C+在嵌入式系统中的运用

1、可编辑ppt,1,C+技术大会C+在嵌入式系统中的运用,何宗键 同济大学软件学院 嵌入式系统研究中心 2005 . 11,可编辑ppt,2,日程,从嵌入式系统谈起 让C+为嵌入式系统服务 C+的应用案例研究,可编辑ppt,3,Question?,C+ keyword : volatile,volatile UINT1 * ptr = (UINT1 *) 0 x1234; / Wait for register to become non-zero. while (*ptr = 0) ;/ pooling / Do something else.,可编辑ppt,4,嵌入式系统,IEEE（国际电气

2、和电子工程师协会）的定义 Devices used to control ,monitor or assist the operation of equipment ,machinery or plants. 对定义的理解： 以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件是可裁剪的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。,可编辑ppt,5,嵌入式系统的特点,嵌入性：由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型）、电气/气氛环境（可靠）、成本（价廉）等要求。 专用性：软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小软、硬件配置等。（欧洲：Dedicated

3、 System） 计算机系统：嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。,可编辑ppt,6,嵌入式体系结构,嵌入式操作系统,嵌入式应用程序,可编辑ppt,7,近年来嵌入式设备市场机会,1.6 Billion units,可编辑ppt,8,嵌入式机遇,2004年4月 中国工程院院士 倪光南： 我国嵌入式应用的规模排在世界第三。2002年，我国嵌入式软件市场销售额为118.56亿元，占到了同年我国软件总产值1100亿元的10%，而今天已经占到了软件产业的40%，按2003年我国软件市场实现销售额399.6亿元计算，约为

4、13.6亿元。尽管如此，仍不容乐观。全球嵌入式软件市场在2002年时就超过了317亿美元。伴随着国内信息家电、手机、汽车电子等行业需求的加剧，嵌入式软件将扮演着越来越重要的角色。 传统的IT设备应该逐渐转变为嵌入设备，这是一个大趋势。在这个大趋势中，软件的地位越来越重要。因此，嵌入式软件在提升IT制造业的竞争力、优化产业结构的过程中起到了非常重要的作用，发展嵌入式软件势在必行。 我们在嵌入式软件技术方面与国外的差距不大。因为嵌入式软件是以应用为前提的，没有垄断的可能。谁掌握了应用，谁就能做得更好。,可编辑ppt,9,硬件的发展,嵌入式微处理器 X86工控领域。发展方向：小型、低功耗 ARM速度

5、、功能扩展 解决方案 手机、PDA、数码相机、MP3、MP4、游戏机、DVD,可编辑ppt,10,嵌入式软件开发人员,嵌入式领域,熟悉硬件技术。对软件技术与工程不太了解,熟悉软件工程思想与应用程序开发。对硬件设计，硬件原理不熟悉,可编辑ppt,11,嵌入式编程的一些特点,资源受限 处理器速度：算法的效率 内存少：所以必须非常注意内存的泄漏 I/O及外设 手机：显示屏幕，没有鼠标 外设的多样性,可编辑ppt,12,编程语言,嵌入式 系统,Assembly Language,Java / .NET,C / C+,8-bit, 16-bit单片机,J2ME, .NET CF,应用范围最广泛,可编辑p

6、pt,13,Assembly Language,优点 灵活，操作硬件 运行高效，体积小 缺点 代码冗长、复杂、容易出错 开发效率低 与硬件绑定 应用领域 低端嵌入式系统 系统的Startup代码 对运行效率要求比较高的地方,可编辑ppt,14,Java / .NET / 脚本语言,优点 RAD开发 简单易用 缺点 运行效率低 消耗系统资源大 应用领域 应用程序开发 图形界面 / 游戏开发,可编辑ppt,15,C语言,Linux / UNIX世界的系统编程语言 已经被广泛应用于嵌入式系统编程 越来越多的取代汇编语言,可编辑ppt,16,如何选择,开发效率,运行效率,汇编语言,虚拟机 / 脚本语言

7、,可编辑ppt,17,ThenWhy C+?,可编辑ppt,18,Bjarne Stroustrup如是说,C+s emphasis on general features (notably classes) has been its main strength C+ will not be a “Windows language” or a “web language” or even an “embedded systems language.” It will be a general-purpose language that supports those applications a

8、reas using a common set of facilities.,可编辑ppt,19,C+包含的一些思想,Better C 抽象数据类型ADT 面向对象的思想 OOD OOP 范型编程 GP template,可编辑ppt,20,案例分析：失败的手机项目,可编辑ppt,21,AndWhy NOT C+?,可编辑ppt,22,一些质疑,From comp.lang.c+ all the system objects from applications to interrupt handlers are defined as C+ classes.,可编辑ppt,34,class Ba

9、se public: Base() m_pArr = new int1024; if ( ! m_pArr) / what should we do? int * m_pArr; ;,构造函数没有返回值,可编辑ppt,35,class Base public: Base(bool ,可编辑ppt,36,class Base public: Base(bool ,可编辑ppt,37,共识：对象的构造失败的唯一方法是在构造函数中抛出异常,可编辑ppt,38,但是,异常处理会显著的增加代码的体积。 统计数字：5% - 20% Symbian中的方案： 关闭编译器的异常处理开关 Symbian中构造函

10、数失败怎么办？,可编辑ppt,39,Symbian 异常处理,TInt GetL(TInt aIndex) if(aIndex = KArraySize) User:Leave(KErrArgument); else return iArrayaIndex; / 使用这个函数: TInt x, err; TRAP(err, x = GetL(5);) if(err != KErrNone) / 输出错误信息等等 ,int Get(int aIndex) if(aIndex = KArraySize) throw new Exception(); else return iArrayaIndex

11、; / 使用这个函数: try x = GetL(5); catch(Exception e) /输出错误信息等等 ,可编辑ppt,40,清理栈Cleanup Stack,void FunL() HBufC * wbuf = HBufC:NewL(10); CleanupStack:PushL(wbuf); HBufC * wbuf2 = HBufC:NewL(20); CleanupStack:PushL(wbuf2); RFs fs; User:LeaveIfEror( fs.Connect(); CleanupClosePushL(fs); do_sth_maybe_leaveLLL()

12、; CleanupStack:PopAndDestroy(3); ,可编辑ppt,41,Efficient exception handling rules,Rule 1: Functions that can leave should have a letter L at the end of their names. void MyFunctionL() iMember = new (ELeave) CMember; iValue = AnotherFunctionL(); User:LeaveIfError(iSession.Connect(); Rule 2: While alloca

13、ting memory on the heap, if the pointer is an automatic variable, it should be pushed on the cleanup stack. CObject* object = CObject:NewL(); CleanupStack:PushL(object); object-LeavingFunctionL(); CleanupStack:PopAndDestroy(object);,可编辑ppt,42,Efficient exception handling rules: Continued,Rule 3: All

14、 the codes that might fail, should be taken out of the constructor, and put into a constructL() function. This will be called after the constructor has completed. This is two-phase construction. / Phase #1 MyObject:MyObject() / Phase #2 void MyObject:ConstructL() MyMemberData* data = new (ELeave) My

15、MemberData(); / Put both phases together in one function. MyObject* MyObject:NewL() MyObject * self = new (ELeave) MyObject(); CleanupStack:PushL(self); self-ConstructL(); CleanupStack:Pop(self); return self; ,可编辑ppt,43,图形系统,人机交互的发展：CUI - GUI - NUI(?) 包含的内容：图形，窗口，事件 嵌入式图形系统必须有以下几个特点： 占用资源少 高性能 高可靠性

16、可配置,可编辑ppt,44,Windows CE的图形系统,桌面Windows USER32.dll，GDI32.dll的一个子集 使用Win32 API编程,可编辑ppt,45,/ 得到窗口DC HDC dc = GetDC(hWnd); / 创建红色，虚线画笔 HPEN hpen = CreatePen(PS_DASH, 1, RGB(255, 0, 0); / 设置DC的画笔为新创建的画笔，同时保留旧的画笔句柄 HPEN hOld = (HPEN)SelectObject(dc, hpen); / 在窗口的DC上画线 LineTo(dc, 100, 100); / 把DC的画笔属性重新设

17、置为旧的画笔 SelectObject(dc, hOld); / 删除画笔 DeleteObject(hpen); / 释放窗口DC ReleaseDC(hWnd, dc);,可编辑ppt,46,/ 得到窗口DC HDC dc = GetDC(hWnd); / 创建红色，虚线画笔 HPEN hpen = CreatePen(PS_DASH, 1, RGB(255, 0, 0); / 在窗口的DC上画线 LineTo(dc, 100, 100);,HDC GetDC( HWND hWnd) CWindow* This = (CWindow*)hWnd; This-GetDC(); CWindow

18、:GetDC() return this-m_hDC; ,可编辑ppt,47,/ 得到窗口DC HDC dc = GetDC(hWnd); / 创建红色，虚线画笔 HPEN hpen = CreatePen(PS_DASH, 1, RGB(255, 0, 0); / 在窗口的DC上画线 LineTo(dc, 100, 100);,HPEN CreatePen() CPen * pRet = new CPen(); if (pRet) return (HPEN)pRet; ,可编辑ppt,48,/ 得到窗口DC HDC dc = GetDC(hWnd); / 创建红色，虚线画笔 HPEN hpe

19、n = CreatePen(PS_DASH, 1, RGB(255, 0, 0); / 在窗口的DC上画线 LineTo(dc, 100, 100);,LineTo(HDC, int, int) DC * pDC = (DC *)HDC; pDC-LineTo(); DC:LineTo() / perform drawing task ,可编辑ppt,49,GDI Object Model,可编辑ppt,50,Open source project supported by convergence Germany Licensed under GNU GPL Provides graphic

20、API set and integrated window system Works on a frame buffer device and provides the mechanism to use the hardware acceleration effectively. /,可编辑ppt,51,Architecture,DirectFB consists of the followings: Core API Module Generic GFX Driver GFX Drivers for Specific Hardware To bri

21、ng out the best performance on a specific graphics hardware GFX Drivers for the hardware should be written. Generic GFX Driver checks whether the hardware acceleration by a GFX driver is available If yes, it handovers to the GFX driver If not it uses software rendering engine,可编辑ppt,52,IDirectFB *df

22、b = NULL; IDirectFBSurface *primary = NULL; int screen_width = 0, screen_height = 0; int main (int argc, char *argv) / A surface description is needed to create a surface. DFBSurfaceDescription dsc; / Initialize DirectFB passing argc and argv DirectFBInit (,可编辑ppt,53,/ go fullscreen dfb-SetCooperativeLevel (dfb, DFSCL_FULLSCREEN); / create primary surface dsc.flags = DSDESC_CAPS; dsc.caps = DSCAPS_PRIMARY | DSCAPS_FLIPPING; dfb-CreateSurface( dfb, ,可编辑ppt,54,DirectFB Interface,#define DECLARE_INTERFACE( IFACE ) typedef struct _#IFACE IFACE; #define DEFINE_INTERFACE( IFA