嵌入式實(shí)習(xí)目的及報(bào)告范文

1、百度文庫-讓每個(gè)人平等地捉升口我嵌入式實(shí)習(xí)目的及報(bào)告范文一、嵌入式的概述：隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化產(chǎn)品的普及，以計(jì)算機(jī) 技術(shù)、芯片技術(shù)和軟件技術(shù)為核心的嵌入式系統(tǒng)再度成為 當(dāng)前研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子技術(shù)(3c) 合一的趨勢(shì)正在逐步形成，無所不在的網(wǎng)絡(luò)和無所不在的計(jì) M (everything connecting, everywhere computing)正在 將人類帶入一個(gè)嶄新的信息社會(huì)。二、實(shí)習(xí)目的學(xué)習(xí)和了解了嵌入式在生活中的重要作用和發(fā)展過程, 熟練掌握arm硬件體系結(jié)構(gòu)，熟悉linux下的嵌入式編程流 程，積累自己的軟件編寫經(jīng)驗(yàn)，能夠參與并實(shí)現(xiàn)一個(gè)真實(shí)和 完整的

2、嵌入式項(xiàng)目，為今后的學(xué)習(xí)和將從事的技術(shù)工作打下 堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)三、實(shí)習(xí)任務(wù)第一階段linux操作和編程基礎(chǔ)主要介紹linux的基本命令和基礎(chǔ)編程知識(shí)，包括linux的文件操作和目錄操作命令，Vi編輯器，gcc編譯器,gdb調(diào)試器和make項(xiàng)目管理工具等知識(shí)。第二階段嵌入式c語言編程基礎(chǔ)主要介紹在嵌入式開發(fā)編程中c語言的重要概念和編程 技巧中的重點(diǎn)難點(diǎn)，以復(fù)習(xí)串講和實(shí)例分析的形式，重點(diǎn)介 紹包括函數(shù)與程序結(jié)構(gòu)，指針、數(shù)組和鏈表，庫函數(shù)的使用 等知識(shí)。第三階段linux上c強(qiáng)化編程訓(xùn)練主要包括整數(shù)算法訓(xùn)練，遞歸和棧編程訓(xùn)練，位操作訓(xùn) 練，指針訓(xùn)練，字符串訓(xùn)練和常用c庫函數(shù)編程接口實(shí)踐， 強(qiáng)化學(xué)員對(duì)li

3、nux下基本編程開發(fā)的理解和編碼調(diào)試的能力。第四階段limix環(huán)境高級(jí)編程及項(xiàng)目開發(fā)編程實(shí)踐主要包括系統(tǒng)編程（信號(hào)/系統(tǒng)調(diào)用/管道/fifo/消息隊(duì) 列/共享內(nèi)存等）,文件i/0編程（文件描述符/文件讀寫接口 /原子操作/阻塞與非阻塞io等，多任務(wù)和多線程編程（進(jìn)程 標(biāo)識(shí)/用戶標(biāo)識(shí)/fork與vfork/多線程概念/線程同步等）， 網(wǎng)絡(luò)編程（網(wǎng)絡(luò)基本概念/套接口編程/網(wǎng)絡(luò)字節(jié)次序 /client/server 結(jié)構(gòu)/udp 編程）；掌握 linux T socket 編程 的開發(fā)流程，熟悉網(wǎng)絡(luò)編程的調(diào)用接口函數(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 使學(xué)員初步具備在linux上進(jìn)行系統(tǒng)編程開發(fā)的能力。同時(shí) 綜合之前

4、所學(xué)內(nèi)容和編程技術(shù)，以小組為單位進(jìn)行一個(gè)團(tuán)隊(duì) 合作項(xiàng)目的開發(fā)，考核內(nèi)容包括文件i/o編程,多線程編程， 網(wǎng)絡(luò)編程和項(xiàng)目文檔編寫。第五階段嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)及編程實(shí)踐主要介紹址H1體系結(jié)構(gòu)及其基本編程知識(shí)，包括指令分 類，尋址方式、指令集、存儲(chǔ)系統(tǒng)、異常中斷處理、匯編語 言以及cc+和匯編語言的混合編程等知識(shí)。同時(shí)結(jié)合arm 嵌入式開發(fā)板硬件設(shè)計(jì)原理和基本硬件設(shè)計(jì)流程，分析各種 外設(shè)的工作原理和驅(qū)動(dòng)機(jī)制，并自己動(dòng)手實(shí)踐完成一個(gè)arm 開發(fā)板上的編程大作業(yè)。第六階段嵌入式1 inux開發(fā)基礎(chǔ)及高級(jí)應(yīng)用主要介紹嵌入式linux開發(fā)應(yīng)用程序的基本流程和知識(shí),包括嵌入式linux基本概念和開發(fā)流程、b

5、ootloader L作原 理、內(nèi)核裁減配置和交叉編譯、根文件系統(tǒng)制作、網(wǎng)絡(luò)編程 以及圖形界面和數(shù)據(jù)庫開發(fā)等知識(shí)。同時(shí)獨(dú)立完成一個(gè)基于 嵌入式linux gui的應(yīng)用編程大作業(yè)。第七階段嵌入式linux驅(qū)動(dòng)理論及驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)實(shí)踐主要介紹嵌入式linux上驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)規(guī)范，包括設(shè)備 驅(qū)動(dòng)程序概念、字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、塊設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng) 卡驅(qū)動(dòng)以及常用嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)等知識(shí)。同時(shí)獨(dú)立實(shí)現(xiàn) 兩種嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫，包括驅(qū)動(dòng)模塊的調(diào)試和加 載以及完整的項(xiàng)目開發(fā)文檔的編寫。第八階段 嵌入式linux項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)實(shí)踐鍛煉主要包括設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)真實(shí)和完整的嵌入式項(xiàng)目的 開發(fā)流程，涉及到數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)

6、通訊、圖形用戶界面顯示 以及嵌入式數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)系統(tǒng)等多種嵌入式lirmx編程技術(shù)。 要求學(xué)員建立起團(tuán)隊(duì)開發(fā)和協(xié)同工作的企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)模式 的概念和流程，強(qiáng)化學(xué)員對(duì)編寫項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)文檔和詳細(xì)設(shè) 計(jì)文檔的理解，為就業(yè)前的職業(yè)技能和素質(zhì)訓(xùn)練做好充分準(zhǔn) 備。四、實(shí)習(xí)內(nèi)容1. 嵌入式的歷史與現(xiàn)狀雖然嵌入式系統(tǒng)是近幾年才開始真正風(fēng)靡起來的，但事 實(shí)上嵌入式這個(gè)概念卻很早就已經(jīng)存在了，從上個(gè)世紀(jì)70 年代單片機(jī)的岀現(xiàn)到今天各種嵌入式微處理器、微控制器的 廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)少說也有了近30年的歷史?？v觀嵌 入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了以下四個(gè)階段：無操作系統(tǒng)階段嵌入式系統(tǒng)最初的應(yīng)用是基于單片機(jī)的，大多以可編程

7、 控制器的形式出現(xiàn)，具有監(jiān)測(cè)、伺服、設(shè)備指示等功能，通 常應(yīng)用于各類工業(yè)控制和飛機(jī)、導(dǎo)彈等武器裝備中，一般沒 有操作系統(tǒng)的支持，只能通過匯編語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制, 運(yùn)行結(jié)束后再清除內(nèi)存。這些裝置雖然已經(jīng)初步具備了嵌入 式的應(yīng)用特點(diǎn)，但僅僅只是使用8位的cpu芯片來執(zhí)行一些 單線程的程序，因此嚴(yán)格地說還談不上系統(tǒng)的概念。這一階段嵌入式系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相 對(duì)單一，處理效率較低，存儲(chǔ)容量較小，幾乎沒有用戶接口。 由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉，因而曾經(jīng)在工業(yè) 控制領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用，但卻無法滿足現(xiàn)今對(duì)執(zhí) 行效率、存儲(chǔ)容量都有較高要求的信息家電等場(chǎng)合的需要。簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)

8、階段20世紀(jì)80年代，隨著微電子工藝水平的提高，ic制造 商開始把嵌入式應(yīng)用中所需要的微處理器、i/o接口、串行 接口以及ram rom等部件統(tǒng)統(tǒng)集成到一片vlsi中，制造岀 面向i/o設(shè)計(jì)的微控制器，并一舉成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中異 軍突起的新秀。與此同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)的程序員也開始基于 一些簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件，大大縮短了開 發(fā)周期、提高了開發(fā)效率。這一階段嵌入式系統(tǒng)的主要特 點(diǎn)是：岀現(xiàn)了大量高可靠、低功耗的嵌入式cpu（如power pc 等），各種簡(jiǎn)單的嵌入式操作系統(tǒng)開始出現(xiàn)并得到迅速發(fā)展。 此時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)雖然還比較簡(jiǎn)單，但已經(jīng)初步具有了 一定的兼容性和擴(kuò)展性，內(nèi)核精巧且效

9、率高，主要用來控制 系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序的運(yùn)行。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段20世紀(jì)90年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信 和信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)進(jìn)一步飛速發(fā) 展，而面向?qū)崟r(shí)信號(hào)處理算法的dsp產(chǎn)品則向著高速度、高 精度、低功耗的方向發(fā)展。隨著硬件實(shí)時(shí)性要求的提高，嵌 入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴(kuò)大，逐漸形成了實(shí)時(shí)多任務(wù)操 作系統(tǒng)(rtos),并開始成為嵌入式系統(tǒng)的主流。這一階段嵌入式系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性 得到了很大改善，已經(jīng)能夠運(yùn)行在各種不同類型的微處理器 上，具有高度的模塊化和擴(kuò)展性。此時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)已 經(jīng)具備了文件和目錄管理、設(shè)備管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、圖形 用

10、戶界面(gui)等功能，并提供了大量的應(yīng)用程序接口 Qpi), 從而使得應(yīng)用軟件的開發(fā)變得更加簡(jiǎn)單。面向internet階段21世紀(jì)無疑將是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到 各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中去的呼聲自然也越來越高。目前大多數(shù)嵌入 式系統(tǒng)還孤立丁 internet之外，隨著internet的進(jìn)一步發(fā) 展，以及internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等的結(jié)合日益 緊密，嵌入式設(shè)備與internet的結(jié)合才是嵌入式技術(shù)的真 正未來。信息時(shí)代和數(shù)字時(shí)代的到來，為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展帶來 了巨大的機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)嵌入式系統(tǒng)廠商提出了新的挑戰(zhàn)。 目前，嵌入式技術(shù)與interaet技術(shù)的結(jié)合正在推動(dòng)著嵌入 式

11、技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的研究和應(yīng)用產(chǎn)生了如下新 的顯著變化：1. 新的微處理器層出不窮，嵌入式操作系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì)更加便于移植，能夠在短時(shí)間內(nèi)支持更多的微處理器。2. 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)成了一項(xiàng)系統(tǒng)工程，開發(fā)廠商不 僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時(shí)還要提供強(qiáng)大的硬件 開發(fā)工具和軟件支持包。3. 通用計(jì)算機(jī)上使用的新技術(shù)、新觀念開始逐步移植 到嵌入式系統(tǒng)中，如嵌入式數(shù)據(jù)庫、移動(dòng)代理、實(shí)時(shí)corba 等，嵌入式軟件平臺(tái)得到進(jìn)一步完善。4. 各類嵌入式linux操作系統(tǒng)迅速發(fā)展，由于具有源 代碼開放、系統(tǒng)內(nèi)核小、執(zhí)行效率高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整等特點(diǎn)， 很適合信息家電等嵌入式系統(tǒng)的需要，目前已經(jīng)形成

12、了能與 windows ce palm os等嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行有力競(jìng)爭(zhēng)的局 面。5. 網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著internet技術(shù)的成熟和 帶寬的提高而日益突出，以往功能單一的設(shè)備如電話、手機(jī)、 冰箱、微波爐等功能不再單一，結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為 必然趨勢(shì)。6. 精簡(jiǎn)系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關(guān)鍵算法，降低功耗和軟硬件 成本。7. 提供更加友好的多媒體人機(jī)交互界面。2 體系結(jié)構(gòu)根據(jù)國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(ieee)的定義，嵌入式 系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置 z/ (devices used to control, monitor, or assist the opera

13、tion of equipment, machinery or plants)。 一般而 言，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以分成四個(gè)部分：嵌入式 處理器、嵌入式外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟 件。嵌入式處理器嵌入式系統(tǒng)的核心是各種類型的嵌入式處理器，嵌入式 處理器與通用處理器最大的不同點(diǎn)在于，嵌入式cpu大多工 作在為特定用戶群所專門設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它將通用cpu中許 多由板卡完成的任務(wù)集成到芯片內(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。嵌入式處理器的體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從cisc(復(fù)雜指令集) 至rise (精簡(jiǎn)指令集)和compact rise的轉(zhuǎn)變，位數(shù)

14、則由4 位、8位、16位、32位逐步發(fā)展到64位。目前常用的嵌入 式處理器可分為低端的嵌入式微控制器(micro controller unit, meu) 中高端的嵌入式微處理器(embedded micro processor unit, empu)、用于計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域的嵌入式dsp 處理器(embedded digital signal processor, edsp)和高 度集成的嵌入式片上系統(tǒng)(system on chip, soc)。目前幾乎每個(gè)半導(dǎo)體制造商都生產(chǎn)嵌入式處理器，并且 越來越多的公司開始擁有自主的處理器設(shè)計(jì)部門，據(jù)不完全 統(tǒng)計(jì)，全世界嵌入式處理器已經(jīng)超過1000多種，

15、流行的體 系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列，其中以arm powerpe me 68000 mips等使用得最為廣泛。嵌入式外圍設(shè)備在嵌入系統(tǒng)硬件系統(tǒng)中，除了中心控制部件(meu、dsp、 empu、soc)以外，用于完成存儲(chǔ)、通信、調(diào)試、顯示等輔助 功能的其他部件，事實(shí)上都可以算作嵌入式外圍設(shè)備。目前 常用的嵌入式外圍設(shè)備按功能可以分為存儲(chǔ)設(shè)備、通信設(shè)備 和顯示設(shè)備三類。存儲(chǔ)設(shè)備主要用于各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，常用的有靜態(tài)易失 型存儲(chǔ)器（ram sram） 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（dram）和非易失型存 儲(chǔ)器（rom eprom eeprom flash）三種，其中 flash 憑借 其可擦寫次數(shù)多、存儲(chǔ)速度快、存儲(chǔ)容量大

16、、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。目前存在的絕大多數(shù)通信設(shè)備都可以直接在嵌入式系 統(tǒng)中應(yīng)用，包括rs-232接口（串行通信接口）、spi （串行外 圍設(shè)備接口）、irda（紅外線接口）、i2c（現(xiàn)場(chǎng)總線）、usb（通 用串行總線接口）、ethernet（以太網(wǎng)接口）等。由于嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合的特殊性，通常使用的是陰極射線 管（crt）、液晶顯示器（led）和觸摸板（touch panel）等外 圍顯示設(shè)備。嵌入式操作系統(tǒng)為了使嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)更加方便和快捷，需要有專門 負(fù)責(zé)管理存儲(chǔ)器分配、中斷處理、任務(wù)調(diào)度等功能的軟件模 塊，這就是嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)是用來支持嵌 入式應(yīng)

17、用的系統(tǒng)軟件，是嵌入式系統(tǒng)極為重要的組成部分, 通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)程序、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng) 接口、通信協(xié)議、圖形用戶界iffl(gui)等。嵌入式操作系統(tǒng) 具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，如能夠有效管理復(fù)雜的系統(tǒng) 資源，能夠?qū)τ布M(jìn)行抽象，能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動(dòng)程序、 開發(fā)工具集等。但與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng) 在系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、硬件依賴性、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)。嵌入式操作系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合可以分為兩大類：一類是 而向消費(fèi)電子產(chǎn)品的非實(shí)時(shí)系統(tǒng)，這類設(shè)備包括個(gè)人數(shù)字助 理(pda).移動(dòng)電話、機(jī)頂盒(stb)等；另一類則是面向控 制、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)

18、操作系統(tǒng)，如windriver公司 的vxworksqnx系統(tǒng)軟件公司的qnx等。實(shí)時(shí)系統(tǒng)(real time system)是一種能夠在指定或者確定時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能， 并且對(duì)外部和內(nèi)部事件在同步或者異步時(shí)間內(nèi)能做出及時(shí) 響應(yīng)的系統(tǒng)。在實(shí)時(shí)系第11/14頁統(tǒng)中，操作的正確性不僅依賴于邏輯設(shè)計(jì)的正確程度, 而且與這些操作進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)，也就是說，實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)邏 輯和時(shí)序的要求非常嚴(yán)格，如果邏輯和時(shí)序控制岀現(xiàn)偏差將 會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。實(shí)時(shí)系統(tǒng)主要通過三個(gè)性能指標(biāo)來衡量系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性, 即響應(yīng)時(shí)間(response time) 生存時(shí)間(survival time) 和吞吐量(throughput):o

19、響應(yīng)時(shí)間是實(shí)時(shí)系統(tǒng)從識(shí)別出一個(gè)外部事件到做岀響應(yīng)的時(shí)間；0生存時(shí)間是數(shù)據(jù)的有效等待時(shí)間，數(shù)據(jù)只有在這段 時(shí)間內(nèi)才是有效的；0吞吐量是在給定的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能夠處理的事件總數(shù)，吞吐量通常比平均響應(yīng)時(shí)間的倒數(shù)要小一點(diǎn)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)根據(jù)響應(yīng)時(shí)間可以分為弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)、一般實(shí)時(shí) 系統(tǒng)和強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)三種。弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)的宗旨是使各 個(gè)任務(wù)運(yùn)行得越快越好，但沒有嚴(yán)格限定某一任務(wù)必須在多 長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)完成，弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)更多關(guān)注的是程序運(yùn)行結(jié)果的正 確與否，以及系統(tǒng)安全性能等其他方而，對(duì)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的 要求相對(duì)來講較為寬松，一般響應(yīng)時(shí)間可以是數(shù)十秒或者更 長(zhǎng)。一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)是弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)和強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的一種折衷, 它的響應(yīng)時(shí)間可以在秒的數(shù)量級(jí)上，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子設(shè) 備中。強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)則要求各個(gè)任務(wù)不僅要保證執(zhí)行過程和結(jié) 果的正確性，同時(shí)還要保證在限定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，響應(yīng)時(shí)間通常要求在毫秒甚至微秒的數(shù) 量級(jí)上，這對(duì)涉及到醫(yī)療、安全、軍事的軟硬件系統(tǒng)來說是 至關(guān)重要的。時(shí)限(deadline)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的一個(gè)重要概 念，指的是對(duì)任務(wù)截止時(shí)間的要求，根據(jù)時(shí)限對(duì)系統(tǒng)性能的 影響程度，實(shí)時(shí)系統(tǒng)又可以分為軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)(soft real-time-system)和硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)(hard real-time-sys