嵌入式實習目的及報告范文

1、百度文庫-讓每個人平等地捉升口我嵌入式實習目的及報告范文一、嵌入式的概述：隨著信息化技術的發(fā)展和數(shù)字化產(chǎn)品的普及，以計算機 技術、芯片技術和軟件技術為核心的嵌入式系統(tǒng)再度成為 當前研究和應用的熱點，通信、計算機、消費電子技術(3c) 合一的趨勢正在逐步形成，無所不在的網(wǎng)絡和無所不在的計 M (everything connecting, everywhere computing)正在 將人類帶入一個嶄新的信息社會。二、實習目的學習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硬件體系結構，熟悉linux下的嵌入式編程流 程，積累自己的軟件編寫經(jīng)驗，能夠參與并實現(xiàn)一個真實和 完整的

2、嵌入式項目，為今后的學習和將從事的技術工作打下 堅實的基礎三、實習任務第一階段linux操作和編程基礎主要介紹linux的基本命令和基礎編程知識，包括linux的文件操作和目錄操作命令，Vi編輯器，gcc編譯器,gdb調試器和make項目管理工具等知識。第二階段嵌入式c語言編程基礎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 技巧中的重點難點，以復習串講和實例分析的形式，重點介 紹包括函數(shù)與程序結構，指針、數(shù)組和鏈表，庫函數(shù)的使用 等知識。第三階段linux上c強化編程訓練主要包括整數(shù)算法訓練，遞歸和棧編程訓練，位操作訓 練，指針訓練，字符串訓練和常用c庫函數(shù)編程接口實踐， 強化學員對li

3、nux下基本編程開發(fā)的理解和編碼調試的能力。第四階段limix環(huán)境高級編程及項目開發(fā)編程實踐主要包括系統(tǒng)編程（信號/系統(tǒng)調用/管道/fifo/消息隊 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，多任務和多線程編程（進程 標識/用戶標識/fork與vfork/多線程概念/線程同步等）， 網(wǎng)絡編程（網(wǎng)絡基本概念/套接口編程/網(wǎng)絡字節(jié)次序 /client/server 結構/udp 編程）；掌握 linux T socket 編程 的開發(fā)流程，熟悉網(wǎng)絡編程的調用接口函數(shù)和相關數(shù)據(jù)結構, 使學員初步具備在linux上進行系統(tǒng)編程開發(fā)的能力。同時 綜合之前

4、所學內(nèi)容和編程技術，以小組為單位進行一個團隊 合作項目的開發(fā)，考核內(nèi)容包括文件i/o編程,多線程編程， 網(wǎng)絡編程和項目文檔編寫。第五階段嵌入式處理器體系結構及編程實踐主要介紹址H1體系結構及其基本編程知識，包括指令分 類，尋址方式、指令集、存儲系統(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。同時結合arm 嵌入式開發(fā)板硬件設計原理和基本硬件設計流程，分析各種 外設的工作原理和驅動機制，并自己動手實踐完成一個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)基礎及高級應用主要介紹嵌入式linux開發(fā)應用程序的基本流程和知識,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)絡編程 以及圖形界面和數(shù)據(jù)庫開發(fā)等知識。同時獨立完成一個基于 嵌入式linux gui的應用編程大作業(yè)。第七階段嵌入式linux驅動理論及驅動程序開發(fā)實踐主要介紹嵌入式linux上驅動程序開發(fā)規(guī)范，包括設備 驅動程序概念、字符設備驅動程序、塊設備與網(wǎng)絡設備、網(wǎng) 卡驅動以及常用嵌入式設備驅動開發(fā)等知識。同時獨立實現(xiàn) 兩種嵌入式設備驅動程序的編寫，包括驅動模塊的調試和加 載以及完整的項目開發(fā)文檔的編寫。第八階段 嵌入式linux項目團隊開發(fā)實踐鍛煉主要包括設計并實現(xiàn)一個真實和完整的嵌入式項目的 開發(fā)流程，涉及到數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡

6、通訊、圖形用戶界面顯示 以及嵌入式數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)等多種嵌入式lirmx編程技術。 要求學員建立起團隊開發(fā)和協(xié)同工作的企業(yè)項目開發(fā)模式 的概念和流程，強化學員對編寫項目概要設計文檔和詳細設 計文檔的理解，為就業(yè)前的職業(yè)技能和素質訓練做好充分準 備。四、實習內(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靡起來的，但事 實上嵌入式這個概念卻很早就已經(jīng)存在了，從上個世紀70 年代單片機的岀現(xiàn)到今天各種嵌入式微處理器、微控制器的 廣泛應用，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)歷了以下四個階段：無操作系統(tǒng)階段嵌入式系統(tǒng)最初的應用是基于單片機的，大多以可編程

7、 控制器的形式出現(xiàn)，具有監(jiān)測、伺服、設備指示等功能，通 常應用于各類工業(yè)控制和飛機、導彈等武器裝備中，一般沒 有操作系統(tǒng)的支持，只能通過匯編語言對系統(tǒng)進行直接控制, 運行結束后再清除內(nèi)存。這些裝置雖然已經(jīng)初步具備了嵌入 式的應用特點，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)的主要特點是：系統(tǒng)結構和功能相 對單一，處理效率較低，存儲容量較小，幾乎沒有用戶接口。 由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡便、價格低廉，因而曾經(jīng)在工業(yè) 控制領域中得到了非常廣泛的應用，但卻無法滿足現(xiàn)今對執(zhí) 行效率、存儲容量都有較高要求的信息家電等場合的需要。簡單操作系統(tǒng)

8、階段20世紀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設計的微控制器，并一舉成為嵌入式系統(tǒng)領域中異 軍突起的新秀。與此同時，嵌入式系統(tǒng)的程序員也開始基于 一些簡單的操作系統(tǒng)開發(fā)嵌入式應用軟件，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。 此時的嵌入式操作系統(tǒng)雖然還比較簡單，但已經(jīng)初步具有了 一定的兼容性和擴展性，內(nèi)核精巧且效

9、率高，主要用來控制 系統(tǒng)負載以及監(jiān)控應用程序的運行。實時操作系統(tǒng)階段20世紀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)進一步飛速發(fā) 展，而面向實時信號處理算法的dsp產(chǎn)品則向著高速度、高 精度、低功耗的方向發(fā)展。隨著硬件實時性要求的提高，嵌 入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴大，逐漸形成了實時多任務操 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)的主要特點是：操作系統(tǒng)的實時性 得到了很大改善，已經(jīng)能夠運行在各種不同類型的微處理器 上，具有高度的模塊化和擴展性。此時的嵌入式操作系統(tǒng)已 經(jīng)具備了文件和目錄管理、設備管理、多任務、網(wǎng)絡、圖形 用

10、戶界面(gui)等功能，并提供了大量的應用程序接口 Qpi), 從而使得應用軟件的開發(fā)變得更加簡單。面向internet階段21世紀無疑將是一個網(wǎng)絡的時代，將嵌入式系統(tǒng)應用到 各種網(wǎng)絡環(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的進一步發(fā) 展，以及internet技術與信息家電、工業(yè)控制技術等的結合日益 緊密，嵌入式設備與internet的結合才是嵌入式技術的真 正未來。信息時代和數(shù)字時代的到來，為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展帶來 了巨大的機遇，同時也對嵌入式系統(tǒng)廠商提出了新的挑戰(zhàn)。 目前，嵌入式技術與interaet技術的結合正在推動著嵌入 式

11、技術的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的研究和應用產(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)自身結構 的設計更加便于移植，能夠在短時間內(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，同時還要提供強大的硬件 開發(fā)工具和軟件支持包。3. 通用計算機上使用的新技術、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、移動代理、實時corba 等，嵌入式軟件平臺得到進一步完善。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)絡結構完整等特點， 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)進行有力競爭的局 面。5. 網(wǎng)絡化、信息化的要求隨著internet技術的成熟和 帶寬的提高而日益突出，以往功能單一的設備如電話、手機、 冰箱、微波爐等功能不再單一，結構變得更加復雜，網(wǎng)絡互聯(lián)成為 必然趨勢。6. 精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關鍵算法，降低功耗和軟硬件 成本。7. 提供更加友好的多媒體人機交互界面。2 體系結構根據(jù)國際電氣和電子工程師協(xié)會(ieee)的定義，嵌入式 系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置 z/ (devices used to control, monitor, or assist the opera

13、tion of equipment, machinery or plants)。 一般而 言，整個嵌入式系統(tǒng)的體系結構可以分成四個部分：嵌入式 處理器、嵌入式外圍設備、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應用軟 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在于，嵌入式cpu大多工 作在為特定用戶群所專門設計的系統(tǒng)中，它將通用cpu中許 多由板卡完成的任務集成到芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系 統(tǒng)在設計時趨于小型化，同時還具有很高的效率和可靠性。嵌入式處理器的體系結構經(jīng)歷了從cisc(復雜指令集) 至rise (精簡指令集)和compact rise的轉變，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)、用于計算機通信領域的嵌入式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)。目前幾乎每個半導體制造商都生產(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計部門，據(jù)不完全 統(tǒng)計，全世界嵌入式處理器已經(jīng)超過1000多種，

15、流行的體 系結構有30多個系列，其中以arm powerpe me 68000 mips等使用得最為廣泛。嵌入式外圍設備在嵌入系統(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、通信、調試、顯示等輔助 功能的其他部件，事實上都可以算作嵌入式外圍設備。目前 常用的嵌入式外圍設備按功能可以分為存儲設備、通信設備 和顯示設備三類。存儲設備主要用于各類數(shù)據(jù)的存儲，常用的有靜態(tài)易失 型存儲器（ram sram） 動態(tài)存儲器（dram）和非易失型存 儲器（rom eprom eeprom flash）三種，其中 flash 憑借 其可擦寫次數(shù)多、存儲速度快、存儲容量大

16、、價格便宜等優(yōu) 點，在嵌入式領域內(nèi)得到了廣泛應用。目前存在的絕大多數(shù)通信設備都可以直接在嵌入式系 統(tǒng)中應用，包括rs-232接口（串行通信接口）、spi （串行外 圍設備接口）、irda（紅外線接口）、i2c（現(xiàn)場總線）、usb（通 用串行總線接口）、ethernet（以太網(wǎng)接口）等。由于嵌入式應用場合的特殊性，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 負責管理存儲器分配、中斷處理、任務調度等功能的軟件模 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

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的底層驅動程序、系統(tǒng)內(nèi)核、設備驅動 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，如能夠有效管理復雜的系統(tǒng) 資源，能夠對硬件進行抽象，能夠提供庫函數(shù)、驅動程序、 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)實時性、硬件依賴性、軟件固化性以及應用專用性等 方面，具有更加鮮明的特點。嵌入式操作系統(tǒng)根據(jù)應用場合可以分為兩大類：一類是 而向消費電子產(chǎn)品的非實時系統(tǒng)，這類設備包括個人數(shù)字助 理(pda).移動電話、機頂盒(stb)等；另一類則是面向控 制、通信、醫(yī)療等領域的實時

18、操作系統(tǒng)，如windriver公司 的vxworksqnx系統(tǒng)軟件公司的qnx等。實時系統(tǒng)(real time system)是一種能夠在指定或者確定時間內(nèi)完成系統(tǒng)功能， 并且對外部和內(nèi)部事件在同步或者異步時間內(nèi)能做出及時 響應的系統(tǒng)。在實時系第11/14頁統(tǒng)中，操作的正確性不僅依賴于邏輯設計的正確程度, 而且與這些操作進行的時間有關，也就是說，實時系統(tǒng)對邏 輯和時序的要求非常嚴格，如果邏輯和時序控制岀現(xiàn)偏差將 會產(chǎn)生嚴重后果。實時系統(tǒng)主要通過三個性能指標來衡量系統(tǒng)的實時性, 即響應時間(response time) 生存時間(survival time) 和吞吐量(throughput):o

19、響應時間是實時系統(tǒng)從識別出一個外部事件到做岀響應的時間；0生存時間是數(shù)據(jù)的有效等待時間，數(shù)據(jù)只有在這段 時間內(nèi)才是有效的；0吞吐量是在給定的時間內(nèi)系統(tǒng)能夠處理的事件總數(shù)，吞吐量通常比平均響應時間的倒數(shù)要小一點。實時系統(tǒng)根據(jù)響應時間可以分為弱實時系統(tǒng)、一般實時 系統(tǒng)和強實時系統(tǒng)三種。弱實時系統(tǒng)在設計時的宗旨是使各 個任務運行得越快越好，但沒有嚴格限定某一任務必須在多 長時間內(nèi)完成，弱實時系統(tǒng)更多關注的是程序運行結果的正 確與否，以及系統(tǒng)安全性能等其他方而，對任務執(zhí)行時間的 要求相對來講較為寬松，一般響應時間可以是數(shù)十秒或者更 長。一般實時系統(tǒng)是弱實時系統(tǒng)和強實時系統(tǒng)的一種折衷, 它的響應時間可以在秒的數(shù)量級上，廣泛應用于消費電子設 備中。強實時系統(tǒng)則要求各個任務不僅要保證執(zhí)行過程和結 果的正確性，同時還要保證在限定的時間內(nèi)完成任務，響應時間通常要求在毫秒甚至微秒的數(shù) 量級上，這對涉及到醫(yī)療、安全、軍事的軟硬件系統(tǒng)來說是 至關重要的。時限(deadline)是實時系統(tǒng)中的一個重要概 念，指的是對任務截止時間的要求，根據(jù)時限對系統(tǒng)性能的 影響程度，實時系統(tǒng)又可以分為軟實時系統(tǒng)(soft real-time-system)和硬實時系統(tǒng)(hard real-time-sys