发现它主要包含了如下模块。
(1) 显示及输入装置:通过对显示及输入装置进行一定程度上的使用, 能够对现场人机交互、输入操作命令、手摇脉冲输入、加工状态显示等功能进行有效的实现。
(2) 嵌入式数控单元:嵌入式数控单元在整个数控系统之中有着十分重要的地位与作用, 因为它是整个数控系统的中央控制单元, 能够对如下功能进行有效实现:显示装置与输入装置的连接、完成人机交互、编辑并获取相关的加工代码等。
(3) 嵌入式PLC:这一部分的主要作用是对数控系统的逻辑控制进行有效实现。这一模块通过异步串行总线与中央数控单元进行一定程度上的连接, 并对MODBUS协议进行运用, 并由此来接受控制命令。
(4) 以太网。对于以太网而言, 它在系统之中的主要作用是对同车间网、企业网乃至是互联网进行有效连接。通过对以太网接口进行一定程度上的使用, 可以进行加工程序的传送、远程操作、状态监控和故障诊断等。
2.2 软件体系结构
嵌入式网络数控系统的软件体系结构见图4所示。
(1) 组态软件模块:只所以要对这一模块进行一定程度上的设计, 主要是为了满足一些特定的功能。在这设计的过程之中, 对标准接口以及约束开发的通用性设计进行了参考。主要包含如下几个模块:加工代码编译模块、插补计算模块、人/机交互模块、运动控制模块等。
(2) 辅助设计系统:对于辅助设计系统而言, 其主要作用是数控单元、PLC单元和伺服控制单元软件、代码的辅助开发以及代码的自动生成。
(3) 控制仿真系统:控制仿真系统能够提供一个仿真环境, 即通过将嵌入式硬件嵌入到软件仿真环境或软、硬件仿真混合环境进行一定程度上的仿真。
摘要：随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高, 我国的数字控制技术取得了较大程度上的进步, 为我国国民经济的发展以及工业水平的提高做出重要贡献。就数字控制技术的发展历程来看, 它已经经历了多个阶段, 主要有分立元件系统阶段、专用计算机系统阶段以及通用计算机系统阶段。单就目前使用较为光广泛的通用计算机系统而言, 它存在着一定程度的弊端, 主要表现为系统资源与需求不匹配、操作系统难以与实时控制相适应等。针对这一情况, 本文提出了一种嵌入式网络数字控制技术, 并对其进行研究与分析。
关键词：网络数字控制,嵌入式体系结构,数字信号处理器
参考文献
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[2]杨晓京, 陈子辰.微机数控系统开发体系结构的研究[J].组合机床与自动化加工技术, 2003 (5) :29-30, 32.
[3]杨晓京, 张仲彦, 李浙昆, 等.几种开放式微机数控系统比较[J].制造自动化, 2002, 24 (1) :18-21.
嵌入式系统技术 篇4
1.1编辑器编程
为实现Flash编程，专门开发和设计了编辑器，通过配套使用，便能将指令或数据写入其中。该方式较老旧，对实施条件的要求也较严格，必须保障芯片在焊接到电路板之前进行，等到编程结束以后再进行焊接。目前，较常见的编辑器类型有LABTOOL-48、SUPERPRO/V等。编程器编程的主要优势在于使用较便利，且编程效率较理想，十分适宜DIP封装的Flash芯片。
1.2普通接口编程
在实际应用过程中，嵌入式系统为充分发挥作用，通常会在硬件设计中加入一些外围接口，这些接口包括串口、USB、网络接口等。而在Flash编程中，便可以借助这些接口、串口直接实现。接口编程的方式与JTAG编程相比，没有对特殊接口进行要求。
1.3JTAG编程
JTAG作为嵌入式调试技术，其接口标准为IEEE1149.1，主要应用于边界扫描与端口测试中。同时，采用JTAG接口不但能够完成测试操作，还可以实现对嵌入式系统中的`Flash编程。在实际应用过程中，对JTAG进行编程操作应借助接口仿真器，将目标机与宿主机联系起来。在目标机上，将处理器与Flash总线相互连接，再借助宿主机中的既定程序，将数据、指令与控制信号均传送到JTAG接口芯片中。这时，处理器中将会接收到JTAG传递过来的信息，并按照Flash芯片进行编程，将接收到的信息写入其中，完成最终编程操作。与编辑器编程、普通接口编程方式相比，JTAG编程技术更为简便，无需对芯片焊接流程进行严格规定，只需借助JTAG借口线与仿真器便能完成测试，因此，嵌入式系统中Flash编程得到了广泛应用[1]。
2通过JTAG接口实施Flash编程的实例分析
在某项目开发设计过程中，采用JTAG接口完成Flash编程。在该设计过程中，JTAG的电缆与主机并口相互连接，另一侧连接到电路板中的JTAG插座上，再与处理器PowerPC405EP相连，Flash需要经过总线与处理器相连。在上述连接完毕以后，Flash无需具备JTAG接口，使用范围也更加广阔。在对Flash进行编程的过程中，PowerPC405EP由主机软件进行控制，利用其模拟Flash的编程时序，便能对Flash进行编程。
2.1硬件配置
第一，JTAG下载电缆设计。在JTAG接口标准的基础上，对信号逻辑电平中传输要求、数据、传输方向等进行综合考虑，最终选择采用并口标准与接口并行的模式，二者间关系如下：PC并口中管脚2的功能为D0;管脚3的功能为D1;管脚4的功能为D2;管脚5的功能为D3;在JTAG接口中，管脚TDI的功能为数据输入;TCK的功能为时钟;TMS的功能为模式选择;TRST的功能为复位;TDO的功能为数据输出。第二，嵌入式处理器PowPC405EP。在本系统设计中，采用的处理器为IBMPowPC405EP，属于一款32位、RISC指令集处理器，其性能较为良好，集嵌入式软核、外围设备系统SOC于一体。通过数据手册进行描述，得知BSR的长度与指令代码等内容，具体如下：指令Bypass，代码1111111;指令Extest，代码0000000;指令Sample，代码1111010。第三，Flash。在本系统设计中，使用的Flash为富士通SPANSIONMBM29DL，工作电压为3V，用户在使用之前，需要将特定地址写入到对应的指令序列中，便可以将其启动，使其在自动化下完成指令，包括复位、自动选择、擦除、编程等[2]。
2.2软件配置
编程算法可以划分为两个内容，一是写入编程命令序列，二是数据验证，本文只对前者进行研究。写入编程命令序列需要经过四个周期完成，前两个周期属于解锁周期，将AAh写入到55h中，再将55h写入到地址2AAh中，在第三个周期中，将A0h写入到0555h中，在第四周期中对地址与数据进行编程，Flash将自动完成编程命令。在第一周期中，使用的Flash数据线为AAh，也就是与Flash相连接的PowerPC405EP中的AAh，这时PerData0位为“0”。从PowerPC405EP的描述中能够看出，与之相对应的BSC单元号为24，部分源程序为：#definepinTDI1//输出端口位地址UnsignedcharOutport_State=0xF5//保存并口输出端口状态的全局变量writePort(pinTMS,0x00);sclk;//进入Run-Test-Idle状态;writePort(pinTMS,0x01);sclk();//进入Select-IR-Scan状态;writePort(pinTMS,0x00);sclk();//进入Shift-IR状态;writePort(pinTMS,0x01);sclk();//开始数据串行输入，将“0”输入到24号BSC中;writePort(pinTMS,0x01);sclk();//进入Update-DR状态，在TCK的下降沿，对24号BSC中的“0”进行驱动，使其传输到PerData当中，同时//flash也为“0”。
3新型的Flash编程模式分析
在实际应用过程中，由于Flash芯片在很多场景中均可使用，因此，命令集往往不尽相同，对此通常将整个编程模式划分为四个部分：最下层为硬件适配层，能够为上层提供读与写等基本功能，能够有效解决软件程序与硬件总线协调问题。第二层属于Flash适配层，主要作用是为上层提供Flash支持命令集，并通过公共接口发出响应。该层能够良好解决与Flash相关功能的指令时序与支持作用问题，且还应实现对各类事件与模式的转移。第三层为功能适配层，具有数据或指令读写作用，能够对Flash命令集进行封装操作，还可与上层之间相互联系。最上层便是适配层，与用户端相互连接，为用户提供高级交互接口。此种分层方式能够为编程操作提供极大便利，通过多层结构使高层与底层应用相互隔离，极大提高了程序开发质量，也为用户带来了更多功能与丰富的体验[3]。
4结语
本研究对Flash编程方式进行分析，借助嵌入式系统对Flash进行编程，编程速度较快、操作简单、复用率良好，充分符合嵌入式系统的发展趋势，同时也使系统开发投入成本降低，系统价值得到显著提高。另外，本文还介绍了一种新型的Flash编程方式，希望能够使其在系统开发中获得更广阔的发展空间。
参考文献
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[2]吴延军.基于FLASH芯片的加密存储技术研究[D].广州:暨南大学,.
嵌入式系统技术 篇5
关键词 拖动控制；嵌入式；变频变压调速；旋转编码器
中图分类号 TP273 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0158-02
目前桥式起重机广泛采用的控制系统以继电器为逻辑控制元件，采用继电器—接触器进行控制。这种控制系统通过绕线转子异步电动机转子回路中串联电阻的方法进行起动和调速，带来的机械冲击严重，容易造成金属结构损伤，电气元件频繁损坏，机械制动磨损严重，设备经常故障大修，且保护性能差，能源损耗大，影响起重机的工作效率和作业安全。而以PLC为核心的控制系统，其端口数量少，通信能力弱，且功能有限，譬如没有模拟量输出的功能，无法实现对起重机的精确控制。
本文在采用变频拖动技术的基础上，提出以基于ARM7TDMI-S内核的嵌入式微处理器LPC2378作为桥式起重机控制系统的CPU，摆脱桥式起重机旧式控制系统的不稳定性和功能局限性，提高了起重机的自动化和智能化程度，简化了系统结构，减少了硬件开销，提高了起重机的运行与安全性能。变频技术的采用则实现了起重机的无级调速，起制动平稳，制动器磨损小，并具有电机发热量小、节能高效、噪声等污染小的优点。
1 系统总体设计
本文设计的桥式起重机控制系统的核心部件是安装在其控制柜内的以微处理器LPC2378作为核心的嵌入式主控制器和4台安川G7系列变频器，它们与桥式起重机各运行机构的电机构成了一个闭环控制系统。桥式起重机的主钩、副钩、大车、小车电机都需要独立运行，其中主钩、副钩、小车电机分别由3台变频器单独控制，大车两台电机共用1台变频器控制。本设计采用嵌入式微处理器LPC2378代替原来的继电器-接触器控制方式，完成系统逻辑控制部分的功能，电机的正反转、调速等控制信号进入LPC2378，经其处理后向变频器发出起停、调速等信号，控制电机的工作。控制系统结构如图1所示。
桥式起重机的主控制器主要完成各运行机构动作指令的登记与执行、各运行机构速度控制、安全保护装置检查、故障检测与处理等功能。主控制器通过CAN串行总线通信的方式与各运行机构变频器、主/副钩起升重量限制器实现信息与数据的实时、有效交换。主控制器采集到控制盒或者司机操纵室发送的主/副钩升降、大车行走以及小车行走等动作请求后，按照程序制定的控制策略，经过逻辑与算术运算做出控制决策，向变频器和电动机、制动器发出相关的速度指令与控制指令，实现桥式起重机主、副钩升降运行和大、小车行走运行的控制。同时主控制器还根据主/副钩起升高度限位器、主/副钩下降限位器、大车行程限位器、小车行程限位器、急停和门联锁开关、变频器反馈的运行状态、接触器反馈的动作状态、以及起升重量限制器反馈的称重信号等信息判断当前桥式起重机各运行机构的位置、安全和故障状态。
本文设计的主、副钩电机采用高性能的变频专用电机，代替原绕线转子异步电机，并且配置变频器，装设有旋转编码器，采用带PG卡速度反馈的闭环控制方式，通过旋转编码器对主、副钩的运行速度和运行方向进行监控，可实现对其运行的精确控制，并能实现超速保护和防逆转保护功能。大、小车的拖动采用普通的笼型异步电动机代替原绕线转子异步电动机，采用开环控制
方式。
2 嵌入式主控制器的设计
2.1 主控制器硬件设计方案
桥式起重机主控制器的硬件整体设计方案如图2所示。
本文设计的变频拖动桥式起重机嵌入式主控制器，根据其硬件功能可划分为如下五个模块。
1）微处理器模块：嵌入式微处理器是桥式起重机主控制器的CPU，本文采用恩智浦公司以ARM7TDMI-S为内核的32位RISC芯片LPC2378。该芯片具有强大的运算处理能力以及丰富的片上硬件资源，可简化主控制器的硬件结构，降低软件设计的复杂性，并提高主控制器的稳定性和可靠性。
2）输入模块：桥式起重机主控制器的输入主要包括各个行程限位器状态输入、主/副钩起升重量限制器检测输入、急停开关输入、司机操纵室和桥架通道的门联锁开关输入、变频器运行状态输入、接触器动作状态输入、速度检测脉冲输入。
3）输出模块：DA模拟量输出是指负载补偿模拟量输出。负载补偿输出用于电机启动时的转矩补偿，作用是防止桥式起重机的主、副钩启动起升时发生反转，避免因为“溜钩”而导致的安全事故。主控制器向变频器输出多段速数字量，实现对各运行机构的速度控制。主控制器输出的变频器控制信号与接触器控制输出信号均是继电器输出信号，用于实现对变频器的控制和制动器松、抱闸的操作。
4）通信模块：主要是指CAN通信电路，它是桥式起重机主控制器与其它控制器，如各运行机构变频器控制器、主/副钩起升重量限制器控制器等的通信接口电路。
5）人机交互模块：本文设计的人机交互模块主要用来操作桥式起重机的运行，并实时获取桥式起重机的载荷状态和警报信号，其由控制按钮电路、液晶显示接口电路和声光报警器电路
组成。
2.2 主控制器软件设计方案
本文设计的桥式起重机主控制器软件，其结构分为三个层次，分别为：底层硬件驱动层、中间接口层、应用层。本文采用模块化的软件设计方法编写各个程序函数，方便软件的调试和
维护。
底层作为硬件驱动层，其各模块的函数主要作用是实现对嵌入式微处理器LPC2378片上硬件资源的配置，并完成基本的操作。中间层是介于应用层和底层硬件驱动层之间的接口层，其主要实现桥式起重机基本配置参数的保存和读写、获取和处理桥式起重机主控制器的各种输入、实现桥式起重机各运行机构的速度控制、实现CAN通信协议等。本文采用了防抖动的软件设计方式，并应用在对输入信号的读取，有助于提高系统的软件抗干扰能力，使本文的程序更适应用于桥式起重机的工作环境。应用层的软件设计主要是控制程序设计。控制程序实现对桥式起重机各运行机构的运行控制，针对主/副钩、大车和小车不同的工作性能和安全保护要求，设计了相对应的程序模块。
3 速度控制策略的设计
本文的桥式起重机主控制器对桥式起重机各运行机构的速度控制是一种间接控制的过程。主控制器通过控制变频器，再经变频器对电机的运转速度和运转方向进行控制。这就从根本上改变了目前桥式起重机中广泛采用的以绕线转子异步电动机转子回路中串联电阻的方法进行调速控制的方式，利用嵌入式主控制器强大的逻辑处理能力和变频器优异的调速性能，使桥式起重机各运行机构电机的调速和起、制动更加平稳，减少运行中的机械冲击以及制动磨损。
主控制器向变频器输出多段速数字量来实现对电机的速度控制，其运行速度曲线完全由变频器产生，这既可充分利用变频器的强大功能，又可减少对主控制器资源的占用，并可通过预设速度参数的方式使起重机各运行机构的工作速度更符合工业现场的应用需要。在多段速数字量控制方式下，桥式起重机主控制器控制变频器的速度指令是变频器3个速度控制端子的二进制组合，每一个组合代表了一种速度。变频器的3个速度控制端子信号来自主控制器的3个继电器输出端口。除了零速，桥式起重机各运行机构最多可有7段自小到大的运行速度选择。
本文设计的桥式起重机主、副钩升降速度控制采用7段速度，即当起重机的主钩或副钩运行时，最多有7条速度曲线可供选择。在起重机主、副钩运行前，主控制器将根据主、副钩的升降行程和换速距离选择7段速度中某一段速度运行。其中，换速距离需要对应7段速度中的每一段速度，根据变频器端设定的时间曲线参数经过计算后得出，并需在主控制器上进行设定。而主、副钩的升降行程h行程可由如下的计算方法确定：
当主、副钩启动上升的运行，其上升行程h行程由公式（1）算得。当主、副钩启动下降的运行，其下降行程h行程由公式（2）算得。其中H额定是主、副钩的额定起升高度，其定义为主、副钩起升高度限位器与下降限位器之间的垂直距离，亦即实际可供主、副钩升降运行的最大行程，它为程序中预设定的参数；h则是主、副钩当前所处位置与其下降限位器之间的垂直距离，可由程序算法对主、副钩电机自下降限位器进行起升运行至主副、钩当前所处位置产生的速度脉冲计数得出。算法中对脉冲的计数采取“上升则加、下降则减”的规则进行。
h行程=H额定-h （1）
h行程=h （2）
根据主、副钩的升降行程和换速距离选择某一段速度运行，例如当升降行程和换速距离较大的时候就选择7段速度中较高的速度运行，这样的速度控制策略，可使得主、副钩的起动加速和制动减速更加平滑，并能选择更合适的速度运行至预定位置，实现平稳而高效的调速控制。
4 结论
随着社会经济的不断发展和科学技术的飞速进步，生产应用上对桥式起重机的工作性能、安全保障和低耗节能等方面的要求越来越高，桥式起重机的控制技术正朝着自动化、智能化和网络化等方向发展。本文设计的嵌入式桥式起重机变频拖动控制系统，尤其适合于对起重机的运行性能和控制精度有较高要求的工业应用。
参考文献
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基于嵌入式技术的自助系统研发 篇6
计算机技术和通信技术的发展已经引发了服务领域深刻的技术变革,传统的人工服务方式正逐步向自助服务方式转变。目前网点的自助终端存在一定的局限性,例如体积庞大、部署不便,人们必须要到指定的地点才能够使用自助服务终端,这就带来一定的麻烦。另外,Web自助终端虽然便利,但网上支付的风险不可避免,诸如木马病毒盗取账号密码案和虚假网站钓鱼案等屡见不鲜。由于上述自助服务系统具有无法跨越的局限性,该项目研究开发了一种基于嵌入式智能便携终端的自助服务系统,系统采用B/S模式的软件架构体系,具有Web自助终端的便利性同时又避免了Web的风险性。
1 系统功能需求
通过对某地当前自助业务运行现状的调研分析,各种自助终端基本功能单一,一台终端只能办理一家的业务。新的自助系统力求尽可能多地覆盖各类公用企事业部门,即通过一台终端即可实现各种业务的自助办理,如在一台终端上即可办理自助金融业务、自助缴费业务及自助商旅业务等。系统的详细功能设计如图1所示。
2 系统的软硬件设计
2.1 系统自助终端设计
系统的自助终端由以下几部分组成:
① 基于ARM11的嵌入式控制模块,处理器速度最高达500 MHz,内存200 Mb,具有很强的数据处理能力;
② MODEM,数据通讯速率最大为33.6 kbps,数据传输速度快;
③ 内置密码键盘,采用专用硬件加密芯片,支持ANSI X9.9、 ANSI X9.8和ANSI X3.92,支持拆机自毁和断电保护等安全措施,安全性能高;
④ 终端磁条卡/IC卡座,支持刷(插)卡次数20万次以上,使用寿命长;
⑤ 打印机、键盘、PSAM卡座(用于终端安全控制的IC卡)和显示屏等等。
硬件接口包括:2个RJ-11接口,用于连接电话线,1根主线,1根分线;RJ-45接口1个,用于连接以太网;RS-232串口1个,预留以备扩展,支持条码枪,支持外接密码键盘。终端结构图如图2所示。
2.2 系统软件架构设计
系统的软件架构由5个模块构成,如图3所示。
配置管理模块包含的功能主要有:分配和管理各业务主机的IP地址和通讯端口;对路由器的配置;PSAM卡系统发卡管理;对自助终端的管理,包括终端号的分配、终端认证和密钥管理等;对队列的管理,包括创建和删除;连接配置,包括对通信链路的建立、维护、检测和反馈等。
监控管理模块包含的功能有:交易实时监控、异常交易告警、交易报表统计、交易查询、数据处理监控、数据传输监控和相关日志记录。
数据处理模块包含2个单元,批量数据处理单元和实时消息处理单元,其中批量数据处理单元用于处理离线交易数据,当系统和业务主机网络不畅时,终端须进行离线交易,系统将这些离线交易数据保存在消息队列中,当连接恢复之后,再将队列中的消息传送到业务主机。
业务接口模块包含各单位业务主机和本系统的数据交换接口,由数据库接口、FTP接口和API接口组成,
数据传输模块包含消息队列、消息路由、存储转发和订阅发布,用于向业务主机发送和接收数据。
2.3 系统的核心技术
系统用到的主要核心技术如下:
① 事件触发。中心系统的运行单元采用的是事件触发机制,各单元在无交易请求时处于休眠状态,处于休眠状态下的进程不占用系统资源,充分利用UNIX系统多任务操作特性,全面有效地利用好系统资源;
② 任务控制。任务控制机制负责整个系统的进程调度,进程的运行由任务控制机制决定。任务控制自动检测每个进程的运行状态,如发现进程运行存在异常,任务控制将终止该进程的运行。任务控制可以重新调度该进程,并按照系统资源分配表动态分配资源;
③ 并发控制。当系统同时收到大量的交易请求时,需要实时处理上送的交易。系统采用通信层、路由层和交易处理层的3级消息队列,利用UNIX系统的并发服务器技术,对交易进行并发控制;
④ 进程通信。系统中每个功能模块都有其对应的进程,进程间的通信以基于UNIX系统的IPC机制实现,同时,为了确保进程的通信控制,系统进程通信使用软中断技术。
2.4 系统的安全策略
由于该自助终端接入方便,可以广泛分布于企事业、个人家庭、商户和批发市场等场合。使用场合的复杂性对使用其进行金融交易的安全性提出了更高的要求。在进行系统设计时,对其安全性和交易的不可抵赖性等进行了重点考虑。其核心包括符合国家PBOC规范的PSAM卡、DES(3DES)加密算法、PSAM 卡与电话号码的绑定及一次一密机制等。同时考虑到对未来银行卡EMV 迁移后的兼容,在终端硬件上设有2个PSAM卡座。
① 终端使用PSTN 电话线路与业务系统进行通讯,与接入平台利用语音卡建立点对点的连接。物理层采用FSK 调制,链路层采用一问一答的方式。与互联网数据传输相比,要想窃听和篡改多了调制解调的过程,增加了难度;
② 终端进行的支付交易在个人与银行/银联之间进行,通过对PSAM 卡的认证、磁卡的磁道信息和个人PIN 的识别等,交易的物理地点和交易人的身份等是明确的、可识别的。而对个人而言,银行/银联也首先是充分可信的;
③ 通过支付业务系统的设置,可以实现终端电话号码与PSAM 卡的绑定,实现一户一号,这就能够保证某台终端和PSAM卡只能在指定的场所使用;
④ 与基于互联网的电子商务应用相比,交易的完成需要PSAM卡、终端设备、刷磁条卡和PIN 等才能完成,这些物理上的要求大大降低了交易作伪的可能性。
3 系统网络拓扑结构
整个系统的网络拓扑图如图4所示。
考虑到自助终端受到地理位置、网络条件以及原有的接入方式的限制,因此必须提供多种接入方式,而公用事业部门的业务系统主机可以经由本单位的局域网连接到城域网,从而实现整个系统的通信。
4 结束语
上述一站式便民自助服务系统,把大多数业务集中到一台智能电话终端上办理,减少出行。该系统设计思想新颖、技术先进、性能可靠、业务拓展便利,有良好的兼容性、开放性、安全性和可控性。该系统适合于城市公用业务集中办理的第三方受理机构或银联,并为实施便民自助系统的建设提供了借鉴。
摘要：针对目前自助服务系统应用中遇到的终端体积庞大和规模部署等问题,研究了一种新型自助服务系统,提出了一种新的系统架构,研发了基于嵌入式的智能便携自助终端及其接入平台。从需求分析、方案设计和技术实现等方面阐述了系统的开发过程。终端和服务器之间采用B/S软件架构模式,功能易于升级,终端免维护。
关键词：嵌入式技术,自助终端,自助系统,系统架构
参考文献
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[5]李长河.自助银行终端前置机系统的设计与实现[J].计算机工程,2003,29(10):145-146.
嵌入式系统综合抗干扰技术 篇7
当前嵌入式系统发展如日中天,关于嵌入式系统设计的资料也是满天飞,但是关于嵌入系统的抗干扰技术却鲜见全面的论述,笔者从实际应用中总结出一套针对嵌入式系统软硬结合的综合抗干扰技术,具有很强的参考价值。嵌入式系统的抗干扰是一项系统工程,要综合考虑,软硬结合,因地制宜,才能达到理想的效果。
总的来说,嵌入式系统的抗干扰设计应采用以硬件为主,软件为辅,软硬结合的方法。因为软件的抗干扰是被动的,只有在程序异常出现后,或复位或执行其它相关操作;而硬件抗干扰却是主动的隔离外部干扰,保证系统的稳定运行。当然,一些软件的抗干扰技术也会对软件本身的BUG具有很好的纠正作用,那就另做它论了。
1 硬件干扰分析与对策
在分析硬件干扰的时候,我们要分清三个主体:干扰源,干扰途径与被干扰设备。如图1所示,搞清楚了这三个主体,我们就可以有的放矢,无往而不胜。
就干扰源而言,分系统内部干扰源与外部干扰源,在系统内部应区分哪些是高频信号,哪些是低频信号,哪些是大电流电路,哪些是小电流电路,以便在电路设计时有针对性的进行处理。而对干扰途径,无非是传导、近场感应与远场辐射。对传导干扰就在传输线路中对干扰信号进行阻挡或滤除,而对付感应与辐射干扰的重要手段就是屏蔽。另外,热干扰也是不可忽视的一种,设计时要注意发热器件对注意器件的影响,并注意隔离。
对于传导干扰,通常的采用的技术有滤波技术、吸收技术、隔离技术等。滤波技术的主要实现方式是结构各异、特性不同的滤波器,包括电容滤波器,电感滤波器,电感电容滤波器,电阻电容滤波器等。在使用滤波器时,要对有用和无用的信号进行透彻的分析,至少要明确有用的信号的频率特征,以便有的放矢,合理的选择滤波器的截止频率,控制滤波器的斜率、纹波与漂移,同时还要考虑滤波器的阻抗匹配问题与插入损耗。另一种抑制传导干扰的器件是铁氧体磁珠,又称屏蔽珠(Shield bead)、抗干扰珠(Anti-interference bead),或者电磁/射频干扰抑制器(EMI/RFI suppressor)。与大多数滤波器将干扰信号反射回源端或转换成电场、磁场可能形成二次干扰不同,铁氧体磁珠在高频段呈现为阻性,可将干扰信号转化热量,具有较好的高频抗干扰作用。由于它容易使用,抑制效果好,价格便宜和占用空间小等诸多优点,当前应用十分广泛。隔离技术也通常用来抑制传导干扰,其实质是彻底切断干扰的传输通道,以达到抗干扰的目的。常用的隔离方法有光电隔离、继电器隔离与变压器隔离等,使用时应根据不同的信号选择不同的隔离方法。
对于感应与辐射干扰,主要靠屏蔽技术。屏蔽技术能有效地抑制通过自由空间传播的电磁干扰,通过屏蔽技术,可以限制系统内部对外部元件和装置的干扰,同时也防止来自系统外部的干扰进入系统。按其原理,屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。为了抑制由电场感应引起的干扰,应采取以下措施:
增大被干扰电路与干扰源间的距离,以减小两者之间的分布电容;尽量使被干扰线路贴近地平面,以增大其对地电容;在被干扰电路与干扰源间之间插入金属薄板,实施屏蔽。
对磁场进行屏蔽则主要采取高磁导率材料屏蔽体、反向电流及涡流实现。提高磁场屏蔽效果,屏蔽体的材料和开关是关键。对于电磁波来说,电场分量与磁场分量总是同时存在的,所以在屏蔽电磁波时,必须同时对电场和磁场进行屏蔽。电磁波屏蔽的关键是选择合适的屏蔽体。屏蔽体之所以能阻止电磁波的传播,是因为电磁波在穿越屏蔽体时发生了能量的反射衰减和吸收衰减。实际屏蔽体的屏蔽效能是由构成屏蔽体的材料和屏蔽体的结构决定的,这些因素包括:屏蔽材料的导电性越高越好;屏蔽材料的导磁性越高越好;屏蔽材料的厚度越厚越好;屏蔽体上导电不连续点越少越好。
2 软件抗干扰技术
尽管采取了硬件抗干扰措施,但由于干扰信号产生的原因很复杂,且具有很大的随机性,所以很难保证系统完全不受干扰。因此,通常在采取了硬件抗干扰措施的基础上,同时采取软件抗干扰措施加以补充,做硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法灵活方便,易于实施,在嵌入式系统抗干扰设计中应用非常普遍。
软件抗干扰技术是当系统受干扰后,使系统恢复正常运行或输入信号受干扰后去伪求真的一种辅助方法,其主要研究内容,其一是采取软件的方法抵制叠加在输入信号上的噪声的影响,如数字滤波技术;其二是由于干扰而使运行程序发生混乱,导致程序乱飞或陷入死循环时,采取使程序纳入正轨的措施,如软件冗余、软件陷阱及看门狗技术。常用的软件抗干扰措施为:
数字滤波;输入口信号重复检测;输出端口数据连续刷新及回采;软件拦截技术(指令冗余、软件陷阱);看门狗技术等。
关于上述几种软件抗干扰措施的具体实施方法有很多资料可以参考,有兴趣的读者可查阅相关资料,受篇幅限制,此处不再深入讲解。
下面笔者想详细地谈谈故障自动恢复处理程序。嵌入式系统的微处理器因干扰而失控导致程序乱飞、死循环、甚至使某些中断关闭。我们采用指令冗余、软件陷阱和看门狗技术,使系统尽快摆脱失控状态而转到初始入口0000H。一般说来,因干扰故障转入0000H后,控制过程并不要求从头开始,而要求转入相应的控制模块。程序乱飞期间,有可能破坏内部RAM和外部RAM中的一些重要信息,因此必须经检查之后方可使用。程序转入0000H有两种方式,一种是上电复位,一种是故障复位(如看门狗复位),这两种入口方式要加以区分。所有这些,都是故障自动恢复处理程序要研究的内容。
故障恢复后,首先要结合不同微处理器的硬件特征,检查上电标志,以确定复位类型。其次,利用备份RAM对重要参数区进行自我检验和恢复。值得一提的是,软件在设置备份数据时应尽可能的分散,并远离堆栈区,同时尽量增加备份的数量,因为备份数量越多,可靠性越高。一般来说,嵌入式系统的程序是由若干功能模块组成,只要每个功能模块设置一个标志,在系统故障恢复后,可根据这些标志选择进入相应的功能模块。
综上,结合硬件与软件抗干扰技术,我们对嵌入式系统的抗干扰技术进行了系统而又全面的分析,在实际设计中,一定要统筹兼顾,软硬兼施,综合各种抗干扰技术,结合产品自身特点,有针对性的实施,只有这样,才能达到最佳效果。
摘要：嵌入式系统的抗干扰设计是一项系统工程,笔者从实际应用中总结出一套针对嵌入式系统软硬结合的综合抗干扰技术,具有很强的参考价值。
嵌入式系统技术 篇8
在使用Linux系统的智能手机中, 亦可以使用本系统的软件部分。将程序移植到手机后, 利用手机及其摄像头采集个人面部特征, 并通过对比存储的人脸信息库, 实现人脸检测和身份识别。
1 设计方案及系统架构
本系统采用了Samsung推出以ARM 11 76JZF-S为内核的处理器——S3C6410。S3C6410是基于16/32-bit RISC内核的低成本、低功耗、高性能微处理器解决方案。其内部强大的硬件加速器在移动图象处理、显示控制和图像缩放方面表现优秀。同时, 系统采用的是数据采集速率较快的基于USB总线的视频采集模块, 其能很好地完成手机对视频图像采集处理的要求。本系统以HMM模型为理论基础, 数字图像的采集处理、数据传输等多种技术共同使用, 实现人脸识别检测功能。
2 图像采集设计
本系统使用的图像传感器为Omni Vision公司的OV7640, OV7640是一款价格低廉、附加电路相对简单、功耗较低的高灵敏度的CMOS图像传感器。同时, 为了实现采集存储系统对数据传输的高速要求, 本系统在采集部分和传输部分之间设置了缓冲区。实际上OV7640内涵的芯片OV5111是一个专用数字摄像IC的USB接口芯片, 其DRAM能够通过缓存作用实现高速传输[2]。
本系统使用Linux做为操作平台, 使用基于Video4Linux API函数来设计程序。
3 图像处理与表情识别算法实现
人脸表情识别的过程中, 首先判断视频或者人脸图像中人脸是否存在, 若人脸存在, 就提取每个人脸大小、位置和面部主要器官的位置信息。根据采集到的信息, 获取其包含的身份特征, 同时通过比对已有的人脸数据库, 从而实现人脸识别[3]。
3.1 图像预处理及算法改进
图像的预处理可分为两大类:一类是经信息压缩处理和原图像相异的图像变换处理, 最终可恢复原来图像。另一类提取主要特征信息从而达到识别的目的。这里采用第二类处理方法。
本系统采集到的的图像是RGB图像。由于RGB并不是表征肤色的最佳模型, 这需要将图像传感器获得RGB图像转换到YUV颜色空间进行处理。
为减少后续步骤的检测范围, 本系统采用YUV肤色模型, 先对图像的肤色区域进行筛选, 获得大概的人脸区域。为了用块状窗进行一定步长的遍历扫描, 我们把上面所得的区域图像块转换成灰度图像, 并且归一化成方块图像, 进而提取特征序列[4]。
经上述处理, 我们已将采集到的图像转变为灰度图像, 在图像中可能属于皮肤的位置对应了灰度值。然后把灰度图像转化为二值图像, 经过处理之后获得包含最终的输出矩形。
3.2 基于HMM的人脸检测和识别
人脸检测是指对于任意一副给定的图像, 采用一定的策略对其进行搜索以确定其中是否含有人脸, 如果是则返回一脸的位置、大小和姿态。表情识别是根据人平静时刻的面部特征和当前面部特征的变化情况, 判断出人的当前表情。由于HMM可以完成人脸检测和表情识别, 因此我们将这两部分同时处理。
(1) 用于人脸识别的HMM模型。隐马尔可夫模型 (HMM) 是一个双重随机过程——具有一定状态数的隐马尔可夫链和显示随机函数集, 用于特征化信号。HMM由状态转移的类型分类可分为从左到右的 (1eft-right) 和遍历的 (ergodic) 两种。前者状态转移只能是本身和下一个状态, 后者表示状态转移是任意的, 可以是到本身和其他状态。
(2) 人脸HMM模型的训练。用同一个人的5张不同的人脸照片进行训练可在人脸图像库中建立一个HMM模型。为得到的2D-DCT变换系数矢量进而形成观察矢量序列, 我们采用子块划分方法。然后用观察矢量序列进行训练, 最后获得HMM模型参数。
(3) 人脸图像识别。用上述方法提取要识别的人脸图像的观察矢量序列, 通过HMM模型计算出观察矢量序列的概率。实验在人脸图像库ORL上进行, 将100幅分辨率为90×112像素点、含有各种不同的表情、各种不同的头型及不同角度的人像作为训练集。20张训练集之外的人脸图像输入给系统人脸图像库, 用于检测系统的识别性能。
4 结语
基于嵌入式的人脸表情识别系统, 能够快速方便地实现人脸表情识别, 同时由于处理速度快、运算简单等优点亦可应用于便携设备。其未来将在安全检查、身份识别、智能考勤等方面得到充分使用。
摘要：基于ARM-Linux嵌入式系统作为平台, 通过建立统一的隐马尔可夫模型 (HMM) 来完成基于视觉的人脸特征提取和面部表情识别系统。系统选用基于V4L的方法编写程序, 实现图像处理、人脸检测和表情识别。选用S3C6410处理器作为硬件核心, 选用OV7640+OV511的结构实现图像信息采集。文章对浮点算法进行了改进, 极大地提高了ARM处理器上图像预处理的速度。该系统实现在安检系统中人脸识别, 视屏处理, 人脸追踪侦测等方面的功能。
基于嵌入式系统数字图像处理技术 篇9
1 嵌入式图像处理系统特点
1) 图像处理系统, 具有系统专用的图形用户界面, 同时具备运行速度快、 简单易用与功能强大的特点。 2) 图像基础数据库的建立, 可以为智能化模式识别技术, 诸如图像匹配等提供支持。 3) 改变了原有的对待处理图像的处理策略与算法, 可以依据具体的待处理图像的不同特点, 提供有效的图像处理算法, 进而提高图像处理的效率与速度。 4) 对于外部图像的总线结构与输入输出设备等都是采取专用的设备, 进而有效的提高了外部图像输入输出设备、 中央计算单元的数据交换速度。5) 改变了原有的计算机体系结构, 应用了嵌入式的专用平台, 同时应用图像高速处理器, 使图像处理的速度有效的提高, 同时也提高了图像处理任务的实时性。
2 图像处理系统总体设计
2.1 嵌入式图像处理系统
嵌入式图像处理系统, 具体由嵌入式操作系统、 图像处理算法的应用软件与硬件平台构成。 系统的组成结构图具体如图1 所示。 硬件平台可以为图像处理提供显示、 存储器与计算支持, 主要采用的是Magic ARM2410 嵌入式开发平台, 同时包括图像存储模块; 显示模块; 通信模块; 嵌入式处理器S3C2410、 SDRAM等。
2.2 图像处理过程
嵌入式操作系统, 可以为底层硬件提供有效的技术支持与管理, 诸如可以进行图像处理任务管理; 中断管理; 内存管理; 任务管理; 驱动支持等。 首先, 在系统启动后, 经由引导程序启动操作系统, 进而完成硬件的初始化。 其次, 经由操作系统的任务管理模块, 进行内存的分配, 同时将图像信息存储在存储器的视频缓冲区中。 第三, 经由软件算法, 将显示缓冲区的图像信息, 写入到LCD缓冲区, 进而实现图像的实时显示。 第四, 通过图像处理的算法, 进行图像的编码与处理, 同时进行存储。 应用软件可以实现图像处理算法, 其主要是针对目标要求编写的专用程序。
2.3 系统的功能设计
嵌入式图像处理可以有效的解决在嵌入式环境下实现图像的处理。具体的主要应用模块化设计的方式, 将需要系统完成的任务进行功能模块化的设计。 在每一个模块中, 都包含一类图像处理的操作方法, 而且在进行执行时都会调用对应的算法。 系统功能模块具体如图2 所示, 主要分为形态运算; 几何变换; 图像分析; 图像增强。 其中图像增强的模块具体又包括: 灰度变换调整; 直方图修正法; 直方图等, 具体如图3所示。 各大系统模块的下面都会细分图像的处理操作, 其余的三个模块的设计形式与图像增强模块的设计具有相似性。
3 图像处理系统发展趋势
1) 在图像处理系统的内部, 主要进行集成软件的开发, 对于用户而讲, 可以依据自己的需求开发相应的图像处理算法, 可以显著的提高系统的效率。 2) 图像处理系统与网络的结合性逐渐提高, 进而实现了图像的远程传输与采集。 3) 图形处理系统的功能不再完全借助PC与多种辅助设备, 而是会集成在一个方便使用的电子设备上。 4) 伴随硬件设备的进步, 图像处理系统的性能逐年提高, 因而价格也会逐年下降。
4 结语
在嵌入式系统的图像处理技术的基础上, 使得图像处理领域中出现了人机用户界面、 多种通信模式与网络接口的便捷性。 图像处理技术的应用范围越来越广泛, 因此, 在未来的发展道路上, 其必然会朝着网络化、 便携性、 多任务与多功能的方向发展。 伴随着嵌入式操作系统的强大功能, 图像处理技术的发展方向必定会更加宽广。
摘要：嵌入式图像处理系统, 具体由嵌入式操作系统、图像处理算法的应用软件与硬件平台构成。嵌入式系统与网络技术、通信技术有机结合, 有效的提高了通信的智能性与灵活性。在嵌入式系统的图像处理技术的基础上, 使得图像处理领域中出现了人机用户界面、多种通信模式与网络接口的便捷性。伴随着嵌入式操作系统的强大功能, 图像处理技术的发展方向必定会更加宽广。本文对嵌入式系统数字图像处理技术进行了一定的探讨, 期望可以为图像处理技术的发展提供一定的借鉴。
关键词：嵌入式系统,数字图像处理,技术探讨
参考文献
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嵌入式系统浅探 篇10
关键词：嵌入式系统；技术特点；发展前景
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)15-30793-01
Simple Discussing the Embedded System
LI Xing-cai
(Guangzhou University Songtian College，Guangzhou 511370，China)
Abstract: This thesis firstly expounds the definition and sort of the embedded system, and then recounts the characteristics of the embedded system. Finally, it analyzes the development prospects of the embedded system.
Key words: Embedded system；Technical characteristics；Development prospects
1 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统的定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起，并且软硬件均可裁减，能够满足应用系统对功能、可靠性、体积、成本、功耗等方面有严格要求的专用计算机系统。简单地说，就是系统的应用软件与系统的硬件一体化。广义上可以认为，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。从狭义上讲，更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己的操作系统，并且具有某些特定功能的系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能，它通常是一个包含机械、电子、计算机等多种工作部件的综合系统，嵌入在主要设备中运行。
1.2 嵌入式系统的分类
根据嵌入式系统的复杂程度，一般可以将嵌入式系统分为以下四类：
(1)单个微处理器
这类系统可以在小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器）找到。这类设备是供应商根据设备的用途来设计的。
(2)不带计时功能的微处理器装置
这类系统可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到。
(3)带计时功能的组件
这类系统可见于开关装置、控制器、电话交换机、电梯、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等。它们是一个大系统的局部组件，由它们的传感器收集数据并传递给该系统。这种组体可同PC机一起操作，并可包括某种数据库（如事件数据库）。
(4)在制造或过程控制中使用的计算机系统
对于这类系统，计算机与仪器、机械及设备相连来控制这些装置的工作。这类系统包括自动仓储系统和自动发货系统。在这些系统中，计算机用于总体控制和监视，而不是对单个设备直接控制。过程控制系统可与业务系统连接（如根据销售额和库存量来决定定单或产品量）。
2 嵌入式系统的特点
2.1 嵌入式系统的技术特点
嵌入式系统是集软件、硬件于一体的高可靠性系统。嵌入式系统麻雀虽小，五脏俱全，软件除操作系统外，还需有完成嵌入式系统功能的应用软件；硬件除了CPU外，还需有微处理器、微控制器、嵌入式DSP 处理器等外围电路的支持。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，嵌入式系统的发展离不开应用，应用的共同要求是系统资源开销小。由于嵌入式系统技术日益完善，各种高性能嵌入式应用系统层出不穷，它已是资源开销小的高性能价格比的一类应用系统。为了满足系统资源开销小、高性能、高可靠性的要求，大多使用Flash Memory。嵌入式系统是功能强大、使用灵活方便的系统，嵌入式系统应用的广泛性，要求该系统通常是无键盘、无需编程的应用系统，使用它应如同使用家用电器一样方便。嵌入式系统的最终目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用。
2.2 嵌入式系统软件的特点
嵌人式处理器的应用软件是实现嵌人式系统功能的关键，对嵌人式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有所不同。嵌入式系统系统软件的主要特点是：
(1)软件要求固态化存储；
(2)软件代码高、可靠性高；
(3)系统软件的高实时性是基本要求；
(4)需要实时多任务操作系统开发平台(RTOS)。
3 嵌入式系统的发展前景
3.1 技术水平越来越高
在嵌入式微控制器设计上采用了各种可靠性的新技术：
(1)EFT(ElectricalFastTransient)抗干扰技术
它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加各种毛刺信号，如果使用施密特电路对其整形，则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟，在交替使用施密特电路和RC滤波电路时，就可以消除这些毛剌，否则令其作用失效，从而保证系统的时钟信号正常工作。这样，就提高了嵌入式微控制器工作的可靠性。
(2)低噪声布线技术及驱动技术
在传统的嵌入式微控制器中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。这样，就使电源噪声穿过整块芯片，对嵌入式微控制器的内部电路造成干扰。现在，很多嵌入式微控制器都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。这样，不仅降低了穿过整个芯片的电流，另外还在印制电路板上容易布置去耦电容，从而降低系统的噪声。
(3)采用低频时钟
高频外时钟是噪声源之一，不仅能对嵌入式微控制器应用系统产生干扰，还会对外界电路产生干扰，令电磁兼容性不能满足要求。对于要求可靠性较高的系统，低频外时钟有利于降低系统的噪声。在一些嵌入式微控制器中采用内部琐相环技术，则在外部时钟较低时，也能产生较高的内部总线速度，从而保证了速度又降低了噪声。
另外，嵌入式系统的集成度越来越高，在片上集成大容量存储器，系统部件越来越多，且追求更低功耗，更宽工作电压范围，更先进的工艺和更小的封装，同时更多嵌入式微系统采用多核结构处理器以满足并行高速的特殊需求。
3.2 网络化
为适应嵌人式分布处理结构和计算机网络应用技术的发展，面向21世纪的嵌人式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对网络通信的要求，嵌人设备必需配有通信接口，相应需要TGP/IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联(如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌人式设备还需具备IEEE 1394，USB，CAN，Blue tooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。
3.3 人性化
在信息时代的今天，对用户来说能以最简单最快捷的方式获得所需信息是最重要的，因此简化操作是嵌人式设备所面临的挑战之一。人们与信息终端交互要求以GUI屏幕为中心的多媒体界面。手写文字输人、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写人、短消息语音发布，但离掌式语言同声翻译还有很大距离。这些有赖于人们对人工智能及生物科技信息领域的进一步研究。总之，要尽量降低对用户的门槛，向傻瓜化发展，尽可能方便用户使用。
3.4 向ESOC发展
SOC全称在片系统(system on chip )。它的主要特点是将各种功能模块结合在一个芯片上。各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，和许多其它嵌入式系统外设一样，成为VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。例如要设计一个GSM通信模块，传统的做法是将微处器内核(如DSP)和GSM通信接口做在一块电路板上，而SOC则是将微处器与GSM通信上，构成SOC嵌人式系统(FSOC)。这种“多功能单芯片”模式，可以减小体积，降低功耗，精简对外管脚数，也有利于提高系统稳定性及抗干扰能力。
4 结束语
嵌入式系统的应用范围日渐扩大，已经深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域中，对各行业的技术改造和自动化发展起着非常重要的推动作用。今后，嵌入式系统将会持续迅速发展，以满足各行各业的发展需要。
参考文献：
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嵌入式系统技术 篇11
软件技术的进步，特别是嵌入式实时操作系统RTOS(Real Time Operation System)的推出，为开发复杂嵌入式系统应用软件提供了底层支持和高效率开发平台。RTOS是一种功能强大、应用广泛的实时多任务系统软件，它管理系统硬件资源，用户可以通过应用程序接口API实现各种资源调用，在RTOS的基础上方便快速地开发所需的应用系统。
SoC(System on a Chip)设计逐渐成为新的设计热点。嵌入式系统开始向高性能、高可靠性、低功耗、小型化方向发展。今天的嵌入式系统设计已经发展成为把整个系统功能集成到单一芯片的SoC设计，SoC从整个系统角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个芯片上完成整个系统功能。
电路的集成规模和软件的复杂程度不断提高，使传统的设计方法已经不能适应快速发展的嵌入式产品设计需要。硬件综合工具、IP重用概念和RTOS技术的出现为嵌入使系统设计带来了全新的内容，在此基础上发展的嵌入式协调设计(Co-Design)技术，代表嵌入式系统设计新的方向，有着广泛的研究和应用前景。
1 嵌入式软硬件协调设计方法
传统的嵌入式系统设计中，先进行硬件阶段设计，后进行软件阶段设计，软硬件设计阶段完成后进入系统集成测试。这种设计方式的主要弊端：1)软件和硬件设计串行开发;2)在集成测试中如果发现错误，修正非常困难。因此，为了克服传统嵌入式系统设计的缺陷，提高系统的开发效率，缩短系统的开发周期，在设计初期，采用划分手段把整个系统划分成适合软件和适合硬件实现两部分，使后续软件和硬件设计能够并行进行，同时通过软硬件划分可以优化系统结构和性能，以达到使用最小的代价实现系统最优功能。在软硬件设计完成后，利用形式化验证或模拟的方法完成系统功能的正确性证明，完成设计中的形式化描述与系统功能的一致性检验，经验证的系统描述可进一步进行软硬件综合和系统集成，最终形成目标系统。
在图1所示的协调设计方法中，软硬件划分和协同验证在整个设计流程中至关重要。对于复杂的嵌入式系统，软硬件划分实现对系统的有效分割，借助优化算法和工具，根据系统实现的约束条件(如功耗、面积、性能和实时性等)，把整个系统划分为适合硬件和软件两部分实现，提高的系统开发效率。协同验证在系统设计初期检验系统功能和性能是否满足设计需求，在传统的设计方法通常采用“硬件先行”的设计方法，首先进行硬件设计，硬件设计完成测试无误后，再进行软件设计，这样，在软件设计过程中，如果发现软硬件划分不合理或者发现硬件设计错误(或者软硬件设计都完成后，在系统集成调试中发现错误)，修正十分困难，最后导致整个系统设计的返工。协同验证克服传统的设计方法上的缺陷，在软件和硬件设计编码完成后，通过构建软件和硬件模拟器，验证系统功能、检验系统性能是否满足设计要求。在验证过程中，如果发现系统设计错误，可以及时修改系统设计代码，然后再验证直到系统设计满足要求。经过验证的软件设计和硬件设计进一步综合形成最终嵌入式产品。
2 硬件验证方法
硬件模拟的目标是用软件模拟目标设计各元件单元功能，通过计算模拟输出分析评价硬件设计的行为特性。硬件模拟通常采用的算法有表驱动算法和事件驱动算法，表驱动算法根据设计电路的输入输出关系，按周期分配各元件的模拟顺序，当设计的输入发生变化时，模拟算法分别按周期依赖关系分别模拟目标设计中的所有元件行为特征，产生模拟结果输出。事件驱动算法跟踪并记录电路中输入发生变化的元件，在模拟过程中，只对输入发生变化的元件进行模拟，模拟产生的输出作为下一级元件输入，驱动下一级元件的模拟，直到所有的元件模拟完成产生最终的模拟结果。
从实现方法上，硬件模拟可以分为解释性模拟和编译性模拟，解释型模拟动态的解释被模拟单元的功能特性，适合事件驱动调度特点，因此解释性模拟器往往和事件驱动算法相结合。编译型模拟特点是模拟速度快，和解释性模拟不同，编译型模拟在模拟前先生成各元件单元的模拟顺序，模拟调度动态维护模拟事件队列，根据队列中事件的周期先后完成各单元模拟，模拟产生的新事件插入到模拟事件列表中。
编译型模拟方法和事件驱动调度算法结合实现编译型事件调度硬件模拟器，简称硬件模拟器。硬件模拟器的构造过程首先把硬件描述转换成等价的C++语言描述，并和模拟调度核心库一起编译链接生成可执行的硬件模拟程序(如图2)。模拟调度核心负责管理核调度事件模拟队列，并根据模拟队列的时间顺序模拟当前时刻的事件和与当前时刻事件相关联的执行单元。
在编译型事件驱动模拟器中，设计单元输入和输出以事件的形式表示，模拟调度算法根据事件产生的时间标记(Time Stamp)，把新事件插入到事件队列中去。调度算法采用时间优先调度策略，从调度队列中取出当前时刻发生的事件，激活与该事件相关的可执行单元，完成相应设计单元的功能模拟。在模拟过程中，模拟调度动态地调度被模拟单元，使之在所有输入条件满足时完成模拟，模拟结束后被模拟的事件从模拟队列中删除。直到所有事件模拟完毕，在特定事件内没有新事件产生时结束模拟。
3 软件验证方法
嵌入式软件验证一般采用指令集模拟器(Instruction Set Simulation，简称ISS)，指令集模拟器通过建立处理器功能精确模型，以指令精确(Instruction accurate)、周期精确(Cycle accurate)和时钟周期精确(Clock accurate)验证嵌入式软件在目标CPU上运行过程。模拟精度越高，模拟细节越多，模拟速度越慢(图3)。
由于ISS使用纯软件手段实现CPU功能，模拟速度受到很大的限制，虽然人们提高ISS模拟速度上作了大量有益的探索，但对于复杂的嵌入时软件完成CPU全功能模拟，仍然需要大量的时间开销。Marcello Lajolo等人提出了一种基于编译的软硬件协同模拟方案，使用控制流图(CFG)建立周期精确性能模型。Vojin Zivojnovic提出了一种使用代码转换(binary-to-binary)方法，把目标机代码转换成可在宿主机CPU上运行的指令集，直接在宿主机上运行目标代码，在宿主集CPU和硬件环境下验证嵌入式软件功能。
RTOS软件模拟器以代码转换为基础，利用RTOS模块化、易移植的特点，通过修改RTOS硬件相关部分代码，实现嵌入式代码向宿主机器代码的转换。对于特定硬件设计，通过编写该硬件模拟驱动(Hardware Simulating Driver，简称HSD)实现软件模拟器和硬件模拟器的模拟交互，实现软硬件的协同模拟(图4)。嵌入式软件代码、硬件模拟驱动代码和RTOS代码一起编译链接最终生成可以直接运行于宿主机器上的RTOS软件模拟器。
硬件模拟器和软件模拟器分别以不同的进程运行于宿主机环境下，在软硬件协同模拟过程中，软件模拟器对硬件的访问通过向硬件模拟器发送模拟请求事件，调用硬件模拟器功能，硬件模拟器收到软件的模拟器请求后，完成相应的模拟动作，并把反馈的结果以事件形式通过TCP/IP包返回。
RTOS模拟器克服ISS速度低的缺点，从更高层次上验证嵌入式软件功能，对于复杂或者有特殊要求的嵌入式软件，可以借助其它如代码静态分析、关键任务运行时限分析等手段实现嵌入式软件的更可靠的验证。
4 结论
嵌入式系统协调设计方法在设计初期通过验证的手段检验系统设计是否满足功能需求，排除潜在设计错误，避免在设计后期出现错误而造成设计返工。同时采用协调设计方法，可以有效的提高系统开发效率，降低开发成本，缩短开发周期，使产品能够快速的面向市场，灵活应对快速市场变化，提高产品的竞争力。嵌入式系统协调设计方法克服了传统设计方法的缺陷，简化复杂系统的过程，优化系统设计，具有非常广泛的应用前景。
摘要：随着微电子和计算机技术的发展,嵌入式系统的功能和结构日益复杂,传统的设计方法已经无法满足嵌入式产品快速发展需要。作为系统设计新方法,协调设计(Co-Design)已经成为嵌入式系统设计方法热点研究之一。协调设计就是在系统设计之初通过划分手段把整个系统划分为适合软件和硬件实现两部分,使系统设计并行进行。软硬件设计完成后利用协同模拟手段验证系统设计正确性,验证通过后,系统设计进入进行软硬件综合和系统集成测试阶段。该文研究嵌入式系统协调设计环境和软硬件系统模拟方法,通过构造软件和硬件模拟器,在系统设计初期实现嵌入式系统的软硬件功能及软硬件接口设计的快速验证,达到优化系统设计、降低系统开发成本、缩短设计周期的目的。
关键词：嵌入式系统,协调设计,协同模拟,模拟器,RTOS
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