第一篇：嵌入式系统设计中UML的应用论文（大全）
摘要：随着计算机技术的发展，嵌入式系统被广泛应用到社会生产中。嵌入式计算机系统与普通的个人计算机系统存在很大区别，它具有节约成本、可靠性高等优势，主要被用于工厂生产设备、大型器件等的控制与监视。而随着人类社会对生产的要求越来越高，因此，需要开发一个更加高效的嵌入式系统。基于此，通过运用UML语言，对嵌入式系统进行设计，以寻求更高效的，符合社会生产需求的计算机嵌入式系统。
关键词：计算机技术；嵌入式系统；UML语言
UML语言又被称为标准建模语言，主要是被用来进行软件开发与支持模型化的计算机图形化的语言。在软件开发过程中，可以通过标准建模语言提供的可视化与模型化支撑进行软件规格、配置及构造的最优化。与此同时，它还是一种易于表达、功能强大、定义良好的建模语言，基于这些优势，将UML语言应用到嵌入式系统的开发设计中，能实现目前用户对该系统的功能、体积、功耗及可靠性的要求。
1嵌入式系统应用背景的产生
嵌入式系统是基于计算机技术，融合了电子技术、半导体技术，并对应用领域实际需求产生的一种具有功能强大、可塑性强及应用广泛的知识集成系统。由于该系统自身的优势，因此，被广泛应用于技术、资金密集的工业生产中。目前，市场中的电子产品、汽车、数码等都应用了嵌入式系统进行生产。嵌入式系统最早形成时还形不成“系统”概念，因为最初的嵌入式系统主要是依靠单片机运行的，只能执行单线程的工作程序[1]。随着计算机技术及商业社会的发展需求，嵌入系统初步形成，可以运用计算机嵌入式系统进行应用软件的编辑，执行任务管理和内存管理等功能。发展到至今，嵌入式系统已经可以实现实时的多任务操作，成为目前应用软件开发的主流，发展与应用前景广阔。
2UML语言及其框图的应用模式分析
UML语言是一种应用于计算机系统编程的可视化建模语言，在具体应用操作中可以实现满足用户对系统需求的刻画、分析、设计集成以及实现和测试，实现系统功能的构建更加合理[2]。UML建模语言可以将建立的模型数据信息运用标准的图形元素直观地展示在用户、测试人员、管理人员以及开发人员或是其他项目相关人员面前，使他们可以对系统的功能、结构设计进行更好的交流，实现对系统的良好构建。目前，市场上最为常用的建模语言主要有Booch、OMT及UML三种语言，相较于其他两种建模语言来讲，UML语言更加简化，操作简单、适用范围广泛，因此，被许多企业采用。UML语言不仅可以对静态的结构进行建模，还可以对具有动态行为的系统进行建模，因此，适用于系统的全部开发阶段。UML语言是一种可视化的建模语言，因此，该语言中的所有语素都是由一个个的框图组成的。系统设计人员应用在UML语言时，就是通过对框图的描述来实现对整个系统的设计。UML语言的框图有很多种，现针对几种主要框图进行分析。BusinessUseCase框图与UseCase：这两种框图所对应的语素不同，BUC框图所代表的语素主要是对整个系统的机构功能进行描述；而UC框图则主要是根据用户对系统的需求，进行系统功能描述。因此，经常被用来与客户之间进行交流，提取有效建构信息。Class框图：此种框图是一种静态图，代表语素主要被用来对系统中的类进行描述。通过对该框图的观察，可以清楚地了解系统中类的内容、功能以及结构关系。StateChart框图：该框图主要被用来对建模对象的状态及各个建模对象之间的转换关系进行描述，主要用来提供建模系统的动态功能[3]。此种框图在实际应用中被广泛运用到系统的实际建立中，可以生成系统构建所需的全部代码。Collaboration框图与Sequence框图：这两种框图都是对系统对象之间的相互关系进行描述的框图。但Sequence框图在进行描述时主要以时间顺序进行，而Collaboration框图则是针对系统角色与显示对象之间的交互进行着重描述。通过Collaboration框图，可以让系统建筑师与质量保证工程师及时了解分析对象的分布情况，若出现不合理状况，系统建筑师便可及时进行调整或重新分配。UML语言中包含的这些框图，在进行系统设计、建模以及分析的过程中，会提供多种不同的图片表达形式，因此，可以用在系统开发的不同阶段。将UML语言中的这些框图应用在嵌入式系统开发中，通过它们之间的有机结合可以构建出一个功能完整、一致的高效系统。
3UML语言在嵌入式系统中的有效应用
3.1以车载GPS终端为例
嵌入式系统在各个领域被广泛应用，在本文中，我们以车载GPS终端为例进行UML语言在嵌入式统中的有效应用研究[4]。机动车的车载GPS终端是用来进行实时定位的装置，被广泛应用在出租车或运输车这类需要进行调度、定位的车队中。该终端的功能实现主要通过车载GPS终端与卫星进行实时的信号传输，实现对机动车位置的掌握，进而进行准确定位。准确定位后，再通过无线通讯网络将机动车位置反馈给远程的中心系统。此时，中心指挥系统就可以清楚掌握终端反馈的位置信息，实现对机动车的远程控制与跟踪。在机动车遇到特殊情况时，中心系统可以通过终端对车辆进行控制，实现车队的正常运行。与此同时，若是车辆遇到险情，车载终端还可以起到电话功能，进行远程报警。
3.2进行嵌入式设计时对UML语言的需求分析
运用UML语言对嵌入式车载GPS终端系统需求进行分析时，可以通过UseCase框图进行系统功能分析。UseCase框图在进行系统功能表达时，在图中显示的车载GPS终端系统功能需求将其分为两部分来展示，即角色与案例。所谓的角色就是指与系统之间进行交互的人和物，而其中的案例则是用来表示系统所提供的功能块。通过UseCase框图对系统进行观察，可以帮助人们将系统实现与系统目标进行分离，因此，可以使系统开发人员详细了解系统的重要组成部分。最后，设计出的系统功能能实现用户的需求，而不会使设计人员在系统细节实现上过多地浪费时间[5]。通过观察UseCase框图发现，车载GPS终端中的角色定位主要有两类，即车载终端的用户与监控中心的用户。车载终端的用户可以通过终端进行报警。而监控中心系统的用户则可以通过系统查询车辆位置信息及发送调度信息。
3.3通过UML语言对产品进行规格说明
对系统的规格说明要求要比需求分析的显示更为详细，因此，运用UML语言进行嵌入式系统的设计，可以使系统规格说明更加清晰与直观。在对车载终端系统中的规格进行说明时，首先、可以通过Class框图进行描述。该框图可以对系统处理的数据结构进行描述，对接收到的GPS卫星信号进行描述。其次，Class框图在进行规格说明时，还要将系统进行功能模块划分，并且找出所有系统，对主要对象进行识别。之后再通过UML语言中的Collaboration框图对各对象之间的关系进行描述。最后，在进行规格说明的业务描述时，也就是对规范的操作系统完成主要功能流程的显示，此时，可以运用UML语言中的Activity框图进行展示。
4结语
通过对嵌入式系统开发需求以及UML语言的功能进行分析，发现利用UML语言进行嵌入式系统设计可以满足提高该系统的开发速度与产品质量要求。与此同时，还可以增加系统设计的可重复使用性，实现了对系统设计的优化及利用，满足了用户对系统的各项需求，具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]禚百田.UML在空调嵌入式系统开发中的应用研究[D].青岛：山东科技大学,2010.[2]王承启.嵌入式系统设计方法研究与嵌入式避障机器人的实现[D].北京：北京交通大学,2009.[3]廖晓文.基于UML与Petri网的嵌入式系统建模方法的研究[D].广州：广东工业大学,2005.[4]曹雷,薛平贞.UML建模在嵌入式系统开发中的应用[J].现代电子技术,2013(16)：41-44.[5]陶明,唐路其.UML在嵌入式系统开发中的应用[J].江西通信科技,2013(2)：7-10
第二篇：UML网上售楼系统设计论文
[摘要] 本文设计和实现了一个B/S架构的网上售楼系统。本系统采用UML建模，Web服务器软件是IIS5.5，开发工具是ASp，后台数据库系统是SQL Server 2000，网页设计软件是Macromedia Dreamweaver。
[关键词] 网上售楼 UML ASp
网上售楼系统是一个B2C的电子商务流程，售楼本身业务繁多，涉及金额数量大，根据售楼的实际特点，网上售楼系统在售楼业务完成以后，可以为用户提供支付信息，将会员所要支付的款项收录在支付信息中，为后续服务提供依据。
一、系统分析与设计
1.系统用例分析与设计。用例是获取系统功能需求的一种技术，是从参与者的角度来描述系统行为。一个用例就是参与者与系统的一次交互，它表达了系统的功能和所提供的服务。因此，在识别出参与者的基础上，可确定在网上售楼系统中，有访客、会员、管理员三个参与者，访客可以浏览楼盘信息、注册成为会员。会员可以登录系统、管理个人信息、订购房屋、退订房屋、查询订单、查询退单、查询支付信息、在留言板上留言。管理员可以管理管理员专栏、管理楼盘房屋信息、管理公告信息、管理会员信息、处理订单、处理退单、管理支付信息、管理留言板。
在分析阶段我们分析了访客用例、会员用例和管理员用例，而在设计阶段，所描述的会员和管理员的用例图是编写程序代码、实现系统功能的依据。下面仅以角色权限最大的管理员为例说明(如图1)。
图1 管理员用例图
说明：管理员登录系统后台，主要实现几个大的功能模块，包括管理会员信息、管理管理员信息、管理留言板、管理公告、管理订、退、支付单等。在每个大模块中，又包含具体的基本功能，主要是增、删、改、查的操作。
2.系统类图分析设计与数据库逻辑设计。类图描述系统所包含的类、类的内部结构及类之间的关系，表示的是系统中各个对象及其间各种静态关系。这种静态关系主要有两种：关联和子类型。
类图分为分析阶段的类图和设计阶段的类图，本系统需要九个类：“会员”、“管理员”、“订单”、“退单”、“留言”、“公告”、“支付清单”、“楼盘信息”、“房屋信息”(如图2)。
说明：在对象模型向关系模型的转化中需将业务逻辑类进行转化,即将每个业务逻辑类映射为一个数据实体,在数据库中用一个或多个数据表表示；类属性映射为数据表的字段。本系统涉及的数据库表有:“会员表”、“管理员表”、“订单表”、“退单表”、“留言表”、“公告表”、“支付清单表”、“楼盘信息表”、“房屋信息表”。3.系统顺序图分析与设计。顺序图显示了对象之间的动态合作关系，强调对象之间消息发送的时间顺序，同时显示对象之间的交互，顺序图分为分析阶段的顺序图和设计阶段的顺序图。
设计阶段的顺序图是对分析阶段在内容上的补充和完善，在系统分析和设计中描述了管理员基本信息管理顺序图、留言顺序图、访客注册成为会员顺序图、管理员处理退单顺序图、会员提交订单顺序图。无法一一描述，仅以访客注册会员为例。访客注册会员顺序图描述为：两个参与者，即访客和管理员。访客进入售楼系统后可以注册成为会员。访客要先填写并提交注册信息，当还有必填内容没有填时，则会出现注册失败，系统会自动提示所要填的信息，此时，访客修改补充并提交，系统将显示注册成功。之后，管理员将审核会员信息，如果符合标准，则改变会员状态，由“未审核”转变为“已审核”，只有在已审核状态下的会员才能登录系统(如图3)。
二、系统实现
1.系统体系结构。本系统采用B/S架构，B /S模式把处理功能全部移植到了服务器端,用户的请求通过浏览器发出,无论是使用和数据库维护上都比传统模式更加经济方便.而且使维护任务层次化:管理员负责服务器硬件日常管理和维护,系统维护人员负责后台数据库数据更新维护。
2.系统开发工具。本系统采用采用ASp开发WEB应用程序。ASp(Active server pages动态服务器主页的简称)内含于Internet Information Server(IIS)中,是一套微软开发的服务器端脚本环境。通过ASp ,可以结合HTML网页、ASp 指令和ActiveX 元件,建立动态、交互且高效的WEB 服务器应用程序，所有的程序都将在服务器端执行，包括所有嵌在普通HTML中的脚本程序。当程序执行完毕后,服务器仅将执行的结果返回给客户浏览器,这样也就减轻了客户端浏览器的负担,大大提高了交互的速度。后台数据库系统是SQL Server 2000，网页设计软件是Macromedia Dreamweaver。
3.主要界面的实现。本系统分为前台和后台两个部分。前台主要的界面有：前台首页、楼盘信息页、房屋信息明细页、公告首页、公告内容页、注册页、留言页、会员修改个人信息页、提交订单页、查看订单页、提交退单页、查看退单页、支付信息明细页等；后台主要的界面有：审核会员页、发布公告页、公告保存页、管理留言板页、查看会员信息页、删除会员信息页、修改会员信息页、查看订单并受理页、订单生成支付信息页、订单生成支付信息明细页、管理员查看支付信息明细页等(如图4)。
三、总结
本文结合使用了UML 和ASp, 设计并实现了网上售楼系统。采用UML 建模语言进行分析,具有灵活、高效的特点,为进行可视化系统的开发提供了极大的方便。
参考文献:
[1]邝孔武王晓敏:信息系统分析与设计[M].清华大学出版社.2006
[2]陈刚李建义:数据库系统原理及应用[M].中国水利水电出版社.2003
第三篇：嵌入式系统设计论文解读
嵌入式系统设计论文
专
业：
电子信息工程（信号处理）
班
级：
姓
名：
指导教师：
评
分：
年
月 日
【摘要】
当今信息时代，嵌入式系统的应用无处不在，而ARM嵌入式系统应用市场份额约占75%。从嵌入式系统的基本概念入手，分别从ARM的定义、ARM微处理器、ARM开发工具及调试方法来介绍ARM嵌入式系统基础知识。接着，讨论了ARM嵌入式系统的实时性要求，介绍了目前市场上的实时多任务操作系统（RTOS）。最后，概括了ARM技术的应用领域及其产业化发展，并预测ARM技术发展的前景。
关键词：嵌入式系统；ARM；微处理器；RTOS
目录
1.引言......................................................................1 2.嵌入式系统................................................................1 2.1 2.2
...................................................1...................................................1 3.ARM嵌入式系统............................................................2 3.1 什么是ARM.........................................................2 3.2 ARM3.3 ARM3.4 ARM3.5 ARM
.............................................2.................................................3
.............................................3
...................................4 4.ARM嵌入式系统的实时性要求................................................5 4.1 嵌入式系统软件需要RTOS
....................................5 4.2 RTOS...............................................................6 5.嵌入式系统的信息产业化发展.................................................6 5.1 ARM
.................................................6 5.2 嵌入式系统产业化发展.................................................7 6......................................................................7 参考文献.....................................................................8
1.引言
随着计算机技术、网络技术和微电子技术的深入发展，嵌入式系统的应用无处不在。
ARM是目前公认的业界领先的32位嵌入式RISC（精简指令计算机）微处理器。ARM技术日益成熟和不断发展，正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
本文从实际出发，首先介绍嵌入式系统的基本概念，随之重点阐述了由ARM微处理器构成的嵌入式系统（简称ARM嵌入式系统）的基础知识，最后分析了ARM技术的产业化发展过程及发展趋势。.嵌入式系统
2.1
嵌入式系统的英文叫做Embedded System，是一种包括硬件和软件的完整的计算机系统，但又跟通用计算机系统不同。嵌入式系统的定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可剪裁，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统所用的计算机是嵌入到被控对象中的专用微处理器，但是功能比通用计算机专门化，具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的、合适的运算速度、高可靠性和较低比较成本的专用计算机系统。
2.2
嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统，自底向上包含有3个部分，如图1所示。
（1）硬件环境：是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台，硬件平台包括嵌入式处理器和外围设备。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。
（2）嵌入式操作系统：完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对 不变性。
（3）嵌入式应用程序：运行于操作系统之上，利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。.ARM嵌入式系统
3.1 什么是ARM
ARM是Advanced RISC Machines的缩写，是微处理器行业的一家知名企业，该企业设计了大量廉价、高性能、低功耗的RISC
ARM技术有很好的性能和功效，其合作伙伴包括世界许多顶级的半导体公司。目前，共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、PHILIPS和国家半导体这样的大公司。可以说，ARM不仅仅代表一个公司，代表了一类微处理器，代表了一种技术，还代表了一种新型的产业发展模式。
3.2 ARM处理器核系列及应用
ARM公司开发了一系列ARM处理器核。目前最新的系列已经是ARM11了。ARM6及更早的系列已经罕见了，ARM7以后的核也不是都获得广泛应用。目前应用最多的是ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10系列、SecurCore系列、Intel的StrongARM、XScale
ARM7系列：包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、带有高速缓存处理器宏单元的ARM720T和扩充了Iazelle 的ARM7EJ-S。该系列广泛应用于多媒体和嵌入式设备，包括Internet设备、网络和调制解调器设备以及移动电话、PDA等无线设备。
ARM9系列：包括ARM9TDMI、ARM920T和带有高速缓存处理器宏单元的ARM940T。该系列主要应用于引擎管理、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、PDA、网络电脑以及带有MP3音频和MPEG4视频多媒体格式的智能电话
ARM9E系列：为综合处理器，包括ARM926EJ-S、带有高速缓存处理宏单元的ARM966E-S/ARM946E-S。该系列强化了数字信号处理功能，可应用于需要DSP与微控制器结合使用的情况，将Thumb技术和DSP都扩展到ARM指令集中，并 具有EmbeddedICE-RT
ARM10系列：包括ARM1020E和ARM1020E微处理器核。其核心在于使用向量浮点（VFP）单元VFP10提供高性能的浮点解决方案，从而极大地提高了处理器的整型和浮点运算性能，为用户界面的2D和3D图形引擎应用夯实基础，SecurCore系列：包括SC100、SC110、SC200和SC210处理器核。该系列主要针对新兴的安全市场，以一种全新的安全处理器设计为智能卡和其他安全IC开发提供独特的32位系统设计，并具有特定的反伪造方法，从而有助于防止对
StrongARM系列：StrongARM处理器将Intel处理器技术和ARM体系结构融
Xscale系列：提供全性能、高性价比和低功耗的解决方案，支持16位Thumb指令和DSP指令。
3.3 ARM微处理器的特点
采用RISC体系架构的ARM微处理器一般有如下特点:（1）体积小、低功耗、低成本、高性能；
（2）支持Thumb(16位)/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
（3）大量使用寄存器，指令执行速度更快；（4）大多数数据操作都在寄存器中完成；（5）寻址方式灵活简单，执行效率高；（6）指令长度固定。
3.4 ARM微处理器的指令结构
ARM微处理器在较新的体系结构中支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比较，可节省30％-40％以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。
3.5 ARM嵌入式系统开发工具及调试方法
ARM处理器产品作为一种高性能、低功耗的处理器产品，现在已经得到广泛的应用。
ARM开发工具也因此得到发展，除ARM公司自己推出ARM集成开发工具外，还有一些公司也研发ARM开发工具。目前市场上有ARM SDT、ARM ADS、MULTI 2000、Hitools for ARM、Embest IDE for ARM五种集成开发环境。这些产品在国内有相对较畅通的销售渠道，用户容易购买。前三种由国外厂商出品，历史比较悠久，在全球范围内应用较为广泛，后两种由国内厂商推出，具有很高的性价比。
ARM应用软件的开发工具根据功能的不同，分别有编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、嵌入式实时操作系统、函数库、评估板、JTAG仿真器、在线仿真器等。
用户选用ARM处理器开发嵌入式系统时，选择合适的开发工具可以加快开发进度，节省开发成本。因此一套含有编辑软件、编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、工程管理及函数库的集成开发环境（IDE）一般来说是必不可少的，至于嵌入式实时操作系统、评估板等其他开发工具则可以根据应用软件规模和开发计划选用。目前常见的调试方法有以下几种。
（1）指令集模拟器。
部分集成开发环境提供了指令集模拟器，可方便用户在PC机上完成一部分简单的调试工作，但是由于指令集模拟器与真实的硬件环境相差很大，因此即使用户使用指令集模拟器调试通过的程序也有可能无法在真实的硬件环境下运行，（2）驻留监控软件。
驻留监控软件（Resident Monitors）是一段运行在目标板上的程序，集成开发环境中的调试软件通过以太网口、并行端口、串行端口等通讯端口与驻留监控软件进行交互，由调试软件发布命令通知驻留监控软件控制程序的执行、读写存储器、读写寄存器、设置断点等。
驻留监控软件是一种比较低廉有效的调试方式，不需要任何其他的硬件调试和仿真设备。ARM公司的Angel就是该类软件，大部分嵌入式实时操作系统也是采用该类软件进行调试，不同的是在嵌入式实时操作系统中，驻留监控软件是作为操作系统的一个任务存在的。
驻留监控软件的不便之处在于它对硬件设备的要求比较高，一般在硬件稳定之后才能进行应用软件的开发，同时它占用目标板上的一部分资源，而且不能对 程序的全速运行进行完全仿真，所以对一些要求严格的情况不是很适合。
（3）JTAG仿真器。
JTAG仿真器也称为JTAG调试器，是通过ARM芯片的JTAG边界扫描口进行调试的设备。JTAG仿真器比较便宜，连接比较方便，通过现有的JTAG边界扫描口与 ARM CPU 核通信，属于完全非插入式(即不使用片上资源)调试，它无需目标存储器，不占用目标系统的任何端口，而这些是驻留监控软件所必需的。另外，由于JTAG调试的目标程序是在目标板上执行，仿真更接近于目标硬件，因此，许多接口问题，如高频操作限制、AC和DC参数不匹配，电线长度的限制等被最小化了。使用集成开发环境配合JTAG仿真器进行开发是目前采用最多的一种调试方式。目前国际市场上较流行的两种JTAG仿真器：EPI公司的JEENI和ARM公司的Multi-ICE。
（4）在线仿真器。
在线仿真器使用仿真头完全取代目标板上的CPU，可以完全仿真ARM芯片的行为，提供更加深入的调试功能。但这类仿真器为了能够全速仿真时钟速度高于100MHz的处理器，通常必须采用极其复杂的设计和工艺，因而其价格比较昂贵。在线仿真器通常用在ARM的硬件开发中，在软件的开发中较少使用，其价格高昂也是在线仿真器难以普及的因素。
另外国际市场上较流行的有两种JTAG仿真器：EPI公司的JEENI和ARM公司的Multi-ICE。
4.ARM嵌入式系统的实时性要求
4.1 嵌入式系统软件需要RTOS开发平台
通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口(API)，是计算机基本组成不可分离的一部分，应用程序的开发以及完成后的软件都在OS平台上面运行，但一般不是实时的。嵌入式系统则不同，应用程序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、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS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，保障软件质量。
4.2 RTOS
RTOS是英文Real Time multi-tasking Operation System的缩写，即实时多任务操作系统。它是嵌入式应用软件的基础和开发平台。目前在中国大多数嵌入式软件开发还是基于处理器直接编写，没有采用商品化的RTOS，不能将系统软件和应用软件分开处理。RTOS最关键的部分是实时多任务内核，它的基本功能包括任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理、队列管理、旗语管理等，这些管理功能是通过内核服务函数形式交给用户调用的，也就是RTOS的API。RTOS的引入，对嵌入式软件的标准化和加速知识创新是一个里程碑。
5.嵌入式系统的信息产业化发展
5.1 ARM技术的应用领域
现在，嵌入式技术无处不在，ARM几乎成为嵌入式技术的代名词。作为一种16/32位高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微处理器，ARM微处理器目前已经成为应用广泛的嵌入式微处理器。ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域。
(1)工业控制领域：作为32位的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
(2)无线通讯领域：目前已有超过85％的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固
(3)网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上进行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战。
(4)消费类电子产品：ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛应用。
(5)成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。
5.2 嵌入式系统产业化发展
市场需求为嵌入式系统产业化发展注入巨大推动力。嵌入式系统的市场是巨大的，市场需求是嵌入式系统产业化发展的巨大推动力。据报告，10%～20%的计算机芯片是为台式或便携式电脑设计的，80%～90%的计算机芯片是为嵌入式设备设计的，这意味着每年有10亿至20亿个CPU是为嵌入式设备设计制造的。2003年，全球嵌入式系统产品的产值已达2000亿美元，估计全世界嵌入式系统产品潜在的市场将超过10 000亿美元。世界范围内嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元。
6.随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，ARM技术将会不断的变化和进步，ARM技术的应用领域会再次扩大，ARM技术带来的工业产值将会剧增，ARM技术产品的市场前景更加美好。总之，ARM技术的不断创新会给人类社会生活带来奇迹和享受。
参考文献
［1］ARM公司.ARM Architecture Reference Manual［M］.ARM公司，2000.［2］周立功.ARM嵌入式系统基础教程［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2005.［3］郑文波，曹金安.嵌入式系统的产业化发展——市场、技术与前景［J］.自动化博览，2005，(1):17.［4］罗蕾.嵌入式实时操作系统及应用开发［M］.北京：北京航空航天出版社，2005.［5］中国计算机学会微机专业委员会.2004中国计算机科学技术发展报告——嵌入式系统部分［EB/OL］.读书的好处
1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿
17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根
第四篇：浅谈基于嵌入式系统在教学中的应用论文
论文关键词：嵌入式系统 Proteus ARM 应用
论文摘要：本文指出在嵌入式系统课程的各教学环节引入Proteus、ARM（重点介绍Proteus软件）软件，通过动态仿真模型的设计，能用到毕业设计以及创新设计当中。
1、嵌入式系统的概述
（1）从技术的角度定义：嵌入式系统是以应用为中心，基础是计算机，能够适应应用系统对功能、可靠性、及功耗严格要求的专用计算机。
（2）从系统的角度定义：嵌入式系统是能够完成复杂功能的软件和硬件的组合，并使其紧密粘合在一起的计算机系统。“嵌入式”反映出的这些系统是更大系统中的一个完整部分，称为嵌入式系统。
2、Proteus、ARM软件介绍
Proteus是由英国Labcenter公司开发的嵌入式系统仿真及开发平台，该软件具有以下特点：
（1）能进行智能原理布图；进行单片机软件调试和单片机与外围电路的协同仿真；满足单片机软件仿真系统的标准。
（2）支持常见的单片机类型和飞利浦公司ARM7（LPC系列）处理器及常见的外围器件如8255，ADC0809。
（3）可以与Keil Version3，ADS1两个集成开发环境结合，把用汇编和C语言编写的程序编译后，进行软、硬件结合的系统仿真。
3、Proteus软件的应用
3.1 Proteus软件在教学中的应用
在教学的过程中，老师可以将Proteus和Keil 建立的虚拟实验平台搬到课堂上，能够将实践教学和理论教学融为一体，从而让教学的效果得到提高。下面笔者引进一个实际的课堂教学实例。在讲到外部中断处理过程这一章节时，我们可以将Proteus和Keil进行联调，然后通过仿真处理的步骤，可将单片机处理中断的软件执行过程以及单片机内部资源变化的情况以一种直观地感受呈现给学生，从而能够达到单纯的理论教学难以达到的效果。
在运行Protues软件的状态下，按住Proteus中的电路闭合键，P3.2引脚会有一个下跳沿，PC= 0x0003H，指向AJMP INT0的转移命令，堆栈的指针SP= 0.9H，数据存储器的0.8H和0.9H单元存放着0.1H和0.5H，即该处存放着下一条指令的地址。因此，学生能够迅速的知道，当外部有中断地请求时，程序的自动存储功能可以保存断点的地址，同时程序将会转到中断服务程序的入口地址，因为中断请求是由外部中断0产生的，因此程序就会转到外部中断0的入口地址0003H。通过外部中断执行的例子我们可以看出，在课堂教学上使用Protues和Keil 联调建立的实验平台，我们可以将许多抽象概念直观的介绍给学生，使学生不仅能观察到软件执行时单片机内部的I/ O口和存储器的变化，还可以观察到软件程序和外围电路之间的互动过程。
3.2 Proteus软件的应用
目前所拥有的单片机实验教学包括两个关键的环节，即课内的实验以及课程的设计。所有的实验操作步骤基本上都是在实验箱上完成的。由于受硬件实验箱结构以及资源的限制，学生在做实验的时候不能将所学的知识和软件充分的融会贯通。所以当我们的学生进行自主设计的时候，很多的学生几乎无法完成综合性的实验。假设采用了Proteus软件的仿真实验，就可以弥补硬件实验能力的不足。基于Proteus软件的实验可以分为以下3个阶段。
（1）验证阶段。此阶段的主要任务是让学生熟悉Proteus与Keil软件的运行环境，使学生对单片机虚拟系统的仿真有自身的认识。实验指导方面的教材只需要列出实验的任务和要求、Proteus软件的实验原理图、操作的步骤、流程以及和程序相关的源代码等。学生就可可自行根据实验步骤或实验操作得到录像进行操作、调试，以及观察程序的运行结果。
（2）程序设计阶段。这个阶段主要是培养学生用Proteus绘制系统原理图，以及使用Keil软件进行源程序设计的能力，学生可以根据实验的原理图用Proteus绘制硬件电路图，按照实验的要求完成程序的设计，在Keil的环境下编写出源代码，调试成功后，加载程序到Proteus硬件图仿真。
（3）综合学习阶段。此阶段的主要目的是激发学生学习兴趣，提高学生的主观能动性、以及培养学生的创新能力。学生自主的根据实验的任务和要求设计出硬件额电路（包括CPU型号、元器件及参数的设置等）并绘制出Proteus的硬件原理图；根据硬件的功能模块对软件进行设计。完成对软硬件设计之后，需对两者进行联调，充分利用Proteus与Keil软件间的联合仿真的功能，及时的发现并改正硬件电路以及程序源代码的错误。系统仿真成功后，再进行实物的制作。在对课程的设计环节中，需要学生在Proteus环境下绘制出硬件的电路图，在Keil软件中编写出设计程序的源代码，并且在设计硬件电路时后尽可能的考虑到实验箱的有限资源，便于在Keil中编写的程序能够更好的被移植到实验箱上。学生可以针对不同的应用类型，选择最适合的单片机，而不是仅仅局限于课堂上常讲解到的单片机。学生也可在联合仿真成功之后，再去进行电路的焊接、软件系统的调试以及程序的固化等，可以避免因设计方案的不正确所造成的不必要的浪费。
4、结语
Proteus和ARM的嵌入式软件在教学中的运用，能充分的利用机房的现有设备，减少了实验设备的硬件维护又与实际的工程系统接近，拉近学习和就业之间的距离。实践证明，这种嵌入式的教学方法不但能降低成本，经济优势明显，而且还具有较高的推广价值。
参考文献
[1]万军，马正华.嵌入式系统及应用课程实践教学的研究[J].中国现代教育装备，2009（15）：7779.[2]李芳，李家庆.基于Proteus+Keil的单片机实验仿真平台[J].中国教育技术装备，2009（4）：78.[3]陈燕，李娜娜.Proteus和Keil在单片机教学中的应用[J].中国科技信息，2009（20）：194195.[4]王玮，曹会宁.Proteus仿真软件在单片机一体化教学中的应用[J].机电产品开发与创新，2009，22（5）
第五篇：嵌入式系统设计与应用
第一章：
嵌入式系统定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统。（一切非PC计算机系统）嵌入式系统特点：“专用”计算机系统，运行环境差异很大，比通用PC系统资源少，功耗低，体积小，集成度高，成本低，具有完整的系统测试和可靠性评估体系，具有较长的生命周期，需要专用开发工具和方法进行设计，包含专用调试电路，多学科知识集成系统。嵌入式系统应用范围：汽车，工业控制，通信设备，消费电子，商业终端，航空航天，军事需求。
嵌入式系统的基本开发流程：系统定义与需求分析阶段，方案设计阶段，详细设计阶段，软、硬件集成测试阶段，系统功能性测试及可靠性测试阶段。
系统定义与需求分析阶段：对系统需求进行分析，制定系统的设计依据。方案设计阶段：确定系统初步设计方案并形成设计描述文档。详细设计阶段：完善初步方案，对方案实施详细设计。
软硬件集成测试阶段：对系统软硬件进行综合测试，验证系统设计功能。
系统功能性能测试及可靠性测试测试：对系统功能，性能，可靠性进行综合测评。
对于使用操作系统的嵌入式系统来说,嵌入式系统软件结构一般包含4个层面：板级支持包层，实时操作系统(RTOS)层，应用程序接口(API)层，应用程序层。有些资料将应用程序接口API归属于OS层，按3层划分的应用程序控制系统的运作和行为；操作系统与硬件无关，不同的嵌入式操作系统其组成结构也不尽相同 嵌入式操作系统种类繁多,大体分为两种：商用型和免费型
商用型：VxWorks，Windows CE，pSoS，Palm OS，OS-9，LynxOS，QNX和LYNX 免费型：Linux和uC/OS—II uC/OS—II具有执行效率高，占用空间小，可移植性及扩展性强，实施性能优良，稳定性和可靠性良好等特点。其内核采用微内核结构，将基本功能(如进程管理，存储管理，中断处理)放在内核中，留给用户一个标准API函数，并根据各个任务的优先级分配CPU时间。交叉开发环境：交叉开发是指一个通用计算机上进行软件的编辑编译，然后下载到嵌入式设备中进行调试的开发方式，它通常采用宿主机/目标机模式。
第二章：
RISC是精简指令集
精简指令集体系结构的优点：硬连线的指令译码逻辑，便于流水线执行，大多数RISC指令为单周期执行。
精简指令集处理器的优点：处理器关心面积小，开发时间缩短，开发成本降低，容易实现高性能，低成本的处理器。
精简指令集体系结构缺点：与CISC相比，通常RISC的代码密度低；RISC不能执行x86代码；RISC给优化编译程序带来了困难
ＡＲＭ设计采用的RISC技术特征主要有：Load/Store体系结构，固定的32位指令，3地址指令格式。
ARM7TDM名称具体含义：ARM7：32位ARM体系结构4T版本；T：Thumb16位压缩指令集；D：支持片上Debug，使处理器能够停止以响应调试请求；M：增强型Multiplier，与前代相比具有较高的性能且产生64位的结果。I：EmbeddedICE硬件以支持片上断点和观察点。ARM7 3级流水线：（取指级，译码级，执行级）ARM9TDMI 流水线操作：（取指，译码，执行，缓冲/数据，回写）5级 ARM处理器核可工作两种状态：ARM状态和Thumb状态
从ARM进入Thumb状态，当操作数寄存器Rm的状态位bit[0]为1时，执行“BX Rm”指令进入Thumb状态
从Thumb进入ARM状态，当操作数寄存器Rm的状态位bit[0]为0时，执行“BX Rm”指令进入ARM状态
ARM处理器工作模式（共7种）：除用户模式外的其他六种模式称为特权模式。特权模式：主要处理异常和监控调用（有时也称为软件中断），他们可以自由地访问系统资源和切换模式
ARM处理器总共有37个寄存器，均为32位 ARM状态下的通用寄存器分为3类： 未分组寄存器:R0~~R7（为公用寄存器）
分组寄存器：R8~~R14
R13通常用于堆栈指针SP
R14用做子程序链接寄存器
程序计数器：R15(PC)
用做程序计数器
ARM程序状态寄存器中
条件码标志（N Z C V）
N——在结果是带符号的二进制补码的情况下，结果为负，N=1 否则为0 Z——结果为0 Z=1 否则为0 C——针对加法：产生进位
C=1 否则为0
针对减法：产生借位
C=0 否则为1
针对有移位操作的非加减法指令
C为移位操作中最后移出位的值
对于其他指令
C通常不变
V——对于加减法指令
操作数和结果为带符号的整数时，产生溢出
V=1 否则为0
对于其他指令
V通常不发生变化 ARM的异常中断响应过程： 一：将CPSR的内容保存到将要执行的异常中断对应的SPSR中，以实现对处理器当前状态，中断屏蔽字以及各条件标志位的保存。二：设置当前状态寄存CPSR中的相应位：
设置CPSR模式控制位CPSR[4:0]，使处理器进入相应的执行模式
当进入Reset或FIQ模式时，还要设置中断标志位（CPSR[6]=1）禁止FIQ中断，否则其值不变
设置中断标志位（CPSR[7]=1），禁止IRQ中断
三：将寄存器LR-
四：给程序计数器PC强制赋值，使程序从相应的向量地址开始执行中断处理程序。
非向量中断和中断向量的区别和联系
异常中断的优先级：复位（最高），数据异常中断，FIQ，IRQ，取值指异常中止，SWI未定义指令
ARM支持的数据类型（6种）：8位有符号和无符号字节
16位有符号和无符号半字，以2字节的边界定位
32位有符号和无符号半字，以4字节的边界定位
ARM存储器组织：以字节为单位寻址的存储器中有“小端”和“大端”两种方式存储字 小端格式：较高的有效字节存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址
大端格式：较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址
ARM处理器能方便地配置为其中任何一种存储器方式，但他们的缺省设置为小端格式（71页有题）
ARM7TDM内核的重要特性：53页最上面
第三章：
指令分类中基本指令格式
S
可选后缀，若指定S，则根据指令执行结果更新CPSR中的条件码 ARM寻址方式
立即寻址有选择题
寄存器间接寻址：ARM的数据传送指令都是基于寄存器间接寻址，即通过Load/Store完成对数据的传送操作
103页举例
可能为考题
伪操作
是ARM汇编语言程序里的一些特殊指令助记符，它的作用主要是为完成汇编程序做各种准备，在源程序进行汇编时由汇编程序处理，而不是在计算机运行期间由机器执行 ARM嵌入式系统程序设计可以分为ARM汇编语言程序设计、嵌入式C语言程序设计以及C语言与汇编语言的混合编程。
ARM汇编程序中
AREA指示符定义本程序段位代码段
即申请一个定义段 161页程序
可能考
嵌入式C语言程序设计中修饰符：interrupt、near、far、huge Interrupt在函数修饰为中断函数，没有输入和输出参数 第三章课后习题见李向妮笔记
第四章
DMA
I2C
I2S 基于S3C44B0X的最小系统设计：
嵌入式最小系统是指保证嵌入式微处理器可靠工作所必需的基本电路组成的系统，通常包括处理器单元、时钟单元、复位单元、、存储器单元、供电电源和调试接口。
基于ARM的嵌入式最小系统基本组成包括：基于ARM核的微处理器、电源电路、复位电路、时钟电路、存储器电路（FLASH和SDRAM）、UART接口电路和JTAG调试接口
第五章：
uC/OS—II采用的抢占式内核是一个真正的实时操作系统
uC/OS—II基本特点：源码开放；可移植性；可裁剪；抢占式内核；可扩展的多任务；可确定的执行时间；中断管理；稳定性和可靠性
uC/OS—II的文件结构（与内核功能相关的文件）：任务管理；同步通信；内存管理；时间管理
uC/OS—II任务及其运行状态：
任务是一个简单的程序，对应于实际应用中的一个逻辑功能。对uC/OS—II来说,任务是系统运行的基本单元，系统以任务为单元分配内存资源和处理时间，每个任务都有自己独立的寄存器和栈空间。
任务看起来就像一个无限循环永不返回的函数，但是不同于函数的是，它有一套自己的内存空间，运行时完全占用处理器资源，在任意确定的时刻都处于休眠、就绪、运行、挂起以及中断服务这五种状态之一 图见书上337
第六章
uCLinux与标准Linux的最大区别就在于内存管理。标准Linux是针对有MMU的处理器设计的
uCLinux不使用虚拟内存管理技术，采用的是实存储器管理策略，也就是说uCLinux系统对内存的访问是直接的
uCLinux与标准Linux系统在进程的创建
进程的执行
进程的终止
上有着显著不同 基于uCLinux操作系统的应用开发环境一般是由目标系统硬件开发板和宿主PC机所构成。目标硬件开发板用于运行操作系统和系统应用软件，而目标板所用到的操作系统的内核编译、电子词典应用程序的开发和调试则需要通过宿主PC机来完成。目标板用来进行内核编译
PC机用来进行调试
移植就是使一个实时操作系统能够在某个微处理器平台上或者微控制器上运行。uCLinux移植包括3个层次的移植: 处理器结构层次移植、芯片层次移植、板级移植。
移植思路：开发环境确定以后，首先，要为uCLinux设计一个BootLoader，通过BootLoader来初始化硬件，引导uCLinux运行。BootLoader的设计可以在ads中或者Linux中实现。其次，针对硬件环境和设计的BootLoader修改uClinux内核。最后，在交叉编译环境下配置、编译、链接uClinux，下载编译得到的印象文件到FLASH，通过BootLoader来启动uCLinux。如果参数默认或者无参数，则先执行BootLoader，否则BootLoader第二位，参数执行为第一位。
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