嵌入式实习报告总结

1、嵌入式实习报告总结随着信息化技术的开展和数字化产品的普及,以计算机技术、芯片技术和软件技术为核心的嵌入式系统再度成为当前研究和应用的热点,通信、计算机、消费电子技术(3C)合一的趋势正在逐步形成,无所不在的网络和无所不在的计算(everythingconnecting,everywherecomputing)正在将人类带入一个崭新的信息社会.二、实习目的学习和了解了嵌入式在生活中的重要作用和开展过程,熟练掌握ARM硬件体系结构,熟悉linux下的嵌入式编程流程,积累自己的软件编写经验,能够参与并实现一个真实和完整的嵌入式工程,为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的根底三、实习任务第一阶段Li

2、nux操作和编程根底主要介绍Linux的根本命令和根底编程知识,包括Linux的文件操作和目录操作命令,VI编辑器,GCC®译器,GD蹒试器和Make工程治理工具等知识.第二阶段嵌入式C语言编程根底主要介绍在嵌入式开发编程中C语言的重要概念和编程技巧中的重点难点,以复习串讲和实例分析的形式,重点介绍包括函数与程序结构,指针、数组和链表,库函数的使用等知识.第三阶段Linux上C强化编程练习主要包括整数算法练习,递归和栈编程练习,位操作练习,指针练习,字符串练习和常用C库函数编程接口实践,强化学员对Linux下根本编程开发的理解和编码调试的水平.第四阶段Linux环境高级编程及工程开发

3、编程实践主要包括系统编程信号/系统调用/管道/FIFO/消息队列/共享内存等,文件I/O编程文件描述符/文件读写接口/原子操作/阻塞与非阻塞IO等,多任务和多线程编程进程标识/用户标识/fork与vfork/多线程概念/线程同步等,网络编程网络根本概念/套接口编程/网络字节次序/Client/Server结构/UDP编程；掌握Linux下Socket编程的开发流程,熟悉网络编程的调用接口函数和相关数据结构,使学员初步具备在Linux上进行系统编程开发的水平.同时综合之前所学内容和编程技术,以小组为单位进行一个团队合作工程的开发,考核内容包括文件I/O编程,多线程编程,网络编程和工程文档编写.第

4、五阶段嵌入式处理器体系结构及编程实践主要介绍AR咻系结构及其根本编程知识,包括指令分类,寻址方式、指令集、存储系统、异常中断处理、汇编语言以及CC+和汇编语言的混合编程等知识.同时结合ARM嵌入式开发板硬件设计原理和根本硬件设计流程,分析各种外设的工作原理和驱动机制,并自己动手实践完成一个ARM开发板上的编程大作业.第六阶段嵌入式Linux开发根底及高级应用主要介绍嵌入式Linux开发应用程序的根本流程和知识,包括嵌入式Linux根本概念和开发流程、Bootloader工作原理、内核裁减配置和交叉编译、根文件系统制作、网络编程以及图形界面和数据库开发等知识.同时独立完成一个基于嵌入式Linux

5、GUI的应用编程大作业.第七阶段嵌入式Linux驱动理论及驱动程序开发实践主要介绍嵌入式Linux上驱动程序开发标准,包括设备驱动程序概念、字符设备驱动程序、块设备与网络设备、网卡驱动以及常用嵌入式设备驱动开发等知识.同时独立实现两种嵌入式设备驱动程序的编写,包括驱动模块的调试和加载以及完整的工程开发文档的编写.第八阶段嵌入式Linux工程团队开发实践锻炼主要包括设计并实现一个真实和完整的嵌入式工程的开发流程,涉及到数据采集、网络通讯、图形用户界面显示以及嵌入式数据库存储系统等多种嵌入式Linux编程技术.要求学员建立起团队开发和协同工作的企业工程开发模式的概念和流程,强化学员对编写工程概要设

6、计文档和详细设计文档的理解,为就业前的职业技能和素质练习做好充分准备.四、实习内容1.嵌入式的历史与现状虽然嵌入式系统是近几年才开始真正风行起来的,但事实上嵌入式这个概念却很早就已经存在了,从上个世纪70年代单片机的生现到今天各种嵌入式微处理器、微限制器的广泛应用,嵌入式系统少说也有了近30年的历史.纵观嵌入式系统的开展历程,大致经历了以下四个阶段：?无操作系统阶段嵌入式系统最初的应用是基于单片机的,大多以可编程限制器的形式由现,具有监测、伺服、设备指示等功能,通常应用于各类工业限制和飞机、导弹等武器装备中,一般没有操作系统的支持,只能通过汇编语言对系统进行直接限制,运行结束后再去除内存.这些

7、装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点,但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序,因此严格地说还谈不上"系统的概念.这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一,处理效率较低,存储容量较小,几乎没有用户接口.由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉,因而曾经在工业限制领域中得到了非常广泛的应用,但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的信息家电等场合的需要.?简单操作系统阶段20世纪80年代,随着微电子工艺水平的提升,IC制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAMRO传部件统统集成到一片VLSI中,制造由面向I/O设计的微限制器

8、,并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀.与此同时,嵌入式系统的程序员也开始基于一些简单的“操作系统开发嵌入式应用软件,大大缩短了开发周期、提升了开发效率.这一阶段嵌入式系统的主要特点是：生现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU依口PowerPC等,各种简单的嵌入式操作系统开始由现并得到迅速开展.此时的嵌入式操作系统虽然还比拟简单,但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性,内核精巧且效率高,主要用来限制系统负载以及监控应用程序的运行.?实时操作系统阶段20世纪90年代,在分布限制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下,嵌入式系统进一步飞速开展,而面向实时信号处理算法的DSP产品那么向着

9、高速度、高精度、低功耗的方向开展.随着硬件实时性要求的提升,嵌入式系统的软件规模也不断扩大,逐渐形成了实时多任务操作系统RTOS,并开始成为嵌入式系统的主流.这一阶段嵌入式系统的主要特点是：操作系统的实时性得到了很大改善,已经能够运行在各种不同类型的微处理器上,具有高度的模块化和扩展性.此时的嵌入式操作系统已经具备了文件和目录治理、设备治理、多任务、网络、图形用户界面(GUI)等功能,并提供了大量的应用程序接口(API),从而使得应用软件的开发变得更加简单.?面向Internet阶段21世纪无疑将是一个网络的时代,将嵌入式系统应用到各种网络环境中去的呼声自然也越来越高.目前大多数嵌入式系统还孤

10、立于Internet之外,随着Internet的进一步发展,以及Internet技术与信息家电、工业限制技术等的结合日益紧密,嵌入式设备与Internet的结合才是嵌入式技术的真正未来.信息时代和数字时代的到来,为嵌入式系统的开展带来了巨大的机遇,同时也对嵌入式系统厂商提由了新的挑战.目前,嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速开展,嵌入式系统的研究和应用产生了如下新的显著变化：1. 新的微处理器层由不穷,嵌入式操作系统自身结构的设计更加便于移植,能够在短时间内支持更多的微处理器.2. 嵌入式系统的开发成了一项系统工程,开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还要

11、提供强大的硬件开发工具和软件支持包.3. 通用计算机上使用的新技术、新观念开始逐步移植到嵌入式系统中,如嵌入式数据库、移动代理、实时CORBA等,嵌入式软件平台得到进一步完善.4. 各类嵌入式Linux操作系统迅速开展,由于具有源代码开放、系统内核小、执行效率高、网络结构完整等特点,很适合信息家电等嵌入式系统的需要,目前已经形成了能与WindowsCE、PalmOS等嵌入式操作系统进行有力竞争的局面.5. 网络化、信息化的要求随着Internet技术的成熟和带宽的提升而日益突生,以往功能单一的设备如 、 、冰箱、微波炉等功能不再单一,结构变得更加复杂,网络互联成为必然趋势.6. 精简系统内核,

12、优化关键算法,降低功耗和软硬件本钱.7. 提供更加友好的多媒体人机交互界面.2.体系结构根据国际电气和电子工程师协会IEEE的定义,嵌入式系统是"限制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants).一般而言,整个嵌入式系统的体系结构可以分成四个局部：嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件.嵌入式处理器嵌入式系统的核心是各种类型的嵌入式处理器,嵌入式处理器与通用处理器最大的不同点在于,嵌入式CP吠多工作在为特定用户

13、群所专门设计的系统中,它将通用CPU中许多由板卡完成的任务集成到芯片内部,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可靠性.嵌入式处理器的体系结构经历了从CISC(复杂指令集)至RISC(精简指令集)和CompactRISC的转变,位数那么由4位、8位、16位、32位逐步开展到64位.目前常用的嵌入式处理器可分为低端的嵌入式微限制器(MicroControllerUnit,MCU)中高端的嵌入式微处理器(EmbeddedMicroProcessorUnit,EMPU)用于计算机通信领域的嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDS

14、P和高度集成的嵌入式片上系统(SystemOnChip,SOC>目前几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器,并且越来越多的公司开始拥有自主的处理器设计部门,据不完全统计,全世界嵌入式处理器已经超过1000多种,流行的体系结构有30多个系列,其中以ARMPowerPCMC68000、MIPS等使用得最为广泛?嵌入式外围设备在嵌入系统硬件系统中,除了中央限制部件MCUDSPEMPUSOC以外,用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件,事实上都可以算作嵌入式外围设备.目前常用的嵌入式外围设备按功能可以分为存储设备、通信设备和显示设备三类.存储设备主要用于各类数据的存储,常用的有静态易

15、失型存储器RAMSRAM动态存储器DRAM和非易失型存储器ROMEPROMEEPROMIFLASH种,其中FLASH凭借其可擦写次数多、存储速度快、存储容量大、价格廉价等优点,在嵌入式领域内得到了广泛应用.目前存在的绝大多数通信设备都可以直接在嵌入式系统中应用,包括RS-232接口串行通信接口、SPI串行外围设备接口、IrDA红外线接口、I2C现场总线、USB通用串行总线接口、Ethernet以太网接口等.由于嵌入式应用场合的特殊性,通常使用的是阴极射线管CRT、液晶显示器LCD和触摸板TouchPanel等外围显示设备.?嵌入式操作系统为了使嵌入式系统的开发更加方便和快捷,需要有专门负责治理

16、存储器分配、中断处理、任务调度等功能的软件模块,这就是嵌入式操作系统.嵌入式操作系统是用来支持嵌入式应用的系统软件,是嵌入式系统极为重要的组成局部,通常包括与硬件相关的底层驱动程序、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形用户界面(GUI)等.嵌入式操作系统具有通用操作系统的根本特点,如能够有效治理复杂的系统资源,能够对硬件进行抽象,能够提供库函数、驱动程序、开发工具集等.但与通用操作系统相比拟,嵌入式操作系统在系统实时性、硬件依赖性、软件固化性以及应用专用性等方面,具有更加鲜明的特点.嵌入式操作系统根据应用场合可以分为两大类：一类是面向消费电子产品的非实时系统,这类设备包括个人数字助理(PDA

17、)、移动 、机顶盒(STB)等；另一类那么是面向限制、通信、医疗等领域的实时操作系统,如WindRiver公司的VxWorks、QNXC统软件公司的QN将.实时系统(RealTimeSystem)是一种能够在指定或者确定时间内完成系统功能,并且对外部和内部事件在同步或者异步时间内能做由及时响应的系统.在实时系第11/14页统中,操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度,而且与这些操作进行的时间有关,也就是说,实时系统对逻辑和时序的要求非常严格,如果逻辑和时序限制由现偏差将会产生严重后果.实时系统主要通过三个性能指标来衡量系统的实时性,即响应时间(ResponseTime)、生存时间(Survi

18、valTime)和吞吐量(Throughput):o响应时间是实时系统从识别由一个外部事件到做由响应的时间；o生存时间是数据的有效等待时间,数据只有在这段时间内才是有效的；o吞吐量是在给定的时间内系统能够处理的事件总数,吞吐量通常比平均响应时间的倒数要小一点.实时系统根据响应时间可以分为弱实时系统、一般实时系统和强实时系统三种.弱实时系统在设计时的宗旨是使各个任务运行得越快越好,但没有严格限定莫一任务必须在多长时间内完成,弱实时系统更多关注的是程序运行结果的正确与否,以及系统平安性能等其他方面,对任务执行时间的要求相对来讲较为宽松,一般响应时间可以是数十秒或者更长.一般实时系统是弱实时系统和强实时系统的一种折衷,它的响应时间可以在秒的数量级上,广泛应用于消费电子设备中.强实时系统那么要求各个任务不仅要保证执行过程和结果的正确性,同时还要保证在限定的时间内完成任务,响应时间通常要求在毫秒甚至微秒的数量级上,这对涉及到医疗、平安、军事的软硬件系统来说是至关重要的.时限(deadline)是实时系统中的一个重要概念,指的是对任务截止时间的要求,根据时限对系统性能的影响程度,实时系统又可以分为软实时系统(softreal-time-system)和硬实时系统(hardreal-time-system).软实时指