嵌入式系统详细介绍

1、桂林电子科技大学卓越工程师计划之嵌入式linux应用开发高端就业班招生简章近几年嵌入式软件行业发展迅猛，嵌入式产品渗入各个行业，像常见到的智能手机、PDA、机顶盒、高清电视(HDTV)、路由器、汽车电子、数码相机、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统，体积越来越小、功能越来越强的芯片，使得嵌入式技术渗透到了工作和生活的方方面面。施乐公司研究中心主任Mark Weiser认为：“从长远来看，PC机和计算机工作站将衰落，因为计算机变得无处不在：在墙里、在手腕上、在手写电脑中(象手写纸一样)等等，随用随取、伸手可及”。如下图所示。图1 嵌入式系统无处不在业内人士认为，目前嵌入式行业至少存在

2、30-50万的人才缺口。据我们初步调查，仅广东市场每年嵌入式软件开发人员的需求就超过了5万人，而且还在持续增加。这主要有两方面的原因：一是与高校的专业设置有关，我国高校的计算机教育普遍以应用软件为主，很少涉及嵌入式软件的课程，因此企业很难招聘到马上可以投入嵌入式软件开发的实战型人才；二是嵌入式领域门槛相对较高，知识要求比较全面，而且需要一定的实践经验。第一部分 嵌入式系统简介嵌入式系统广义上包括了除通用计算机以外的所有计算机系统。从便携式音乐播放器到航天飞机的实时控制子系统都能见到嵌入式系统的应用。与通用计算机系统可以满足多种任务不同，嵌入式系统只能完成某些特定目的的任务。除此之外其他功能可能

3、要求较低或没有要求，使系统的硬件得以简化，以降低成本。对于大批量生产的系统来说，降低成本通常是设计的首要考虑。嵌入式系统通常需要简化去除不需要的功能以降低成本，设计师通常选择刚刚满足所需功能的硬件使目标最低成本的实现。嵌入式系统并非总是独立的设备。许多嵌入式系统是以一个部件存在于一个较大的设备，它为设备提供更多的功能，使设备能完成更广泛的任务。例如，吉布森吉他机器人采用了嵌入式系统来调弦，但总的来说吉布森吉他机器人设计的目的绝不是调弦而是演奏音乐。同样的，车载电脑作为汽车的一个子系统，为它提供了导航，控制，车况反馈等功能。部分为嵌入式系统编写的程序被称为固件，他们存储在只读存储器或闪存芯片。他

4、们运行在资源有限的计算机硬件：小内存，没有键盘，甚至没有屏幕。1. 嵌入式系统应用领域从嵌入式系统的特点可以看出它的应用是很广泛的，不仅在家电领域，在其他领域也有很大的需求，如图2所示：图2 嵌入式系统应用领域1.1消费电子消费电子里最常见的可能算是手机了，手机是一个典型的嵌入式系统，核心是一个嵌入式处理器，负责管理各种外部设备，包括LCD、键盘、电源、无线信号单元等。在嵌入式微处理器上运行有专门的软件，用户通过软件提供的界面进行操作。如图3所示：图3 手机管理流程示意图 随着嵌入式技术的迅猛发展，智能手机模式已经取代传统手机的模式，成为手机发展的主流方向。智能手机具有独立的操作系统，可由用户

5、自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入。与传统的非智能手机相比，智能手机最大的特点是拥有独立的开发式操作系统，可随意安装和卸载软件，对手机功能进行扩充。 安卓（Android）操作系统是一种以Linux为基础的开发源代码操作系统，是众多智能手机操作系统中发展最快、用户最多的便携设备操作系统。从2008年第一版安卓系统公布至今，通过短短三年多的时间发展，安卓已占据全球智能手机操作系统市场的52.5%份额，在中国市场更是高达68.4%，远远超出了Symbian操作系统和苹果公司的iOS操作系统。同时，安卓操作系统还逐步

6、向平板电脑及其他领域扩展。因此，基于安卓操作系统的软件开发，将是未来手机软件开发的主流。1.2汽车电子 不管是公交车、私家车还是其他的各种专用车辆都有嵌入式系统的身影，如图4所示。图4 汽车的嵌入式控制系统 嵌入式系统在现代汽车上是不可缺少的。通过各种传感器，嵌入式微处理器能得到汽车各零部件的工作状态，并且及时得做出判断。用户的操作通过嵌入式处理器转换后发送命令给相应的部件。 目前的大多数高档轿车每辆拥有约50个嵌入式微处理器。如BMW 7系列轿车，则平均安装有63个嵌入式微处理器。据预测，21世纪初美国接入Internet的汽车将有一亿辆。IC Insights报道2001年车载计算系统的市

7、场规模是30亿美元，而2004年将达到46亿美元，届时这些系统将成为所有新型轿车的标准设备。 1.3公共电子设施 银行的ATM自动取款机是一种常见的公共电子设备。自动取款机也是一个嵌入式系统，其典型结构如图5所示。 ATM机负责控制点钞设备以及钱箱等，并且从键盘接收用户的输入，通过屏幕向用户输出信息。此外，还需要有网络通信功能，验证用户身份以及更新银行账户信息等。图5 银行ATM机工作示意图1.4工业国防领域随着工业、医疗卫生等各部门对智能控制需求的不断增长，需要对设备进行智能化、数字化改造，为嵌入式系统提供了很大的市场。 此外在国防、航空航天领域如雷达、电子对抗、坦克、战舰、航天器(火箭、卫

8、星、航天飞机等)、飞机(民用和军用飞机)等很多方面嵌入式系统在实现设备智慧化方面都有很大的发展空间。2. 嵌入式系统发展趋势随着微电子技术的不断发展以及电子制造工艺的进步（目前已经可以制造出65nm的芯片），嵌入式系统硬件的体积会不断缩小，系统稳定性也在不断增强，可以把更多的功能集成在一个芯片上。另外在功耗方面也不断降低，这样是嵌入式设备在自带电源的情况（如使用电池）下会使用更长的时间，而且设备的功能也更强大。此外随着网络的普及和IPV6技术的应用，越来越多的嵌入式设备也会加入到网络中。将来家中的微波炉或洗衣机都可以通过无线接入设备接入网络，被其他设备控制。目前，基于ARM技术的微处理器应用约

9、占据了32位嵌入式微处理器75以上的市场份额，而且数据还在逐年增长，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。2010年，ARM公司推出了Cortex命名的处理器架构，并分成A、R和M三类，包含了市场上各种嵌入式设备的低、中、高端需求，全面进入嵌入式微处理器市场。特别是以低端市场为目标的Coretex-M0和Coretex-M3处理器，凭借其低成本和高性能的特点，已经逐步取代由51系列单片机占领多年的低端嵌入式市场。因此，ARM处理器的开发和应用是嵌入式系统未来的发展主流。第二部分 CSIP广西分中心简介国家软件与集成电路公共服务平台是工业和信息化部领导建设的引导产业发展，对国家软件与集成电

10、路产业和企业的发展起支撑和服务作用的公共、中立、开放的服务平台。解决单个企业想做而无法（无力）解决的问题，为企业创新和产业发展提供解决共性问题的环境，减少竞争前的企业技术基础投入，实现共性基础技术资源共享，降低企业在研发和质量保证方面的资金风险和技术门槛。从而促进遵从市场经济规律的软件与集成电路产业链的快速形成，让众多的软件和集成电路设计企业借其成长壮大，推动我国软件和集成电路产业做强、做大。目前，国家软件与集成电路公共服务平台在多个省市建设了地方分中心，以进一步延伸平台的职能和服务，结合各地优势资源，形成“全国性”、“全程式”的技术创新公共服务体系，让广大的国内企业充分享用中心资源，以推动我

11、国软件和集成电路产业和企业的快速发展。广西分中心的依托单位为桂林电子科技大学，现设有信息技术研究所、微软嵌入式快速开发中心、广西CSIP力行系统节能研发中心、信息安全服务外包中心和南宁体验基地五个机构。广西分中心结合广西的实际情况和桂林电子科技大学已有优势资源，采用共性技术支撑、应用带动产业、信息技术咨询、知识产权服务、人才培训基地等模式，面向广西，为企业创新营造良好环境。第三部分 本培训班是学校卓越工程师计划的一个重要组成部分根据学校“关于印发桂林电子科技大学本科人才培养模式综合改革实施方案的通知”（桂电教201041号）文件精神，经批准，本培训班纳入学校卓越工程师计划，是学校人才培养模式改

12、革的突破口之一，其培训体系、培训质量、招生就业等全过程接受学校的指导和监督。1. 全新的教学模式：高强度集中强化式P+E+T授课法从五月中旬开始，至11月中旬结束。其中本学期每周周末两天上课，暑假开始，每周培训6天，每天课时为6个小时，持续高强度集中强化式培训6个月，通过多个项目（Projects）来学习掌握嵌入式开发技术Technologies）；学习过程中需要完成课堂作业和课后作业；每学完一个专题就配有一个老师带领实施的中型项目实战；最后独立完成一个软硬结合的嵌入式大型实战项目。学员人手一机，边讲边练，积累嵌入式开发经验（Experience）。2. 培养目标：嵌入式linux应用开发工程

13、师以基于ARM处理器的嵌入式开发技术为主，学习嵌入式操作系统Linux下的常用设备驱动开发技术，专注培养市场紧缺，企业需求量大，就业率高的软硬结合的复合型嵌入式开发工程师。在学习过程中学员会实现多个实战嵌入式项目，完成项目的毕业生将具备相当的嵌入式项目开发经验。学员毕业后可以从事电信/网络/通讯、消费类电子、电子元器件、工业控制、军工企事业、航空航天、汽车电子、医疗设备、仪器仪表等相关行业的开发工作。 3. 培养对象桂林电子科技大学计算机类专业、电子类等专业大三本科学生和相应专业硕士研究生。4. 学员待遇 学员认真参加培训，考核成绩合格者，享受以下待遇：（1） 培训成绩可以替代相应的生产实习、

14、兴趣学分（6个学分）、部分课程（内容相近的专业任选课程及限选课程，不超过10个学分）、课程设计和毕业设计，达到毕业要求的学生，可以提前半年毕业，提前参加工作。（2） 培训完毕，由CSIP广西分中心推荐到合作企业，从事相应专业技术工作，试用期缩短2-5个月左右。（3） 免试获得工业及信息产业部相关部门颁发的高级软件工程师认证证书（NTC）。第四部分 课程体系第一阶段 嵌入式开发基础 阶段  （14 days）课程名称课程内容课时嵌入式C语言C语言参数传递，数组，指针内存分配程序可移植性考虑C和汇编的接口24数据结构线性表栈和队列数组和广义表树和二叉树24嵌

15、入式C+语言C+语言基本语法类和对象开发图形界面程序深入QT编程12JAVA语言基础Eclipse开发环境的搭建JAVA语言基本数据类型JAVA语言基本语法网络编程基础JAVA GUI开发12IPD项目管理项目管理概述项目组织结构进度管理沟通管理风险管理资源管理成本管理等12实验项目：C语言的应用开发；数据结构的应用开发；Qt图形界面的应用开发；JAVA GUI的应用开发。第二阶段 嵌入式开发入门阶段 (12 days)课程名称课程内容课时ARM处理器基础ARM处理器介绍ARM指令集ARM的结构IAR、Keil开发环境搭建及使用12ARM入门开发（基于Cortex-M0）LPC111

16、4处理器硬件结构GPIO配置与应用定时器配置与应用UART、SPI、I2C配置应用A/D转换器的应用24ARM进阶开发（基于ARM9）LPC3250处理器硬件结构USB接口应用开发LCD接口应用开发CAN接口应用开发网络接口应用开发36实验项目：LPC1114定时器应用开发；步进电机驱动开发；LCD接口应用开发；USB驱动开发第三阶段  嵌入式开发提高阶段 (30 days)课程名称课程内容课时软件开发环境虚拟机的安装及配置Linux操作系统安装及配置LTIB的安装及配置12Linux编程基础内存的管理和使用ANSI C文件系统POSI文件I/O编程开发多进程/线程程序网络

17、通信应用串口通信编程36解析LINUX核内核基础知识Linux内核的子系统Linux内核代码的工程结构内核编译系统36LPC3250的开发及调试LPC3250的程序调试Bootloader开发U-Boot启动流程分析嵌入式LINUX启动流程Linux文件系统Linux内核移植内核调试技术Gdb基本调试技术多进程调试内核调试技术48Linux驱动开发Linux设备驱动开发介绍网络设备驱动程序LM75温度传感器设备驱动USB驱动开发24嵌入式GUI程序开发嵌入式GUI介绍Qtopia GUI程序开发Qt4的移植和开发24实验项目：SourceInsight阅读代码Linux环境下的编程与调试创建L

18、inux内核及文件系统使用GPIO点亮LED移植U-Boot到开发板Linux内核移植文件读写及上锁多线程及守护进程管道通信及内存共享DM9000网卡驱动代码分析LM75温度传感器驱动代码分析第四阶段 嵌入式开发深入阶段 (10 days)课程名称课程内容课时Android基础Android概述Android开发工具配置Android模拟器Android应用程序设计24Android移植Android系统架构Android与Linux系统关系Android初始化流程配置及移植Android系统12Android应用开发Android界面开发Android WIFI实现And

19、roid GPS实现Android视频实现24实验项目：配置和移植Android操作系统；Android界面程序开发。实训题目（暂定）GPRS远程网络视频监控系统/数码相框智能家居系统简易POS机系统车载娱乐终端64开发板选择1. 上海丰宝科技有限公司LINPO-PS-LPC11xx开发板；2. 上海丰宝科技有限公司LINPO-PS-LPC3250开发板；3. 三星S3C6410开发板。教材1. LPC1100系列处理器原理及应用， 电子工业出版社2. ARM原理与嵌入式应用基于LPC2400系列处理器和IAR开发环境， 电子工业出版社3. 基于LPC3250的嵌入式Linux系统开发， 电子

20、工业出版社4. ARM嵌入式linux系统开发详解 清华大学出版社 LINPO-PS-LPC3250 开发平台操作系统 支持linux2.6.27 支持WINCE6.0 技术规格序号货物名称（设备 / 配置）主要配置参数及功能描述描述硬件ARM9嵌入式开发平台硬件资源CPUNXP LPC3250203MHz 主频SDRAM内存64MbyteNor FLASH储存器2MbyteNand FLASH储存器64Mbyte显示支持黑白、 4 级灰度、 16 级灰度、 256 色、 64K 色、真彩色 TFT 液晶屏，尺寸从 3.5 寸到 12.1 寸，屏幕分辨率可达到 1024 &

21、#215; 768 象素， 可选配 CT35T 、元太 6.4 寸、夏普 8 寸、夏普 10.4 寸屏触摸屏Touch Screen四线电阻式声卡 (DAC)自带一个 MIC音频输入输出以太网一个 10M 的网口10BaseTUSB HOST1 个 USB 1.1 规范 USB 主口USB DEVICE1 个 USB 1.1 规范 USB 从口串口1 个 标准三线 RS232 串口SD 卡一个 SD/MMC 卡接口支持 256M SD 卡IIC 接口1 个 EEPROM 存储器1个LM75温度传感器ADC1 个 ADC 转化接口红外线1 个 IrDA 接口JTAG20 针 JTAG 接口可接下

22、载电缆或 ARM9 硬件仿真器， 可选配 ARMtrace II、ARMstep-P、ARMstep-U仿真器RTC实时时钟备有掉电电池Keypad5 个物理按键LED4 个 LED 灯Beep1 个蜂鸣器   50 芯双排标准连接器扩展口引出了地址线、数据线、读写、片选、中断、 IO 口、 ADC 、 5V 和 3.3V 电源、地等信号线软件LINPO-PS-LPC3250开发平台软件资源Keil开发环境下      BootLoader提供源码Flash 驱动提供源码串口 驱动提供源码USB DEVICE 驱动

23、提供源码Beep 峰鸣器驱动提供源码按键驱动提供源码LED 灯 驱动提供源码  音频驱动提供源码  IIC 驱动提供源码  LCD 驱动提供源码 (三星3.5 寸 )  触摸屏驱动提供源码  SD 卡驱动提供源码  RTC 驱动提供源码ADC 驱动提供源码  IrDA 驱动提供源码嵌入式操作系统 Linux version 2.6.27Linux 内核源码包BootLoader提供源码串口驱动提供源码LED 灯 驱动提供源码RTC 实时时钟驱动提供源码LC

24、D 显示驱动提供源码 (支持三星3.5寸、夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸、VGA输出等)触摸屏驱动提供源码U 盘驱动提供源码音频驱动提供源码以太网驱动提供源码Nand Flash 驱动提供源码 (只读文件系统)Qt/Embedded 图形系统MP3 、 MP4 播放支持 TCP/IP 、 Telnet 、 FTP 、 HTTP 等网络应用嵌入式操作系统 Windows CE 6.0 BSP板级支持包 BSPBootLoader提供源码LED 灯驱动提供源码Nand Flash 驱动提供源码串口驱动提供源码RTC 实时时钟驱动提供源码LCD 显示驱动提供源码 (支持三星3.

25、5寸、夏普3.5寸、元太6.4寸、夏普8寸、夏普10.4寸、VGA输出等)触摸屏驱动提供源码USB Host 驱动提供源码USB DEVICE 驱动提供源码音频驱动提供源码以太网驱动提供源码SD 卡驱动提供dll文件下载、烧写工具FlashPGM 烧写工具SJF 烧写工具DNW 0.50 下载工具讲师团队：CSIP广西分中心工程师和桂林电子科技大学科研骨干教师，广东合作企业资深工程师。授课地点：桂林电子科技大学花江校区第五部分 注册报名1.招生名额为保证培训质量，本期培训班计划招收两个班，招生名额限制为60名，额满即止。2.学习时间培训时间安排：5月中旬11月中旬，共计6个月时间，本学期每周周

26、末上课，暑假开始集中强化培训，每周培训6天，每天课时为6个小时。3.培训费用及交纳方式 培训总费用为5500元，一次性交清者优惠500元；分期交款者，第一次需交2000元，第二个月交2000元，第三个月交1500元。所交费用包括：学费、耗材费和设备使用费，书籍资料费教师推荐，学生自行购买。 为支持本次教改，计算机学院对本院09级参加本培训班的学生给予适当补贴，应用本科专业学生补助2000元/人，其他专业学生补助500元/人。4. 报名办法 从即日起，接受学生报名，额满即止，报名工作截止4月30日，报名以缴费为准。 报名地址： 金鸡岭校区七教110室 张老师13788

27、588175； 陈老师 第六部分 答学生问 1、嵌入式系统培训适合我校哪些专业的学生？ 答：计算机类、电子信息类、机械类大三本科学生和大校研究生。 2、学员的专业基础有一定差别，会不会影响授课的总体安排，出现基础差的跟不上，基础好的学习不充分？是否要求学生有硬件基础？ 答：在课程的设置上充分考虑到了这个因素，对课程实践和项目环节必要的基础知识进行补充。另外，培训具有专业性强的特点，案例和实际项目教学法对学员都将是新的体验，即使有一定经验的工程师也会从中受益良多，这使得知识基础的差距不会表现过于明显。企业对于嵌入式系统人才的需求，一般都进行清晰的专业化分工，只需要每位团

28、队成员在某一领域具有技术专长，本培训定位在培养嵌入式软件工程师，即在成熟硬件设施基础上进行软件开发，我们关注的是培养学生在嵌入式软件开发方面的项目经验，相应的硬件基础都会在课程中涉及到，因此学员不必担心在参加课程前自己的硬件基础。 3、学员的学习效果如何保障？ 答：学员的学习效果通过课程体系、实践教学体系来保障，从企业实际成熟的项目训练使学员学到单纯理论教学所无法掌握的实践能力，而且学习效率事半功倍，学习记忆的技巧和知识更扎实实用。也就是说学员只要把由导师指导的项目认真完成，可以达到预期的工程师标准。 4、学员今后的工作如何保障？ 答：嵌入式系统实训是目前最热门的培训之一，原因就在于其人才缺口

29、大，从业者工作收入高，就业企业和地域选择能力强。学员听从导师的课程讲授和认真完成规定各种大小实践项目，可以达到就业市场人才需求门槛，将具有非常好的就业前景。但与市场的商业培训不同，CSIP中心不进行虚假的就业承诺，学员就业的工作单位和工资待遇会因其学习完成水平而存在差距，因此，对个体的承诺没有意义。 5、学员的动手能力不同，在培训中如何进行平衡，使动手能力低的学员跟得上进度？ 答：作为引进以项目和实践教学为主线的成功培训模式，其案例和实践项目体系是关键，培训安排的培训项目实践将从由浅入深，先小后大、环环相连的模式进行，对于实践能力弱的学员，会在课余对实验室进行开放，学员可以通过多下功夫反复实践巩固导师所教，企业实际工作能力最终体现为动手实践能力，因此，要通过刻苦多劳达到预期训练水平，不能走捷径蒙混过关。 6、学员应具有哪些基础？几年级的学生可以参加培训？答：计算机类、电子类相