嵌入式操作系统_百度百科
嵌入式操作系统
（Embedded Operating System，简称：EOS）是指用于的。嵌入式操作系统是一种用途广泛的，通常包括与硬件相关的底层软件、系统、设备驱动接口、、、标准化等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务，、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有：嵌入式实时操作系统uC/OS-II、、、等，以及应用在智能手机和平板电脑的、等。
嵌入式操作系统历史
事实上，在很早以前，嵌入式这个概念就已经存在了。在通信方面，在20世纪60年代就用于对电子机械电话交换的控制，当时被称为“存储式”（Stored Program Control）。
的真正发展是在问世之后。1971年11月，Intel公司成功地把算术和控制器电路集成在一起，推出了第一款Intel 4004，其后各厂家陆续推出了许多8位、16位的微处理器，包括Intel 、8086，Motorola 的，以及Zilog的Z80、Z8000等。以这些作为核心所构成的系统，广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等领域。的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场，计算机厂家开始大量地以方式向用户提供OEM产品，再由用户根据自己的需要选择一套适合的CPU板、板以及各式I/O插件板，从而构成专用的嵌入式，并将其嵌入到自己的系统设备中。
为灵活兼容考虑，出现了系列化、模块化的。流行的单板计算机有Intel公司的iSBC系列、Zilog公司的MCB等。后来人们可以不必从选择芯片开始来设计一台专用的，而是只要选择各功能模块，就能够组建一台专用计算机系统。用户和开发者都希望从不同的厂家选购最适合的OEM产品，插入外购或自制的机箱中就形成新的系统，这样就希望是互相兼容的，也就导致了工业控制微机的诞生。1976年Intel公司推出Multibus，1983年扩展为带宽达40MB/s的MultibusⅡ。1978年由Prolog设计的简单STD广泛应用于小型。
20世纪80年代可以说是各种总线层出不穷、群雄并起的时代。随着微电子工艺水平的提高，集成电路制造商开始把嵌入式应用中所需要的、I/O接口、A/D、D/A转换、以及RAM、ROM等部件统统集成到一个VLSI中，从而制造出面向I/O设计的微控制器，也就是我们俗称的，成为异军突起的一支新秀。其后发展的DSP产品则进一步提升了的技术水平，并迅速地渗入到消费电子、医用电子、智能控制、通信电子、仪器仪表、交通运输等各种领域。
20世纪90年代，在分布控制、、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，进一步加速发展。面向实时算法的DSP产品向着高速、高精度、低功耗发展。Texas推出的第三代DSP芯片TMS320C30，引导着微控制器向32位高速智能化发展。在应用方面，掌上电脑、手持PC机、机顶盒技术相对成熟，发展也较为迅速。特别是掌上电脑，1997年在美国市场上掌上电脑不过四五个品牌，而1998年底，各式各样的掌上电脑如雨后春笋般纷纷涌现出来。此外，Nokia推出了智能电话，西门子推出了机顶盒，Wyse推出了智能终端，NS推出了WebPAD。装载在汽车上的小型电脑，不但可以控制汽车内的各种设备（如音响等），还可以与GPS连接，从而自动操控汽车。
21世纪无疑是一个网络的时代，使嵌入式应用到各类网络中去也必然是发展的重要方向。
嵌入式操作系统特点
嵌入式操作系统1）系统内核小
由于一般是应用于小型电子装置的，相对有限，所以较之传统的操作系统要小得多。Enea公司的OSE，只有5K。
嵌入式操作系统2）专用性强
的个性化很强，其中的软件
4种嵌入式操作系统的调度机制
系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和的“升级”是完全两个概念。
嵌入式操作系统3）系统精简
一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于成本，同时也利于实现系统安全。
嵌入式操作系统4）高实时性
高实时性的系统软件(OS)是的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；要求高质量和高可靠性。
嵌入式操作系统5）多任务的操作系统
要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。的可以没有操作系统直接在芯片上运行；但是为了合理地调度多任务、利用、以及和专用接口，用户必须自行选配RTOS（Real－Time Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障。
嵌入式操作系统6）需要开发工具和环境
需要开发工具和环境。由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发，这些工具和环境一般是基于上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。
嵌入式操作系统核心
嵌入式系统的核心是。一般具备以下4个特点：
1）对实时任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。
2）具有功能很强的存储区保护功能。这是由于的已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。
3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开发出满足应用的最高性能的。
4）必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。
嵌入式操作系统分类
从硬件和软件进行划分。
嵌入式操作系统基于硬件
（Micro Processor Unit，MPU）
是由中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和相比，具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。主要的类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。
其中Arm/StrongArm是专为手持设备开发的，属于中档的价位。
嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式微控制器的典型代表是，从70年代末单片机出现到今天，虽然已经经过了30多年的历史，但这种8位的电子器件在中仍然有着极其广泛的应用。芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、、总线逻辑、定时/计数器、、I/O、、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。和相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。
由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及 MCU 8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列，MCU占约70%的市场份额，Atmel出产的Avr由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性价比，势必将推动单片机获得更高的发展。
嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
DSP处理器是专门用于方面的处理器，其在和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令的执行速度。在、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。
DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU等由分立元件实现。MPU较低的处理速度无法满足DSP的算法要求，其应用领域仅仅局限于一些尖端的高科技领域。随着技术发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。其比MPU快了几十倍，在和中得到了广泛应用。至80年代中期，随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和都得到成倍提高，成为、图像硬件处理技术的基础。到80年代后期，DSP的进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。90年代后，DSP发展到了第五代产品，集成度更高，使用范围也更加广阔。
最为广泛应用的是TI的TMS320C系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的应用范围。
嵌入式(System On Chip)
SoC追求产品系统最大包容的集成器件，是嵌入式应用领域的热门话题之一。SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。而且SOC具有极高的综合性，在一个硅片内部运用VHDL等硬件描述语言，实现一个复杂的系统。用户不需要再像传统的系统设计一样，绘制庞大复杂的电路板，一点点的连接焊制，只需要使用精确的语言，综合时序设计直接在器件库中调用各种通用处理器的标准，然后通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商进行生产。由于绝大部分系统都是在系统内部，整个系统就特别简洁，不仅减小了系统的体积和功耗，而且提高了，提高了设计生产效率。
由于SOC往往是专用的，所以大部分都不为用户所知，比较典型的SOC产品是Philips的Smart XA。少数通用系列如Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。
预计不久的将来，一些大的芯片公司将通过推出成熟的、能占领多数市场的SOC芯片，一举击退竞争者。SOC芯片也将在声音、、影视、网络及系统逻辑等应用领域中发挥重要作用。
嵌入式操作系统基于软件
从软件方面划分，主要可以依据操作系统的类型。的软件主要有两大类：和。其中又分为两类：硬实时系统和软实时系统。
实时是为执行特定功能而设计的，可以严格的按时序执行功能。其最大的特征就是程序的执行具有确定性。在中，如果系统在指定的时间内未能实现某个确定的任务，会导致系统的全面失败，则系统被称为硬实时系统。而在软中，虽然响应时间同样重要，但是超时却不会导致致命错误。一个硬往往在硬件上需要添加专门用于时间和优先级管理的控制芯片，而软实时系统则主要在软件方面通过实现时限的管理。Windows CE就是一个多任务，而Ucos-II则是典型的。
嵌入式操作系统组成
嵌入式操作系统硬件层
硬件层中包含、（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一片基础上添加电源电路、和电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和都可以固化在ROM中。
嵌入式微处理器
硬件层的核心是，嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和
嵌入式操作系统
的可以采用体系或；可以选用精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，RISC）和复杂指令系统CISC（Complex Instruction Set Computer，CISC）。RISC计算机在通道中只包含最有用的指令，确保数据通道快速执行每一条指令，从而提高了执行效率并使CPU硬件结构设计变得更为简单。
有各种不同的体系，即使在同一体系中也可能具有不同的和，或集成了不同的外设和接口。据不完全统计，全世界已经超过1000多种，有30多个系列，其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是，没有一种可以主导市场，仅以32位的产品而言，就有100种以上的嵌入式微处理器。的选择是根据具体的应用而决定的。
需要来存放和执行代码。的包含Cache、主存和。
Cache是一种容量小、速度快的阵列它位于主存和之间，在需要进行数据读取操作时，尽可能的从Cache中读取数据，而不是从主存中读取，这样就大大改善了系统的性能，提高了微处理器和主存之间的。Cache的主要目标就是：减小（如主存和）给造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快，实时性更强。
在中Cache全部集成在内，可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同处理器而定。一般中高档的才会把Cache集成进去。
主存是能直接访问的，用来存放系统和用户的程序及数据。它可以位于的内部或外部，其为256KB~1GB，根据具体的应用而定，一般片容量小，速度快，片容量大。
常用作主存的有：
ROM类 NOR Flash、EPROM和PROM等。
RAM类 SRAM、DRAM和SDRAM等。
其中NOR Flash 凭借其可擦写次数多、存储速度快、存储容量大、价格便宜等优点，在嵌入式领域内得到了广泛应用。
用来存放量的程序代码或信息，它的容量大、但读取速度与主存相比就慢的很多，用来长期保存用户的信息。中常用的外存有：硬盘、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。
通用设备接口和I/O接口
和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能，它可以在芯片外也可以内置芯片中。外设的种类很多，可从一个简单的串行通信设备到非常复杂的无线设备。
中常用的通用设备接口有A/D（模/数转换接口）、D/A（数/模转换接口），I/O接口有（接口）、Ethernet（接口）、USB（接口）、音频接口、VGA视频输出接口、I2C（）、SPI（）和IrDA（）等。
嵌入式操作系统中间层
硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或（Board Support Package，BSP），它将系统上层软件（应用程序）与底层硬件分离开来，使系统的底层与上层无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。BSP具有以下两个特点。
硬件相关性：因为的硬件环境具有应用相关性，而作为上层软 件与硬件平台之间的接口，BSP需要为操作系统提供操作和控制具体硬件的方法。
操作系统相关性：不同的操作系统具有各自的软件层次结构，因此，不同的操作系统具有特定的硬件接口形式。
实际上，BSP是一个介于操作系统和底层硬件之间的软件层次，包括了系统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：的硬件初始化以及BSP功能，设计硬件相关的。
嵌入式系统硬件初始化
过程可以分为3个主要环节，按照自底向上、从硬件到软件的次序依次为：片级初始化、板级初始化和系统级初始化。
片级初始化
完成的初始化，包括设置嵌入式微处理器的核心和、嵌入式微处理器核心工作模式和嵌入式微处理器的局部总线模式等。片级初始化把从上电时的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。这是一个纯硬件的初始化过程。
板级初始化
完成以外的其他硬件设备的初始化。另外，还需设置某些软件的和参数，为随后的系统级初始化和的运行建立硬件和。这是一个同时包含软硬件两部分在内的初始化过程。
系统初始化
该初始化过程以软件初始化为主，主要进行操作系统的初始化。BSP将对的控制权转交给嵌入式操作系统，由操作系统完成余下的初始化操作，包含加载和初始化与硬件无关的设备驱动程序，建立区，加载并初始化其他系统软件模块，如网络系统、文件系统等。最后，操作系统创建环境，并将控制权交给应用程序的入口。
硬件相关的设备
BSP的另一个主要功能是硬件相关的设备驱动。硬件相关的设备驱动程序的初始化通常是一个从高到低的过程。尽管BSP中包含硬件相关的设备驱动程序，但是这些设备驱动程序通常不直接由BSP使用，而是在系统初始化过程中由BSP将他们与操作系统中通用的设备驱动程序关联起来，并在随后的应用中由通用的设备驱动程序调用，实现对硬件设备的操作。与硬件相关的驱动程序是BSP设计与开发中另一个非常关键的环节。
嵌入式操作系统系统软件层
系统软件层由（Real-time Operation System，RTOS）、文件系统、图形（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统（Embedded Operation System，EOS）是一种用途广泛的，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。EOS负责的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具有了一般操作系统最基本的功能，还有以下功能：如任务调度、同步机制、、文件处理等。
嵌入式操作系统应用
嵌入式操作系统工业控制
基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，已经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是8位。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。
嵌入式操作系统交通管理
在车辆导航、、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位已经在各种运输行业获得了成功的使用。GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。
嵌入式操作系统信息家电
这将称为最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行。在这些设备中，将大有用武之地。
嵌入式操作系统家庭智能管理
水、电、煤气表的远程，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。在服务领域，如远程点菜器等已经体现了的优势。
嵌入式操作系统POS网络
公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM将全面走入人们的生活，到时手持一卡就可以行遍天下。
嵌入式操作系统环境工程与自然
水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，将实现无人监测。
嵌入式操作系统机器人
嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化，高智能方面优势更加明显，同时会大幅度降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。
这些应用中，可以着重于在控制方面的应用。就远程家电控制而言，除了开发出支持TCP/IP的之外，家电产品控制协议也需要制订和统一，这需要家电生产厂家来做。同样的道理，所有基于网络的远程控制器件都需要与之间实现接口，然后再由嵌入式系统来控制并通过网络实现控制。所以，开发和探讨有着十分重要的意义。
嵌入式操作系统机电产品应用
相对于其他的领域，机电产品可以说是嵌入式系统应用最典型最广泛的领域之一。到、SOC在各种机电产品中均有着巨大的市场。
移动互联网领域
移动互联网领域很多也需要嵌入式开发技术
嵌入式操作系统趋势
嵌入式操作系统将是未来嵌入式系统中必不可少的组件，其未来发展趋势包括[1]
1、定制化：嵌入式操作系统将面向特定应用提供简化型系统调用接口，专门支持一种或一类嵌入式应用。嵌入式操作系统同将具备可伸缩性、可裁减的系统体系结构，提供多层次的系统体系结构。嵌入式操作系统将包含各种即插即用的设备驱动接口；
2、节能化：嵌入式操作系统继续采用微内核技术，实现小尺寸、微功耗、低成本以支持小型电子设备。同时，提高产品的可靠性和可维护性。嵌入式操作系统将形成最小内核处理集，减小系统开销，提高运行效率，并可用于各种非计算机设备；
3、人性化：嵌入式操作系统将提供精巧的多媒体人机界面，以满足不断提高的用户需求；
4、安全化：嵌入式操作系统应能够提供安全保障机制，源码的可靠性越来越高；
5、网络化：面向网络、面向特定应用，嵌入式操作系统要求配备标准的网络通信接口。嵌入式操作系统的开发将越来越易于移植和联网。嵌入式操作系统将具有网络接入功能，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的 MAC 访问层接口，为各种移动计算设备预留接口；
6、标准化：随着嵌入式操作系统的广泛应用的发展，信息交换、资源共享机会增多等问题的出现，需要建立相应的标准去规范其应用。
嵌入式操作系统都具有一定的实时性，易于裁剪和伸缩，可以适合于从ARM7到Xscale各种ARMCPU和各种档次的应用，嵌入式操作系统可以使用广泛流行的ARM开发工具，如ARM公司的SDT/ADS和RealView等，也可以使用开发软件，如GCC/GDB、KDE或Eclipe开发环境，市场上还有专用的开发工具，如Tornado、μC/View、μC/KA、CODE/Lab、Metroworks等。[2]
嵌入式操作系统微软新品
微软计划在2013年的3月份推出Windows Embedded 8嵌入式操作系统，即Windows 8的拼图形式，Windows Embedded 8 Standard操作系统是一个模块化版本的Windows，它运行类似Linux式的定制，允许制造商对其进行修改和定制，而且新的触摸和基于手势的界面都会在这个嵌入式操作系统上得到应用。
人们已经熟知VOIP电话、DVD播放器、GPS接收器和打印机等具有嵌入式操作系统的设备。随着越来越多的设备加入电脑芯片采用嵌入式操作系统，而通过软件来管理这些设备成为一个不断增长的需求。在过去，准系统版本的LINUX是嵌入式操作系统的一个选择，这要归功于它对系统的低要求和易于定制。 越来越多的家用物品开始进入智能和数字领域，激起了人们对“”的兴趣，而这个网络可以把你家里所有的电脑化物品联系在一起，让它们的主人易于控制，搜索东西就像在电脑上查找文件那样简单。
Windows Embedded 8或许只是微软复兴大计的一步，这个计划将会把微软从一个软件公司转变成为一个“设备和服务”性质的公司。微软人正在寻求释放一个嵌入式路线图，最有可能是向股票持有人展示他们并不是笨重的恐龙会被即将到来的移动大潮毁灭。 事实上Windows嵌入式操作系统已经存在了一段时间，最早的Win3.x便有一个嵌入式的版本可以在POS终端上运行。但是真正的Windows嵌入式设备则始建于1999年叫做Windows NT Embedded。Windows XP的代码在那时被用作创建“XP embedded”。紧随其步伐的是Windows Embedded紧凑型，一些人对这个名字很陌生，不过你一定听过它的另一个被人们所熟知的名字Windows CE。这个产品更多的是被用于机顶盒，特别是它在被用于Sega ill-fated Dreamcast控制台之后被人们广泛所熟知。
2009年，Windows XP Embedded升级为Windows Embedded Standard，它提供了完整的Win32 API，但是不像Windows CE那样可以在ARM、MIPS和SuperH多种处理器上运行，Windows Embedded Standard只能在x86上面运行。它完全兼容“标准”项目，如NET框架，IE7、Windows媒体播放器、Silverlight等。Windows Embedded Standard允许制造商对系统进行定制，删除不需要的部分，同时保留系统的核心功能部分。而这一特色已经被一些聪明人在过去用于Windows现场CDS的生产如BartPE。
嵌入式操作系统常见系统
Windows CE
Windows XP Embedded
Windows Vista Embedded
嵌入式Linux
姚锡忠,嵌入式操作系统的现状及发展趋势,中国新技术新产品，2009.23
．EEPN电子产品世界[引用日期]
中国电子学会（Chinese Instit...
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版 次：1页 数：字 数：印刷时间：开 本：16开纸 张：胶版纸印 次：1包 装：平装丛书名：普通高等教育“十二五”规划教材国际标准书号ISBN：4所属分类：&&&&&&
　　本书介绍了嵌入式系统的基础知识、嵌入式语言基础、嵌入式系统应用设备、嵌入式硬件与固件的设计、开发步骤和案例，以及嵌入式系统的应用等。第1章和第2章介绍了嵌入式系统的基本知识。第3章介绍了嵌人式的语言基础。第48章介绍了有关嵌入式硬件与固件设计的进阶知识，对于嵌入式系统的实践工程师来说，这些知识是非常有帮助的。第9 12章说明了嵌入式系统设计的应用环境及案例，该章的内容对实践工程师和项目经理都是有益的。每章内容讲述得比较详细，并使用简明的文字说明以及表格、图例来阐明相应概念。每章的末尾均有总结，概括了该章的知识。为了方便学生在实验室也能进行相关的实验，本书还在第13章提供了实验指导。本书还介绍了微控制器与ARM处理器，列举了贴近实际的**嵌入式设计案例。
　　本书从组件技术的视角出发，讲述了嵌入式系统的基本原理和技术。全书每一章涵盖一个专题，包括与嵌入式系统设计相关的若干主要内容，如指令系统、CPU、开发平台、程序设计与分析、进程和操作系统等。
　　本书特别适合作为计算机、软件工程、电子信息、通信工程、物联网工程、自动化、电气工程及其自动化、机电一体化、仪器仪表及相关专业高年级本科生和研究生的教材，也适合相关的工程技术人员参考。
1.1嵌入式系统简介
1.1.1嵌入式系统的历史发展
1.1.2嵌入式系统的定义
1.1.3嵌入式系统的分类
1.1.4嵌入式系统的特点
1.1.5嵌入式系统的组成
1.1.6嵌入式系统的应用
1.1.7嵌入式系统的发展趋势
1.1.8嵌入式系统的学习
1.2嵌入式微处理器一
1.2.1处理器的基本组成
1.2.2嵌入式微处理器的特点
1.2.3两种处理器架构
1.1嵌入式系统简介
1.1.1嵌入式系统的历史发展
1.1.2嵌入式系统的定义
1.1.3嵌入式系统的分类
1.1.4嵌入式系统的特点
1.1.5嵌入式系统的组成
1.1.6嵌入式系统的应用
1.1.7嵌入式系统的发展趋势
1.1.8嵌入式系统的学习
1.2嵌入式微处理器一
1.2.1处理器的基本组成
1.2.2嵌入式微处理器的特点
1.2.3两种处理器架构
1.2.4嵌入式微处理器的分类
1.2.5嵌入式微处理器的技术指标
1.2.6嵌入式微处理器的选型
1.2.7嵌入式微处理器的发展方向
1.3嵌入式操作系统
1.3.1嵌入式操作系统的概念
1.3.2嵌入式操作系统的分类
1.3.3嵌入式操作系统的特性
1.3.4经典的嵌入式操作系统l
1.4本书结构
1.6复习思考题
第2章处理器和架构
2.1ARM处理器概述
2.2ARM9处理器架构
2.2.1ARM9处理器简介
2.2.2ARM9系列技术特点
2.2.3ARM9结构及特点
2.2.4ARM9与ARM7的比较
2.3ARM9处理器的内存管理
2.3.1内存管理单元(MMU)概述
2.3.2MMU地址映射的实现
2.3.3协处理器CP
2.3.4设置MMU
2.4ARM9异常处理
2.5CortexA15介绍
2.7复习思考题
第3章嵌入式语言基础
3.1.1符号定义伪指令
3.1.2数据定义伪指令
3.1.3汇编控制伪指令
3.1.4宏指令
3.1.5其他常用的伪指令
3.2ARM汇编语言
3.2.1ARM汇编语言常用符号
3.2.2ARM汇编语言表达式和运算符
3.2.3ARM汇编语言程序结构
3.2.4ARM汇编语言的子程序调用
3.2.5ARM指令的寻址方式
3.2.6ARM指令简介
3.2.7Thumb指令简介
3.3嵌入式C语言
3.3.1C语言简介
3.3.2简单C语言程序的构成
3.4ARM汇编语言与c/c++
的混合编程
3.4.1C程序调用汇编程序
3.4.2汇编程序调用C程序
3.4.3实例分析
3.6复习思考题
第4章嵌入式Linux操作系统基础
4.1嵌入式Linux概述
4.1.1常见的嵌入式Lmux系统
4.1.2嵌入式Linux的版本控制
4.1.3嵌入式Linux的优势
4.2嵌入式Linux操作系统启动
4.2.1使用bootloader将内核映像载入
4.2.2内核数据结构初始化
4.2.3外设初始化
4.2.4内核执行init进程
4.2.5Shell的启动
4.3ARMLinux内存管理
4.3.1内存管理单元(MMU)
4.3.2ARMLinux的存储管理机制
4.3.3ARMLinux对进程虚拟
空间的管理
4.4ARMLinux进程管理和调度
4.4.1Linux下进程的结构
4.4.2Linux的进程调度
4.5ARMLinux的模块机制
4.5.1Linux模块概述
4.5.2模块的加载
4.5.3模块的卸载
4.6ARMLinux的中断管理
4.7嵌入式Unux文件系统
4.7.1Linux文件系统简介
4.7.2虚拟文件系统
4.7.3常见的嵌入式文件系统
4.9复习思考题
第5章嵌入式设备
5.1嵌入式设备概述
5.3.1传统键盘的介绍
5.3.2新型键盘的硬件和软件
5.4ADC/DAC
5.8.1LCD原理综述
5.8.2LCD的驱动方式
5.9.1SD模式
5.9.2SPI模式
5.10.1IC卡的定义
5.10.2IC卡的分类
5.10.3接触式IC卡
5.10.4IC卡的优点
5.11.1RFID的基本组成
5.11.2分类l
5.11.3RFID基本原理
5.11.4RFID的特性l
5.12Zigbee
5.12.1Zigbee技术基础
5.12.2Zigbee的节点
5.12.3Zigbee技术的特点
5.14.1射频特性
5.14.2TDMA结构
5.14.3使用跳频技术
5.14.4蓝牙设备的组网
5.14.5软件的层次结构
5.17复习思考题
第6章传感器
6.1传感器概述l
6.1.1传感器的定义
6.1.2传感器的分类
6.1.3传感器的特性
6.2传感器原理及应用
6.2.1传感器的组成
6.2.2传感器的应用
6.3验证语音、笔迹和指纹等
特征的传感技术
6.3.1AVVS型验证语音和
笔迹的装置
6.3.2语音验证系统
6.3.3用于身份验证的压电笔
6.3.4签字验证书写台l
6.3.5指纹自动识别仪
6.5复习思考题
第7章嵌入式接口
7.1嵌入式接口概述
7.1.1接口功能
7.1.2接口结构
7.1.3接口数据传输方式
7.1.4接口设计的一般方法l
7.2嵌入式总线一
7.2.1总线及总线分类
7.2.2嵌入式系统总线的层次结构
7.2.3衡量总线的参数
7.3GPIO接口
7.3.1GPIO概述一l
7.3.2CPIO的引脚描述
7.3.3GPIO的寄存器描述
7.3.4GPIO的构成一
7.3.5GPIO的工作模式
7.3.6CPIO的优点一
7.4SPI总线一
7.4.1SPI总线概述一
7.4.2SPI总线的工作原理
7.4.3SPI总线的内部结构
7.4.4SPI总线的特点一l
7.4.5SPI总线的应用一
7.512C总线一
7.5.112C总线概述一
7.5.212C总线的工作过程
7.5.312C总线的内部结构
7.612S总线
7.6.112S总线概述
7.6.212S总线的工作过程
7.6.312S总线的内部结构
7.7小结一l
7.8复习思考题一
第8章嵌入式设备驱动设计
8.1嵌入式设备驱动设计概述
8.1.1设备的分类及特点
8.1.2设备文件及设备号l
8.1.3与其他模块的关系
8.1.4如何使用模块机制
8.1.5sysfs虚拟文件系统
8.1.6Linux内核设备模型l
8.1.7Linux内核驱动模型
8.2字符设备驱动设计一
8.2.1设备驱动举例
8.2.2相关的数据结构以及操作介绍
8.2.3增加字符设备驱动的功能
8.3块设备驱动设计一
8.3.1块设备的I/O特点
8.3.2块设备的相关概念
8.3.3块设备驱动举例
8.3.4与块设备相关的数据结构
8.3.5改变块驱动程序设计
8.4其他设备驱动
8.4.1网络设备驱动
8.4.2Flash设备驱动
8.4.3Android系统驱动
8.6复习思考题
第9章嵌入式开发环境
9.1交叉开发环境概述
9.1.1宿主机与目标板的连接方式
9.1.2文件传输
9.1.3宿主机环境
9.1.4交叉编译工具链
9.1.5嵌入式软件开发流程
9.2IAREWARM集成开发环境
9.2.1IAREWARM创建应用程序
9.2.2测试应用程序
9.3Keil集成开发环境
9.3.1创建应用程序
9.3.2测试应用程序
9.4嵌入式系统开发流程
9.6复习思考题
第10章图形界面编程
10.1嵌入式图形编程概述
10.1.1Linux图形开发基础
10.1.2嵌入式Linux图形用户
10.2Qt编程基础
10.2.1Qt/Embedded概述
10.2.2创建Qt/Embedded编程环境
10.2.3QtCreator介绍
10.3Qt编程实例
10.3.1实现功能
10.3.2实现原理
10.3.3实现过程
10.4MiniGUI编程基础
10.4.1事件驱动编程
10.4.2MiniGUI的三种运行模式
10.4.3运行模式适用范围
10.4.4MiniGUI进程
10.5MiniGUI编程实例
10.5.1头文件
10.5.2程序入口点
10.5.3加入层
10.5.4创建和显示主窗口
10.5.5进入消息循环
10.5.6窗口过程函数
10.5.7屏幕输出
10.5.8程序的退出
10.7复习思考题
第11章Android应用
11.1Android概述
11.1.1Android背景介绍
11.1.2Android的系统构架
11.1.3Android应用程序框架
11.1.40MS介绍
11.2Android开发环境搭建
11.2.1相关软件的下载与安装
11.2.2虚拟设备的创建和使用
11.3Android应用开发一
11.4Android应用开发扩展
11.6复习思考题
第12章楼宇供能智能控制系统
12.1中央空调监测控制子系统
12.1.1现场考察及用户意见总结
12.1.2技术方案
12.1.3设备选型
12.1.4中央空调监测控制子系统
12.2给排水监测控制子系统
12.2.1给排水系统主要架构
12.2.2给排水系统实现功能
12.2.3给排水系统改造方案
12.2.4传感器选型
12.3供配电监测控制子系统
12.3.1供配电系统改造整体方案
12.3.2改造后供配电系统289的主要功能
12.3.3供配电系统具体改造方案
12.4系统整体架构
12.5软件应用系统
12.5.1能耗监测数据采集功能模块
12.5.2能耗监测数据分析功能模块
12.5.3能耗监测智能决策功能模块
12.5.4能耗监测远程控制功能模块
12.5.5系统扩展功能
12.6工程施工内容
12.6.1通信网络构建及设备安装
12.6.2系统供电
12.6.3接地
12.7系统特点
12.8效益分析
第13章嵌入式系统实验指导
13.1实验大纲
13.2物联网嵌入式网关平台搭建
13.3CC2530基础实验LED闪烁
13.4CC2530基础实验--按键轮询
13.5CC2530基础实验LED、电机
　　在信息技术飞速发展的今天，随着物联网的兴起，嵌入式系统迎来了前所未有的发展契机，其研究和应用范围涉及各行各业，遍及千家万户。嵌入式系统已成为人们重点关注和学习的热点。中国作为世界上**的嵌入式技术市场，嵌入式技术的研究和应用也十分广泛，如智能建筑、智慧城市、数字矿井、工业控制、军事应用、物流管理、医疗电子等。嵌入式系统软件、硬件设计人才，系统应用开发人才，综合性人才的需求又进一步带动了嵌入式系统的开发与研究。因此研究嵌入式技术，掌握嵌入式系统原理、设计方法与应用具有极其重要的意义。
　　利用嵌入式系统已经成熟的平台和产品，与应用传感单元相结合，扩展物联和感知的支持能力，发掘某种领域物联网应用。从作为物联网重要技术组成的嵌入式系统的视角来看待物联网有助于深刻、全面地理解其本质。**，物联网的核心仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，必须具备嵌入式系统构建的智能终端。因此，物联网系统是通过射频识别( RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信的系统架构。
　　物联网不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制，这就是嵌入式系统能做到的。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算
　　在信息技术飞速发展的今天，随着物联网的兴起，嵌入式系统迎来了前所未有的发展契机，其研究和应用范围涉及各行各业，遍及千家万户。嵌入式系统已成为人们重点关注和学习的热点。中国作为世界上**的嵌入式技术市场，嵌入式技术的研究和应用也十分广泛，如智能建筑、智慧城市、数字矿井、工业控制、军事应用、物流管理、医疗电子等。嵌入式系统软件、硬件设计人才，系统应用开发人才，综合性人才的需求又进一步带动了嵌入式系统的开发与研究。因此研究嵌入式技术，掌握嵌入式系统原理、设计方法与应用具有极其重要的意义。
　　利用嵌入式系统已经成熟的平台和产品，与应用传感单元相结合，扩展物联和感知的支持能力，发掘某种领域物联网应用。从作为物联网重要技术组成的嵌入式系统的视角来看待物联网有助于深刻、全面地理解其本质。**，物联网的核心仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，必须具备嵌入式系统构建的智能终端。因此，物联网系统是通过射频识别( RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信的系统架构。
　　物联网不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制，这就是嵌入式系统能做到的。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。并从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。
　　截至2015年，我国已有370所高校设置了物联网工程专业。数以万计的读者急需一本嵌入式系统的参考书，伴随自己进入物联网应用的开发殿堂。为适应社会发展的需求，市面上也出现了一些新编的基于物联网发展的嵌入式系统教材，但都偏重于理论知识和一些验证性实验，忽视了软件基础，对于应用开发环境，更是很少涉足。本书是一本理论联系实际具有实用价值的教材，一方面满足高校本科和研究生教学需求，另一方面满足物联网嵌入式系统应用开发人员工作参考需求。
　　本书注重软硬件结合、理论与实践并重的原则，将嵌入式系统和物联网应用开发有机地结合起来，以ARM 9嵌入式处理器和Ubuntu 10. 10桌面应用Linux操作系统为主线，详细地介绍了嵌入式操作系统和软硬件应用开发环境与工具，并结合IAR和Qt开发环境和工具，对嵌入式系统开发流程做了详尽的介绍，内容包括嵌入式系统概述、ARM 9处理器和架构、ARM 9处理器的内存管理、MMU地址映射、协处理器CP15、ARM 9异常处理、CortexA15介绍；嵌入式C/汇编语言基础、伪指令、ARM汇编语言程序设计、嵌入式C语言程序设计、ARM汇编语言与C/C++的混合编程；嵌入式Linux概述、ARMLinux boot Loader内核映像载入、内核数据结构初始化、外设初始化、内核执行init进程、Shell启动、ARMLinux内存管理单元(MMU)、ARMLinux内存管理机制、进程虚拟空间管理、ARMLinux进程管理和调度、ARMLinux模块机制、ARM?Linux中断管理、ARMLinux文件系统；嵌入式设备概述、LED、键盘、ADC/DAC、RS232、RS485、触摸屏、LCD、SD、IC卡、RFID、Zigbee、WiFi、蓝牙、GPRS；传感器的定义、分类、特性、热电阻式传感器、热电偶式传感器、辐射式温度计、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、霍尔式压力传感器；嵌入式接口概述、GPIO接口、SPI总线、I2C总线、I2S总线；嵌入式设备驱动设计概述、字符设备驱动设计、块设备驱动设计、网络设备驱动、FLASH设备驱动、Android系统驱动；交叉开发环境概述、IAR EWARM8.0应用、Kei14应用、嵌入式Linux软件开发环境、模拟器、仿真器与调试；嵌入式图形界面编程概述、Qt应用编程、MiniGUI应用编程；Android应用开发等方面。本书*后给出了一个可以贯穿教材的嵌入式系统和物联网应用有机结合的工程框架结构，并对配套的软硬件开发平台进行了较为详尽的介绍。
　　本书每章均配有内容小结和习题，以及既可以统一练习又可以化整为零分配到每一章练习的工程案例，同时配有免费电子课件，是教师**的授课教材，也是学生自学的大纲指南，更是开发者**的参考手册。
　　作者从事嵌入式系统应用开发10余年，主持开发的嵌入式应用系统有：基于Zigbee和GPRS的路灯照明调光节能控制系统、大型建筑工地太阳能3G无线视频监控系统、大型流域和城市防洪预警会商系统、城市火灾预警和消防装备全生命周期管理系统。其中基于Zigbee和GPRS的路灯照明调光节能控制系统已在太原市滨河东路景观照明系统工程、太原市汾河公园照明工程、长风商务区景观照明工程、汾东商务区路灯照明工程、江苏宜兴团沈公园景观照明工程、山东曹县路灯照明工程、河南中牟县路灯照明工程中推广应用。
　　本书共13章，1~ 12章建议授课学时为48学时，每章4个学时。第13章实验练习时间为8个学时，总计56个学时。
　　张军朝担任本书主编并编写了第1（1、2、4节）、3、12章；高保禄担任副主编并编写了第2、11章；杨晓峰担任副主编并编写了第8、9章；方昀编写了第1（3节）、4章；李文婷编写了第5（10 N17节）、6章；赵荣香编写了第5（1~9节）、10章；田华编写了第7章；第13章由北京中软国际教育科技有限公司提供。本书由太原理工大学陈俊杰教授主审。
　　本书在编写过程中得到了计算机专业教学指导委员会委员、太原理工大学陈俊杰教授，电气工程及其自动化专业教学指导委员会委员、太原理工大学宋建成教授，太原理工大学萧宝瑾教授、田慕琴教授、马春燕教授、许春雨副教授、曲兵妮副教授、吝伶艳副教授、陈燕副教授、任鸿秋副教授、耿蒲龙老师、高云广老师、郑丽君老师、张建花老师，北京中软国际教育科技有限公司田荣华经理，山西太原天地方圆电子科技有限公司赵荣香高工、植耀汉工程师自始至终的支持和帮助。太原理工大学姚宇硕士、段蛟龙硕士、施苗苗硕士、耿泽新硕士、郭俊硕士、于亚运硕士、饶元淇学士、范超群学士在编写和校对过程中也做了大量的工作。在此一并致以衷心的感谢！
　　编者力求将理论和实践相结合，科研和教学相结合，工程和教学相结合，硬件和软件相结合，先进和实用相结合，编写出高质量、高水平的教材，但由于水平有限，书中错误和不当之处在所难免，敬请读者谅解和指正。来函敬请至：zhangjunchao@ tyut. edu. cn。
　　张军朝于太原理工大学国交楼
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