嵌入式解決方案

基于嵌入式系統(tǒng)的RFID手持機(jī)系統(tǒng)方案

在基于嵌入式系統(tǒng)的RFID 手持機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以微處理器LPC2142 為主控制器，根據(jù)系統(tǒng)的需求外擴(kuò)了SRAM、Flash、SD 卡、鍵盤、LCD 顯示、聲響提示進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人機(jī)交互以及出錯(cuò)報(bào)警提示，通過(guò)USB 接口可以與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，背光模塊可以為L(zhǎng)CD 和鍵盤提供背光，電壓檢測(cè)模塊通過(guò)核心處理器的A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電池電壓的檢測(cè)，從而間接檢測(cè)出電池的剩余電量，RF 模塊能夠進(jìn)行讀寫器與標(biāo)簽之間射頻信號(hào)的收發(fā)，通過(guò)JTAG 接口可以進(jìn)行程序的調(diào)試與下載。電源部分可以為系統(tǒng)中需要電源的各個(gè)模塊提供電源，這是本文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。

嵌入式智能平臺(tái)在醫(yī)療儀器行業(yè)的應(yīng)用方案

"EVOC"嵌入式智能平臺(tái)在醫(yī)療儀器行業(yè)的應(yīng)用。系統(tǒng)一般由多臺(tái)監(jiān)護(hù)儀和一臺(tái)中央護(hù)士工作站組成，監(jiān)護(hù)儀采用"EVOC"104-1541CLDN型全功能嵌入式工業(yè)主板為核心操作平臺(tái)。該主板僅有手掌的一半大小，板上集成了超低功耗的NS GX 300MHz CPU處理芯片、 SDRAM、CRT/LCD控制、10/100Mbps網(wǎng)絡(luò)接口、Compact Flash、IDE、FDD、兩串一并、二個(gè)USB、一個(gè)115Kbps IrDA紅外接口、1~255秒可編程看門狗定時(shí)器、PS2 鍵盤和鼠標(biāo)，支持國(guó)內(nèi)醫(yī)療行業(yè)最通用的PC/104接口，系統(tǒng)通過(guò)該接口擴(kuò)展的用戶板完成包括血壓、血氧、體溫、呼吸等一系列傳感探測(cè)器的信號(hào)采集，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，最后結(jié)果可經(jīng)由多種形式輸出。該平臺(tái)支持高精度LCD和VGA兩種顯示模式，在板視頻最大分辨率可達(dá)1024*768，支持通用的熱敏打印接口，并可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串口與中央護(hù)士工作站相互通訊。在平臺(tái)操作系統(tǒng)的選擇方面，我們給予客戶更多的自由度，打破了傳統(tǒng)多參數(shù)儀僅支持單一DOS操作系統(tǒng)的局限，以提供更加靈活廣泛的應(yīng)用模式。

1)可裁剪性。支持開放性和可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。

2)強(qiáng)實(shí)時(shí)性。EOS實(shí)時(shí)性一般較強(qiáng)，可用于各種設(shè)備控制中。

3)統(tǒng)一的接口。提供設(shè)備統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)接口。

4)操作方便、簡(jiǎn)單、提供友好的圖形GUI和圖形界面，追求易學(xué)易用。

提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP協(xié)議及其他協(xié)議，提供TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪問(wèn)層接口，為各種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備預(yù)留接口。

5)強(qiáng)穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運(yùn)行就不需要用戶過(guò)多的干預(yù)、這就要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的EOS具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口一般不提供操作命令，它通過(guò)系統(tǒng)的調(diào)用命令向用戶程序提供服務(wù)。

6)固化代碼。在嵌入式系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的ROM中。

7)更好的硬件適應(yīng)性，也就是良好的移植性。

8)嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。

一個(gè)嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成， 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對(duì)象，它可以接受嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務(wù)。執(zhí)行裝置可以很簡(jiǎn)單，如手機(jī)上的一個(gè)微小型的電機(jī)，當(dāng)手機(jī)處于震動(dòng)接收狀態(tài)時(shí)打開;也可以很復(fù)雜，如SONY 智能機(jī)器狗，上面集成了多個(gè)微小型控制電機(jī)和多種傳感器，從而可以執(zhí)行各種復(fù)雜的動(dòng)作和感受各種狀態(tài)信息。

硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲(chǔ)器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用設(shè)備接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一片嵌入式處理器基礎(chǔ)上添加電源電路、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)器電路，就構(gòu)成了一個(gè)嵌入式核心控制模塊。其中操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固化在ROM中。

(1)嵌入式微處理器

嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器與通用CPU最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專用設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它將通用CPU許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)趨于小型化，同時(shí)還具有很高的效率和可靠性。

嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)可以采用馮·諾依曼體系或哈佛體系結(jié)構(gòu);指令系統(tǒng)可以選用精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)(Reduced Instruction Set Computer，RISC)和復(fù)雜指令系統(tǒng)CISC(Complex Instruction Set Computer，CISC)。RISC計(jì)算機(jī)在通道中只包含最有用的指令，確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令，從而提高了執(zhí)行效率并使CPU硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更為簡(jiǎn)單。

嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時(shí)鐘頻率和數(shù)據(jù)總線寬度，或集成了不同的外設(shè)和接口。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界嵌入式微處理器已經(jīng)超過(guò)1000多種，體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列，其中主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但與全球PC市場(chǎng)不同的是，沒(méi)有一種嵌入式微處理器可以主導(dǎo)市場(chǎng)，僅以32位的產(chǎn)品而言，就有100種以上的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器的選擇是根據(jù)具體的應(yīng)用而決定的。

(2)存儲(chǔ)器

嵌入式系統(tǒng)需要存儲(chǔ)器來(lái)存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器包含Cache、主存和輔助存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1-2所 示。

1>Cache

Cache是一種容量小、速度快的存儲(chǔ)器陣列它位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是一段時(shí)間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)。在需要進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取操作時(shí)，微處理器盡可能的從Cache中讀取數(shù)據(jù)，而不是從主存中讀取，這樣就大大改善了系統(tǒng)的性能，提高了微處理器和主存之間的數(shù)據(jù)傳輸速率。Cache的主要目標(biāo)就是:減小存儲(chǔ)器(如主存和輔助存儲(chǔ)器)給微處理器內(nèi)核造成的存儲(chǔ)器訪問(wèn)瓶頸，使處理速度更快，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。

在嵌入式系統(tǒng)中Cache全部集成在嵌入式微處理器內(nèi)，可分為數(shù)據(jù)Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同處理器而定。一般中高檔的嵌入式微處理器才會(huì)把Cache集成進(jìn)去。

2>主存

主存是嵌入式微處理器能直接訪問(wèn)的寄存器，用來(lái)存放系統(tǒng)和用戶的程序及數(shù)據(jù)。它可以位于微處理器的內(nèi)部或外部，其容量為256KB~1GB，根據(jù)具體的應(yīng)用而定，一般片內(nèi)存儲(chǔ)器容量小，速度快，片外存儲(chǔ)器容量大。

常用作主存的存儲(chǔ)器有:

ROM類 NOR Flash、EPROM和PROM等。

RAM類 SRAM、DRAM和SDRAM等。

其中NOR Flash 憑借其可擦寫次數(shù)多、存儲(chǔ)速度快、存儲(chǔ)容量大、價(jià)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。

3>輔助存儲(chǔ)器

輔助存儲(chǔ)器用來(lái)存放大數(shù)據(jù)量的程序代碼或信息，它的容量大、但讀取速度與主存相比就慢的很多，用來(lái)長(zhǎng)期保存用戶的信息。

嵌入式系統(tǒng)中常用的外存有:硬盤、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。

(3)通用設(shè)備接口和I/O接口

嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口，如A/D、D/A、I/O等，外設(shè)通過(guò)和片外其他設(shè)備的或傳感器的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)微處理器的輸入/輸出功能。每個(gè)外設(shè)通常都只有單一的功能，它可以在芯片外也可以內(nèi)置芯片中。外設(shè)的種類很多，可從一個(gè)簡(jiǎn)單的串行通信設(shè)備到非常復(fù)雜的802.11無(wú)線設(shè)備。

嵌入式系統(tǒng)中常用的通用設(shè)備接口有A/D(模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口)、D/A(數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口)，I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太網(wǎng)接口)、USB(通用串行總線接口)、音頻接口、VGA視頻輸出接口、I2C(現(xiàn)場(chǎng)總線)、SPI(串行外圍設(shè)備接口)和IrDA(紅外線接口)等。

硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層(Hardware Abstract Layer，HAL)或板級(jí)支持包(Board Support Package，BSP)，它將系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來(lái)，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動(dòng)程序與硬件無(wú)關(guān)，上層軟件開發(fā)人員無(wú)需關(guān)心底層硬件的具體情況，根據(jù)BSP 層提供的接口即可進(jìn)行開發(fā)。該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置功能。BSP具有以下兩個(gè)特點(diǎn)。

硬件相關(guān)性:因?yàn)榍度胧綄?shí)時(shí)系統(tǒng)的硬件環(huán)境具有應(yīng)用相關(guān)性，而作為上層軟 件與硬件平臺(tái)之間的接口，BSP需要為操作系統(tǒng)提供操作和控制具體硬件的方法。

操作系統(tǒng)相關(guān)性:不同的操作系統(tǒng)具有各自的軟件層次結(jié)構(gòu)，因此，不同的操作系統(tǒng)具有特定的硬件接口形式。

實(shí)際上，BSP是一個(gè)介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。設(shè)計(jì)一個(gè)完整的BSP需要完成兩部分工作:嵌入式系統(tǒng)的硬件初始化以及BSP功能，設(shè)計(jì)硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

系統(tǒng)初始化過(guò)程可以分為3個(gè)主要環(huán)節(jié)，按照自底向上、從硬件到軟件的次序依次為:片級(jí)初始化、板級(jí)初始化和系統(tǒng)級(jí)初始化。

完成嵌入式微處理器的初始化，包括設(shè)置嵌入式微處理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微處理器核心工作模式和嵌入式微處理器的局部總線模式等。片級(jí)初始化把嵌入式微處理器從上電時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)逐步設(shè)置成系統(tǒng)所要求的工作狀態(tài)。這是一個(gè)純硬件的初始化過(guò)程。

完成嵌入式微處理器以外的其他硬件設(shè)備的初始化。另外，還需設(shè)置某些軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，為隨后的系統(tǒng)級(jí)初始化和應(yīng)用程序的運(yùn)行建立硬件和軟件環(huán)境。這是一個(gè)同時(shí)包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過(guò)程。

該初始化過(guò)程以軟件初始化為主，主要進(jìn)行操作系統(tǒng)的初始化。BSP將對(duì)嵌入式微處理器的控制權(quán)轉(zhuǎn)交給嵌入式操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)完成余下的初始化操作，包含加載和初始化與硬件無(wú)關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，建立系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)，加載并初始化其他系統(tǒng)軟件模塊，如網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等。最后，操作系統(tǒng)創(chuàng)建應(yīng)用程序環(huán)境，并將控制權(quán)交給應(yīng)用程序的入口。

(2)硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

BSP的另一個(gè)主要功能是硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的初始化通常是一個(gè)從高到低的過(guò)程。盡管BSP中包含硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，但是這些設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通常不直接由BSP使用，而是在系統(tǒng)初始化過(guò)程中由BSP將他們與操作系統(tǒng)中通用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序關(guān)聯(lián)起來(lái)，并在隨后的應(yīng)用中由通用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的操作。與硬件相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序是BSP設(shè)計(jì)與開發(fā)中另一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)軟件層由實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(Real-time Operation System，RTOS)、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口(Graphic User Interface，GUI)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺(tái)。

嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operation System，EOS)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過(guò)去它主要應(yīng)用于工業(yè)控制和國(guó)防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過(guò)裝卸某些模塊來(lái)達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。已推出一些應(yīng)用比較成功的EOS產(chǎn)品系列。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及EOS的微型化和專業(yè)化，EOS開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強(qiáng)功能方向發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。EOS是相對(duì)于一般操作系統(tǒng)而言的，它除具有了一般操作系統(tǒng)最基本的功能，還有以下功能:如任務(wù)調(diào)度、同步機(jī)制、中斷處理、文件處理等。

通用操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)通常具有以下功能:

提供用戶對(duì)文件操作的命令。

提供用戶共享文件的機(jī)制。

管理文件的存儲(chǔ)介質(zhì)。

提供文件的存取控制機(jī)制，保障文件及文件系統(tǒng)的安全性。

提供文件及文件系統(tǒng)的備份和恢復(fù)功能。

提供對(duì)文件的加密和解密功能。

嵌入式文件系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，主要提供文件存儲(chǔ)、檢索和更新等功能，一般不提供保護(hù)和加密等安全機(jī)制。它以系統(tǒng)調(diào)用和命令方式提供文件的各種操作，主要有:

設(shè)置、修改對(duì)文件和目錄的存取權(quán)限。

提供建立、修改、改變和刪除目錄等服務(wù)。

提供創(chuàng)建、打開、讀寫、關(guān)閉和撤銷文件等服務(wù)。

文件系統(tǒng)的特點(diǎn):

1)兼容性。嵌入式文件系統(tǒng)通常支持幾種標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)，如FAT32、JFFS2、YAFFS等。

2)實(shí)時(shí)文件系統(tǒng)。除支持標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)外，為提高實(shí)時(shí)性，有些嵌入式文件系統(tǒng)還支持自定義的實(shí)時(shí)文件系統(tǒng)，這些文件系統(tǒng)一般采用連續(xù)的方式存儲(chǔ)文件。

3)可裁剪、可配置。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的要求選擇所需的文件系統(tǒng)，選擇所需的存儲(chǔ)介質(zhì)，配置可同時(shí)打開的最大文件數(shù)等。

4)支持多種存儲(chǔ)設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)的外存形式多樣了，嵌入式文件系統(tǒng)需方便的掛接不同存儲(chǔ)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，具有靈活的設(shè)備管理能力。同時(shí)根據(jù)不同外部存儲(chǔ)器的特點(diǎn)，嵌入式文件系統(tǒng)還需要考慮其性能、壽命等因素，發(fā)揮不同外存的優(yōu)勢(shì)，提高存儲(chǔ)設(shè)備的可靠性和使用性。

GUI的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重大成就之一，他極大地方便了非專業(yè)用戶的使用人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可用用通過(guò)窗口、菜單、按鍵等方式來(lái)方便地進(jìn)行操作。而嵌入式GUI具有下面幾個(gè)方面的基本要求:輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點(diǎn)。

嵌入式系統(tǒng)中的圖形界面，一般采用下面的幾種方法實(shí)現(xiàn):

針對(duì)特定的圖形設(shè)備輸出接口，自行開發(fā)相關(guān)的功能函數(shù)。

購(gòu)買針對(duì)特定嵌入式系統(tǒng)的圖形中間軟件包。

采用源碼開放的嵌入式GUI系統(tǒng)。

使用獨(dú)立軟件開發(fā)商提供的嵌入式GUI產(chǎn)品。

應(yīng)用軟件層是由基于實(shí)時(shí)系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制功能。功能層是要面對(duì)被控對(duì)象和用戶，為方便用戶操作，往往需要提供一個(gè)友好的人機(jī)界面。

對(duì)于一些復(fù)雜的系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期階段就要對(duì)系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，確定系統(tǒng)的功能，然后將系統(tǒng)的功能映射到整個(gè)系統(tǒng)的硬件、軟件和執(zhí)行裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，稱為系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。

嵌入式系統(tǒng)(Embedded System)--"嵌入到特定設(shè)備中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

一、定義:

嵌入式系統(tǒng)是一種"完全嵌入到受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)"。

嵌入式系統(tǒng)是相對(duì)桌面系統(tǒng)來(lái)講的，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。作為系統(tǒng)核心的微處理器又包括三類:微控制器(MCU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、嵌入式微處理器(MPU)。嵌入式比較準(zhǔn)確一個(gè)定義如下:系統(tǒng)以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

二、說(shuō)明:

受控器件:

1.消費(fèi)電子:mp3、手機(jī)、電梯、汽車...

2.智能家電:數(shù)字電視、微波爐、數(shù)碼相機(jī)、空調(diào)...

3.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:交換機(jī)、路由器...

4.醫(yī)療儀器:..各種醫(yī)療器械...

5.航天設(shè)備:衛(wèi)星、航天飛機(jī)、月球探測(cè)儀...

6.工業(yè)控制:控制主機(jī)，智能監(jiān)控...

計(jì)算機(jī)系統(tǒng):包括硬件和軟件系統(tǒng)、且軟、硬件均可裁剪,但必須有最小系統(tǒng)要求。

嵌入式系統(tǒng)的定義:

以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，且軟硬件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn):

系統(tǒng)內(nèi)核小:嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多

專用性強(qiáng):嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植

系統(tǒng)精簡(jiǎn):嵌入式系統(tǒng)一般不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過(guò)于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于系統(tǒng)安全

實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng):這是嵌入式軟件的基本要求，而且軟件要求固化存儲(chǔ)，以提高速度，軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性、實(shí)時(shí)性

專用的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境。

嵌入式系統(tǒng)的組成:

嵌入式操作系統(tǒng):

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程:

裸機(jī)開發(fā):對(duì)于功能簡(jiǎn)單僅包括應(yīng)用程序的嵌入式系統(tǒng)一般不使用操作系統(tǒng)，僅有應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

帶操作系統(tǒng)的開發(fā):當(dāng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜的程序時(shí)，可能就需要一個(gè)操作系統(tǒng)(OS)來(lái)管理控制內(nèi)存、多任務(wù)、周邊資源等，現(xiàn)代高 性能嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，操作系統(tǒng)使用成為必然發(fā)展趨勢(shì)

硬件開發(fā)--->啟動(dòng)加載程序--->操作系統(tǒng)內(nèi)核--->根文件系統(tǒng)--->設(shè)備驅(qū)動(dòng)--->應(yīng)用程序

通常基于linux系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)步驟:

開發(fā)目標(biāo)硬件系統(tǒng):如選擇微處理器、Flash及其它外設(shè)等

建立交叉開發(fā)環(huán)境:安裝交叉編譯工具鏈、安裝開發(fā)調(diào)試工具

開發(fā)Bootloader:移植uboot，vivi

移植linux內(nèi)核:如linux2.6.31內(nèi)核

開發(fā)根文件系統(tǒng):CRAMFS，YAFFS

開發(fā)相關(guān)硬件的驅(qū)動(dòng)程序:led,adc等驅(qū)動(dòng)

開發(fā)上層的應(yīng)用程序:如QT GUI開發(fā)

嵌入式就業(yè)發(fā)展空間相對(duì)較大。嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前最熱門、最具發(fā)展前途的IT應(yīng)用領(lǐng)域之一。包括手機(jī)、電子字典、可視電話、數(shù)字相機(jī)(DC)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(DV)、U-Disk、機(jī)頂盒(Set Top Box)、高清電視(HDTV)、游戲機(jī)、智能玩具、交換機(jī)、路由器、數(shù)控設(shè)備或儀表、汽車電子、家電控制系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、航天航空設(shè)備等都是典型的嵌入式系統(tǒng)。因此，通過(guò)嵌入式培訓(xùn)成為專業(yè)的嵌入式技術(shù)人才，其職業(yè)發(fā)展空間較大。

一、關(guān)于企業(yè)計(jì)算方向

企業(yè)計(jì)算(Enterprise Computing)是稍時(shí)髦較好聽的名詞，主要是指企業(yè)信息系統(tǒng)，如ERP軟件(企業(yè)資源規(guī)劃)、CRM軟件(客戶關(guān)系管理)、SCM軟件(供應(yīng)鏈管理，即物流軟件),銀行證券軟件,財(cái)務(wù)軟件,電子商務(wù)/政務(wù)(包括各種網(wǎng)站)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，數(shù)據(jù)挖掘，商務(wù)智能等企業(yè)信息管理系統(tǒng)。

二、關(guān)于嵌入式系統(tǒng)方向

嵌入式系統(tǒng)無(wú)疑是當(dāng)前最熱門最有發(fā)展前途的IT應(yīng)用領(lǐng)域之一。嵌入式系統(tǒng)用在一些特定專用設(shè)備上，通常這些設(shè)備的硬件資源(如處理器、存儲(chǔ)器等)非常有限，并且對(duì)成本很敏感，有時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)要求很高等。特別是隨著消費(fèi)家電的智能化，嵌入式更顯重要。像我們平常常見到的手機(jī)、PDA、電子字典、可視電話、VCD/DVD/MP3 Player、數(shù)字相機(jī)(DC)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(DV)、U-Disk、機(jī)頂盒(Set Top Box)、高清電視(HDTV)、游戲機(jī)、智能玩具、交換機(jī)、路由器、數(shù)控設(shè)備或儀表、汽車電子、家電控制系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、航天航空設(shè)備等等都是典型的嵌入式系統(tǒng)。

三、關(guān)于游戲軟件方向

將游戲軟件人才稱為數(shù)字媒體軟件人才可能更好聽些，包括游戲軟件策劃(最缺游戲策劃的人)、游戲軟件美術(shù)設(shè)計(jì)、游戲軟件程序設(shè)計(jì)等多方面的人才，對(duì)軟件學(xué)院，游戲軟件程序設(shè)計(jì)當(dāng)然是最合適的了。

四、關(guān)于面試問(wèn)題

這是一個(gè)嵌入式面試題，這套題來(lái)自華清遠(yuǎn)見合作企業(yè)嵌入式工程師崗位的筆試題，當(dāng)然這樣的筆試題每個(gè)公司都不一樣，但大同小異。這是隨便挑選的一套筆試題，只為給廣大嵌入式學(xué)習(xí)者一個(gè)參考，你也可以自我考核一下。入企業(yè)的第一道門檻。

1. ls、cd、rm、mv、grep、apt-get、make menuconfig、mm分別是什么操作

2. 寫出函數(shù)實(shí)現(xiàn)memcpy，void* memcpy(void* dst，const void* src，intlen);

3. 寫一個(gè)結(jié)構(gòu)體或類用來(lái)存放像hao123訂火車票系統(tǒng)的信息，并且可用于維護(hù)。

4. 有個(gè)函數(shù)int led(void)，可以返回?zé)舻臓顟B(tài)，返回值非零為開，返回零為關(guān)。寫一個(gè)函數(shù)，每隔一秒采集一次燈的狀態(tài)，并且打印最近10次的led的狀態(tài)(打印格式自定)。預(yù)測(cè)打印的結(jié)果。

5. I2C、SPI、USB…….寫出你熟悉的引腳。寄存器。

6. Linux系統(tǒng)申請(qǐng)內(nèi)存的方式有哪些，各自的特點(diǎn)是。

7. cache的作用是什么，用圖畫出cpu、cache、內(nèi)存可能出現(xiàn)cache和內(nèi)存不一致的情況，并說(shuō)明解決方法。

8. 中斷處理的流程。

9. A和B兩個(gè)程序有一段相同的代碼

int num[10];

.......

printf("the addr: 0x%x\n", &num[0]);

printf("the value: %d\n", num[0]);

A和B一同執(zhí)行

有沒(méi)有可能A的結(jié)果是

the addr: 0x200000

the value: 100

B的結(jié)果是:

the addr: 0x200000

the value: 1000

這種狀況可能出現(xiàn)么?說(shuō)明可能出現(xiàn)這種狀況的情形

10. 看原理圖的題，考元件名稱:電阻，三極管和二極管。還有輸入高電平時(shí)候的狀態(tài)。第三小問(wèn)是那個(gè)二極管的作用。那個(gè)好像是個(gè)穩(wěn)壓二極管。

11. 是個(gè)看門狗的題，英文的簡(jiǎn)介，介紹了看門狗的三個(gè)寄存器，有地址，讓你自己編寫一個(gè)32768Hz輸入時(shí)鐘的情況下，讓cpu250ms后復(fù)位的程序。

12. 一道程序分析的題目，問(wèn)程序的作用，不足和優(yōu)化方法。

除崗位嵌入式面試題之外，該企業(yè)還出了崗位技術(shù)要求之外的題目，具體如下:

1. 27個(gè)運(yùn)動(dòng)員很累，買飲料，飲料促銷，三個(gè)空瓶換一瓶飲料，問(wèn)最少買多少瓶可以保證每人一瓶。除了用空瓶?jī)稉Q，你還有什么別的好方法。

2. 唐僧四人，你想當(dāng)哪個(gè)?原因。另外三人在團(tuán)隊(duì)中的作用?哪個(gè)人物最重要?

3. 你是個(gè)剛畢業(yè)的護(hù)士，你和一個(gè)很牛的外科醫(yī)生手術(shù)，手術(shù)快縫合的時(shí)候，你發(fā)現(xiàn)盤子里只有7塊紗布，但是手術(shù)用了8塊。這時(shí)你怎么辦?

嵌入式相關(guān)專業(yè)術(shù)語(yǔ):

Embedded Control Channel:嵌入式控制通道

Embedded Document Architecture:嵌入式文件架構(gòu)

Embedded Linking and Control:嵌入式鏈路及控制

Embedded Micro Internetworking Technology:嵌入式微型互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

Embedded System Area Network:嵌入式系統(tǒng)域網(wǎng)

Embedded System Conference:嵌入式系統(tǒng)會(huì)議

Novell Embedded Systems Technology Novell:嵌入式系統(tǒng)技術(shù)

Rapid Object-Oriented Process for Embedded Systems:嵌入式快速面向?qū)ο筮^(guò)程

embedded Java:嵌入式Java

embedded Web server:嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

embedded controller:嵌入式控制器

embedded servo system:嵌入式伺服系統(tǒng)

embedded software:嵌入式軟件

embedded test:嵌入式測(cè)試

controller, embedded:嵌入式控制器

Java embedded server Java:嵌入式Java服務(wù)器

中文名稱:單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)

英文名稱:Single Chip Microcomputer & Embedded System 嵌入式系統(tǒng)指的是系統(tǒng)能單獨(dú)完成一項(xiàng)功能， 而單片機(jī)只是能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的一個(gè)部分而已。

嵌入式系統(tǒng)是指把一個(gè)微處理器"嵌入"到實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中從而構(gòu)成一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，可分為硬件部分和軟件部分。

其硬件部分主要有以下幾種方式實(shí)現(xiàn):

1.以mpu為核心組成，例如:arm等。

2.以mcu為核心,就是各種各樣的單片機(jī)，它主要把處理器和存儲(chǔ)器等部件集成在一塊芯片上。

3.以dsp為核心，主要用來(lái)處理語(yǔ)音圖形方面。

4.就是人們所說(shuō)的sop了。

而軟件部分，有的嵌入式有操作系統(tǒng)，有的沒(méi)有。這主要由系統(tǒng)大小來(lái)決定。

是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit)，常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。

嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來(lái)的。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，當(dāng)然其價(jià)格也相應(yīng)較高。但與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。主要的嵌入式處理器類型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等

根據(jù)其現(xiàn)狀，嵌入式處理器可以分成下面幾類：?

嵌入式微處理器（Micro Processor Unit，MPU）

嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來(lái)的。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，當(dāng)然其價(jià)格也相應(yīng)較高。但與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只 保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。

其中Arm/StrongArm是專為手持設(shè)備開發(fā)的嵌入式微處理器，屬于中檔的價(jià)位。

嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)

嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，從70年代末單片機(jī)出現(xiàn)到今天，雖然已經(jīng)經(jīng)過(guò)了20多年的歷史，但這種8位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。

由于MCU低廉的價(jià)格，優(yōu)良的功能，所以擁有的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及 MCU 8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70%的市場(chǎng)份額。近來(lái)Atmel出產(chǎn)的Avr單片機(jī)由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性價(jià)比，勢(shì)必將推動(dòng)單片機(jī)獲得更高的發(fā)展。

嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)

DSP處理器是專門用于信號(hào)處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。

DSP的理論算法在70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但是由于專門的DSP處理器還未出現(xiàn)，所以這種理論算法只能通過(guò)MPU等由分立元件實(shí)現(xiàn)。MPU較低的處理速度無(wú)法滿足DSP的算法要求，其應(yīng)用領(lǐng)域僅僅局限于一些尖端的高科技領(lǐng)域。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展，1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。其運(yùn)算速度比MPU快了幾十倍，在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。至80年代中期，隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高，成為語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。到80年代后期，DSP的運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也從上述范圍擴(kuò)大到了通信和計(jì)算機(jī)方面。90年代后，DSP發(fā)展到了第五代產(chǎn)品，集成度更高，使用范圍也更加廣闊。

目前最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。

SoC（system on chip）片上系統(tǒng)

SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的熱門話題之一。SOC最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無(wú)縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。而且SOC具有極高的綜合性，在一個(gè)硅片內(nèi)部運(yùn)用VHDL等硬件描述語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。用戶不需要再像傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣，繪制龐大復(fù)雜的電路板，一點(diǎn)點(diǎn)的連接焊制，只需要使用精確的語(yǔ)言，綜合時(shí)序設(shè)計(jì)直接在器件庫(kù)中調(diào)用各種通用處理器的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過(guò)仿真之后就可以直接交付芯片廠商進(jìn)行生產(chǎn)。由于絕大部分系統(tǒng)構(gòu)件都是在系統(tǒng)內(nèi)部，整個(gè)系統(tǒng)就特別簡(jiǎn)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，提高了設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率。

由于SOC往往是專用的，所以大部分都不為用戶所知，比較典型的SOC產(chǎn)品是Philips的Smart XA。少數(shù)通用系列如Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。

預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，一些大的芯片公司將通過(guò)推出成熟的、能占領(lǐng)多數(shù)市場(chǎng)的SOC芯片，一舉擊退競(jìng)爭(zhēng)者。SOC芯片也將在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)邏輯等應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。