【正文】 性、基本的外圍電路設(shè)計(jì)方法和對象系統(tǒng)的基本要求等。大多數(shù)從事單片機(jī)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(jī)的出現(xiàn)，立即脫離了計(jì)算機(jī)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。這樣，“單片機(jī)”與“嵌入式系統(tǒng)”形成了嵌入式系統(tǒng)中常見的兩個獨(dú)立的名詞?？紤]到原來單片機(jī)的電子系統(tǒng)底層應(yīng)用特點(diǎn)，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(jī)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。執(zhí)行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計(jì)算機(jī)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)。 下面對嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成進(jìn)行介紹。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。 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)。 實(shí)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。 系統(tǒng)軟件層 系統(tǒng)軟件層由實(shí)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。 9 第五章：無線智能家居設(shè)計(jì) 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 ARM7 的無線智能家居控制系統(tǒng)主要包括 ARM7 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。 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(shí)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。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) 10 程控制使家居電器工作更加貼近人們的工作和生活要求。 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。 ④本地控制：用戶在本地可通過計(jì)算機(jī)或家居電器本身的操作鍵對家居電器進(jìn)行監(jiān)控。 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(shí)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。 ARM7 微處理器 微處理器采用三星公司的 ARM7(S3C2440)。 ARM920T 實(shí)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(dú)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。 11 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(qiáng)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?shí)時性。GPRS DTU 無線通信模塊采用成都眾山電子有限公司的 ZSD2110 GPRS DTU。內(nèi)置工業(yè)級 GPRS 引擎和嵌入式處理器。同時支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、 設(shè)備間、設(shè)備與中心間等各種不同的通訊模式。 ZigBee 技術(shù)是一種新型的無線、短距離、低功耗組網(wǎng)通訊技術(shù) ,具有低復(fù)雜度、低功耗、低成本、高效率，可靠度高和網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積廣等技術(shù)優(yōu)勢，工作在免費(fèi)的 微波段，具有較強(qiáng)的抗干擾性和設(shè)備聯(lián)絡(luò)功能，能夠?qū)崿F(xiàn) 1500m 的全向識別，傳輸速率最高可達(dá) 10M bit/s，它支持 3 種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)和族狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。本文采用的 CC2430 是一種真正的系統(tǒng)芯片（ SoC） CMOS 解決方案，這種解決方案能夠提高性能并滿足以 ZigBee 為基礎(chǔ)的 ISM 波段應(yīng)用及對低成本，低功耗的要求，它結(jié)合一個高性能 DSSS（直接序列擴(kuò)頻）射頻收發(fā)器核心。 顯示模塊選用低電壓低功耗的 LCDl2832 液晶顯示屏， LCDl2832 是一款分 12 辨率為 128 32 的中英文圖形液晶（黃色背光）顯示模塊，具有 4 位 /8 位并行 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部置有 8192 個 16 16 點(diǎn)陣的一級、二級簡體漢字和 128 個 16 8點(diǎn) ASCII 字符集，用來顯示 8 2 行 16 16 點(diǎn)陣的漢字對話信息，構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面并顯示當(dāng)前時間、日期、星期、濕度、溫度、定時提醒等信息和煤氣等 有毒的含量超標(biāo)時報警提示的輸出信息。低層驅(qū)動由匯編語言編寫，對外留 C 語言接口，人機(jī)交換采用 Linux嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)。 13 第六章：嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用，分類，特點(diǎn) 主要應(yīng)用 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，其應(yīng)用領(lǐng)域可以包括：工業(yè)控制、交通管理、信息家電、家庭智能系統(tǒng)、 POS 網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)、環(huán)境工程與自然、機(jī)器人。就遠(yuǎn)程家電控制而言，除了開發(fā)出支持 TCP/IP 的嵌入系統(tǒng)之外，家電產(chǎn)品控制協(xié)議也需要制訂和統(tǒng)一，這需要家電生產(chǎn)廠家來做。所 14 以，開發(fā)和探試 嵌入式系統(tǒng)有著十分重要的意義。從最初的單片機(jī)以現(xiàn)在的工控機(jī)、 SOC 在種機(jī)電產(chǎn)品中均有著巨大的市場。 家電行業(yè)是嵌入式應(yīng)用的另一大行業(yè)，我們傳統(tǒng)的電視，電冰箱當(dāng)然其中也嵌有處理器，但是這些處理器只是在控制方面應(yīng)用。到我們身邊。 從硬件方面來講，各式各樣的嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件中的最核心的部分，而目前世界上具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已經(jīng)超過 1000 種，流行體系結(jié)構(gòu)包括 MCU， MPU 等 30 多個系列。目前嵌入式處理的尋址空間可以從 64KB 到 16MB，處理速度最快可以達(dá)到 2021MIPS,封裝從 8 個引腳到 144 個引腳個不等。目前嵌入式系統(tǒng)的軟件主要有兩大類：實(shí)時系統(tǒng)和分時系統(tǒng)。 實(shí)時嵌入系統(tǒng)是為執(zhí)行特定功能而設(shè)計(jì)的，可以來嚴(yán)格的按時序執(zhí)行功能。在實(shí)時系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)在指定的時間內(nèi)未能實(shí)現(xiàn)某個確定的任務(wù)，會導(dǎo)致系統(tǒng)的全面失敗，則系統(tǒng)被稱為 硬實(shí)時系統(tǒng)。一個硬實(shí)時系統(tǒng)往往在硬件上需要添加專門用于時間和優(yōu)先級管理的控制芯片， 15 而軟實(shí)時系統(tǒng)則主要在軟件方面通過編程實(shí)現(xiàn)時限的管理。 當(dāng)然，除了上述分類之外，還有許多其他分類方法，比如從應(yīng)用方面分為工業(yè)應(yīng)用和消費(fèi)電子等，在這里就不一一敘述了。嵌入式微處理器一般就具備以下 4 個特點(diǎn)； ①、對實(shí)時任務(wù)有 很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大存儲區(qū)保護(hù)功能，同時也有利于軟件診斷。 ④、嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有 nW 甚至 uW 級。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。 ②專用性強(qiáng)。同時針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全 兩個概念。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。而且軟件要求固態(tài)存領(lǐng)教，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行；但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS(RealTime Operation System)開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。由于其本身不具備自舉開發(fā)能力，即使調(diào)設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。 第七章：嵌入式微處理器的的種類 嵌入式微處理器 的核心是嵌入微處理器，嵌入式微處理器與通用 CPU 最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專用設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它將通用 CPU 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)在設(shè)計(jì)時趨于小型化，同時還具有很高的效率和可靠性。 RSIC 計(jì)算機(jī)在通道中只包含最有用的指令。 嵌入式微處理器有各種不同的體系統(tǒng)，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘頻率和數(shù)據(jù)總寬度，或集成了不同的外設(shè)和接口。但與全球 PC 市場不同的是，沒有 17 一種嵌入式微處理器可以主導(dǎo)市場，僅以 32 位的產(chǎn)品而言，就有 100 種以的嵌入式微處理器。 第八章：嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得廣闊發(fā)展空間。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士 98 年 11 月在武漢全國第 11 次微機(jī)學(xué)術(shù)交流會發(fā)表的《計(jì)算機(jī)的發(fā)展與技術(shù)》一文中，對未來 10 年以嵌入式芯片為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)工業(yè)進(jìn)行了科學(xué)的闡述和展望。 信息時代，數(shù)字時代使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展契機(jī)，為嵌入式市場展現(xiàn)了美好的前景，同時也地嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn)，從中我們可以看出未來嵌入式系統(tǒng)的幾大發(fā)展趨勢； ①、嵌入式開發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此要求嵌入式系統(tǒng)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還需要提供強(qiáng)大的硬件開發(fā)工具和軟件包支持。未來的嵌入式設(shè)備 為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求，必然要求硬件上提供各種網(wǎng)絡(luò)通信接口。 ⑤、提供友好的多媒體人機(jī)界面。 18 外文資料原文之一 Based on ARM7 embedded home appliance the design of control system The first chapter: embedded system development history At present, the application of embedded system in the area, many people of what is not very understanding of embedded system. Some people engage in more than 10 years of SCM application, do not know the SCM is one of the most typical embedded system。 the direction of technology development is unlimited upgrade the bus speed, the unlimited expansion of storage capacity. Embedded p uter system technical requirements is the object of intelligent control。t produce too much misunderstanding, and historically, essentially, universal definition of embedded system. In1, the definition of embedded system According to the history, nature, general requirements, embedded system should be defined as: embedded into the object system for puter system. Embedded, special and puter system are the three basic elements of embedded system. Object system refers to the embedded system embedded in a host system. In 2, the characteristics of embedded system The characteristics of embedded systems with the different definitions, which is defined by three basic factors of the derivative. Different embedded system its characteristics vary. And embedded related characteristics: because it is embedded into the object system, object system must meet environmental requirements, such as