嵌入式设计课程总结(一)

课程目标:

1、了解嵌入式技术;
2、掌握嵌入式Linux操作的使用;(命令)
3、掌握嵌入式Linux开发工具的使用;(gcc、gbd、make、shell)
4、掌握嵌入式Linux应用开发;(文件、多任务、网络、数据库)
5、了解嵌入式产品开发流程;(硬件–软件–系统)
6、了解嵌入式系统移植;(u-boot、内核、文件系统)
7、了解嵌入式底层软件开发;(驱动开发)

嵌入式开发概述

嵌入式技术是什么?

嵌入式技术执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统。嵌入式系统不能使用通用型计算机,而且运行的是固化的软件,用术语表示就是固件(firmware) ,终端用户很难或者不可能改变固件。

嵌入式软件与非嵌入式软件的区别?

1、嵌入式系统安装于主板的ROM只读存储器中,系统是定制在ROM中的,能够瞬间启动,启动效果类似于PC的待机恢复(软件留在内存)。
优点:耗能底,效率高,反应快,系统稳定,
缺点:ROM内存不能释放,所以不能安装太多的功能。
2、非嵌入式系统安装于硬盘或固态硬盘(如内存卡),系统可以DIY,启动时从硬盘读取系统数据,在RAM建立一个临时的操作系统环境,关机后消失,每次启动都要重新建立一个临时系统环境。
优点:通用性高,在强大的系统支持下,RAM内存可以运行各种大型软件,
缺点:启动慢、硬件庞大、耗能高。

嵌入式开发与单片机开发的区别?

在这里插入图片描述
有无操作系统:
多任务机制;
提供了丰富的网络协议;
提供了开源软件和库;

嵌入式开发的优缺点

传统开发的缺点:
①软件移植性差(适配平台能力差)
②开发人员能力要求:软硬通吃
嵌入式
①在已有的软件上移植操作系统;
②在操作系统上做上层应用开发;
③在操作系统上做底层开发;
操作系统的作用:管理资源(软件资源、硬件资源)=管家
嵌入式系统的组成:软件子系统(应用程序+操作系统)+硬件子系统(外围设备+CPU)

嵌入式开发的方向?

嵌入式上层应用软件开发:

①精通一门语言;
②熟悉一款操作系统;(会看说明书)
③熟悉结构/算法;

嵌入式底层系统软件开发:

①精通C语言;(所有的操作系统内核都是由C+汇编开发的)
②理解操作系统的实现;(会使用,也会添加/修改功能)
③熟悉硬件的工作原理;(CPU:stm32+64位;SPI,IIC,蓝牙,wifi,物联网,摄像头)
④熟悉汇编

为什么会选C语言(C语言的特点)?

①能够直接访问硬件;
②移植性好;
③运行效率;

为什么C语言能够直接访问硬件?

C语言有指针数据类型*0x1234567=0xff(指针可以对地址进行操作)

什么时候选择汇编?什么时候选择用C语言?

汇编特点低语言,没有高级语法的支撑;访问硬件的效率大于C语言
对硬件初始化时一班采用汇编;
对硬件进行复杂操作时采用C语言;(对内存的操作)
嵌入式系统课程学习储备知识
C语言+单片机(硬件的工作原理)
嵌入式系统工程师
BSP(固件工程师)内核开发

CPU

嵌入式=!ARM
单片机是否可以作为嵌入式CPU?YES
嵌入式核心(移植操作系统);单片机可以做小型的操作系统
哪些操作系统可以作为嵌入式操作系统?
可移植的(代码开源、提供可移植借口)操作系统称之为嵌入式操作系统
按收费模式划分
商业型:Vxworks,Nucleux,PlamOS,Symbian,WinCE,QNX,pSOS,VRTX,LynxOS,Hopen,DeltaOS
免费型:Linux,uCLinux,uC/OS-Ⅱ,eCos,uITRON
按实时性划分
硬实时:Vxworks
软实时:WinCE,RTLinux
无实时:Linux
实时性(软件、应急那):规定的时间内完成规定的动作
vxworks:实时性强
Linux:无实时的 运行效率 稳定
安卓实时:RT-Linux openwrt

嵌入式系统的应用行业

工业控制:工控设备、智能仪表、汽车电子
军事国防:军事电子
消费电子:信息家电、智能玩具、通信设备、移动存贮
网络:网络设备、电子商务

CPU体系结构的种类、特点及应用场景?

CPU基本结构
从功能上看,一般CPU的内部结构可分为:控制单元、逻辑运算单元、存储单元(包括内部总线和缓冲器)三大部分。其中控制单元完成数据处理整个过程中的调配工作,逻辑单元则完成各个指令以便得到程序最终想要的结果,存储单元就负责存储原始数据以及运算结果。

CPU的体系结构

1、冯·诺伊曼结构
(Von Neumann architecture),也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的电脑设计概念结构。
特点:而程式自我修改这项特色也被现代程式设计所弃扬,因为它会造成理解与除错的难度,且现代中央处理器的管线与快取机制会让此功能效率降低。
应用场景:本结构隐约指导了将储存装置与中央处理器分开的概念,因此依本结构设计出的计算机又称储存程式型电脑。 最早的计算机器仅内涵固定用途的程式。现代的某些计算机依然维持这样的设计方式,通常是为了简化或教育目的。
2、哈佛结构
(Harvard architecture)是一种将程序指令储存和数据储存分开的存储器结构。
特点:哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和储存的,执行时可以预先读取下一条指令。
应用场景:程序指令储存和数据储存分开,数据和指令的储存可以同时进行,可以使指令和数据有不同的数据宽度,如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度,而数据是8位宽度。
3、并行处理结构
特点:单指令流多数据流(SIMD) 结构。
应用场景:SIMD机器最适于处理规则的稠密数组带问题。如图象处理、矩阵运算和物理模拟等问题。它们不象单处理机那样通用,一般地是作为冯诺依曼主机的附加处理机。

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