【正文】 說，軟件是應(yīng)用的最終實(shí)現(xiàn)途徑，所以是否需要監(jiān)控程序、操作系統(tǒng)都是必須考慮的。系統(tǒng)的穩(wěn)定性對于開發(fā)平臺(tái)來說是至關(guān)重要的，試想一個(gè)很不穩(wěn)定的開發(fā)平臺(tái)會(huì)讓用戶立刻失去興趣。因?yàn)橐粋€(gè)擴(kuò)展性很強(qiáng)、移植方便、可靠的設(shè)計(jì)可以為學(xué)習(xí)者或評估者縮短二次開發(fā)的時(shí)間，加快產(chǎn)品推出。微處理器外圍設(shè)備嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用程序圖 23 嵌入式開發(fā)平臺(tái)框圖 開發(fā)平臺(tái)軟硬件的選擇嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)硬件和軟件的選擇一般都要求考慮以下幾個(gè)方面：? 利于二次開發(fā)。硬件包括 ARM 處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備。通過上面的分析，我們可以得出項(xiàng)目的具體要求：整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如xx 大學(xué)碩士學(xué)位論文11圖 23 所示，嵌入式系統(tǒng)的基本組成部分是硬件和軟件。在處理器指令系統(tǒng)編程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)是加強(qiáng)外圍功能接口的應(yīng)用學(xué)習(xí)，主要是人機(jī)接口和通信接口，如 UART、SPI/SSP、VIC、USB 接口、A/D 轉(zhuǎn)換、GPIO、以太網(wǎng)、IIC 串行數(shù)據(jù)通信、音頻接口和液晶屏等知識(shí)的掌握。在教學(xué)開發(fā)平臺(tái)上開發(fā)一些基礎(chǔ)例程和典型實(shí)際應(yīng)用例程，對于初學(xué)者和進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用也是非常必要的。其次，對于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的學(xué)習(xí)者來說，必須要有一個(gè)較好的嵌入式開發(fā)教學(xué)平臺(tái)。對于應(yīng)用編程，要掌握 C/C++和匯編語言程序設(shè)計(jì)（至少會(huì) C 語言） ，對處理器的體系結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、編程模式和應(yīng)用編程要有一定的了解。嵌入式技術(shù)融合了具體應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)、嵌入式微處理器、DSP 技術(shù)、系統(tǒng)芯片 SOC設(shè)計(jì)制造技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)和嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件技術(shù)，具有極高的系統(tǒng)集成性，可以滿足不斷增長的信息處理技術(shù)對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。要確定這個(gè)問題，我們首先要知道對于學(xué)生來說，如何學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用：技術(shù)基礎(chǔ)是關(guān)鍵。所以，我們的項(xiàng)目也是按照這種方法設(shè)計(jì)。系統(tǒng)功能描述硬件/軟件劃分（軟硬件統(tǒng)一表示）硬件綜合 軟件綜合系統(tǒng)集成圖 22 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法這種方法的特點(diǎn)在協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同測試和協(xié)同驗(yàn)證上，充分考慮了軟硬件的關(guān)系，并在涉及的每個(gè)層次上給以驗(yàn)證，使得盡早發(fā)現(xiàn)和解決問題。如果評估結(jié)構(gòu)不滿足要求，說明劃分方案選擇不合理，需要重新劃分；以上重復(fù)直到獲得一個(gè)滿意的硬件/軟件實(shí)現(xiàn)為止。為避免上述問題，20 世紀(jì) 90 年代，國外有些學(xué)者提出了一種新的開發(fā)方式—軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法。各自部分的修改和缺陷很容易導(dǎo)致系統(tǒng)集成出現(xiàn)問題，這些問題不但難于定位，而且更重要的是，對它們的修改往往會(huì)涉及整個(gè)軟件結(jié)構(gòu)或硬件配置的改動(dòng)。如圖 21所示，全部開發(fā)都按流水線式進(jìn)行。傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)應(yīng)用中，是按照瀑布式的流程進(jìn)行的。第二章 嵌入式系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本章介紹當(dāng)前流行的嵌入式設(shè)計(jì)流程，并針對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)這一具體的項(xiàng)目功能要求，從硬件和軟件兩個(gè)角度分別進(jìn)行分析，闡述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案。C/OSII的移植過程這個(gè)部分。就嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作量而言，系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)在于軟件，而其中操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植往往是整個(gè)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵也是難度最大的部分。與通用PC系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)于硬件的關(guān)系更為密切，因而每個(gè)設(shè)計(jì)都有自己特定的硬件平臺(tái)。本文所涉及的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是為了給高年級本科生、研究生提供一個(gè)可擴(kuò)展的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)。通過對嵌入式的學(xué)習(xí)使學(xué)生具有較強(qiáng)的綜合素質(zhì)，成為具有良好的實(shí)際操作能力設(shè)計(jì)能力符合社會(huì)需求的開拓性電子應(yīng)用人才。為了順應(yīng)當(dāng)今世界技術(shù)革新的潮流，了解、學(xué)習(xí)和掌握嵌入式技術(shù)，就必然要學(xué)習(xí)和掌握以ARM微處理器為核心的嵌入式開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程，這對于研究和開發(fā)高性能微處理器、DSP以及開發(fā)基于SOC芯片設(shè)計(jì)及應(yīng)用系統(tǒng)是非常必要的。實(shí)際上對硬件及軟件的選擇來說，主要因素是由應(yīng)用決定的，國內(nèi)應(yīng)該抓住這個(gè)機(jī)會(huì)加入到這個(gè)競爭行列中來。從IT產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展來看，國內(nèi)設(shè)備開發(fā)商有從眾xx 大學(xué)碩士學(xué)位論文7心理，為了可靠性，都去用別人用過的比較成熟的產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品往往價(jià)格昂貴，而且技術(shù)核心都掌握在別人手里，長期受制于人，不利于自身的發(fā)展和成長。ARM 公司已經(jīng)成為業(yè)界的龍頭老大， “每個(gè)人口袋中都裝著 ARM”是毫不夸張的，應(yīng)為幾乎所有的手機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、PDA 幾乎都是用具有 ARM 核的系統(tǒng)芯片開發(fā)的。2022 年 6 月份統(tǒng)計(jì)，2022 年 ARM 在全球半導(dǎo)體 IP 供應(yīng)商中排名第一，占市場份額的 %，銷售收入達(dá) 億美圓，比 2022 年增長 10%。而最新的市場調(diào)查表明，在 2022 年度，ARM 占據(jù)了整個(gè) 32 位和 64 位嵌入式微處理器市場的 75%； 2022 年度，占據(jù)了 %。目前，80%的 GSM 手機(jī)，99%的 CDMA 手機(jī)，以及未來 3G 手機(jī)也都是采用基于 ARM 核的嵌入式處理器。ARM 公司具有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，其全球合作伙伴主要為半導(dǎo)體和系統(tǒng)伙伴、操作系統(tǒng)伙伴、開發(fā)工具伙伴、應(yīng)用伙伴和 ARM 技術(shù)共享計(jì)劃伙伴。xx 大學(xué)碩士學(xué)位論文6采用 ARM 核的嵌入式處理器具有低功耗、低成本等卓越性能和顯著優(yōu)點(diǎn)，越來越多的芯片廠商早已看好 ARM 的前景。CLinux、pSOS、VxWorks 、181。Intel XSCALE 系列產(chǎn)品提供了高性能價(jià)格比、低功耗、適用于智能無線終端、PDA、家庭網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器設(shè)備等應(yīng)用。ARM7 適合于中低端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端、各種通用型的嵌入式應(yīng)用和工業(yè)控制等領(lǐng)域。目前 ARM 芯片廣泛應(yīng)用于無線產(chǎn)品、PDA、GPS 、網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)電子產(chǎn)品、STB及智能卡。它是英國先進(jìn) RISC 機(jī)器公司的產(chǎn)品。特別需要提出的是 ARM 系列的應(yīng)用最為廣闊。這樣整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。各種通用處理器內(nèi)核將作為 SOC 設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫，和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為 VLSI 設(shè)計(jì)中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，用標(biāo)準(zhǔn)的Verilog 等語言描述，存儲(chǔ)在器件庫中。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但在工作溫度和工業(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)，嵌入式處理器目前主要有 Power PC、68000、MIPS、ARM 系列等。? 嵌入式微處理器(Microprocessor Unit, MPU) 嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計(jì)算機(jī)中的 CPU。這類智能化算法一般都是運(yùn)算量較大，特別是向量運(yùn)算、指針線性尋址等較多，而這些正是 DSP 處理器的長處所在。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面 DSP 算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域，DSP 應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn) DSP 功能，過渡到采用嵌入式 DSP 處理器。目前 MCU 占嵌入式系統(tǒng)約 60％的市場份額。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱為微控制器。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個(gè)系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置及封裝。? 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) xx 大學(xué)碩士學(xué)位論文4 嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，從 20 世紀(jì) 70 年代就出現(xiàn)到今天。TI 公司曾把處理器比作汽車，有個(gè)生動(dòng)的比喻： MPU 是轎車，追求的是經(jīng)濟(jì)性與速度的折中；DSP 是跑車，追求的是速度；MCU 是滿足特殊用途的車。嵌入式處理器的尋址空間一般從 64KB 到 256MB,處理速度從 到 2022MIPS，常用封裝從 8 個(gè)引腳到 292 個(gè)引腳。 嵌入式處理器概述 嵌入式處理器的分類嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器，目前據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過 1500 多種，流行體系結(jié)構(gòu)有 30 幾個(gè)系列。整個(gè)嵌入式軟件市場金額可達(dá) 700 億美元。C/OSII 以及國內(nèi)的Hopen 等嵌入式操作系統(tǒng)。90 年代以后，隨著實(shí)時(shí)性要求的提高，軟件規(guī)模不斷上升，嵌入式控制技術(shù)逐漸發(fā)展為實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS，Real Time Operation System） ，并作為一種軟件平臺(tái)逐步成為目前嵌入式系統(tǒng)的主流?，F(xiàn)在主流的嵌入式芯片已經(jīng)從 8 位的5AVR、PIC 系列拓展到 32 位的 ARM、MIPS、POWERPC 系列。隨著深亞微米技術(shù)的不斷進(jìn)步，集成度大幅度提高，現(xiàn)在芯片工藝已經(jīng)從 變成 90nm，將整個(gè)嵌入式系統(tǒng)集成在單一芯片上已成為現(xiàn)實(shí)，即嵌入式系統(tǒng)，也就是通常所說的 SOC。20 世紀(jì) 70 年代單片機(jī)的出現(xiàn)，使得汽車、家電、工業(yè)機(jī)器、通信設(shè)備以及成千上萬種產(chǎn)品可以通過內(nèi)嵌電子裝置來獲得更多性能，更容易使用，更便宜。作為一個(gè)越來越復(fù)雜的系統(tǒng)，往往都是在硬件和軟件雙螺旋式交替發(fā)展下逐漸趨于成熟和穩(wěn)定，嵌入式系統(tǒng)也不例外。它是隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從而越來越來引人注目。即在惡劣的環(huán)境或突然斷電的情況下，系統(tǒng)仍然能夠正常工作；同時(shí)對于特殊的信號、消息、中斷有極高的響應(yīng)。，嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)程序（包括操作系統(tǒng)）和應(yīng)用程序是渾然一體的，這些程序被編譯連接成一個(gè)可以執(zhí)行的二進(jìn)制映像文件，然后被固化在系統(tǒng)存儲(chǔ)空間中。嵌入式 CPU 與通用型的最大不同就是嵌入式 CPU 大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用 CPU 中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)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)xx 大學(xué)碩士學(xué)位論文2的耦合也越來越緊密。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）以及特定的應(yīng)用程序等四部分組成，是集軟 /硬件于一體的可獨(dú)立工作的“器件” 。目前，各種新型的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域和數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了通用計(jì)算機(jī)，如果說我們生活在一個(gè)充滿嵌入式系統(tǒng)的世界中，是毫不夸張的。C/OSII 體會(huì) ................................................................................63 ΜC/OSII 實(shí)時(shí)性能測試分析 ........................................................................64 測試方案設(shè)計(jì) ..........................................................................................64 內(nèi)核函數(shù)時(shí)間參數(shù)測試 ..........................................................................65 中斷時(shí)間參數(shù)測試 ..................................................................................69 測試結(jié)果與性能分析 ..............................................................................71第五章 結(jié)論與展望 ....................................................................................................73參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................75致 謝 ......................................................................................................................78個(gè)人簡歷 ......................................................................................................................79xx 大學(xué)碩士學(xué)位論文2第一章 緒論隨著社會(huì)的日益信息化，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面滲透到日常生活的每一個(gè)角落。C/OSIIxx 大學(xué)碩士學(xué)位論文III目 錄第一章 緒論 ..................................................................................................................1xx 大學(xué)碩士學(xué)位論文IV 嵌入式系統(tǒng)簡介 ................................................................................................1 嵌入式系統(tǒng)的定義和特點(diǎn) ........................................................................1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和趨勢 ........................................................................2 嵌入式處理器概述 ...............................................