嵌入式之智能手机论文

1、嵌入式之智能 学号: 班级: 姓1. 嵌入式系统定义 32. 嵌入式系统的分层 33. 实时多任务操作系统 44. 智能 定义65. 实时进程调度66. 智能 的特点 77. 智能 系统硬件设计 78. 智能 系统软件设计方法 89. 嵌入式系统智能 的特点 1010. 总结10引言随着计算机技术和微电子技术的迅速开展,嵌入式系统应用领域越来越广泛.下 面来介绍一下嵌入式系统知识及典型的嵌入式产品智能 .1. 嵌入式系统定义嵌入式系统一般指非PC系统,有计算机功能但又不称之为计算机的设备或 器材.它是以应用为中央,软硬件可裁减的,适应应用系统对功能、可靠性、成 本、体积、功耗等综合性严格要求的

2、专用计算机系统.嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等 4个局部组成, 它是集软硬件于一体的可独立工作的"器件".嵌入式系统的软件局部包括操作系 统软件要求实时和多任务操作和应用程序编程.操作系统限制着应用程序编程 与硬件的交互作用,而应用程序限制着系统的运作和行为.嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件,它是嵌入式系统包括硬、软件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软 件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等Browser 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

3、越来越复杂的系 统资源；能够把硬件虚拟化,使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱 出来；能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序.与通用操作系统相比 较,嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应 用的专用性等方面具有较为突出的特点.2. 嵌入式系统的分层嵌入式系统分为4层,硬件层、驱动层、操作系统层和应用层1、硬件层,是整个嵌入式系统的根本,如果现在单片机及接口这块很熟悉,并 且能用C和汇编语言来编程的话,从嵌入式系统的硬件层走起来相对容易, 硬件 层也是驱动层的根底,一个优秀的驱开工程师是要能够看懂硬件的电路图和自行 完成CPLD勺逻辑设计的,同时还要对操

4、作系统内核及其调度性相当的熟悉的. 但硬件平台是根底,增值还要靠软件.2、驱动层,这局部比拟难,驱开工程师不仅要能看懂电路图还要能对操作系统 内核十分的精通,以便其所写的驱动程序在系统调用时, 不会独占操作系统时间 片,而导至其它任务不能动行,不懂操作系统内核架构和实时调度性, 没有良好 的驱动编写风格,按大多数书上所说添加的驱动的方式, 很多人都能做到,但可 能连个初级的驱开工程师的水平都达不到,这样所写的驱动在应用调用时就如同 win dows下我们翻开一个程序运行后,再翻开一个程序时,要不就是中断以前的 程序,要不就是等上一会才能运行后来翻开的程序. 想做个好的驱动人员没有三、 四年功底

5、,操作系统内核不研究上几编,不是太容易成功的,但其工资在嵌入式 系统四层中可是最高的.3、操作系统层,对于操作系统层目前可能只能说是简单的移植,而很少有人来 自已写操作系统,或者写出缺胳膊少腿的操作系统来,这局部工作大都由驱开工 程师来完成.操作系统是负责系统任务的调试、磁盘和文件的治理,而嵌入式系 统的实时性十分重要.据说,XP操作系统是微软投入300人用两年时间才搞定 的,总时工时是600人年,中科院软件所自己的女娲Hopen操作系统估计也得花 遇几百人年才能搞定.因此这局部工作相对来讲没有太大意义.4、应用层,相对来讲较为容易的,如果会在 wi ndows下如何进行编程接口函数 调用,到

6、操作系统下只是编译和开发环境有相应的变化而已.如果涉及Jave方面的编程也是如此的.嵌入式系统中涉及算法的由专业算法的人来处理的,不必归结到嵌入式系统范畴内.但如果涉及嵌入式系统下面嵌入式数据库、基于嵌入 式系统的网络编程和基于某此应用层面的协议应用开发比方基于SIP、H.323、Astrisk 方面又较为复杂,并且有难度了.3. 实时多任务操作系统RTOS(Real Time multi-task ing Operati on System),即实时多任务操作系统是嵌入式应用软件的根底和开发平台.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

7、应用软件分开处理.RTOS是 一段嵌入在目标代码中的软件,用户的其它应用程序都建立在 RTOS之上.不但如此,RTOS还是一个可靠性和可信性很高的实时内核,将CPU时间、中断、I/O、定时器等资源都包装起来,留给用户一个标准的API,并根据各个任务的优先级,合理地在不同任务之间分配 CPU时间.RTOS是针对不同处理器优化设计的高效率实时多任务内核,优秀商品化的RTO刖以面对几十个系列的嵌入式处理器 MPUMCUDSP SOC等提供类同的API 接口,这是RTOSS于设备独立的应用程序开发根底. 因此基于RTOSk的C语言 程序具有极大的可移植性.据专家测算,优秀RTOSh跨处理器平台的程序移

8、植只需要修改15%勺内容.在RTOSS础上可以编写出各种硬件驱动程序、专家库 函数、行业库函数、产品库函数,和通用性的应用程序一起,可以作为产品销售, 促进行业内的知识产权交流,因此 RTOS是一个软件开发平台.RTOS是嵌入式系统的软件开发平台.RTOS最关键的局部是实时多任务内核, 它的根本功能包括任务治理、定时器治理、存储器治理、资源治理、事件治理、 系统治理、消息治理、队列治理、旗语治理等,这些治理功能是通过内核效劳函数形式交给用户调用的,也就是RTOS的API.RTOS的引入,解决了嵌入式软件开发标准化的难题.随着嵌入式系统中软 件比重不断上升、应用程序越来越大,对开发人员、应用程序

9、接口、程序档案的 组织治理成为一个大的课题.引入 RTOS1当于引入了一种新的治理模式,对于 开发单位和开发人员都是一个提升.基于RTOS开发出的程序,具有较高的可移植性,实现 90%以上设备独立, 一些成熟的通用程序可以作为专家库函数产品推向社会.嵌入式软件的函数化、 产品化能够促进行业交流以及社会分工专业化,减少重复劳动,提升知识创新的效率.嵌入式工业的根底是以应用为中央的芯片设计和面向应用的软件开发.实时多任务操作系统RTOS进入嵌入式工业的意义不亚于历史上机械工业采用三视 图的奉献,对嵌入式软件的标准化和加速知识创新是一个里程碑.目前,商品化的 RTO舸支持从8BIT的8051到32B

10、IT的PowerPC及DSP等几十个系列的嵌入式处理器.提供高质量源代码RTOS勺著名公司主要集中在美4. 智能 定义所谓的智能 是指像个人电脑一样, 具有独立的操作系统,可以由用户自行安 装软件、游戏等第三方效劳商提供的程序,通过此类程序来不断对 的功能进 行扩充,并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类 的总称. 智能 是掌上电脑和移动 的结合品, 使移动 具有电脑的功能同样是掌 上电脑获得通话功能,操作更为方便快捷.智能 是针对功能 而言,就是 简单像电脑一样可以随意的卸载安装所需的软件并不是说 本身能够有多智 能化.实现智能 的智能化是由于在 内安装了相应开放式操作系统,而无

11、论是何种智能化 ,嵌入式系统的身影都无处不在.常见的智能 有三星、 苹果、安卓等.5. 实时进程调度内核的根本功能是提供实时进程调度、 中断处理等操作,在 应用上,满足客 户的需要,通过实时进程调度为程序提供一个运行平台,将电源的治理实现动态化,在低耗能的情况下将启动速度进一步的提升.智能 的核心可以说是进程,所有的操作系统,说到底就是为编辑好的程序提 供一个运行的平台.在这个平台上,多项程序可以有序的运行,不会出现程序冲 突导致智能 出现功能障碍,减少了使用时出现的死机、程序未响应等情况. 嵌入式实时操作系统是一个可以多项操作系统,使多个进程同时进行工作.当系统在运行多个进程时,进程调度会做

12、出以下选择：一直占有CPU正在运行的进程一直运行,使得其他的程序没有方法进行工作,这是在缺省状态下的选择； 通过时间片,保证相同等级的进程有相同的时间进行处理,这是内核将CPU在任务治理上的作用6. 智能 的特点 具备无线接入互联网的水平即需要支持 GSM网络下的 GPRSE者 CDM网络的 CDMA1或 3( WCDMADMA-2000 TD-CDM)网络,甚至 4G( HSPA+ FDD-LTE TDD-LTE,可以随时随地的连接 无线网络,这些网络端口,满足现在生活的需要； 具有PDA的功能PDA可以理解为个人数字助理,这是一种可以随身携带的设备,具有电脑的许多 功能.不仅可以治理个人的

13、信息界面,还可以浏览网页、收发邮件、短讯、甚至 还可以当做普通的 使用,都是通过无线电来连接,不需要其他设备辅助.这 种功能包括可以进行个人的信息治理,日程记事、播放音乐视频,上网等； 更加人性化这是交互界面要求得一种,使功能的执行更符合人的需求.智能 可以根据使 用者的需求对其软件进行更改、替换,软件的升级与软件市场同步,随时提供市 场软件信息,使使用者能够及时获取信息并对自己的设备进行更新. 更增强大功能随着智能机的普及,社交、购物、旅游等事件均可以通过智能机来完成.旅游可 以随时获取资讯,阅读可以足不出户便知天下事,随时随地有朋友进行交流. 需求分析嵌入式系统的应用,使 的掌上电脑功能越

14、来越齐全, 3G在智能 的应用, 为智能 许多新的功能提供保证, 使得在运行程序时更加流畅、稳定.清楚的 显示画面、各种播放器播放流畅,虽已取得如此可喜的成果,但是存在的缺点还 是要继续改良,逐渐完善.7. 智能 系统硬件设计智能 系统硬件设计如图i所示音频转换器显示模块听筒/喇叭无线通信模块UART “11T微处理器补 ARMSIM卡FlashSDRAMJTAG时钟模块电源模块图1智能 系统的硬件组成框图微处理器：采用ARM处理器,内部带有高性能 MMU内存处理单元,速度快, 适用于手持移动设备,具有高性能、低功耗、集成有 LCD限制器,一个SD主 机端限制器,并提供SRAM、USB等多种功

15、能接口资源.通信模块：具有数据、 、短消息和语音传输等功能.支持 AT指令集,通过 RS232与ARM处理器通信,可实现智能 的 GSM通语、GPRS上网及其它 PDA应用等功能.智能 系统软件设计方法智能 系统软件设计如图2所示 应用软件 ,短信,游戏,音乐,办公1L r嵌入式GUI1r经过裁剪的嵌入式 Linux操作系统ARM核内存治理进程调度文件系统各种硬件驱动软件基于已设计的 硬件平台图2智能 系统的软件组成框图系统层软件：完成对ARM-Linux操作系统的定制、裁剪、编译和移植.编写硬件设备驱动程序,如键盘、LCD、flash、RTC、串口、USB、SIM卡或UIM卡、 射频模块等.

16、效劳层程序：主要包含图形用户界面平台以及基频处理器平台通信效劳程序,它们是上层应用赖以实现的根底.应用层客户程序：智能 系统中应用程序设计.利用图形用户平台和通信效劳 平台提供的接口进行用户程序开发和移植.在 软件整体解决方案中,操作系统负责提供多任务调度、动态内存分配、数 据通信机制的治理等.前些年市场上主流智能 所采用的操作系统主要有Win dows Mobile、Symbia n、Palm、An droid、Lin ux 等.目前 An droid 系统的 风行一时,而Symbian、Palm系统已经湮灭在历史的长河中了. 更新 换代非常的快,不知道以后操作系统的历史会怎样的开展.Lin

17、ux 操作系统是由计算机Linux操作系统变化而来,支持32位和64 位处理器.Linux最初是由Linux Torvalds 编写及发布的,源代码公开、可免 费使用的操作系统.后来,又通过Intemet上成百上千的程序员参加,使Linux 成为一个几乎支持所有主流32位CPU的操作系统.其特点有：内核高效稳定、 公开源代码、可移植性、可裁减、支持多任务等,有强大的网络功能.在相关软 件的支持下,可实现 WWWFTP DNS DHCP E-mail等效劳.9.嵌入式系统智能 的特点1. 实时约束与功能约束大家都知道智能 的缺点是耗电量大,待机时间短.所以对功耗有严格地要求, 一般情况下智能 待

18、机一周,良好的电源治理系统,就是嵌入式实时操作系统 的特点之一.现在的智能 ,在电源治理水平上得到了很大的改善.2. 可靠性能高高可靠性的智能 操作系统,有助于开发出高性能的应用程序.这是所有智能 机必须要考虑到的问题之一,好的操作系统所占的空间很小,在一定程度上占有 优势,但是应用程序的可靠性对于用户来说是最关心, 性能稳定,运行可靠的应 用程序才能得到大家的信赖.3. 对第三方提供平台智能 原有的系统不一定都能满足用户的需求, 在某些时候需要更换应用程序 软件,在这种情况下,智能 操作系统就需要为第三方的用户提供平台,是开发这迅速的进入 软件的开发,加速智能 功能的改革.10.总结随着科技的不断进步,对于芯片的生产技术不断进步,使智能 的原件 逐渐的缩小,系统功能越来越强,为智能 嵌入式实时操作系统的进一步开发 提供强大支撑,智能 系统与无线网络的链接天衣无缝, 开放式的系统将会融 合更多的第三方软件,使智能 的功能更加完善,逐渐成为生活、工作的必