第一篇：嵌入式处理器基于SPI引导的RAM 自检论文
0 引言
随着全球网络进一步扩展到新终端设备和以前未连接的行业中，网络安全对消费者、企业和其他机构变得越来越重要。人们越来越需要性能安全、价格便宜的装置设备。为了降低成本，往往需要简化电路设计。例如，采用SPI 方式引导硬件，使用SPI Flash 作为存储媒介，减少总线的布线，是简化硬件电路的较好的方法。但采用SPI 方式引导硬件，需要将程序引导到DDR 内存中,同时又需要对DDR 内存进行检查,这就出现了矛盾。基于SPI 的硬件引导
本文以一个实例，对嵌入式处理器基于SPI 引导硬件时如何进行RAM 检查进行详细的介绍。是嵌入式处理器使用SPI 引导的硬件框图。硬件引导程序和系统程序放在SPI Flash 中，在上电引导后，系统程序会被搬移到DDR 空间，在D DR 空间运行起来。现在以U-Boot 硬件引导程序为例，介绍以SPI 引导模式引导系统硬件的情况。U-Boot 是德国DENX 小组的开发用于多种嵌入式CPU 的Bootloader 程序，可以支持多种嵌入操作系统和多种处理器。编译的U-Boot 程序，往往是运行在NOR Flash 或DDR 中的。但在基于SPI 引导时，需要先从SPI Flash 往片内RAM 里运行一段程序，将DDR 内存检查一遍，然后再将U-Boot 引导到DDR 内存中去运行。SPI 引导采用的数据格式
在TI 公司的DSP 及ARM 处理器，飞思卡尔公司POWERPC 及ARM 处理器，都支持基于SPI 的引导模式。在这些处理器的片内ROM 都包含基本的SPI 引导驱动程序。本文以飞思卡尔公司的QorIQ P1010 处理器为例介绍其引导过程。P1010 片内的SPI 驱动程序能够把SPI 接口Flash 中的程序拷贝到DDR 内存或片内RAM 中。不过，在拷贝之前，需要先对DDR 控制器或片内RAM 进行配置。这就需要定义一个特定的数据结构，完成引导程序所需要的环境配置。对于不同的处理器，生产厂家定义的引导数据结构是不同的。在P1010 处理器完成复位序列后，通过选择使用处理器片内ROM 的SPI 引导配置程序，而后处理器内核开始运行该片内ROM 程序，配置SPI 控制器，并与外部的SPI Flash 通信，将程序拷贝出来并跳到指定的位置运行时配置数据写入此地址。当最低位为1 时，配置地址域高30 bit 代表的是指令，此时配置数据写入此地址。这样的结构让用户可以方便地配置4 B 对齐的内存，完成控制指令操作，或定义程序配置阶段的结束
当CNT(最低位)=0 时，则高30 bit 用作要写入数据的地址，配置数据包含要写入的数据。
当CNT=1 时，则高30 bit 用作控制指令。
当EC=1 时，代表配置阶段结束指令。
当DLY=1 时，代表延时一定时间指令。
当CF=1 时，代表更改SPI 频率的指令。
CNT 表示地址模式与指令模式的切换。
当处理器内核开始拷贝程序时，先判断0X40 位置的标志是否正确，如果正确，先根据配置的地址/数据对的个数N 来配置一些外围寄存器，然后从0X50 处指示的Flash 地址搬移用户代码数据到0X58 指示的地址。搬移完成后，从0X60 指示的地址开始运行。将片内运行的这一段程序叫TPL 程序。片内RAM 运行的TPL 程序
P1010 包含256 KB 的L2CACHE，也可以当片内RAM 使用。要检查DDR 内存，要先在片内RAM 里运行一小段TPL 程序。这一段程序是对基于DDR 引导程序U-Boot 的一个裁剪，主要完成内核的配置，初始化串口终端，初始化DDR 内存控制器，然后检查DDR 内存。在这里不需要设置U-Boot 的环境变量，不需要配置以太网等其他的外围器件。编译后的TPL 目标文件为uboot-tpl.bin。TPL 程序的编译按RAM 引导的方式处理。程序的开始地址设为：0xc0030000~0xc0038800。现在需要对编译后的uboot-tpl.bin 进行格式处理，在其前面加上SPI 引导的可以识别的数据表头，是按照(SPI 引导模式的数据结构)和(配置地址域的数据格式)完成的一个SPI 引导配置实例。在这个实例中，将L2CACHE 设为片内RAM，开始地址设为0xc0000000。这一部分空间在处理器内核引导时已经通过TLB 映射，可以直接使用。结论
嵌入式处理器在使用SPI 引导硬件时，先通过片内RAM 运行一段程序，对DDR 内存进行自检，而后再将U-Boot 程序及环境变量引导到DDR 空间，把硬件系统引导起来。通过实例化的应用，证明这在高性价比的嵌入式应用中是一个不错的选择，不仅能提高系统的可靠性，而且简单易行。
第二篇：嵌入式论文
信息工程学院
课程设计报告书
专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 0312412 学 号： 031241217 学生姓名： 肖文洲 指导教师： 刘三军
计算机专业嵌入式系统课程的研究与实践
【摘 要】随着电子技术的发展，嵌入式技术成为当今信息技术发展的主流技术。嵌入式技术作为高校计算机专业的一个新方向已被许多学校采用。本文通过对嵌入式技术的分析，提出了嵌入式系统课程体系建设的基本方法，包括专业培养计划、嵌入式系统教学实践平台建设以及嵌入式系统教学模式与教学方法创新等。【关键词】嵌入式技术；研究与实践；计算机专业
随着电子技术和信息技术的快速发展及嵌入式硬件技术与软件技术的不断成熟，嵌入式系统的应用越来越广泛，如智能家电、手机、汽车电子、网络通信及电子娱乐产品等，随之而来的是社会对嵌入式产品开发人才的需求也越来越多。因此，许多高校都开设了嵌入式系统开发方面的系列课程。由于嵌入式系统课程涉及的知识面宽、实践性强，对实验教学的要求较高，包括实验教师、硬件配置、实验项目的设置等。因此，作为对新技术研究和探索最活跃的群体，高等院校如何接受嵌入式技术带来的挑战，尽快开设嵌入式系统的相关理论与实验课程，并逐渐形成较规范的教学体系已成为一个重要的研究课题。
一、嵌入式系统教学的特点
设置嵌入式系统课程的目的是让未来的软硬件开发人员了解和掌握必要的嵌入式系统设计方法的概念、方法和工具。同时由于嵌入式系统对其他学科领域的渗透，其他相关专业的学生也有学习该课程的需求与必要。如其他电子、自动化专业都可开设相应的选修课程，在某种程度上可以提升毕业学生的竞争力、就业率。嵌入式系统课程的教学内容应包括嵌入式系统体系结构、硬件构架、软件编程及外围设备接口和驱动等，注重培养学生的设计能力和软件开发能力;尽量反映该领域近年来最新的理论与技术，使学生了解学科的最新发展。嵌入式系统课程的特点是涉及知识面广、综合性强、实践性强，并且学科发展快，因而学习难度大，难以形成一个简单明确的知识体系。同时该课程讲授难度很大，它要求教师不仅具备一般的计算机系统的软硬件知识，而且需要真正从事过嵌入式系统的开发实践，才能对嵌入式系统中的实时性等抽象概念和系统调试过程有感性认识。嵌入式系统教学主要有以下三个特点:(1)基础性。嵌入式系统技术涉及多个专业，如计算机工程、软件工程、工业自动控制、机电工程、精密仪器和电子工程等，嵌入式技术与各个专业相互渗透融合，将逐渐形成新的学科研究方向，因此，嵌入式系统可作为上述各专业的基础平台课，以强化专业基础知识。(2)综合性。嵌入式系统是软件和硬件设计的完美结合。它涉及电子信息、计算机、自动控制等诸多专业相关课程的内容，如语言、微机原理、单片机设计和操作系统等课程，有很强的综合性，因此，可以有效地对学生进行综合能力的培养。(3)实践性。嵌入式系统是理论与实践结合密切的课程。实验是嵌入式系统课程的重要组成部分，缺乏实验的嵌入式系统课程学习是纸上谈兵，因此，学生必须通过大量的实验和实践环节，来加深对嵌入式系统理论知识的理解。
二、适合计算机专业的嵌入式系统课程体系
嵌入式系统涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识，专业性强，包括了操作系统、微机原理、编程语言程序设计、计算机网络和接口设计等内容，是软件、硬件的完美结合。因此，嵌入式系统的设计原理与技术不是一门课程所能讲授的，需要建立一个课程体系。
嵌入式系统本身就是计算机系统。从广义上讲，目前计算机科学与技术专业的课程体系中所设置的许多专业基础课，比如数字逻辑、C/C++程序设计、计算机网络等，对嵌入式系统设计的学习者来说同样重要。在此，只从狭义的角度探讨嵌入式系统的课程体系设置。
由于嵌入式系统涉及的知识面广、应用层面广，所以应针对嵌入式系统设计与应用的不同层面的需求，设置不同层面的课程体系。从狭义上划分，嵌入式系统课程体系可以有以下三个不同的层面: 第一层面:针对将来只是应用嵌入式系统硬件、软件平台来进行二次开发的学生而言，应侧重培养其基于某个嵌入式系统平台上(包括硬件平台和软件平台)进行应用系统设计和开发的能力。因此，针对这一层面的学生应开设以下几门主要课程: 《嵌入式实时操作系统》：选取一个具体的操作系统比如uCLinux为例，讲授嵌入式操作系统的原理及应用，重点介绍如何进行任务划分、如何编写I/ O驱动程序等。《嵌入式系统设计》：重点介绍嵌入式系统设计步骤、方法，重点介绍嵌入式应用软件的开发技术，以及嵌入式系统的测试技术及软件优化技术。《嵌入式网络技术》：重点介绍基于嵌入式环境下的网络通信技术及应用，比如I2C总线技术、USB接口技术、嵌入式Web技术等，掌握相关的通信技术及接口编程。
第二层面:针对将来从事嵌入式系统平台设计及合作开发的学生而言，除需要学习上述三门课程外，还必须开设《嵌入式系统结构》课程。该课程重点介绍某个具有代表性的嵌入式CPU(如ARM系列)的系统结构、汇编指令系统、中断管理机制、常用外围接口，使学生掌握嵌入式平台设计的基础知识。前提是学生具备数字逻辑方面的相关基础知识。对于与第一个层面相同的课程，其授课中重点也不完全一样。比如，《嵌入式操作系统》课程可以嵌入式Linux为主，重点介绍进程调度、进程间通信、内存管理和I/O驱动机制等，使学生具备进行操作系统的裁剪、移植的基本能力。
第三层面:针对将来从事SOC(systemonChip)系统设计及开发的学生而言。主要课程有数字逻辑设计与应用、电子电路原理与PCB技术、EDA技术(FPGA设计及应用)、嵌入式系统结构、嵌入式操作系统等，偏重于底层的设计。
通过以上分析可以看出，第一层至第三层分别是嵌入式系统中由软到硬、由高层至底层的三个不同应用层次，对应不同的知识结构需求。第一层偏软，对底层的系统结构及接口等要求较低，是在当前比较容易实现的一个培养方向。在计算机本科专业中，软件方向比较适合开展第一个层面的嵌入式系统教学，应用方向比较适合开展第二个层面的嵌入式系统的教学。根据以上分析，可以提出在计算机本科专业开设嵌入式系统方向需要参照的课程体 系:(1)专业基础课:嵌入式系统概论、嵌入式系统原理与接口技术。(2)专业必修课:嵌入式操作系统、嵌入式系统应用设计。
(3)专业选修课:嵌入式网络技术、嵌入式系统测试技术、嵌入式工程应用(即行业领域，如移动通信技术与应用、数字家庭网关技术等)、分布式嵌入式系统原理与设计等。
作为课程体系的一部分，实践教学是嵌入式系统教学的关键。实践教学设置的总体指导思想是:以培养创新动手能力为核心，建立“系统的多级课程实践”的实验体系，包含课程基础实验、课程设计、综合项目设计;同时，以“项目为中心”设计多层次的集中实践题目，各层次的题目难度不等，以适合不同层次的学生[4]。
(1)每门课保证至少30%以上的上机或实验学时，完成基础实验项目。(2)至少有两门课的课程设计(约两周)，如ARM汇编程序设计、操作系统移植实验、LCD/触摸屏等接口实验等等。(3)至少完成一个综合课程设计(课余时间+综合实训时间共约40学时)，类似于一个简单的工程项目，有设计、编程调试、性能测试等完整的步骤如手机游戏、校园导航、电子词典、嵌入式WEB服务器等。
(4)校企合作，建立实习基地，联合完成项目设计。
三、嵌入式系统课程体系在计算机专业的实践
我们在分析了企业对嵌入式人才需求的基础上，提出了“在计算机本科专业培养嵌入式系统人才”的具体实施方案，并在2007级、2008级本科生中进行了实践。
该课程定位为实验研究型。目标是通过嵌入式实验平台学习构建一个嵌入式系统的一般方法，熟悉一些常用的微处理器、存储器、外设接口并学习软硬件设计方法。掌握嵌入式操作系统，定制内核，编译下载调试，编写驱动程序和应用程序等，最后要求实现或部分实现一个具体嵌入式应用的解决方案，并在硬件平台上实现出来。
课程的主要内容包括:(1)典型嵌入式系统的基本配置､硬/软件综合设计方法和流程､应用范例｡(2)硬件环境微处理器､存储器､I/O 口､外设接口和驱动､电源转换和管理､总线､硬件调试｡(3)嵌入式操作系统､操作系统内核､Linux 和uCLinux､任务和任务调度､实时 OS､ GUI､API､文件系统等｡(4)嵌入式网络通过和计算机网络结合, 开发基于网络接的应用｡(5)软件开发过程､交叉编译､链接调试､下载､板级支持包｡(6)驱动程序､设备驱动机制､按键和触摸屏驱动､网口驱动､红外､USB 驱动｡
实验是嵌入式系统教学的一个比较重要的环节，实验大纲的制定是保证课程教学大纲目标实现的一个重要环节，制定出符合学生实际的实验大纲对计算机科学与技术专业培养目标的实现至关重要。按难易程度的不同，实验内容分为两个层次：基本实验与综合应用实验。基本实验目的是让学生了解嵌入式软件和硬件的一般开发环境与流程，进行基本的嵌入式程序开发。综合应用实验目的是让学生综合运用前面所学到的知识，按照指定的题目，自行设计开发嵌入式应用程序。基本实验包括嵌入式软件开发基础实验、人机接口实验、通信与音频接口实验、简单驱动程序实验和嵌入式操作系统移植实验等。对于综合应用实验，给出多个题目，选择其一，学生也可以自选题目。设备选 择 了 北 京 博 创 公 司 所 开 发 的PXA270教学实验平台,由于 PXA270 性能好,实验开发板的外围设备又很丰富，使得实验选题更加灵活。
课程设计及毕业设计中对所学知识的运用与提高在理论学习结束后，学生对嵌入式系统开发的各个环节有了较深入的理解与掌握。我们的方法是在课程设计和毕业设计中深化学习。课程设计中，结合实验用开发平台，选择了如MP3模拟控制系统等在实际中真正是嵌入式大行其道的应用领域。在毕业设计中，我们布置了诸如“嵌入式智能控制器”，“嵌入式音频控制器”，“内核裁减”设计等工作，这些设计要求学生从软硬件协同设计到软硬件的测试方法等有深刻的掌握。还有组织学生参加大学生嵌入式设计竞赛等教学活动。
四、结束语
随着嵌入式应用的迅猛发展,企业对嵌入式人才需求的缺口越来越大,越来越多的高校开始加强嵌入式系统的教学和科研,培养更多的适应社会需求嵌入式系统人才。本文所设置的针对计算机本科专业的嵌入式系统课程体系,融合了企业的需求和计算机专业的特点,符合实际应用。针对两年实践中存在的问题,在以后的教学中将不断完善。
参考文献：
[1]田泽.嵌入式系统开发与应用教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.[2]符意德.嵌入式系统教学及实验内容的探讨[J].军工高
[3]贾志平.嵌入式系统原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2004.[4]柳翔.嵌入式软件工程人才培养的探索与实践[J].计算机教育,2005,5.
第三篇：嵌入式论文总结
嵌入式论文总结
所谓嵌入式系统(Embedded Systems)．实际上是“嵌入式计算机系统”的简称，它是相对于通用计算机系统而言的。在有些系统里也有计算机，但是计算机是作为某个专用系统中的一个部件而存在的。像这样“嵌入”到更大、专用的系统中的计算机系统，称之为“嵌入式计算机”、“嵌入式计算机系统”或“嵌入式系统”。
在日常生活中，早已存在许多嵌入式系统的应用，如天天必用的移动电话、带在手腕上的电子表、烹调用的微波炉、办公室里的打印机、汽车里的供油喷射控制系统和防抱死刹车系统(ABS)．以及现在流行的个人数字助理(PDA)、数码相机、数码摄像机等等，它们内部都有一个中央处理器CPU。
嵌入式系统无处不在，从家庭中的洗衣机、电冰箱、小汽车，到办公室中的远程会议系统等，都属于可以使用嵌入式技术进行开发和改造的产品。嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义，一个手持的MP3和一个P(:104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入式系统。根据英国电气工程师协会(IEE)的定义：嵌入式系统是用来控制或监视机器、装置或工厂等大规模系统的设备。可以看出此定义是扶应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。国内对嵌入式系统的一般定义是：以应用为中心．以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机。一台通用计算机的外部设备中就包含了5～10个嵌入式微处理器，键盘、硬盘、显示器、Modem、网卡、声卡、打印机、扫描仪、数码相机、集线器等均是由嵌入式处理器进行控制的。在制造工业、过程控制、通信、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面，嵌入式系统都有用武之地。在大型嵌入式应用系统中，为了使嵌入式开发更方便、快捷，需要具备一种稳定、安全的软件模块集合，用来管理存储器分配、中断处理、任务间通信和定时器响应，以及提供多任务处理等，这样的软件模块集合就是嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的引入大大扩展了嵌入式系的功能，方便了应用软件的设计，但同时也占用了嵌入式系统的宝贵资源。一般在比较大型或多任务的应用场合．才考虑使用嵌入式操作系统。
早期的嵌入式系统几乎都用于控制，或多或少都有些实时要求，所以从前“嵌入式操作系统”实际上是“实时操作系统”的代名词。近年来，由于手持式计算机和掌上电脑等设备的出现，也有了许多不带实时要求的嵌入式系统。另一方面，由于C:PU速度的提高，一些原先被认为是“实时”的反应速度现在已经很普遍了，以前需要在“实时操作系统”上才能实现的应用，现在己不难在常规的操作系统上实现。在这样的背景下，“嵌入式操作系统”和“实时操作系统”就成了不同的概念和名词
嵌入式系统是应用于特定环境下、面对专业领域的应用系统，不同于通用计算机系统的多样化和适用性。它与通用计算机系统相比具有以下特点：
(l)嵌入式系统通常是面向特定应用的，一般都有实时要求。嵌入式处理器大多工作在为特定用户群所设计的系统中，通常具有功耗低、体积小、集成度高、成本低等特点，从而使嵌入式系统的设计趋于小型化、专业化，同时移动能力大大增强，与网络的耦合也越来越紧密。
(2)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体工艺、电子技术和通信网络技术与各领域的具体应用相结合的产物。这一特点决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
(3)嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起，其升级换代也与具体产品同步进行。因此，嵌入式系统产品一旦进入市场，一般具有较长的生命周期。
(4)嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，在保证稳定、安全、可靠的基础上，量体裁衣，去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。这样，才能最大限度地降低应用成本。在县体应用中，对处理器的选择决定了产品的市场竞争力。(5)嵌入式系统常常还有减小功耗的要求。这一方面是为了省电，因为嵌入式系统往往以电池供电；另一方面是要减少发热量，因为嵌入式系统中常常没有风扇等排热手段。
(6)可靠性与稳定性对于嵌入式系统有着特别重要的意义，所以即使逻辑上的系统结构相同，在物理组成上也会有所不同。由于对所用元器件（包括接插件、电源等等）的质量和可靠性要求都比较高，所以元器件的平均无故障时间MTBF-(Mean Time Between F-ailure)成为关键性的参数。此外，环境温度也是需要重点考虑的参数。
嵌入式系统以应用为中心，强调体积和功能的可裁剪性，是以完成控制、监视等功能为目标的专用系统。在嵌入式应用系统中．执行任务的软硬件都嵌入在实际的设备环境中，通过专门的I/()接口和外界交换信息。它们执行的任务程序一般不由用户编制。
嵌入式系统主要用于各种信号处理与控制，目前己在国防、国民经济及社会生活各领域普遍应用操作系统OS(Operation Systems)是一组计算机程序的集合，用来有效地控制和管理计算机的硬件和软件资源，即合理地对资源进行调度，并为用户提供方便的应用接口。它为应用ARM9嵌入式系统设支持软件提供运行环境，即为程序开发者提供功能强、使用方便的开发环境。
从资源管理的角度，操作系统主要包含如下功能。1．处理器管理
对处理器进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。在多任务环境下，合理分配由任务共享的处理器，使CPU能满足各程序运行的需要，提高处理器的利用率，并能在恰当的时候收回分配给某任务的处理器。处理器的分配和运行都是以进程为基本单位进行的，因此对处理器的管理可以归结为对进程的管理，包括进程控制、进程同步、进程通信、作业调度和进程调度等。2．存储器管理
存储器管理的主要任务，是为多道程序的运行提供良好的环境，包括内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充等。例如，为每道程序分配必要的内存空间，使它们各得其所，且不致因互相重叠而丢失信息；不因某道程序出现异常情况而破坏其他程序的运行；方便用户使用存储器；提高存储器的利用率；能从逻辑上来扩充内存等。3．设备管理
完成用户提出的设备请求，为用户分配l/()设备；提高C.PU和l／()的利用率；提高l／()速度．方便用户使用l/()设备。设备管理包括缓冲管理、设备分配、设备处理、形成虚拟逻辑设备等。4．文件管理
在计算机中，大量的程序和毅据是以文件的形式存放的。文件管理的主要任务就是对系统文件和用户文件进行管理，方便用户的使用，保证文件的安全性。文件管理包括对文件存储空间的管理、目录管理、文件的读／写管理以及文件的共享与保护等。
5．用户接口
用户与操作系统的接口是用户能方便地使用操作系统的关键所在。用户通常只需以命令形式和系统调用即程序接口形式与系统打交道。使用图形用户接口(GUI)．可以将文字、图形和图像集成在一起，用非常容易识别的图标将系统的各种功能、应用程序和文件直观地表示出来，用户可以通过鼠标来获取操作系统的服务。
随着l_inux的迅速发展，嵌入式Linux现在已经有许多版本，包括强实时的嵌入式Linux（如新墨西哥工学院的RT-I_inux和堪萨斯大学的KURT-I_inux）和一般的嵌入式Linux(如riClinux和Pocket I。lnux等)。其中．RT-Iinux通过把通常的Iinux任务优先级设为最低，而所有的实时任务的优先级都高于它，以达到既兼容通常的I。Inux任务又保证强实时性能的目的。另一种常用的嵌入式Linux是riClinux．它是针对没有MMU的处理器而设计的。它不能使用处理器的虚拟内存管理技术，对内存的访问是直接的，所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。它专为嵌入式系统做了许多小型化的工作。
嵌入式系统与通用计算机在以下几个方面有比较明显的差别： 1．人机交互界面
嵌入式系统和通用计算机之间的最大区别就在于人机交互界面。嵌入式系统可能根本就不存在键盘、显示器等设备，它所完成的事情也可能只是监视网络情况或者传感器的变化情况，并按照事先规定好的过程及时完成相应的处理任务。2．有限的功能
嵌入式系统的功能在设计时已经定制好，在开发完成投入使用之后就不再变化。系统将反复执行这些预定好的任务，而不像通用计算机那样可以随时运行新任务。虽然嵌入式操作系统可以添加新的任务，删除旧的任务，但这样的变化对嵌入式系统而言是关键性变化，有可能会对整个系统行为产生影响。3．时间关键性和稳定性
嵌入式系统可能要求实时响应，具有严格的时序性。同时，嵌入式系统还要求有非常可靠的稳定性。其工作环境可能非常恶劣，如高温、高压、低温、潮湿等，这就要求在设计时考虑目标系统的工作环境，合理选择硬件和保护措施。软件稳定也是一个重要特征。软件系统需要经过反复测试，达到预先规定的要求才能真正投入使用。
嵌入式软件的开发与传统软件的开发有许多共同点，它继承了许多传统软件的开发习惯。由于嵌入式软件运行于特定昀目标应用环境，而该目标环境只针对特定的应用领域，所以嵌入式软件的功能比较专一，只完成预期要完成的功能。出于对系统成本方面的考虑，应用系统的C:PU、存储器、通信资源都恰到好处。嵌入式软件的开发具有其自身的特点：
在Iinux的发展历程中．Unix和Minix扮演着十分重要的角色。1990年，芬兰人Unus 'ror-valds在赫尔辛基大学接触到Unix；但是当时上机学习要排队等候很长时间，所以I。inus购买了自己的PC机，希望安装一个类似的操作系统。由于Unix的内核代码不容易得到，所以他安装了Minix。Minix是一个基于微内核技术的类似于Unix的操作系统，是Andrew Tanebaum教授利用业余时间开发的用于教学的操作系统。当时．Minix并不是完全免费的，而且Andrew Tane-baum教授不允许别人为Minix再加入其他东西，目的是为了教学的简明扼要。
第四篇：嵌入式课程论文
研究生课程论文
论文题目: 无线传感网络中的定位算法综述
学 院: 信息科学技术学院 专 业: 仪器仪表工程
班 级: 81430 学 号: 8143035 学生姓名：
沈天颖
二○一五 年 一 月 十 日
无线传感器网络（WSN）是一个多学科的研究领域，具有很广泛的应用前景，其中，WSN的定位是非常重要的研究方向。本课程论主要对WSN定位研究进行了归纳和总结。将每种定位算法按照需不需要测距分为两大类，而且在具体算法中讨论了其以下几个特征，包括：需要/不需要锚节点、集中式/分布式、固定/移动等。
质心定位算法
DV-Hop算法
MDS-MAP算法
分簇算法
改进的无线传感器网络节点定位算法
第五篇：实验四 Nios II 嵌入式处理器关浩亮2012029180002
关浩亮2012029180002 实验四 Nios II 嵌入式处理器
一、实验要求：
1、实现一个由Nios II控制的由18个发光二级管组成的流水灯效果；
2、为了点亮LED灯，程序运行速度不要太快，需要进行适当延时。
二、实验目的：
1，掌握基于SOPC Builder和Nios SBT实现嵌入式系统的硬件、软件设计过程； 2，学会根据需求定制一个Nios II硬件系统，并在此基础上编写应用程序。
三、实验原理和实验内容：
1、SOPC技术
SOPC(System On a Programmable Chip)是指用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上。它是一种特殊的嵌入式系统。一方面，它是片上系统(SOC)，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；另一方面，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、扩充、升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。这项技术将EDA、计算机设计、嵌入式系统、DSP等技术融为一体。SOPC 结合了SOC 和PLD、FPGA 各自的优点，一般具备以下基本特征:至少包含一个嵌入式处理器内核；具有小容量片内高速RAM 资源；丰富的IP Core 资源可供选择；足够的片上可编程逻辑资源；处理器调试接口和FPGA 编程接口；可包含部分可编程模拟电路；单芯片，低功耗，微封装。
随着EDA 技术的发展和大规模可编程器件性能的不断提高，SOPC 技术已被广泛应用于许多领域。首先，SOPC 在极大提高了许多电子系统性能价格比的同时，还开辟了许多新的应用领域，如高端的数字信号处理、通信系统、软件无线电系统的设计、微处理器及大型计算机处理器的设计等等；同时，由于SOPC 具有基于EDA 技术标准的设计语言与系统测试手段、规范的设计流程与多层次的仿真功能以及高效率的软硬件开发与实现技术，使得SOPC 及其实现技术无可争议地成为现代电子技术最具时代特征的典型代表。与基于ASIC 的SOC 相比，SOPC 具有更多的特点与吸引力：开发软件成本低，硬件实现风险低，产品上市效率高，系统结构可重构及硬件可升级等，它还具有设计者易学易用、高附加值、产品设计成本低等优势。
关浩亮2012029180002 Nios II是Altera公司推出的新一代软核嵌入式处理器。借助于Nios II、FPGA和Altera公司完整的开发套件，可以快速实现设计和验证，有效提高系统性能。
2、基于Nios II的硬件开发基本过程
（1）定义NiosⅡ嵌入式处理器系统：使用SOPC Builder系统综合软件选取合适的CPU、存储器以及外围器件，并定制其功能。
（2）指定目标器件、分配引脚、编译硬件：使用QuartusⅡ选取Altera器件系列，并对SOPC Builder生成的HDL设计文件进行布局布线；再选取目标器件，分配管脚，进行硬件编译选项或时序约束的设置。编译，生成网表文件和配置文件。
（3）硬件下载：使用QuartusⅡ软件和下载电缆，将配置文件下载到开发板上的FPGA中。
3、基于Nios II的软件开发基本过程
（1）在使用SOPC Builder/Qsys进行硬件设计的同时，就可以开始编写独立于器件的C/C++软件，比如算法或控制程序。用户可以使用现成的软件库和开放的操作系统内核来加快开发过程。
（2）在NiosⅡSBT中建立新的软件工程时，SBT会根据SOPC Builder/Qsys对系统的硬件配置自动生成一个定制HAL(硬件抽象层)系统库。这个库能为程序和底层硬件的通信提供接口驱动程序。
（3）使用NiosⅡSBT对软件工程进行编译、调试。
（4）将硬件设计下载到开发板后，就可以将软件下载到开发板上并在硬件上运行。
4、基于Nios II的流水灯实现
在Nios II处理器定制完成后，编写程序控制与发光二极管相连的引脚电平，循环点亮每一个发光二极管，同时熄灭其它二极管，实现简单的流水灯效果。其基本结构如下图所示：
关浩亮2012029180002 CLKPIO_0PIO_1LED_0LED_1CPURESETPIO_171.图中，CLK为CPU的运行时钟；RESET为CPU的复位信号，一般与电源VCC相连，当系统上电时自动完成处理器的复位；并行I/O引脚PIO_0~PIO_17分别与发光二极管相连，用于控制二极管的发光和熄
„„LED_17四．实验设计及仿真波形结果：
硬件设计步骤为：（1）（2）创建QuartusⅡ工程
Nios II 软核配置：启动SOPC Builder，对系统进行命名，添加Nios II Processor，经济型内核“Nios II/e”，JTAG Debug Module配置，配置存储器，配置并行I/O口，（3）完成硬件设计：完成Nios II 软核配置后，回到Quartus II ； • 在原理图编辑窗口中单击鼠标右键将打开一个浮动菜单，选择“Insert→Symbol”命令打开电路符号“Symbol”选择对话框，或者双击原理图空白处。在对话框左侧的“Libraries”选择栏中选择Project下的“Nios2WalLd”，右边的符号窗口将出现对应的电路符号。这个模块就是SOPC Builder工具产生的Nios II软核处理器系统。
• Nios II软核处理器系统引脚“clk_50”应该与时钟输入连接； 复位信号输入端“reset_n”与电源符号“VCC”连接，当芯片上电时自动完成
关浩亮2012029180002 处理器的复位；引脚“pio_18led[17...0]”分别与18个发光二级管连接。
• 执行命令Assignments->Import Assignments„导入板载FPGA的引脚分配文件DE2_115_pin_assignments.csv，并正确命名原理图上的引脚名，使之与正确引脚一一对应。• 正确编译。软件设计步骤为：
Nios II嵌入式开发环境的软件开发工作需要前面产生的Nios II软核处理器系统硬件的支持。在SOPC Builder的“System Generation”选项卡的“Nios II Tools”栏目中单击“Nios II Software Builder Tools for Eclipse”按钮可以打开Nios II SBT开发平台。Nios II SBT工程建立 ：
在Quartus工程目录下，建立“software”文件夹；
File->Switch Workspce->Other„，切换为上述“software”文件夹 建立项目
Nios II SBT工程设置 ：
选择Quartus工程目录下的SOPC Information File，设定项目名，并选择参考模板中的“Blank_project”，会自动载入相关信息。C源程序设计： File→New→Source File 编译：
“Project→Build Project 编译完成后，“console”栏目将给出储存器的占用情况。之后硬件下载，然后调试/运行程序。C语言程序代码为:
关浩亮2012029180002 #include “system.h” #include “altera_avalon_pio_regs.h” void delay(void);int alt_main(void){
} void delay(void){ unsigned int i;i=1000000;unsigned char led_data;unsigned int led_code;while(1){
IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_18LED_BASE,led_code);
} return 0;} delay();for(led_data=0;led_data<18;led_data++){ led_code = 0x001< 关浩亮2012029180002 } while(i>0){ } i--;实验板仿真结果如下： 关浩亮2012029180002 关浩亮2012029180002 关浩亮2012029180002 实验结果分析： 在实验板上，正确显示了流水灯依次点亮的实验现象，图示为流水灯依次点亮间隔时间的图像结果，满足实验要求，该实验成功的完成了。 五、问题及思考： 1、如何通过软件设计，将实验中的简单流水灯效果设计得更加多样化？ 在while循环语句中添加下面的程序段： for(led_data=0;led_data<18;led_data++) IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(PIO_18LED_BASE,led_code);} { led_code =led_data>>0x001;delay(); 关浩亮2012029180002 可实现左右来回循环的流水灯，增加流水灯的设计效果。 2、如果将流水灯效果用实验板上的LCD来实现，硬件和软件上应该做哪一些修改？ LCD为液晶显示屏，在硬件上需要将显示屏的按键连接到原理图的输入输出上。在软件中，要将液晶屏初始化，并添加按键实现灯亮的程序块。 六，心得体会： 本实验完成了流水灯的实现，根据课件的实验步骤内容，基本掌握了基于SOPC Builder和Nios SBT实现嵌入式系统的硬件、软件设计过程；学会了根据需求定制一个Nios II硬件系统，并在此基础上编写应用程序。程序需用C语言来写，利用已有的Nios II嵌入式处理器实现了简单的流水灯依次点亮的实验。本实验使我明白了如何利用已设计好的嵌入式处理器来实现所需的具体实验。
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