【文章內(nèi)容簡介】 用。因此，客觀存在的兩種應(yīng)用模式會長期并存下去，在不同的領(lǐng)域中相互補充。電子系統(tǒng)設(shè)計模式應(yīng)從計算機應(yīng)用設(shè)計模式中，學(xué)習(xí)計算機工程方法和嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù)；計算機應(yīng)用設(shè)計模式應(yīng)從電子系統(tǒng)設(shè)計模式中，了解嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的電路系統(tǒng)特性、基本的外圍電路設(shè)計方法和對象系統(tǒng)的基本要求等。 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的高低端由于嵌入式系統(tǒng)有過很長的一段單片機的獨立發(fā)展道路，大多是基于8位單片機，實現(xiàn)最底層的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，帶有明顯的電子系統(tǒng)設(shè)計模式特點。大多數(shù)從事單片機應(yīng)用開發(fā)人員，都是對象系統(tǒng)領(lǐng)域中的電子系統(tǒng)工程師，加之單片機的出現(xiàn)，立即脫離了計算機專業(yè)領(lǐng)域，以“智能化”器件身份進(jìn)入電子系統(tǒng)領(lǐng)域，沒有帶入“嵌入式系統(tǒng)”概念。因此，不少從事單片機應(yīng)用的人，不了解單片機與嵌入式系統(tǒng)的關(guān)系，在談到“嵌入式系統(tǒng)”領(lǐng)域時，往往理解成計算機專業(yè)領(lǐng)域的，基于32位嵌入式處理器，從事網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體等的應(yīng)用。這樣，“單片機”與“嵌入式系統(tǒng)”形成了嵌入式系統(tǒng)中常見的兩個獨立的名詞。但由于“單片機”是典型的、獨立發(fā)展起來的嵌入式系統(tǒng)，從學(xué)科建設(shè)的角度出發(fā)，應(yīng)該把它統(tǒng)一成“嵌入式系統(tǒng)”?？紤]到原來單片機的電子系統(tǒng)底層應(yīng)用特點，可以把嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用分成高端與低端，把原來的單片機應(yīng)用理解成嵌入式系統(tǒng)的低端應(yīng)用，含義為它的底層性以及與對象系統(tǒng)的緊耦合。l 第四章：嵌入式系統(tǒng)的組成一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成嵌入式計算機系統(tǒng)是整個嵌入式系統(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象，它可以接受嵌入式計算機系統(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)行裝置可以很簡單，如手機上的一個微小型的電機，當(dāng)手機處于震動接收狀態(tài)時打開；也可以很復(fù)雜，如ＳＯＮＹ智能機器狗，上面集成了多個微上控制電機和多種傳感器，從而可以執(zhí)行各種復(fù)雜的動作和感受種狀態(tài)信息。下面對嵌入式計算機系統(tǒng)的組成進(jìn)行介紹。 硬件層硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用設(shè)備接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一嵌入式處理器基礎(chǔ)上添加電源電路、時鐘電路和存儲器電路，就構(gòu)成了一個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。 中間層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）或者板級支持包（Board Support Package,BSP），它半系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動程序與硬件無關(guān)，上層軟件開發(fā)人員無需關(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。實際上,BSP是一個介于操作系統(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)計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：嵌入工系統(tǒng)的硬件初始化的BSP功能，設(shè)計硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。 系統(tǒng)軟件層系統(tǒng)軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Realtime 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。l 第五章：無線智能家居設(shè)計 無線智能家居控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及功能無線智能家居控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及功能文中提出的基于ARM9 的無線智能家居控制系統(tǒng)主要包括ARM9 核心控制模塊，無線通信模塊、LCD 觸摸屏模塊和家居電器，另外還有傳感檢測，語音報警和電源等模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)模型 圖如圖1 所示。其中ARM 是整個系統(tǒng)的控制核心，通過GPRS 和ZigBee 無線通信網(wǎng)絡(luò)收發(fā)控制指令實現(xiàn)對家居電器進(jìn)行綜合監(jiān)控，同時提供防火墻的功能，阻止外界對家庭內(nèi)部設(shè)備的非法訪問和攻擊。無線通信模塊分為本地和遠(yuǎn)程兩部分，本地通信主要通過新型的ZigBee 無線通信技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)與家居電器的通信，達(dá)到對其控制；遠(yuǎn)程通信是利用手機通過GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)或利用計算機通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)人與控制系統(tǒng)的通信，進(jìn)而達(dá)到對家居電器的遠(yuǎn)程監(jiān)控。采用無線通信技術(shù)省去了布線使家居布局更加靈活，遠(yuǎn)程控制使家居電器工作更加貼近人們的工作和生活要求。智能家居控制系統(tǒng)的具體功能包括：①家居電器的綜合監(jiān)控：對所控制的家居電器進(jìn)行開關(guān)、工作參數(shù)的設(shè)置和工作狀態(tài)的檢測。②室內(nèi)環(huán)境信息采集：采集家居環(huán)境的溫度、濕度信息和煤氣、煙氣等有毒氣體的檢測。③自動報警：當(dāng)檢測到家居環(huán)境的溫度、濕度、煤氣、煙氣等超標(biāo)，或檢測到有陌生人強行開啟室門或進(jìn)入室內(nèi)時就自動報警，告知居室主人。④本地控制：用戶在本地可通過計算機或家居電器本身的操作鍵對家居電器進(jìn)行監(jiān)控。⑤遠(yuǎn)程控制：用戶遠(yuǎn)程可以通過手機短息或互聯(lián)網(wǎng)對家居電器進(jìn)行控制或工作狀況查詢。⑥安全防盜：家居中的所有與控制系統(tǒng)連接的電器設(shè)備均可實現(xiàn)與主人通信，一旦盜賊對某設(shè)備進(jìn)行操作，或某設(shè)備工作狀態(tài)異常時，系統(tǒng)將立即通知主人，以達(dá)到安全和防盜的目的。 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)系統(tǒng)硬件主要由ARM9 微處理器、GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)、ZigBee通信技術(shù)、LCD 觸摸屏、語音報警和電源等模塊組成。 ARM9 微處理器微處理器采用三星公司的ARM9(S3C2440)。S3C2440 是一款高性能32 位RISC 微處理器, 采用了ARM920T 的內(nèi)核， 標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲器單元，最高主頻可以達(dá)到400MHz，提供多款液晶屏配置。ARM920T 實現(xiàn)了MMU，AMBA BUS 和Harvard 高速緩沖體系結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)具有獨立的16Kb 指令Cache和16Kb 數(shù)據(jù)Cache，每個都是由具有8 字長的行組成。通過提供一套完整的通用系統(tǒng)外設(shè)，無需配置額外的組件從而減少整體系統(tǒng)成本，為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。 無線通信網(wǎng)絡(luò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)是覆蓋范圍最廣，性能較為完善的無線網(wǎng)絡(luò)，GPRS 網(wǎng)絡(luò)本身具有較強的數(shù)據(jù)糾錯能力，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)128Kb/s，能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性。ZigBee 技術(shù)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低；采用GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪K體積小、功耗低，適合作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)節(jié)點，ZigBee 技術(shù)與GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合組成新的無線通信網(wǎng)絡(luò)。GPRS DTU 無線通信模塊采用成都眾山電子有限公司的ZSD2110 GPRS DTU。 ZSD2110 是一款使用GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)無線透明傳輸?shù)那度胧紻TU 模塊。內(nèi)置工業(yè)級GPRS 引擎和嵌入式處理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP