嵌入式系统开发

嵌入式系统开发（共12篇）

嵌入式系统开发 篇1

0 引言

随着计算机技术的迅速发展和芯片制造工艺的不断进步,嵌入式系统的应用日益广泛:从民用的电视、手机等电子设备到军用的飞机、坦克等武器系统,到处都有嵌入式系统的身影。在嵌入式系统的应用开发中,采用嵌入式实时操作系统(简称RTOS)能够支持多任务,使得程序开发更加容易,便于维护,同时能够提高系统的稳定性和可靠性,这已逐渐成为嵌入式系统开发的一个发展方向。

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Browser等。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、标准设备驱动程序以及工具集等。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。有些嵌入式系统需要使用操作系统,有些则用单个程序实现整个逻辑,但所有嵌入式系统提供的功能都要比通用计算系统更专业。

1 嵌入式系统特性

嵌入式系统的设计挑战是使嵌入式系统的独特性能与设备的特殊约束条件相一致。以下是一些嵌入式系统的重要特性:

1.1 资源有限性

嵌入式计算不仅需要网络快速、一致的计算,而且也要求系统能够井然有序地将其执行代码和数据存储在一个“共同”的“狭小”的空间内。

1.2 鲁棒性

嵌入式计算不仅要求系统迅速而有效地计算,而且还要求在某些计算单元出现错误的时候,系统仍然能够继续正常运行。

1.3 实时性

嵌入式系统的计算结果,不仅依赖于系统的逻辑运算的正确性,而且也依赖于这个运算结果的计算时间。

1.4 冗余度

在嵌入式系统具有足够的冗余度之后,系统的“初始敏感性”对于其“最终计算结果”的影响就变得微乎其微了。

1.5 结构性

对于嵌入式系统而言,其结构复杂性的趋势表明:

(1)系统结构越简单越有效(The simplest is thebest);

(2)系统结构越复杂越稳定(More complex is more stable)。

1.6 简约性

当简约一个嵌入式系统时,系统剩下的功能之间的互动关系就会变得越来越强;当系统的功能被简约之后,外来的入侵者之成功的概率就会变得越来越大。

1.7 保育性

如果在嵌入式系统中要想保留某个系统功能,最好是将所有的其他功能都看成是“神圣不可侵犯的”。系统的功能被移出(灭绝)或者生成(入侵),一定会造成整体(群集)结构及其动态性能上的重大转变。

1.8 组织性

嵌入式互联网(embedded Internet)最重要的往往不是网络中个体设备的特质,而是存在于网络中的整体秩序,即网络秩序。在一个高冗余度网络中,设备的单一作用已经不再能够构成影响到系统整体性能的主要因素,而起主要作用的是所有结点及其所构成的连结特征。

1.9 网络性

由一群设备相互作用的嵌入式Internet结点所构成的网络,其整体所表现出的性质,往往与个别结点的性质没有重大关系。

1.1 0 消息性

保证查寻消息:它具有严格的时间敏感或者基本常态系统操作要求,这类消息要求一个来自系统的时间保证,即一旦由这类消息引起的活动或者任务被执行,那么在确定的时间间隔内,它们的时间限定性必将被系统所保证。

最佳效果消息:它具有典型的软时间限定性,即其时间限定是由活动或者任务本身的时间序列所规定,无需系统保证就能满足其时间限定性的要求。

1.1 1 免疫性

嵌入式互联网(embedded Internet)的免疫系统应当是一个仿生命体机制,免疫功能是一个“前馈”系统,所以要求系统应具有预见能力,从而可以“以(小)毒攻(大)毒”。

1.1 2 融合性

嵌入式Internet是一个复杂网络,将复杂网络结构用简单的“组成”来解析,让系统可以由孤立的“组成”来诠释“整体”,或者让系统可以由“结点”来表达“全局”。

1.1 3 性价比

如果系统A是系统B地嵌入式系统,即B(a),那么系统A的成本应不超过系统B成本的10%,而系统B(a)的成本应大于系统A和系统B成本之和,系统B(a)的性价比应提高30%。

2 实时系统的特性

2.1 实时任务具有确切的完成期限

用来完成实时任务的系统叫做实时系统。实时系统在接受一个外部事件请求而开始执行任务后,必须在一个设计时就确定的期限内完成这个任务。也就是说,实时系统中的所有实时任务都有一个在设计时就确定了的完成期限。根据这个完成期限的严格程度,实时系统分为硬实时系统和软实时系统两类。

如果一个系统必须在极严格的期限内完成实时任务,否则就会产生灾难性的后果,那么这样的实时系统就叫做硬实时系统。对于硬实时系统来说,超过期限计算出来的结果是没有任何价值的:因为事过境迁,计算结果再正确也没有什么用途了。例如,战斗机用空一空导弹对抗的例子,如果自己的导弹瞄准发射控制系统计算超过时限,那么自己的飞机已经被打掉了,于是系统的计算结果无论正确与否,都是毫无意义的。

2.2 实时任务的活动是不可逆的

在大多数情况下,一个实时任务一旦完成之后,它所形成的后果是无法挽回的,即实时任务的活动是不可逆的。例如,导弹发射出去了,就不可能让它再恢复原状了。

2.3 实时任务大多由外部事件激活的

实时系统中的任务几乎都是由外部事件激活的。例如,用移动电话通信时,只有用户按下了某个按键才会激发电话的某个任务,从而完成相应的通话功能。有些实时任务是具有周期性的。例如,在工厂中应用的定时采样系统,这种任务通常是由定时器来激活的。

3 处理器选择

嵌入式实时系统比较适合用于系统优化。由于这些系统主要用来解决范围相对较窄的问题,因此硬件和软件能够得到最佳优化,并很好地应用于单一设备。这样做的目的是要在软硬件最佳折中状态下开展系统设计。影响这一阶段设计的主要因素是处理器的选择、软硬件的分割和总体系统集成。

在嵌入式实时系统选择处理器时需要考虑以下几个方面:

(1)性能:处理器必须有足够的性能执行任务和支持产品生命周期。

(2)实现:根据具体应用情况,处理器可能需要被高度集成。在DSP应用中可以有好几种选择,专用集成电路(ASIC)就是其中的一种。这些器件可以被用作DSP协处理器,但对于许多通用信号处理来说显得不够灵活。另外可以选择精简指令集计算机(RISC)处理器。这些处理器的时钟速度特别快,但可扩展性不是很强,而且会发生其它实时(可预测性)问题。现场可编程阵列(FPGA)是一种快速器件,能够快速高效地完成某些DSP功能,但与DSP相比开发难度比较大,因为在DSP中一个简单的程序就能完成相同的功能。如果是主信号处理应用,则最好采用性能强大功耗也较大的通用处理器。如果需要快速升级信号处理应用,采用DSP等可编程器件比定制的硬件方案要好些。

(3)工具支持:支持软件创建、调试、系统集成、代码调整和优化工具对整体项目成功与否非常关键。

(4)操作系统支持:嵌入式系统应用需要使用有帮助的抽象来减少其复杂性。针对处理器系列产品作过优化的商用操作系统(OS)能够缩短设备开发周期和上市时间。

(5)过去的经验:拥有处理器或处理器系列新产品的开发经验可以减少可观的学习新处理器、工具和技术的时间。

(6)仿真支持:循环精确仿真对某些类型的应用来说非常重要,特别是数字信号处理应用中许多能正确性验证都是采用仿真技术完成的。嵌入式系统的软硬件协同设计模型也促使处理器仿真器成为开发流程中一个非常有用的工具。

(7)应用支持:应用支持有多种方式,从通过热线或网站取得的应用专家支持,到预打包的软件和应用框架,甚至完好的测试平台。一些DSP处理器能够提供外围器件的驱动器、板级支持包和其它“启动帮助组件”。有了这些软件组件后,应用开发师就无需再编写器件驱动器等“无附加值“的软件。相反,他们可以把精力放在具有附加值的功能开发上,使他们的产品能独树一帜。

(8)功能:市场上有许多依靠电池工作的便携嵌入式实时系统,此时电池寿命成为系统的重要参数。这种情况下应该考虑使用针对便携式应用优化的低功能器件。

(9)传统代码:如果选中的处理器需要设计人员编写与现存代码的接口,将会导致整个设计流程的严重滞后。因此需要选择一款代码兼容的器件来避免或减少这一步骤造成的影响。

(10)算法复杂性:某些处理器能够非常高效地处理某类算法,因此最好选择能够与应用最佳匹配的处理器。例如,具有许多控制代码的有限状态机应用应该映射为类似ARM处理器的RISC器件。编码、解码和回波抵消等信号处理应用应该映射数字信号处理器,或具有信号处理加速器的某种器件。

4 软件性能工程

许多嵌入式实时系统必须满足一系列性能目标。一般来讲,性能是一个软件系统或组件对时间要求满足程度的一种指示。这里的时间指标可以用响应时间和吞吐量来计算,该时间值是响应某种要求所需的时间,而吞吐量用以指示系统在特定时间间隔内能够处理的请求数量。可扩展性是嵌入式实时系统的另外一个重要指标,可以用它来衡量系统要求提高时,系统能够继续满足响应时间或吞吐量要求的能力。

如果在整个开发生命周期内得不到正确的性能管理,那么即使选择了正确的处理器和软件也是徒劳的。性能故障的后果是非常严重的,它可能损伤与客户的关系,造成收入下降,甚至导致整个项目失败。因此在整个生命周期内需要随时关注性能问题。性能管理可以被动或主动完成。被动方式需要采用一个较大的处理器解决性能问题,它只在系统完成构架、设计和实现后处理性能问题,在解决问题前一直处于等待状态,直到实际需要测量的事件发生。主动方式是指整个生命周期内一直在跟踪和交流性能问题,同时开发用以识别性能劣化的进程,并在性能处理中培养团队成员。

5 结束语

显然开发嵌入实时系统是一个相当复杂的过程,本文旨在启发设计人员在分析初始要求时如何在硬件与软件之间的关系、速度、成本、计划和可用工具之间作出权衡,并充分考虑各个供应商长期可靠支持的可能性。

参考文献

[1]马维华.嵌入式系统原理及应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2006.

[2]朱珍民,隋雪表,段斌.嵌入式实时操作系统及其应用开发[M].北京:北京邮电大学出版社,2006.

[3]戴琼海译.实时系统[M].北京:清华大学出版社,2004.

嵌入式系统开发 篇2

对于MP3压缩数据的解压缩播放，只需要使用ARM7TDMI微处理器架构核心的25MHz工作频率就可以流畅地播放，而ARM7TDMI的工作频率最高可达72MHz，建议工作频率为64MHz，完全能满足需要，空出的微处理器资源还可以实现功能扩展。而且市场中已有成熟的开发平台，其中三星公司的SamArmDvk就是一个完善的开发环境，它可使开发变得可靠简单。

4 结论

嵌入式系统开发 篇3

嵌入式系统通常是一个包含微处理器的特殊计算机系统，是一个较大系统或设备的组成部分，它在很大程度上决定了设备的功能特性。许多具备数字接口的设备如微波设备、录像机(VCR)和汽车等都会用到嵌入式系统。有些嵌入式系统需要使用操作系统，有些则用单个程序实现整个逻辑，但所有嵌入式系统提供的功能都要比通用计算系统更专业些。嵌入式系统功能包括：

1、监视环境-从输入传感器读取数据，然后处理数据并显示结果

2、控制环境-产生并向激励器发送命令。

3、转换信息-转换并处理收集到的数据。虽然通过传感器和激励器完成与外部世界的交互是嵌入式系统的重要特点，但这些嵌入式系统还提供适合它们所在设备的特殊功能。嵌入式系统一般用来执行控制程序、有限状态机和信号处理算法。这些系统还必须检测内部计算环境和周围电磁系统中发生的故障并对此做出响应。嵌入式系统特性：

嵌入式系统的设计挑战是使嵌入式系统的独特性能与设备的特殊约束条件相一致。以下是一些嵌入式系统的重要特性：

1、特殊应用系统－嵌入式系统不同于通用处理器，它针对特殊应用进行了优化。

2、反应性系统－反应性计算的意思是系统(主要是软件部分)根据传感器信息对环境作出响应，并利用激励器控制环境，同时系统速度能与环境速度同步。

3、分布式－嵌入式系统的一般特征是多个通信进程在多个通过通信链路链接的CPU或ASIC上运行。

4、异类性－不同的嵌入式系统一般具有不同的结构，以便在处理严格设计约束的嵌入式系统时能够提供更好的设计便利性。

5、苛刻环境－许多嵌入式系统并不工作在受控的环境中，因此它们必须能够经受过热、振动、冲击、电源波动和其它恶劣的物理环境条件的考验。

6、系统安全性和可靠性－由于嵌入式系统复杂度和运算量的不断增长，需要更多地考虑系统安全因素。

7、小型化、重量轻－为了达到便携目的，许多嵌入式系统的重量必须设计得很轻。

8、成本敏感性－不同的嵌入式系统对成本的敏感性有很大的不同。

实时系统的特性

实时系统要求在外部环境指定的时间间隔内对来自环境的激励信号作出响应(包括物理时间的过渡)。从输入时间到输出时间的延迟必须足够小，以满足可以接受的时间值。通常实时系统需要对环境作出连续及时的响应

计算的正确性不仅依赖于结果，而且取决于输出发生的时间。一个实时系统必须满足有限响应时间约束条件，否则会产生严重的后果。如果后果是性能的劣化而不是故障，那么这种系统可以看作是一个软实时系统。如果后果是系统发生故障，那么这种系统就是一种硬实时系统。

实时系统有反应式和嵌入式两种类型。反应式实时系统会与环境发生连续的互作用，而嵌入式实时系统主要用于控制大型系统中安装的特殊硬件。

嵌入式系统开发生命周期

许多系统设计工程师都会经历硬件／软件协同设计的过程，此过程中硬件与软件将同时进行开发。理解硬件与软件功能相互之间的关系及界限有助于确保设计要求得到完整正确的理解和实现。

早在设计要求的定义与分析阶段，系统开发人员就必须与设计工程师协同分配硬件或／和软件方面的要求。这种分配的依据是早期系统仿真、原型设计和行为建模结果、工程师自己的经验以及上文提及的各种因素权衡结果。一旦分配结束，就可以立即着手具体的设计和实现。实时系统开发中软硬件的并行设计会使用到各种分析技术，包括：

1、硬件与软件仿真；

2、硬件／软件协同仿真；

3、可调度的建模技术，如速率恒定分析；

4、原型设计和渐进式开发。

可以在各种抽象层次使用的仿真技术主要用于开展早期的性能评估。低层仿真可以用来为总线宽度和数据流程建模，这对性能评估是非常有用的。高层仿真可以满足功能的交互，并促成硬件／软件权衡研究及有效性设计。利用仿真可以将一个复杂的系统向下抽象成基础组件和行为。仿真还助于解决功能性问题(数据与算法)、行为(进程排序)或性能问题(资源利用、吞吐量和时序)。

理解设计要求

在作执行任何类型的处理器评估时，首先要详细理解用户的功能和非功能性要求。功能性要求通常比较容易获得，而非功能性要求较难定量测量。但对于实时系统来说，定义响应时间这样的要求是非常重要的。实时要求可以有以下几种：

1、激励－激励(S—S)：到系统去的两个激励之间的实时关系；

2、激励－响应(S—R)：一个激励与来自系统的一个后序响应之间的实时关系；

3、响应－激励(R—S)：一个响应与到系统去的一个后序激励之间的实时关系：

4、响应－响应(R—R)：来自系统的两个响应之间的实时关系。

S-R和R-R关系定义了对指定系统的时序要求。这种情况下所实现的功能必须足够快(或足够慢)才能满足时序要求。S-S和R-S约束暗示系统必须能够从环境(可能是一个用户或另外一个系统)中检测出特定时序约束的破坏。这些约束与功能的快慢没有关系，相反它们能够检测出某些遭到破坏的时序约束并采取必要的措施。

因此要从最初系统要求设计时就很好地理解这一点，因为S-R和R-R约束可以引导设计工程师进行代码优化，而S-S和R-S约束需要用额外的软件来检测和响应时序冲突。

处理器选择

嵌入式实时系统比较适合用于系统优化。由于这些系统主要用来解决范围相对较窄的问题，因此硬件和软件能够得到最佳优化，并很好地应用于单一设备。这样做的目的是要在软硬件最佳折衷状态下开展系统设计。影响这一阶段设计的主要因素是处理器的选择、软硬件的分割和总体系统集成。

在为嵌入式实时系统选择处理器时需要考虑以下几个方面：

1、性能：处理器必须有足够的性能执行任务和支持产品生命周期。

2、实现：根据具体应用情况，处理器可能需要被高度集成。在DSP应用中可以有好几种选择，专用集成电路(ASIC)就是其中的一种。这些器件可以被用作BSP协处理器，但对于许多通用信号处理来说显得不够灵活。另外可以选择精简指令集计算机(RISC)处理器。这些处理器的时钟速度特别快，但可扩展性不是很强，而且会发生其它实时(可预测性)问题。现场可编程阵列(FPGA)是一种快速器件，能够快速高效地完成某些DSP功能，但与DSP相比开发难度比较大，因为在DSP中一个简单的程序就能完成相同的功能。如果是主信号处理应用，则最好采用性能强大功耗

也较大的通用处理器。如果需要快速升级信号处理应用，采用DSP等可编程器件比定制的硬件方案要更好些。

3、工具支持：支持软件创建、调试、系统集成、代码调整和优化工具对整体项目成功与否非常关键。

4、操作系统支持：嵌入式系统应用需要使用有帮助的抽象来减少其复杂性。针对处理器系列产品作过优化的商用操作系统(OS)能够缩短设备开发周期和上市时间。

5、过去的经验：拥有处理器或处理器系列产品的开发经验可以减少可观的学习新处理器、工具和技术的时间。

6、仿真支持：循环精确仿真对某些类型的应用来说非常重要，特别是数字信号处理应用中许多功能正确性验证都是采用仿真技术完成的。嵌入式系统的软硬件协同设计模型也促使处理器仿真器成为开发流程中一个非常有用的工具。

7、应用支持：应用支持有多种方式，从通过热线或网站取得的应用专家支持，到预打包的软件和应用框架，甚至完好的测试平台。一些DSP处理器能够提供外围器件的驱动器、板级支持包和其它“启动帮助组件”。有了这些软件组件后，应用开发师就无需再编写器件驱动器等“无附加值”的软件，相反，他们可以把精力放在具有附加值的功能开发上，使他们的产品能独树一帜。

8、成本：嵌入式应用对成本特别敏感，而产品成本的稍许差别都可能导致市场的失败。

9、功耗：市场上有许多依靠电池工作的便携嵌入式实时系统，此时电池寿命将成为系统的重要参数。这种情况下应该考虑使用针对便携式应用优化的低功耗器件。

10、传统代码：如果选中的处理器需要设计人员编写与现存代码的接口，将会导致整个设计流程的严重滞后。因此需要选择一款代码兼容的器件来避免或减少这一步骤造成的影响。

11、算法复杂性：某些处理器能够非常高效地处理某类算法，因此最好选择能够与应用最佳匹配的处理器。例如，具有许多控制代码的有限状态机应用应该映射为类似ARM处理器的RISC器件。编码、解码和回波抵消等信号处理应用应该映射为数字信号处理器，或具有信号处理加速器的某种器件。

12、上市时间：项目的完成时间会加快处理器的选择过程，这一过程与先前讲述的几个关键事项密切相关，如Os的可用性、其它软件组件以及便携性问题。

设计还是购买?

是自己设计还是购买成品呢?如果有可能不重新设计，价格也比较合理的话，购买要比自己开发更有利。由于嵌入式系统预算的缩减、实时操作系统(RTOS)和TCP／IP堆栈等商用技术的改进、嵌入式系统要求的扩展，采用商业性现成(COTS)技术正变得越来越普遍。采用COTS技术能够缩短开发周期中编码、调试、单元测试和代码检查阶段的时间。

然而，作出购买而非设计的决定会改变一个组织的基础开发流程。一个组织希望实现的新业务有：供应商调研和评估、产品评估以及实时的供应商交流与关系建立。产品开发的其它活动不会取消，但会作出一些改变。这些变化包括更关注如何将系统硬件与软件更好地组合在一起，而不再把重点放在模块自己内部的运作上。另外必须更侧重于兼容性、可配置性和可集成性等结构上的问题。

必须很好的理解和高效地管理由于决定采用“购买”而非“设计创建”方式所导致的结果。首先，自然是对供应商提出产品要求、产品可靠性、计划和产品文档等依赖请求。这种情况下产品要求中的灵活性会打些折扣。购买商用产品意味着接受现有的产品要求，但这种要求也许不能完美地匹配自身产品的要求，这就需要设计人员把这种缺点与COTS技术提供的成本与上市时间优势作一个理智的权衡。

因此重要的是最终用户与技术人员必须参与COTS供应商的选择，考虑的重点要放在业务需求上而非技术本身。性价比分析所要考虑的因素应包括易学性、易用性、供应商名声和长期稳定性、许可方式和培训。所有与性能有关的声明必须尽可能采用内部或外部基准或演示来到得有效性认证。为了避免可能出现的偏差，评估标准应该在收到供应商建议前就制定好。选择供应商的主要工作包括研究和理解技术标准和相当的文件、采用类似建议请求(RFP)的标准模式征求供应商的建议、对供应商建议进行评估和排序、选择供应商并签署合同。

除了评估技术外，还应对供应商本身进行评审。要充分了解供应商开业时间的长短、供应商的背景和名声、供应商的其它用户对它的评价和意见、供应商人力资源的投入和对你的计划或项目的支持情况，以及供应商对你业务和要求的理解程度，甚至对未来项目的承诺。以前软件团队认为软件开发方案遵循类似于创建架构的特定模式。提供符合一般模式的抽象方法能够使软件团队定制符合他们特殊要求的方案，同时遵循被前人证明是高效和正确的模式。

嵌入式系统供应商已经认识到需要通过提供软件组件和类似于设计模式的框架来加快软件开发进程。在DSP领域，供应商向DSP设计工程师提供包括参考框架(RF)在内的上百个以DSP为核心的软件组件用于产品和系统开发。设计完好的参考框架能够在设备开发的早期阶段让设计人员快速入门。RF内含方便易用并且适合多种应用的源代码。由此可以取消许多早期的低层设计决策，使开发人员能有更多的时间用在真正显示产品特色的代码开发上。设计人员可以选择能够最大程度满足他们系统需要的专业RF，然后集成适配的算法(可以是其它供应商出售的DSP COTS算法，或供应商自己的算法)生成适合各种终端设备的特殊应用，如宽带、语音、视频图像、生物测量和无线设施。这些RF提供百分之百的c语言源码，并且没有版税要求。

软件性能工程

许多嵌入式实时系统必须满足一系列性能目标。一般来讲，性能是一个软件系统或组件对时间要求满足程度的一种指示。这里的时间指标可以用响应时间和吞吐量来衡量，该时间值是指响应某种要求所需的时间，而吞吐量用以指示系统在特定时间间隔内能够处理的请求数量。可扩展性是嵌入式实时系统的另外一个重要指标，可以用它来衡量系统要求提高时系统能够继续满足响应时间或吞吐量要求的能力。如果在整个开发生命周期内得不到正确的性能管理，那么即使选择了正确的处理器和软件也是徒劳的。性能故障的后果是非常严重的，它可能损伤与客户的关系，造成收入下降，甚至导致整个项目失败。因此在整个生命周期内需要随时关注性能问题。性能管理可以被动或主动完成。被动方式需要采用一个较大的处理器解决性能问题，它只在系统完成构架、设计和实现后处理性能问题，在解决问题前一直处于等待状态，直到实际需要测量的事件发生。主动方式是指整个生命周期内一直在跟踪和交流性能问题，同时开发用以识别性能劣化的进程，并在性能处理中培养团队成员。

小结

嵌入式软PLC开发系统概述 篇4

1 嵌入式软PLC的特点

嵌入式软PLC技术将嵌入式系统和软PLC技术进行了有效的结合, 其同时具备了嵌入式系统和软PLC技术的优点, 并且将二者进行了有效的结合, 其特点可以归纳为如下:

1.1 嵌入式软PLC系统拥有开放性较强的硬件体系结构, 用户可以根据不同的使用需求对硬件的组成进行结合, 以此来满足PLC的运行控制。

1.2 嵌入式软PLC的系统指令集具有更为丰富的内容, 为用户的使用提供了更大的方便性。

1.3 嵌入式PLC的芯片技术发展的较为循序, 而且其自身的产品性价比在不断的提高。

1.4 嵌入式软PLC系统自身所具有的系统架构, 使得其能够同时接入到网络系统中, 为人们提供更多关于计算机网络的研究素材, 而且计算机网络的研究成果也可以运用到嵌入式软PLC控制技术中。

1.5 嵌入式软PLC系统式基于C61131-3语言标准, 在程序的开发方面更具方便性, 而且使得产品的开发周期大幅度所见, 在调试和运行方面也更加方便。

从上述特点分析可以看出, 软PLC技术有着很大的市场发展潜力, 其将传统的化工厂自动化系统繁琐的结构进行了简化, 而且将系统的控制功能、通信功能等进行有效的结合, 将其运用到硬件平台上。与传统的PLC控制技术相比, 嵌入式软PLC更具开放性和灵活性, 其产品也被广泛应用到机械制造、数据采集以及检测设备等多个领域, 并且取得了较好的应用效果。

2 嵌入式软PLC开发系统简述

2.1 嵌入式软PLC系统的结构

嵌入式软PLC系统一般包含了开发系统和运行系统两个主要的部分, 在开发系统中, 其主要的功能就是利用语言进行程序编程并且对系统进行调试。运行系统作为软PLC系统的核心组成部分、承担着系统配置、信号输入、处理、输出以及程序执行等操作。在软PLC系统的运行系统中, 一般通过RS232, RS485, TCPIIP或Modbus通信协议实现与HM 1软件通信, 且构成了数据的监控和采集系统。

嵌入式软PLC的运行过程中, 主要是通过开发系统将所需要的运行程序通过目标代码进行下载, 下载到本地计算机, 然后通过I/O设备或者现场总线将采集到的信号输入到计算机系统中, 通过运行系统对输入的信号进行处理, 然后通过应用程序的执行, 通过I/O设备和现场总线, 对输出的信号进行控制, 从而完成整个控制系统的运行。

2.2 运行系统的研究

与传统的开发系统的管理器相比, 嵌入式软PLC运行系统也必须要完成与用户的交互, 并且通过交互界面的处理来完成用户信息的处理。但是其在处理的过程中, 主要是对于不同的任务和程序进行有效的协调和处理, 一般情况下, 通过I/O系统接口和系统通信, 通过其与现场总线的交换完成远程系统的交互。在通信接口内, 可以运用结构设备和运行系统实现设备的正常运转。内核解释器是运行系统的核心部分, 其主要是通过开发系统来完成PLC的应用程序, 该系统的执行效率对于整个系统的运行效率有着直接的影响。嵌入式软PLC的运行系统可以通过多种平台实现运转, 通过分离数据区和代码区的方案, 来为数据更新提供运行的基础。同时, 不同的程序对应着不同的代码区, 所以该系统在运行时能够实现高效的动态程序下载。

3 结束语

随着计算机技术和微电子技术的快速发展, 为软PLC的发展与运用提供了更为坚实的技术职称, 在实际运用过程中, 人们也开始将嵌入式系统与软PLC技术相互结合, 这为嵌入式软PLC技术的发展带来了新的发展。嵌入式软PLC技术的运用, 将传统的PLC技术存在的弊端得到了很好的解决, 而且在产品生产方面的成本也大大的降低, 提高了嵌入式PLC技术的使用效率。

摘要：随着科学技术的不断发展, 传统的PLC (可编程控制器) 技术进过了几十年的发展, 也逐渐成为一项成熟的技术, 其具有较高的传输速度和较高的可靠性, 在工业控制领域内得到了广泛的应用。由于传统的PLC技术存在着一些弊端, 在与不同的生产商之间的产品之间的兼容性方面有着一定的局限性, 因此容易造成硬件体系机构的建设方面受到一定的阻碍, 在不同的厂商之间的产品的标准无法进行有效的统一, 因此工作人员需要经过较为系统而且时间较长的培训之后, 才能够掌握某一个产品的编程方法, 这些问题的存在, 制约了传统PLC的发展, 在这种背景下, 软PLC技术应运而生。本文就主要针对嵌入式软PLC技术进行简单的探讨。

关键词：PLC,软PLC,嵌入式软PLC,开发系统

参考文献

[1]付应红, 李晓帆, 项进解.软PLC (Soft PLC) 技术、产品及控制方案探讨测控自动化.2003, 19 (12) :11-13.

[2]高金刚, 陈建春, 刘雄伟, 数控系统的软PLC系统的开发计算机测量与控制.2004, 12 (3) :254-256.

嵌入式系统相关开发个人简历 篇5

嵌入式系统相关开发个人简历范文 姓 名： 个人简历 年 龄： 21 户口所在： 广东省 国 籍： 中国 民 族： 汉族 求职意向 人才类型： 普通求职 应聘职位： 嵌入式软硬件开发：嵌入式系统相关开发 工作年限： 0 职 称： 无职称 求职类型： 实习 可到职日期： 随时 月薪要求： ～2499元 希望工作地区： 广州，深圳，珠海 毕业院校： 华南理工大学广州学院 最高学历： 本科 获得学位: 毕业日期： -07 专 业 一： 自动化 起始年月 终止年月 学校（机构） 所学专业 获得证书 证书编号 语言能力 外语： 英语 一般 粤语水平： 一般 其它外语能力： 国语水平： 精通 工作能力及其他专长 国家专利（已受理） 竞赛奖项                                             个人荣誉奖项 全国软件和信息技术专业人才大赛广东省二等奖                     20 广东省优秀共青团员 广州市花都区青少年创新大赛三等奖                                 校级优秀共青团干部 广东省大学生电子设计竞赛三等奖                           20 国家励志奖学金 中国大学生物联网创新大赛广东省一等奖                               学校二等奖学金 大学生创新创业训练计划项目--通过                                学校优秀学生干部 个人自传 乐观开朗，严以律己，以诚待人，能吃苦耐劳，工作积极主动，用行动来证明自己。在校期间担 任学生干部，获得多项个人荣誉奖项，学习成绩专业排名第二。参加多项科技学术项目和竞赛并获得 奖项，有团队合作精神，能自学并解决技术上一般性问题，对自己专业有浓厚的兴趣。职业目标是坚 持从事电子/互联网产品类的工作，用自己的行动来实现所学的价值。

嵌入式软件:磨练开发质量 篇6

近年来，因汽车设备中的软件出了问题导致的召回事件时有发生，很多企业都因为产品中软件的质量问题，而对整个业务造成了重大的伤害。对于嵌入式产品来说，产品中软件的质量至关重要。物联网强调的不是一个孤立的解决方案，而是一个更大的系统组件——可以通过定制或者调整来满足个人用户或企业的个性化需求。为了实现这一目标，必须借助软件、微电子原件、传感器和机械技术等创新成果的全面整合。

嵌入式软件系统结构越来越复杂，嵌入式软件的开发也变成复杂的系统工程。早期的嵌入式系统开发者多是电子工程、自动控制等领域的工程师，软件基本上都是用汇编语言实现的。近年来，随着物联网的发展，嵌入式系统的功能要求也越来越多样化，而安全性、可靠性、响应速度、功耗等要求也越来越高，从软硬件系统与平台选择、设计、开发到测试与集成，整个过程都是软硬件并行交互进行的，因此，嵌入式软件开发已经成为一项很复杂的系统工程，其开发必须遵循系统工程和软件工程的要求。

IBM软件集团Rational全球系统平台开发及嵌入式系统副总裁Meg Selfe表示：“企业在打造软件开发与交付实力时，不仅要着眼于功能创新，还应以系统工程的视角，使得软件构件与日趋复杂的电子、电气、机械等子系统智能融合，并且与其他智慧的系统实现高度互联，软件开发环境和平台正是实现软件创新的基础。以汽车行业为例，通用汽车基于Rational平台上进行软硬件的开发，从设计到上市仅用了29个月。而在过去，这样的新车项目需要花费5到10年时间才能投放市场。”据了解，众多国内汽车厂商正在采用Rational产品来开发嵌入式应用程序，用自主创新的信息技术更好地管理客户和市场需求，并进行建模编程，完成自动化的功能测试，用户可借助Rational的软件开发技术有效实现开发过程中的投资回报最大化。

据了解，IBM在嵌入式方向关注五个重点领域，即汽车、飞机航空、电子业、核电等能源行业、电信行业，分为产品本身的发展、产品与产品之间的互动，以及系统上的系统这三个层次。Rational以Jazz平台为基础的协同和集成软件平台为嵌入式软件开发提供了一个良好的交付平台，它有助于企业专注于软件开发，创造出更加强大的差异化功能。此外，Rational还提供了一些重要的系统工程解决方案，比如需求工程、整合变更管理、模型驱动系统开发和产品组合管理等，帮助企业更好地管理软件开发的成本与交付时间，确保制造商在正确的时间将产品推向市场。

在复杂的嵌入系统软件开发过程中，好的软件开发方法和软件治理手段对提高产品的质量是非常必要的。因此，嵌入式软件开发必须磨练内功，才能跟上瞬息万变的信息化社会步伐。

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广东物联网实施意见出台

广东日前正式出台了《关于加快发展物联网建设智慧广东的实施意见》，进一步细化了未来广东在加快物联网发展及推动智慧广东建设方面的内容和措施。目前，广东正在重点实施智慧广州、智慧深圳等智慧城市试点，和智慧南海、智慧石龙等智慧城镇试点。

对于“十二五”时期物联网的发展目标，《意见》表示，到2012年，广东物联网产业总产值超1000亿元，规模以上企业超过1000家，发明专利受理和技术标准超过1000项，机器对机器(M2M)应用终端数量超过1000万台。到2015年，在无线射频识别(RFID)、传感器、短距离无线通信和网络、M2M和嵌入式系统等重点设备制造领域将建成一批产业集群，形成国内重要的产业基地;培育一批在国内具有较大影响力的系统集成企业，扶持一批具有创新商业模式的网络运营服务企业，集聚一批具有自主知识产权、占领技术高端的创新型企业。

《意见》指出，在技术方面，将重点突破物联网芯片、RFID、光纤传感、各种传感器融合、嵌入式智能装备、物联网IP组网等关键技术，以及物联网的相关标准、交换接口、信息安全、云计算协同等共性技术。

《意见》表示，将选择一批技术先进、带动和支撑作用强的物联网重大项目纳入广东省重点项目规划和年度实施计划，并大力推进实施。充分利用现有战略性新兴产业、产学研、技术改造、现代服务业等财政专项资金，支持物联网发展。同时，支持物联网核心技术研发和产业化，开展公共服务平台建设，扶持物联网重点项目应用试点。

在广东，汇集着一大批与物联网产业相关的信息技术产业的上市公司，包括东信和平、远望谷、中兴通讯、长城电脑、飞马国际、怡亚通、沃尔核材、粤富华、长园集团、智光电气、科陆电子、远光软件、广电运通、御银股份、超声电子、世纪鼎利、达华智能等。

物联网产业“十二五”规划构架已成型

物联网“十二五”规划课题组核心成员日前透露，由工业和信息化部主导的《物联网产业“十二五”规划》已完成起草工作，现已进入最后论证阶段，其基本构架已成型。

根据国家“十二五”规划纲要，智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事是物联网产业重点发展的十大领域，《物联网产业“十二五”规划》或将对这些领域给出针对性的专项规划。

嵌入式专家引导系统的开发与应用 篇7

关键词：模拟驾驶,专家引导,开发流程,帮助脚本

一、专家引导系统的开发流程设计

在地铁客车模拟驾驶系统运行期间,专家引导管理模块作为实训系统的子功能被相应的软件接口调用,它会加载本次实训任务对应的帮助脚本数据,生成一系列的流程对象,之后在程序运行过程中收集流程对象反馈的结果。

流程图如图1。

二、专家引导系统的功能实现

专家引导系统做为实训系统的一个插件模块,嵌入其中可以很方便的由实训系统调用。程序运行后,读取配置文件,加载专家引导系统,专家引导系统会读取相应的脚本数据,准备本次实训的作业操作流程。

专家引导系统由两部分组成。

第一部分是XML语言编写的帮助脚本。

信息内容包含了指导操作的方法、所需操作设备的位置、应产生的现象、设备运行的实时状态、操纵结果等。依照需求文档,形成了系统的总体设计方案,并充分考虑了系统网络接口、系统相关软硬件环境及各模块系统的关系。

第二部分是C++ 语言编写的专家引导管理模块 (其中使用了QT程序开发包中的功能模块 - 库)。

流程管理主程序包括以下几个部分:

1、专家提示框的绘制函数

整个专家提醒的最主要的函数,实现文字,背景和边框的绘制。

2、接收函数

专家提示框中文字的来源,包含计算文字区域和文字位置的调整,还有文字的分割。

3、专家提示的接口

4、计算文字区域的大小,高度增加,防止文字和跳过按钮重合

5、调整位置

前者作为后者的驱动数据,后者将解析这些驱动数据,生成流程对象,维护整个作业操作流程。

采用“专家引导、学员跟随”的方式,专家系统以引导栏的方式给出每一步的操作提示,学员根据提示进行演练,学习兴趣更高。

学员可根据右下角的引导信息进行操作演练,列车启动示例如图2。

三、应用

1、项目前景广阔。

项目的成功研制填补国内城轨培训方面情景化专家引导模拟 驾驶教学、实 训、考核一次,标志着它在 虚拟仿真实训教学领域将达到国内领先水平。按目前状况发展,城市轨道交通人才培养远不能满足人才市场需求。在地铁列车仿真实训系统中引入专家帮助系统市场前景十分广阔。

2、基于软件平台,接口灵活,应用行业广泛。

专家引导系统搭载于软件平台,接口灵活,只需在原有软件基础上嵌入即可,不仅可以应用于城市轨道交通仿真培训,而且还可应用于铁道培训、航空航天、石油化工、军事电力等需熟练工种的行业,应用广泛。

四、改进

现已开发成功的专家引导模式仅限于文字提示,表现形式较为单一。专家引导目前只有对应的文字提示,在刚接触实训系统的前期,通过文字描述引导学员,学员可能需要花费一些时间去适应提示的内容,此种表现形式不够直观,。以学校地铁模拟驾驶软件为例,学员在进行实训时,右下角只显示下一步操作的提示,这样使初学学员需要花费一部分时间寻找相关操作位置,造成时间的浪费,不够直观、生动。

而现今,许多软件系统采用声、光、图标等直观方式进行引导,这使学员能够快速定位下部操作位置,从而更加节省实训效率,更加提高培训效率。

文字与指示图标相配合引导系统示例如图3。

改进的方面如下:

1、自由化

目前的专家引导系统是按照“标准作业”流程设计的,即必须按照规定的流程来进行操作,但实际上某些流程是不区分先后顺序的,所以引导系统下一步会向开放化、自由化方向发展,达到更合理,贴合实际的引导效果。

2、人性化

通过文字、声音、发光等动态提示的方式进行引导改良,让学员进入实训系统后,可以很容易的通过直观指示完成相应的步骤,降低“上手难度”,增加易用性。

3、应用领域扩大

嵌入式系统开发 篇8

嵌入式系统的关键是由一个或几个预先设定编程好的,用来完成少数特定任务的微处理器或者单片机组成。嵌入式系统所设定的系统软件是不会轻易改变的,所以通有很大区别。

1 嵌入式系统的发展历史

20世纪70年代随着单片机的出现,各种嵌入式微处理器逐渐产生,微控制器被广泛应用到众多领域,这也带来了嵌入式技术30年的蓬勃发展。嵌入式技术最早是因为单片机的出现,被广泛应用到信息通信技术、汽车技术、工业机器、家电设施等众多领域,人们可以通过内嵌特定的装置来达到理想的使用功能,这也使得各种设备在使用时更加安全、便捷、节能、环保。那时的设备已经达到了初步的嵌入式技术要求,但是所使用的是8位芯片以及单线程程序,所以也不能称之为“系统”。

最早的单片机是Intel公司的8048,它出现在1976年。在8048基础上又研制成功了8051单片机,51系列的单片机可以说是迄今为止较为成功的技术,它被广泛应用到众多的领域。8051也成为了单片机历史上最值得纪念的伟大成果。

从80年代开始,嵌入式编程人员开始用商业级的操作系统来编写嵌入式系统操作程序。这大大缩短了编程开发所用的时间周期,由此也降低了开发费用,提高了开发效率。这个时期的操作系统实际上是一个实时核,其中包含了众多的传统操作系统特征,例如任务管理、任务间通讯、内存管理、间断支持等功能。但那时的操作系统已经可以被称为“嵌入式系统”了。

90年代随着计算机技术的飞跃更新,嵌入式系统的应用也越发广泛和功能细化,这也就对嵌入式系统的要求更加高端化、具体化、程式化。随着实时性要求水平的不断提升,软件规模的不断扩大,在众多研究者的努力下,该技术逐渐成长为实时多任务操作系统,随着国际的大规模推广应用,成为嵌入式系统的主流技术。在这期间嵌入式系统也逐渐被各大相关企业重视,纷纷大力开发自己的嵌入式系统。除了传统的几家老牌公司外,还出现了Palm OS、WinCE、嵌入式Linux、Lynx、Nucleux以及国内的Hopen、Delta OS等嵌入式操作系统[1]。

2 嵌入式系统的特点

嵌入式系统应用热潮的产生原因主要包括以下几点:第一,芯片技术的发展和提升,使得单个芯片拥有了更为强大的处理功能,其应用的领域也可以通过不同集成接口得以推广扩大,这也使得众多的芯片生产厂商将开发重心投入到嵌入式系统开发上来。第二,满足市场需求的不断变化。由于现在人们对于产品的安全性、便捷性、稳定性、可靠性和低成本性的要求,嵌入式系统无疑是最好的选择,它可以预先设计特定编程来完成这些特殊功能。因此,嵌入式系统逐渐从纯硬件实现和使用通用计算机实现中脱颖而出,成为广大生产商和用户广为关注的焦点[2]。嵌入式系统具备以下几点特征。

2.1 系统内核小

嵌入式系统通常被应用到较小的设施设备上,其具有的系统资源相对有限,所以其系统内核较之传统的操作系统要小很多。

2.2 专用性强

嵌入式系统是为实现特定功能而设计编程的,具有极强的专用性,他的软件系统和硬件功能紧密结合,没有严格在同一机型、同一产品上进行操作,也要根据硬件设置的不同来进行不断的修改更新。

2.3 系统精练

由于嵌入式系统的系统软件和应用软件紧密融合,没有明确的区分,在功能设计上也就不要求进行复杂的编程,因此其操作系统就变得非常精练,生产成本也大大降低,此外也有利于系统的安全操作。

除以上特征外,嵌入式系统还具备较高的实时性和开发标准化等优点。

3 嵌入式系统的组成

嵌入式系统的主要组成包括硬件设备和软件系统两个层面。

3.1 嵌入式系统的硬件组成

嵌入式系统的硬件组成包括硬件层中嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和1/O接口(A/D、D/A、1/O)等[3]。

3.2 嵌入式系统的软件组成

系统软件层由实时多任务操作系统(Real-time Operation System,RTOS)、文件系统、图形用户接口(Graphic User Interface,GUI)、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台[4]。

4 结束语

科技的发展带动着技术应用领域的不断进步,嵌入式系统的产生与迅猛发展,处处体现着科学技术进步推动的身影。随着嵌入式系统应用层面的不断扩大,给人们带来的工作和生活方面的便利性也被极大地发挥出来。嵌入式系统核心技术的开发与创新,也将随着人们生产生活需求

摘要：嵌入式系统是一个以计算机为硬件基础,以应用程序为软件中心,兼具软硬件都可裁剪特点的专用计算机系统。该系统适用于对功能、尺寸、成本、可靠性、能耗等具有严格要求的操作系统。嵌入式系统一般可以分为嵌入式微处理器、嵌入式操作系统、配套硬件设备以及系统用户四部分,主要为了实现对其他设备进行监督、控制、管理等目的。嵌入式系统广泛应用于所有带有数字接口的设备中,包括手表、汽车、电视、录像机、手机等众多设备。

关键词：嵌入式系统,关键技术,开发应用

参考文献

[1]夏玮玮.嵌入式系统关键技术分析与开发应用[J].业界论坛,2003,(02):7-11.

[2]廖娜.嵌入式系统关键技术分析与开发应用探讨[J].电子测试,2013,(07):86-87.

[3]耿玉菊.嵌入式系统开发技术[J].牡丹江教育学报,2009,(01):126.

嵌入式系统开发 篇9

进入21世纪以来随着芯片技术、网络技术和计算机技术的进步, 嵌入式系统的发展也进入了一个崭新的阶段, 它继承了整个PC机时期的技术成就。特别是近年来, 嵌入式技术随着手机、MP3、数码相机、数字电视、智能家居的广泛应用得到了蓬勃发展, 并逐步向工业控制领域发展, 微小型手持式控制器正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式。嵌入式系统已经在移动通信、医疗电子、工业控制、仪器仪表、军事国防等领域得到了广泛应用。从某一个角度来看, 嵌入式系统可应用于人类工作与生活的各个领域, 具有极其广阔的应用前景。近年来有越来越多的电子产业公司将生产线设置于第三地, 以求降低成本, 根据保守统计, 每年也有数万名的工程师往返两地进行出差, 大部分皆为进行设计电路修改的工作, 除了工程人员往返两地的交通工具支出外, 所耗费的时间也占了大部分, 各公司无不希望能够减少上述的支出, 通过仪器的测量立刻将电路波形信号的详细信息提供给两地的设计工程师, 使其了解问题的所在, 并在第一时间内着手修改电路设计的工作, 缩短开发的时程, 提升研发团队设计工作全面数字化、信息化以及监控网络化的能力, 而这也是本研究的动机, 并根据设计与实作测量电子实验的远程电子测量系统, 作为学习电子测量系统的目标。

而本研究尝试将电路所测量到的输出信号数字化再配合网络传输功能, 形成远程电子测量系统。完成电子测量系统的电路研究与制作, 期许能运用便宜的成本完成现今昂贵的电子测量仪器。将模拟信号转换成数字信号, 再通过嵌入式开发板以网络传输信号波形, 让远程设计工程师随时都能得到所设计电路的相关信息。

嵌入式远程电子测量系统的设计

当一个电子测量系统测量信号的时候, 所测量的信号往往会参杂一些非本研究所希望测量到的干扰信号即为噪声, 当在进行波形观察的时候噪声往往会造成波形信号判断上的误导, 而噪声主要是测量信号与测量系统电路非匹配、电压源不稳定与周边信号互相干扰等产生的, 而抑制噪声的方法可分为硬件端的噪声抑制与软件端的数字信号处理来降低噪声, 希望能够提升所测量到波形的质量与准确度, 本研究通过无限脉冲响应数字滤波器 (IIR) 过滤噪声、重复测量取平均计算与平滑方程式计算信号等方法来针对噪声做计算与实际测量, 并与原始波形做比较找出各种方法的差异, 以及系统在计算上所耗费的时间, 并且结合上述方法来找出最佳的抑制噪声方法, 提升远程电子测量系统的测量波形的质量。

本研究使用嵌入式开发板取代了计算机的功能, 嵌入式开发板与外部自行设计的测量系统模块通过GPIO进行数据的传输, 并可通过嵌入式开发板上的键盘来设定相关信息的参数, 而所测量到的波形可直接在嵌入式开发板的LCM屏幕上展示出来, 通过网络的传输可将嵌入式开发板所测量到的波形传送至远程服务器端。在嵌入式开发板上面已经有了完整以太网络的功能以及TCP/IP的通信模块, 与完整的程序开发环境, 相较而言利用这种嵌入式开发板来做网络以及数据的管理与传输会相当方便, 以及内含精简的uCLinux作业系统可以同时执行网络与控制等不同的多个程序, 再加上嵌入式系统的体积与成本的关系, 可以更加节省开发的负担。

本研究将系统分为ADC、DAC与控制模块三大部分, ADC模块主要的功能是将外部的模拟信号转换成数字信号提供嵌入式板端的接收与处理, 例如示波器便是使用ADC模块来设计, DAC模块则是将嵌入式系统的数字信号转换成模拟信号送出提供外部使用, 如电源供应器与信号发生器, 而控制模块负责管理ADC与DAC模块, 除了协调每个时段中由那个模块与嵌入开发式板进行沟通传送数据以及避免造成互抢资源的情况发生外, 未与嵌入式板沟通的模块外围控制也是由控制模块来负责控制分配。

本研究在嵌入式开发板使用了μCLinux操作系统, 由于μCLinux相当精简所以整个操作系统所占内存空间非常小, 所以非常适合放在内存容量有限的嵌入式开发板, 并且嵌入式系统通常为了提高系统的可移植性, 往往采用HAL (Hardware Abstraction Layer) 与BSP (Board Support Package) 的底层结构设计, HAL提供了与设备无关的特性, 遮盖了不同平台硬件的差异, 像作业系统的上层提供了一套统一的接口, 并隐藏各种与硬件有关的细节保证了整个系统的可移植性。

软件模块分成嵌入式开发板μCLinux操作系统下接收数据程序部分以及远程服务器端监控软件两部分。

最后本研究使用了窗口化的程序写作来设计系统使用接口, 图1中表示远程电子测量系统图的操作接口图, 左上方是信号发生器所产生的波形预览, 使用者可直接在画面上针对所产生的波形做修改, 而在左下方则为信号发生器的相关参数设定, 如振幅大小, 带宽与基本波形架构选取等功能。右上方所观察到的波形即为示波器所测量到外部信号, 左下方则是示波器的功能选项, 在最下方的横轴即为电源供应器的设定, 用户可通过鼠标直接拉选欲输出的电压值。

系统降噪比较

本研究在示波器模块的信号观察结果中发现所测量的信号带有些许的噪声, 噪声的产生不外乎为电路的不匹配、信号本身受到外界干扰, 示波器电压源不干净等等, 由于在示波器模块中, 数字模拟转换芯片前端需经过两层的电路, 一层为信号压缩电路, 另一层为信号位移电路, 这两层皆会造成噪声产生的可能。在本研究将以软件方法实现无限脉冲响应数位滤波器 (IIR) 信号处理、重复测量取平均抑制噪声方法、平滑方程序重新计算信号等方法针对所测量到的信号做噪声抑制, 并且探讨各种方法的优劣并加以改善与结合, 进而提升测量波形的质量, 使嵌入式远端电子测量系统能够达到完善的境界。

嵌入式系统开发 篇10

对于煤矿生产而言, 探测设备主要应用于矿井井下环境, 其主要的功能在于能够对煤矿矿井井下的环境进行数据化的分析与处理, 而实现真正意义上的高效井下作业。煤矿生产属于能源开采行业之一, 对于能源的有效以及高效开采是煤矿企业追求的核心。因此, 能够开发井下的探测设备, 并以此作为有效利用的基础核心, 也是未来煤矿企业进行高效生产的重要因素之一。对于探测设备而言, 必须是比较轻易的小型设备。受到煤矿井下环境的影响, 探测设备需要满足小型化、抗腐蚀化以及满足井下恶劣环境等多个苛刻条件。此外, 在技术方面, 由于探测设备的小型化也限制了其采用的技术必须为单片机, 并需要采用的是嵌入式系统的开发技术。本文将重点分析探测设备的嵌入式系统开发。

2 嵌入式系统简析 (Analysis of embedded systems)

对于单片机而言, 嵌入式系统的理念并不陌生。两者是一种相互依存的关系, 通过一定的技术结合分析, 从而剖析嵌入式系统在单片机硬件上的应用, 能够更加符合其技术特点, 从而将技术效果发挥到最佳。从理论概念分析, 嵌入式系统实际上依然是一种计算机系统, 只是嵌入式系统具有其专门的应用型。从技术角度分析, 嵌入式系统主要控制中央处理器中的ROM控制板, 然后进行程序写入与嵌套。在实际的技术操作中, 一般的小型具备计算能力的设备, 都能够采用嵌入式系统。只是为了能够满足不同设备的需求, 嵌入式系统会采取不同的程序设置, 其复杂程度也会有所不同。例如微波炉以及汽车的内置电器设备等, 其嵌入式系统还会包含操作系统, 从而满足用户对于基本单片机的多功能操作要求。但是, 在日常生活中, 嵌入式系统依然以单独的程序来进行整个逻辑的控制[1]。

随着芯片技术的不断发展, 嵌入式技术得以更加广泛的应用, 并使其系统设备具有更强更具体化的处理能力。那么, 对于现代化的嵌入式系统而言, 其主要具有哪些特点呢[2]?

第一, 嵌入式系统的系统内核趋于小型化。小型化的原因主要是因为嵌入式系统主要应用于一些比较小的电子设备, 其系统的使用资源相对较少, 而所需要的功能也会相对减少。因此, 与传统的操作系统相比, 嵌入式系统的内核要简单许多。

第二, 嵌入式系统的专用性更强。嵌入式系统与传统的操作系统相对, 虽然功能比较少, 并且能实现的功能也很局限。但是, 其专用性却非常强。

第三, 嵌入式系统更见简易化。由于嵌入式系统的单方面功能性, 对于其系统内的软件区别并不明显, 也就是不会存在应用软件与系统软件的区别。从功能的角度分析, 其系统内部设计的比较简单, 不过也因此体现了其专用性。

第四, 嵌入式系统具有非常高的实时性, 这也是系统的基本要求。

第五, 嵌入式系统与硬件设备一般都是固化在一起的。也就是为了能够提高硬件系统运行的速度和可靠性, 从而对系统进行固化处理。

总之, 对于嵌入式系统而言, 其功能并不强大, 但是却具有非常强大的专用性。针对性非常强大, 但是缺乏一定的应变性。当任务发生改变的时候, 升级麻烦, 需要进行大规模的改动。

3 嵌入式系统的组成和设计 (The composition and design of embedded system)

对于一个嵌入式系统而言, 其主要的组成部分包括计算机的操作系统以及执行装置。其中, 嵌入式的计算机操作系统是整个系统的核心过程, 其中包括主要的硬件设备, 中间设备以及系统的软件等。对于执行装置而言, 主要是嵌入式计算机系统的操作对象, 也就是系统的可控对象。可控对象通过接受嵌入式系统的命令, 从而进行一定的操作并执行。执行装置的复杂程度不一样, 针对不同的应用要求有着不一样的复杂程度的设计需求[3]。

首先, 嵌入式系统的硬件层。与计算机网络的分层结构类似, 嵌入式系统的主要层为硬件层。硬件层是嵌入式系统的硬件设备, 其中主要包括微型处理器, ROM、接口设备等。硬件层中如果添加电源电路以及时钟电路等, 就会形成一个嵌入式的核心控制模块。

其次, 嵌入式系统的中间层。中间层也被称为是嵌入式系统的硬件抽象层。硬件抽象层的主要目的就能将硬件与软件层分开, 从而使得系统的启动与运行具有相对独立性。采用中间层的设计, 开发与设计人员可以不用考虑硬件层, 从而使得开发工作更加简单。

最后, 是嵌入式系统的系统软件层。软件层是嵌入式系统的主要组成部分, 虽然软件层的设计最为复杂, 但是却能够实现真正的功能。但是, 实际上, 嵌入式系统的真正软件层只有系统软件, 也就是嵌入式系统的操作系统。

4 基于嵌入式系统的煤矿探测设备开发 (Embeddedsystem development based on mine detection equipment)

通过以上对嵌入式系统的功能以及组成等进行研究, 可以分析出嵌入式系统的主要优势在于功能的专用性, 并且其体积比较小, 能够适用于特殊环境中使用。对于煤矿的生产中应用而言, 其主要的优势就是能够在矿井下进行合理分步。煤矿矿井下的主要设备就是探测设备, 其主要的核心应用理念就是单片机原理, 而采用的技术则是嵌入式系统开发技术。下面就对基于嵌入式系统的探测设备的开发进行分析。

第一, 煤矿矿井下的工作环境比较特殊, 对于探测设备而言, 一定要满足小体积。而嵌入式系统的主要优势就在于能够实现小体积化, 并通过嵌入式的方式, 将功能专用化, 从而实现探测设备的物理条件要求。

第二, 由于探测设备需要不断进行位置的改变, 因为在煤矿矿井下, 环境容易发生改变, 因此由于嵌入式系统具有开放性, 并可以满足可装卸性。

第三, 煤矿井下的探测设备一定要满足实时性, 而嵌入式系统也具备这样的特点。其中EOS的实时性是比较强的, 能满足矿井下的探测设备中。

第四, 煤矿井下的探测设备一定要采用统一的接口, 由于嵌入式系统的硬件与软件的绑定关系, 一旦一个因素发生变化, 另一因素也会随着改变。因此, 对于煤矿井下的设备而言, 一定要采用统一的接口。

第五, 处于井下的探测设备, 其操作界面以及操作手法一定要简单易行, 最好能够采用荧光的显示器, 以便在黑暗的井下, 也能够保证施工人员的正常操作。

总之, 对于煤矿矿井下的探测设备的开发, 必然要建立在强大的嵌入式系统技术的基础之上的。对于矿井下的探测设备, 其主要的目的是能通过探测数据来提高煤矿生产的效率。探测设备实际上就是单片机, 而单片机的主要系统就是采用的嵌入式系统。能够实现嵌入式系统的嵌入, 就是因为嵌入式系统的功能优势与特点, 从而实现了井下的探测设备。

5 结论 (Conclusion)

本文从嵌入式系统的开发进行研究, 嵌入式系统的功能特点以及功能优势, 使其在矿井下的恶劣环境中, 也能够使用。探测设备需要满足一些必要的物理条件, 比如体积小等。而嵌入式系统, 由于只是采用了最为基本的硬件设备, 其内部的操作系统也是单纯的逻辑结构, 并不存在逻辑软件与系统软件的区别。因此, 嵌入式系统在一定程度上可以减少其体积上的设计。但是, 由于嵌入式系统的功能单一, 也就是所谓的专用性。因此, 每个探测器的设计都需要进行统一方案的执行, 采用统一的接口。只有如此, 煤矿井下的探测设备才能够得以有效利用。

参考文献

[1]李金麒, 徐建平.嵌入式系统软件可靠性设计与测试方法[J], 计算机系统应用, 2013 (01) :74-78.

[2]杜时英.加速度传感器在嵌入式系统中的电路搭建及驱动的实现[J], 计算机时代, 2013 (01) :30-31.

嵌入式多媒体开发平台的设计 篇11

关键词：嵌入式；多媒体；开发平台

中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 06-0000-01

嵌入式系统的发展给计算机带来了新的延展空间，在嵌入式系统中将应用作为基础，通过软件与硬件的配合让系统能够与实际应用环境形成匹配，而嵌入式系统的稳定性、功耗等属性都具有严格的要求，这样就形成了专业性的计算机系统。将嵌入式系统与多媒体结合起来便形成了嵌入式多媒体，这样也大大地让多媒体设施得到了有效的精简并且良好地控制了开发成本，受到了业界的一致认可。相关数据表面嵌入式多媒体产品的年增长率维持在20%至30%，在未来这个比例还会不断提升，这也可以看出嵌入式多媒体将有着极大的发展潜力。要构建出优秀的、合格的嵌入式多媒体应用产品前提就需要打造出可靠嵌入式多媒体开发平台，因此对于相关平台设计应该给予充分的重视[1]。

一、嵌入式多媒体特点分析

相对于传统多媒体而言嵌入式多媒体具有以下优势：（1）能耗低下。相对于传统媒体而言嵌入式多媒体具有显著的低功耗特点，这主要是由于嵌入式产品中并不需要连续性的供电电源，通过低功耗硬件如低功耗CPU、电源管理芯片来对其进行优化控制从而达到节电效果。（2）高容量。与文本文件或者应用软件相比媒体文件的数据占用数据空间较大，而通过在嵌入式系统中加入大容量储存设备便能够保证基本的储存空间。（3）高度灵活性。嵌入式多媒体具有高度的灵活性，它具备多种接口，另外通过定制化可以对设备进行扩展从而满足媒体数据输入、输出的基本需求。（4）良好的处理能力。嵌入式多媒体比较于传统PC而言处理能力更强。由于嵌入式多媒体是针对于特定的应用环境所开发的，因此可以根据实际需要来对功能模块进行针对性的筛选便能够达到精简设计的效果，在增强特定功能的同时也可以对成本进行优化。（5）适用于多种多媒体标准。目前多媒体行业中具有多种格式，而嵌入式多媒体则能够满足多标准媒体类型的需求。

二、嵌入式多媒体开发平台设计分析

（一）接口设计

在进行接口设计时主要采取以下几种方案：（1）采取CPLD与现有接口进行逻辑转换。采取这种方案主要是一偶遇开发处理器与接口不能兼容，通过转换作用来保证协议可以达成一致。（2）处理芯片自身集成了接口控制芯片。例如某些处理器芯片就集成了PCMCIA接口以及触摸屏接口芯片，这样就可以对相关设备进行直接控制从而简化了实现过程。（3）采取GPIO口来对简易接口进行模拟。该方案操作较为简便并能够对相关电路进行简化，但是模拟过程中会加大CPU的占有率从而让设备的整体性能受到一定程度的制约[2]。

（二）USB调试

调试是保证多媒体开发连续进行的基本前提，针对于不同的操作系统调试方法也存在着一定的差异性。目前市场当中主流接口都是USB接口，同时USB设备种类也十分齐全，这就给USB接口调试带来了良好的应用范围。与串口技术相比首先USB调试在速度上就有极大的优势并且通过USB口可以接入多个设备。当然在USB调试过程中需要对系统架构、驱动等进行分析从而保证调试工作的顺利进行。

（三）解码技术

视频解码、音频解码等解码技术是多媒体播放的基本前提，这就要求嵌入式多媒体开发平台需要具备多种解码功能。从音频上来看除了传统的MP3、ogg等，目前AVS的应用也在不断普及，这就要求多媒体开发平台应该与AVS达成兼容，那么在设计过程中就需要对AVS解码插件进行优化设计，通过移植、整合等程序来与相关程序进行结合。

（四）引导技术

在嵌入式系统当中目前应用最为广泛的引导技术为U-boot，它基本上能够实现与任意操作系统的有效连接，但在实际应用中多用于Linux。如果要真正实现多平台应用就需要编写出不同的引导程序，这就从一定程度上加大了开发复杂程度与开发难度。采用多重引导技术就可以让相关应用在不同的平台上得到扩展从而达到资源节约的效果，GRUB、LILO等程序都是较为成熟的引导程序，但实质上是通过chain-loader的方式实现，另外这些程序一般都是应用于windows平台上，与嵌入式系统还是存在着一定的差异性，如果仅仅采用移植的方法又会出现兼容性问题，而Xloader则带来了良好的解决方案，通过闪存加载来进行引导。

以下为具体设计方案阐述：（1）硬件电路设计。其中主要包括了电源、SDRAM以及闪存采用CF控制器以及CPLD来对相关电路进行逻辑控制，借助CPLD来实现相关接口兼容并对电路进行仿真验证。（2）播放器设计。基于TCPMP原理对相关AVS解码程序进行针对性修改从而将其嵌入于播放器中从而让播放器能够支持AVS解码。（3）引导设计。以E-boot为基础来对引导程序进行移植并将相关模块进行分割。将引导程序分为两部分，一部分实现USB下载另外一部分在KITL层中加入调试功能[3]。

三、结束语

嵌入式多媒体未来还会有更大的发展空间，在进行平台设计过程中通过对硬件电路设计、播放器设计以及引导设计进行优化从而保证整个平台的兼容性让应用质量得到保证。

参考文献：

[1]黄金明，宋明慧.基于SPCE061A的SPI通信的实现[J].电子技术，2010（Z3）.

[2]杨于镭.基于ARM的Samsung S3C44B0X触摸屏接口设计[J].计算机应用，2011（09）.

嵌入式系统开发 篇12

关键词：嵌入式系统,WindowsCE,Boot Loader

Windows CE5.0是微软公司向嵌入式领域推出的一款操作系统。它最大程度继承了桌面版Windows操作系统的功能, 又副入了新特性, 以适应嵌入式领域的情况和要求。无论是商业应用需求, 还是人们的多媒体消费需求, 都能被采用CE操作系统的设备很轻松的满足。最新的5.0版本, 在实时性和稳定性上有大幅度提高, 广泛地被平板电脑、数码相机、彩屏手机、PDA等多种高性能产品采用。CE并不是一个通用的安装版操作系统, 在嵌入式硬件设备世界里, 一款CE系统通常只会针对某一种硬件平台生成。所以, 作为原始设备生产商, 必须根据自己的硬件平台和应用场合定制CE, 最主要的工作就是编写适合于自己的板级支持包 (BSP) 。在BSP中, 包含了一个重要的组成部分——Boot Loader。创建一功能完善的BootLoader, 是开发Win CE系统的第一步, 也是关键的一步。

1 Boot Loader的实现原理

Boot Loader是定制Windows CE操作系统过程中一个重要的开发环节。Boot Loader的作用正如名字中的两个单词:Boot, 即引导系统, 如果基于CE的产品采用BIOS实现硬件初始化和配置, 那么Boot Loader只需引导软件系统。如果没有采用BIOS, 那么Boot Loader的作用还包括实现BIOS的基本功能;Loader, 即加载操作系统, 在整个系统正常启动后Boot Loader通过不同的方式加载CE的内核文件nk.bin。当Boot Loader把nk.bin解压到RAM后就把CPU控制权交给CE内核。

根据一般的Boot Loader源码来分析一下Boot Loader的组成:

Boot Loader由两部分组成:OEM启动代码 (OEM startup code) 和主代码 (main code) 。OEM启动代码是最先执行的部分, 它的功能是初始化内存寄存器、设置CPU频率、初始化高速缓存等。之后它跳转到主代码中执行。一般OEM启动代码都是用汇编编写。主代码一般用C语言编写, 它负责其它所有任务, 在执行的同时还能够将执行的相关信息显示在屏幕上。一般添加公司LOGO或者其它启动LOGO都在此修改。

一般的Boot Loader的执行流程见下图:

上图中每个函数的功能如下:

Start Up () :CPU最先执行的函数。也就是启动代码。

Boot Loader Main () :先后调用Kernel Relocate、OEMDebug Init、OEMPlatform Init、OEMPreDownload等函数。此函数源码文件路径为%_WINCEROOT%publiccommonoakdriversethd bgblcommon。

OEMDebug Init () :初始化窗口。

OEMPlatform Init () :执行特定平台的初始化工作, 如一些驱动程序。

OEMPre Download () :做下载前的准备工作。一般用于反馈给用户信息。

Download Image () :下载操作系统镜像到RAM或Flash。

OEMLaunch () :负责启动镜像。

OEMRead Data () :从远程计算机读取数据。

OEMMap Mem Addr () :专用于写Flash时使用。

OEMShow Progress () :从函数名就能看出。

OEMIs FLash Addr () :判断一个地址是否是Flash的地址。

OEMFinish Erase Flash () :判断是否完成了擦除Flash内容工作。

OEMWrite Flash () :写镜像到Flash。

OEMStart Erase Flash () :开始擦除Flash。

OEMContinue Erase Flash () :继续擦除Flash工作。

2 Boot Loader不同的作用与实现方式

Boot Loader是一段单独的程序代码, 它存放于目标平台的非易失存储介质中, 如ROM或Flash。在开发CE的过程中, 它主要用于启动硬件和下载nk.bin到目标板上, 并有一定的监控作用。一般来说, 对于Boot Loader的功能要求并不是严格定义的, 不同的场合区别很大。比如, 在PC的硬件平台上, 由于硬件启动根本就不是通过Boot Loader, 所以Boot Loader就不需对CPU加电后的初始化做任何工作;Boot Loader是最先被执行的程序, 必须包含下载CE映像文件的功能。另外, 管理监控硬件设备通常也是必须的, 因这可以极大地方便工程开发。由于Boot Loader涉及到基本的硬件操作, 如CPU的结构、指令等, 同时又涉及到以太网下载协议和策软设定的映像文件格式。

3 如何编写Boot Loader源程序

3.1 启动部分

首先要实现初台化硬件的功能。在参考板的Boot Loader目录下, 会发现一些.s文件, 可能会是init.s或reset.s等, 这样的文件是CPU加电后最先执行的代码。由于此处是用汇编语言编写的, 所以与CPU关系紧密。一般参考板CPU与开发平台CPU会是相同或同一个架构。笔者使用的是属于同一种CPU的情况, 所以对寄存器的定义和初始化流程都可以不加改动。接着就是对于平台配置的分析, 包括平台存储空间的分配、外围设备的工作设定等。一般这里的区别是非常大的。所以必须要对CPU寄存器的值作相应设定。

3.2 主控部分

从这一部分开始, 均用C语言编写。

为了增加Boot Loader对平台的控制, 一般Boot Loader都会设计成支持命令输入的方式, 通过串口来接收用户的命令。这种机制中, 如果参考板有Loader支持的话, 那么可以自己添加有实用价值的命令, 完成一些需要的功能。

一般在平台调试完毕后, 可以在不用人工干预的情况下自动加载CE;而在调试阶段, 基本上是通过Loader所支持的命令来进行操作的。提供足够丰富的命令, 能极大简化和全面测试开发平台。

3.3 下载部分

在用Platform Builder编译生成CE的映像文件后, 接下来就需将文件下载到目标板上。如果说硬件调试功能可由其它程序代替而不放入Boot Loader中, 但是下载映像文件却是BootLoader必需的功能。

4 Boot Loader的编译、链接和下载

Boot Loader程序可以通过PB的集成编译环境编译链接, 控制文件为.bib文件。CONFIG部分:COMPRESSION是否对目标代码进行压缩;SRE是否生成格式为sre的目标代码;ROMSTART与ROMSIZE、ROMWIDTH、RO-MOFFSET共同定义开发平台上存放Boot Loader物理介质的起始地址、大小、宽度和偏移量。

结束语