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嵌入式認知實習報告
一段充實而忙碌的實習生活結束了,相信你一定有很多值得分享的收獲,需要回過頭來對這段實習經歷認真地分析總結了。很好奇實習報告是怎么寫的吧,下面是小編為大家收集的嵌入式認知實習報告,僅供參考,大家一起來看看吧。
嵌入式認知實習報告 1
一、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用概述
在今日,嵌入式ARM 技術已經成為了一門比較熱門的學科,無論是在電子類的什么領域,你都可以看到嵌入式ARM 的影子。如果你還停留在單片機級別的學習,那么實際上你已經落下時代腳步了,ARM 嵌入式技術正以幾何的倍數高速發(fā)展,它幾乎滲透到了幾乎你所想到的領域。本章節(jié)就是將你領入ARM 的學習大門,開始嵌入式開發(fā)之旅。以嵌入式計算機為技術核心的嵌入式系統(tǒng)是繼網絡技術之后,又一個IT領域新的技術發(fā)展方向。由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高以及面向行業(yè)具體應用等突出特征, 目前已經廣泛地應用于軍事國防、消費電子、信息家電、網絡通信、工業(yè)控制等各個領域。嵌入式的廣泛應用可以說是無所不在。
嵌入式微處理器技術的基礎是通用計算機技術,F在許多嵌入式處理器也是從早期的PC 機的應用發(fā)展演化過來的,如早期PC 諸如TRS-80、Apple II 和所用的Z80 和6502 處理器,至今仍為低 端的嵌入式應用。在應用中,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。嵌入式處理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM 等系列。
在早期實際的嵌入式應用中,芯片選擇時往往以某一種微處理器內核為核心,在芯片內部集成必要的ROM/EPROM/Flash/EEPROM、SRAM、接口總線及總線控制邏輯、定時/計數器、WatchDog、I/O、串行口、脈寬調制輸出、A/D、D/A 等各種必要的功能和外設。
二、實習設備
硬件:Embest EduKit-IV實驗平臺、ULINK2仿真器套件、PC機
軟件:μVision IDE for ARM集成開發(fā)環(huán)境、Windows 98/2000/NT/XP
三、實習目的
1.初步掌握液晶屏的使用及其電路設計方法;掌握S3C2410X處理器的LCD控制器的使用;掌握通過任務調用的方法把液晶顯示函數添加到uC/OS-II中;通過實驗掌握液晶顯示文本及圖形的方法與程序設計。
2.了解S3C2410X處理器UART相關控制寄存器的使用; 熟悉ARM處理器系統(tǒng)硬件電路中UART接口的設計方法:掌握ARM處理器串行通信的軟件編程方法。
3.掌握有關音頻處理的基礎知識;通過實驗了解IIS音頻接口的.工作原理;通過實驗掌握對處理器S3C2410X中IIS模塊電路的控制方法;通過實驗掌握對常用IIS接口音頻芯片的控制方法。
4.了解μC/OS-II移植條件和內核基本結構;掌握將μC/OS-II內核移植到ARM9處理器上的方法和步驟。
四、實習要求
通過對μC/OS-II移植實驗、μC/OS-II LCD顯示實驗、串口通信實驗、IIS音頻實驗、液晶顯示實驗的學習,并將各部分內容合并,最終得出實習結果,實習要求在鍵盤上輸入學號,在液晶顯示屏上顯示相應的學生信息。學生信息包括顯示每個人的照片和姓名系別等,并用鍵控設置學生輸出的順序,輸入學號就顯示那個學生的信息,然后過一段時間就順序循環(huán)播放。
移植μC/OS-II內核到ARM處理器S3C2410,在IDE中觀察其運行狀況編寫S3C2410X處理器的串口通信程序;監(jiān)視串行口UART1動作;將從UART1接收到的字符串回送顯示。將從UART1接收到的字符串回送顯示。
通過使用Embest EduKit-IV實驗板的彩色液晶屏(800*480)進行電路設計,掌握液晶屏作為人機接口界面的設計方法,并編寫任務函數在uC/OS-II系統(tǒng)中實現位圖顯示。在uC/OS-II中建立五個任務Tast1和Tast2,其中Tast1順序熄滅四個LED,延遲一會在順序點亮四個LED。Tast2在LCD屏幕上循環(huán)顯示三幅圖片,并打印一些文字信息和背景音樂。過使用Embest EduKit-III實驗板的256 色彩色液晶屏(320x240)進行電路設計,掌握液晶屏作為人機接口界面的設計方法,并編寫程序實現:畫出多個矩形框;顯示ASCII字符;顯示漢字字符;顯示彩色位圖。
五、實習步驟
1. 準備實驗環(huán)境
使用ULINK2仿真器連接Embest EduKit-IV實驗平臺的主板JTAG接口;使用Embest EduKit-IV實驗平臺附帶的交叉串口線,連接實驗平臺主板上的COM2和PC機的串口(一般PC只有一個串口,如果有多個請自行選擇,筆記本沒有串口設備的可購買USB轉串口適配器擴充);使用Embest EduKit-IV實驗平臺附帶的電源適配器,連接實驗平臺主板上的電源接口。
2. 串口接收設置
在PC機上運行windows自帶的超級終端串口通信程序,或者使用實驗平臺附帶光盤內設置好了的超級終端,設置超級終端:波特率115200、1位停止位、無校驗位、無硬件流控制,或者使用其它串口通信程序。(注:超級終端串口的選擇根據用戶的PC串口硬件不同,請自行選擇,如果PC機只有一個串口,一般是COM1)
3. 打開實驗例程
1)打開實驗程序
2)運行μVision IDE for ARM軟件
3)默認打開的工程在源碼編輯窗口會顯示實驗例程的說明文件readme.txt,詳細閱讀并理解實驗內容。
4)工程提供了兩種運行方式:一是下載到SDRAM中調試運行,二是固化到Nor Flash中運行。用戶可以在工具欄Select Target下拉框中選擇在RAM中調試運行還是固化Flash中運行。下面實驗將介紹下載到SDRAM中調試運行,所以我們在Select Target下拉框中選擇UART_Test IN RAM。
5)接下來開始編譯鏈接工程,在菜單欄“Projiet”選擇“Build target”或者“Rebuild all target files”編譯整個工程。
6編譯完成后,在輸出窗口可以看到編譯提示信息,比如“".\SDRAM\UART_Test.axf" - 0 Error(s), 1 Warning(s).”,如果顯示“0 Error(s)”即表示編譯成功。
7)撥動實驗平臺電源開關,給實驗平臺上電,單擊菜單欄Debug->Start/Stop Debug Session項將編譯出來的映像文件下載到SDRAM中,或者單擊工具欄“”按鈕來下載。
8)下載完成后,單擊菜單欄Debug->Run項運行程序,或者單擊工具欄“”按鈕來全速運行程序。用戶也可以使用進行單步調試程序。
9)全速運行后,用戶可以在超級終端看到程序運行的信息。
10)用戶可以Stop程序運行,使用μVision IDE for ARM的一些調試窗口跟蹤查看程序運行的信息。 注:如果在第4)步用戶選擇在Flash中運行,則編譯鏈接成功后,單擊菜單欄Flash->Download項將程序固化到NorFlash中,從實驗平臺的主板拔出JTAG線,給實驗平臺重新上電,程序將自動運行。
部分程序圖:
串口通信實驗:
IIS音頻實驗:
六、實習體會
在嵌入式系統(tǒng)中,除了課本上的基礎知識外,還學會了軟件編程的基本思路,掌握了液晶屏的使用及其電路設計方法;掌握有關音頻處理的基礎知識;掌握液晶顯示文本及圖形的方法與程序設計。
通過這次設計,掌握了液晶顯示實驗、μC/OS-II移植、μC/OS-IILCD顯示的工作原理及串口通信實驗的工作過程,學會了使用仿真軟件Embest EduKit-IV實驗平臺及ULINK2仿真器套件,并學會通過應用軟件仿真來實現各種通信系統(tǒng)的設計,對以后的學習和工作都起到了一定的作用,加強了動手能力和學業(yè)技能。雖然花了很長時間編寫軟件程序設計,但這一切還是理論上的。希望學校能提供機會和條件,讓我們能夠去真正地將理論和實踐相結合。通過這次程序,感覺自己所掌握的知識是那么的有限,還有許多需要改進和不足的地方,同時也幫助了我怎樣學好這門課程,增加了我對這門學科的興趣?傮w來說,這次實習我受益匪淺。在摸索該如何設計電路使之實現所需功能的過程中特別有趣,培養(yǎng)了我的設計思維,增加了實際操作能力。在讓我體會到了設計電路的艱辛的同時,更讓我體會到成功的喜悅和快樂。通過這次實習通信系統(tǒng)的設計,使我更加清楚以后的發(fā)展及學習的方向。
最后感謝老師這個學期的指導和幫助!
嵌入式認知實習報告 2
一、 實習時間
20xx年4月12日-20xx年4月26日
二、 指導教師姓名
陳xx
三、 實習地點
長沙市牛耳服務外包實訓基地
四、 實習目的與內容
對于嵌入式項目進行學習培訓,掌握嵌入式的主要項目及相關技術
五、 實習收獲與體會
一轉眼半個月的實習生活過去了,現在我已經回到學校,回想起半個月的實習生活,自己學到了很多,懂得了很多。
真的說不出是什么感覺,伴著時間,就像是在和自己的影子賽跑,不可能從真實的兩面去看清它,只是經意不經意的感受著有種東西在過去,也許更適合的只有那句話:時不待我,怎可駐足。原以為實習對于我來說會是很長,但實際卻不同。想象收獲的東西,真的很多,看看我的工作筆記,一篇又一篇,記別人的事情比自己的還多,也許 實習,并不像我想象中的那樣輕松愜意,而是充滿了挑戰(zhàn)和艱辛。我給自己敲響了警鐘:“不要半途而廢,做事情切忌三分熱度!蔽倚判氖愕幕卮鸬剑骸拔乙欢〞䦂猿值降!”
天下英雄皆我輩,一入江湖立馬催。” 從學校到社會的大環(huán)境的轉變,身邊接觸的人也完全換了角色,老師變成老板,同學變成同事,相處之道完全不同。在這巨大的轉變中,我們可能彷徨,迷茫,無法馬上適應新的環(huán)境,但在同學、同事的幫助和自己摸索的情況下,我還是完成了這次實習。但我發(fā)現,以我們的經驗,不學到一定的深度和廣度是難以在實際工作中應付自如的。因此反映出學習的還不夠,缺點疏漏。需在加以刻苦鉆研及學習,不斷開拓視野,增強自己的實踐操作技能,我們也許看不慣企業(yè)之間殘酷的競爭,無法忍受同事之間漠不關心的眼神和言語。很多時候覺得自己沒有受到領導重用,所干的只是一些無關重要的雜活,自己的提議或工作不能得到老板的肯定。
做不出成績時,會有來自各方面的壓力,老板的眼色同事的嘲諷。而在學校,有同學老師的關心和支持,每日只是上上課,很輕松。常言道:工作一兩年勝過十多年的讀書。兩個月的實習時間雖然不長,但是我從中學到了很多知識,關于做人,做事,做學問。只有擁有自信才能夠克服一切,去實現自己的理想,創(chuàng)造自己的人生。
實習是個人綜合能力的鍛煉。作為一名新時代的新青年更應該把學習作為保持工作積極性的重要途徑。像我這種文憑不高的人,心里就有一種很渴望的感覺,明白了自己與社會所需的要求,因為現在畢業(yè)求職,更多的'時間是社會職業(yè)選擇自己面試,更多的不是自己去選擇職業(yè),這應該就是所謂的先就業(yè)再擇業(yè)吧。所以自己會把心態(tài)放正,在公司的時候先全面發(fā)展,等過段再看看精于哪個方面,然后向那個方向努力發(fā)展。
“在大學里學的不是知識,而是一種叫做自學的能力”。參加工作后才能深刻體會這句話的含義。課本上學的理論知識用到的很少。在這個信息爆炸的時代,知識更新太快,靠原有的一點知識肯定是不行的。我們必須在工作中勤于動手慢慢琢磨,不斷學習不斷積累。遇到不懂的地方,自己先想方設法解決,實在不行可以虛心請教他人,而沒有自學能力的人遲早要被企業(yè)和社會所淘汰。所以我們還要繼續(xù)學習,不斷提升理論素養(yǎng)。
在信息時代,學習是不斷地汲取新信息,獲得事業(yè)進步的動力。作為一名年輕同志更應該把學習作為保持工作積極性的重要途徑。走上工作崗位后,我積極響應單位號召,結合工作實際,不斷學習理論、業(yè)務知識和社會知識,用先進的理論武裝頭腦,用精良的業(yè)務知識提升能力,以廣博的社會知識拓展視野。
我們還要努力實踐,自覺進行角色轉化!袄碚撌腔疑,生活之樹常青”,只有將理論付諸于實踐才能實現理論自身的價值,也只有將理論付諸于實踐才能使理論得以檢驗。同樣,一個人的價值也是通過實踐活動來實現的,也只有通過實踐才能鍛煉人的品質,彰現人的意志。
從學校走向社會,首要面臨的問題便是角色轉換的問題。從一個學生轉化為一個單位人,在思想的層面上,必須認識到二者的社會角色之間存在著較大的差異。學生時代只是單純的學習知識,而社會實踐則意味著繼續(xù)學習,并將知識應用于實踐,學生時代可以自己選擇交往的對象,而社會人則更多地被他人所選擇。諸此種種的差異。不勝枚舉。但僅僅在思想的層面上認識到這一點還是不夠的,而是必須在實際的工作和生活中潛心體會,并自覺的進行這種角色的轉換。
在今后的工作和生活中,我將繼續(xù)學習,深入實踐,不斷提升自我,努力創(chuàng)造業(yè)績,繼續(xù)在自己的工作領域創(chuàng)造更多的價值。
大學因實習而完整,而大學生活卻因實習而精彩。
總之,這次實習,自己確實學到了很多也成長了許多。在實習期間,每日重復單調繁瑣的工作,時間久了容易厭倦。但是工作簡單也不能馬虎,你一個小小的錯誤可能會給公司帶來巨大的麻煩或損失,還是得認真完成。這段時間,我看到了自己本身存在著許多問題,也會遇到這樣那樣的問題,當前的時代日趨復雜,不學到一定的深度和廣度是難以在實際工作中應付自如的。因此反映出學習的還不夠,缺點疏漏。需再加以刻苦鉆研及學習,不斷開拓視野,增強自己的實踐操作技能,為以后的工作存儲更多的能力。
以上就是我的實習報告,可能并不是一份多么規(guī)范的報告,但確確實實我這工作中的感受。
實習收獲
通過這次實習,在各方面我感覺自己都有了一定的收獲。這次實習主要是為了我們今后在工作及業(yè)務上能力的提高起到了促進的作用,增強了我們今后的競爭力,為我們能在以后立足增添了一塊基石。實習單位的老師也給了我很多機會參與他們的設計是我懂得了很多以前難以解決的問題,將來從事設計工作所要面對的問題,如:前期的策劃和后期的制作等等。這次實習豐富了我在這方面的知識,使我向更深的層次邁進,對我在今后的社會當中立足有一定的促進作用,但我也認識到,要想做好這方面的工作單靠這這幾天的實習是不行的,還需要我在平時的學習和工作中一點一點的積累,不斷豐富自己的經驗才行。我面前的路還是很漫長的,需要不斷的努力和奮斗才能真正地走好。
大學生活讓我對計算機理論知識有了一定的了解,但真正操作起來就沒有那么容易.紙上得來終覺淺, 絕知此事要躬行。經過過去兩個月的實習,我對自己有了新的認識及前進的方向。
經過過去半個月的實踐和實習,我對未來充滿了美好的憧憬,在未來的日子,我將努力做到以下幾點:
1.繼續(xù)學習,不斷提升理論素養(yǎng)。
在信息時代,學習是不斷地汲取新信息,獲得事業(yè)進步的動力,F在通過實習總感覺自己學的不夠,要用到知識時總感覺腦袋是空白的。很后悔自己當時在學校為什么不多學一點,多練習一點?傇诤蠡谝矝]有用,只能自己去努力學習。為了能更好的適應工作,我利用自己空閑時間去附近的書店去看書,希望能彌補不足。
2.加強信心,堅持下去
雖然在這個公司自己可能是學歷水平是最高的,但真的工作起來我的起點卻很低。有時候遇到事情總會著急,慌張。平常信心不足,總感覺自己做不好。大家說我很內向,其實只是自己有點自卑,不敢去表達。或許還需要一段時間的磨練吧。只有自己的知識和能力都在提升,相信自己總有一天會很勇敢的表現自己。
上學的時候大家都說,能珍惜現在的日子就好好珍惜。等工作了才真的領悟這句話。每天起早貪黑,忙忙碌碌,做了第一天就想回到學校接著做學生。感覺學生時代真是最美好的時間。可是既然踏出來了就要繼續(xù)走下去,因為這一天也終究要來到。
對給自己點信心,多給自己點贊賞,多給自己鼓鼓勁。相信總會走出一條寬敞大道的。
3、同事相處
感覺學生時代很美好,不僅僅是不需要去努力工作,而是在學生時代你可以有很好的同學,很好的朋友,大家相互噓寒問暖,不必勾心斗角。我感覺這里才真的有純潔的友誼。可踏上了社會,于存在著利益關系,又工作繁忙,就多了份人情世故。老板對你的頤指氣使,同事對你的多加防范,就更加想念自己的同學?赡茏约哼不能適應這樣的環(huán)境吧。但還是希望以后自己去努力,希望自己可以有個好朋友,希望自己可以有個團結的環(huán)境。
實習,是開端也是結束。在書本上學過很多理論,但從未付諸實踐過,也許等到真正運用時,才會體會到難度有多大。在今后的工作和生活中,自己需要更加努力的奮斗下去。
嵌入式認知實習報告 3
一、嵌入式的概述:
隨著信息化技術的發(fā)展和數字化產品的普及,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,無所不在的網絡和無所不在的計算(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驗,能夠參與并實現一個真實和完整的嵌入式項目,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,重點介紹包括函數與程序結構,指針、數組和鏈表,庫函數的使用等知識。
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庫函數編程接口實踐,強化學員對Linux下基本編程開發(fā)的理解和編碼調試的能力。
第四階段 Linux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/共享內存等),文件I/O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),網絡編程(網絡基本概念/套接口編程/網絡字節(jié)次序/Client/Server結構/UDP編程);掌握Linux下Socket編程的開發(fā)流程,熟悉網絡編程的調用接口函數和相關數據結構,使學員初步具備在Linux上進行系統(tǒng)編程開發(fā)的能力。同時綜合之前所學內容和編程技術,以小組為單位進行一個團隊合作項目的開發(fā),考核內容包括文件I/O編程,多線程編程,網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ARM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Linux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、Bootloader工作原理、內核裁減配置和交叉編譯、根文件系統(tǒng)制作、網絡編程以及圖形界面和數據庫開發(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、塊設備與網絡設備、網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一個真實和完整的嵌入式項目的開發(fā)流程,涉及到數據采集、網絡通訊、圖形用戶界面顯示以及嵌入式數據庫存儲系統(tǒng)等多種嵌入式Linux編程技術。要求學員建立起團隊開發(fā)和協同工作的企業(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、實習內容
1. 嵌入式的歷史與現狀
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存在了,從上個世紀70年代單片機的出現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。縱觀嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程,大致經歷了以下四個階段:
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,大多以可編程控制器的形式出現,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存。這些裝置雖然已經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)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,制造出面向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:出現了大量高可靠、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,但已經初步具有了一定的兼容性和擴展性,內核精巧且效率高,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)已經具備了文件和目錄管理、設備管理、多任務、網絡、圖形用戶界面(GUI)等功能,并提供了大量的應用程序接口(API),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絡的時代,將嵌入式系統(tǒng)應用到各種網絡環(huán)境中去的呼聲自然也越來越高。目前大多數嵌入式系統(tǒng)還孤立于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Internet技術的結合正在推動著嵌入式技術的飛速發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)的`研究和應用產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,如嵌入式數據庫、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)內核小、執(zhí)行效率高、網絡結構完整等特點,很適合信息家電等嵌入式系統(tǒng)的需要,目前已經形成了能與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,網絡互聯成為必然趨勢。
6. 精簡系統(tǒng)內核,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
根據國際電氣和電子工程師協會(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"(devices used to control, monitor, or assist the operation 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歷了從CISC(復雜指令集)至RISC(精簡指令集)和Compact RISC的轉變,位數則由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,MCU)、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,據不完全統(tǒng)計,全世界嵌入式處理器已經超過1000多種,流行的體系結構有30多個系列,其中以ARM、PowerPC、MC 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(MCU、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據的存儲,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憑借其可擦寫次數多、存儲速度快、存儲容量大、價格便宜等優(yōu)點,在嵌入式領域內得到了廣泛應用。
目前存在的絕大多數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(現場總線)、USB(通用串行總線接口)、Ethernet(以太網接口)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(LCD)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)內核、設備驅動接口、通信協議、圖形用戶界面(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、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)根據應用場合可以分為兩大類:一類是面向消費電子產品的非實時系統(tǒng),這類設備包括個人數字助理
(PDA)、移動電話、機頂盒(STB)等;另一類則是面向控制、通信、醫(yī)療等領域的實時操作系統(tǒng),如WindRiver公司的VxWorks、QNX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完成系統(tǒng)功能,并且對外部和內部事件在同步或者異步時間內能做出及時響應的系統(tǒng)。在實時系統(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出現偏差將會產生嚴重后果。
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 響應時間 是實時系統(tǒng)從識別出一個外部事件到做
出響應的時間;
o 生存時間 是數據的有效等待時間,數據只有在這段時間內才是有效的;
o 吞吐量 是在給定的時間內系統(tǒng)能夠處理的事件
總數,吞吐量通常比平均響應時間的倒數要小一點。
實時系統(tǒng)根據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)安全性能等其他方面,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
間內完成任務,響應時間通常要求在毫秒甚至微秒的數量級上,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-system)。軟實時指的是雖然對系統(tǒng)響應時間有所限定,但如果系統(tǒng)響應時間不能滿足要求,并不會導致系統(tǒng)產生致命的錯誤或者崩潰;硬實時則指的是對系統(tǒng)響應時間有嚴格的限定,如果系統(tǒng)響應時間不能滿足要求,就會引起系統(tǒng)產生致命的錯誤或者崩潰。如果一個任務在時限到達之時尚未完成,對軟實時系統(tǒng)來說還是可以容忍的,最多只會降低系統(tǒng)性能,但對硬實時系統(tǒng)來說則是無法接受的,因為這樣帶來的后果根本無法預測,甚至可能是災難性的。在目前實際運用的實時系統(tǒng)中,通常允許軟硬兩種實時性同時存在,其中一些事件沒有時限要求,另外一些事件的時限要求是軟實時的,而對系統(tǒng)產生關鍵影響的那些事件的時限要求則是硬實時的。
五、實習總結
計算機和網絡已經全面滲透到日常生活的每一個角落,對于我們沒有個人來說,需要的已經不再僅僅是放在桌面上處理文檔,進行工業(yè)管理和生產控制的計算機“機器”任何一個普通的人都可能擁有從小到大的各種嵌入式技術的電子產品,小到MP3PDA等微型數字化產品,大到網絡家電,智能家電等,各種各樣的新型嵌入式系統(tǒng)設備在應用數量上已經遠遠超過了通用計算機,在工業(yè)和服務領域,使用嵌入式技術的數字機床、智能工具、工業(yè)機器人、服務機器人、正在逐漸的改變著傳統(tǒng)的工業(yè)生產和服務方式。而ARM芯片憑借強大的處理能力和極低的功耗,非常適合這些場合。所以現在越來越多的公司在產品選型的時候考慮到使用ARM處理器,從這個角度來說,對于在校大學生來說,如果你掌握了ARM開發(fā)技術,對于尋找一份好的工作也十分有利。
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