《嵌入式系统与软》课件

《嵌入式系统与软件》PPT课件REPORTING2023WORKSUMMARY目录CATALOGUE嵌入式系统概述嵌入式硬件基础嵌入式操作系统嵌入式软件开发嵌入式系统安全嵌入式系统应用案例PART01嵌入式系统概述定义嵌入式系统是一种专用的计算机系统，主要用于控制、监视或帮助操作机器和设备。特点实时性、专用性、可靠性和成本效益。实时性嵌入式系统需要在特定时间内对输入信号或指令做出反应。专用性嵌入式系统的功能和设计目标通常针对特定的应用领域。可靠性嵌入式系统通常需要在严苛的环境下运行，因此需要具备高可靠性和稳定性。成本效益嵌入式系统通常需要以较低的成本实现特定的功能。定义与特点嵌入式系统用于自动化生产线、机器人和各种传感器控制。工业控制嵌入式系统用于智能家电、智能照明和安全监控等。智能家居嵌入式系统用于医疗仪器、监护系统和远程诊断等。医疗设备嵌入式系统用于汽车、飞机和船舶等交通工具的控制和监测。交通工具嵌入式系统的应用领域随着物联网和移动设备的普及，低功耗设计成为嵌入式系统的重要发展趋势。低功耗设计嵌入式系统将越来越多地集成AI和机器学习技术，以实现更智能化的控制和监测。AI和机器学习嵌入式系统将与云计算和边缘计算技术相结合，实现更高效的数据处理和分析。云计算和边缘计算随着应用领域的多样化，嵌入式系统的可定制化设计将更加重要。可定制化设计嵌入式系统的发展趋势PART02嵌入式硬件基础123微控制器是一种集成电路芯片，集成了中央处理器、存储器、输入输出接口等，用于控制和监视各种设备或系统。微控制器概述微控制器广泛应用于家电、汽车、工业控制等领域，如智能电饭煲、汽车发动机控制等。微控制器应用微控制器编程需要使用特定的编程语言和开发环境，如C语言和Keil等。微控制器编程微控制器嵌入式处理器是一种专为嵌入式系统设计的处理器，具有低功耗、低成本、高性能等特点。嵌入式处理器概述嵌入式处理器分类嵌入式处理器应用根据应用场景和性能要求，嵌入式处理器可分为多种类型，如ARM、MIPS、PowerPC等。嵌入式处理器广泛应用于手机、平板电脑、智能家居等领域。030201嵌入式处理器存储器概述存储器是嵌入式系统中的重要组成部分，用于存储程序代码和数据。存储器分类根据存储介质和访问速度，存储器可分为多种类型，如RAM、ROM、Flash等。存储器应用存储器广泛应用于各种嵌入式设备中，如SD卡、U盘等。存储器03020103输入输出设备应用输入输出设备广泛应用于各种嵌入式设备中，如打印机、摄像头等。01输入输出设备概述输入输出设备是嵌入式系统中用于数据输入和输出的设备或接口。02输入输出设备分类根据功能和用途，输入输出设备可分为多种类型，如键盘、鼠标、显示器等。输入输出设备PART03嵌入式操作系统特点实时性、可裁剪性、可移植性、可靠性。分类实时操作系统（RTOS）、面向任务的嵌入式操作系统（RTOS）、面向进程的嵌入式操作系统（RTOS）、混合型嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的特点与分类VxWorks由WindRiverSystems公司开发，广泛应用于航空航天、通信和工业控制领域。μC/OS由Micrium公司提供，源代码开放，可移植性好。Linux由于其开源和强大的社区支持，Linux在嵌入式领域的应用越来越广泛。Android基于Linux，主要用于移动设备。常见的嵌入式操作系统嵌入式操作系统的选择与移植选择因素性能、资源占用、开发环境、成本。移植步骤硬件抽象层设计、实时操作系统移植、驱动程序开发、应用程序开发。PART04嵌入式软件开发明确嵌入式系统的功能需求和性能要求，进行系统需求调研和分析。需求分析将嵌入式系统部署到实际应用场景中，进行系统调试和优化，并进行持续的维护和升级。部署与维护根据需求分析结果，设计嵌入式系统的硬件和软件架构，包括处理器选择、内存分配、外设接口等。系统设计依据系统设计，使用嵌入式编程语言（如C、C）进行代码编写，实现系统功能。编码实现在开发过程中，对嵌入式系统进行集成测试，确保各部分功能正常，系统运行稳定。集成测试0201030405嵌入式软件开发流程开发环境选择适合嵌入式系统的集成开发环境（IDE），如Keil、IAR等。调试工具使用调试器进行实时调试，如JTAG、SWD等。仿真技术利用仿真器进行模拟测试，如QEMU、ModelSim等。版本控制采用版本控制系统（如Git）进行代码管理，便于团队协作和版本追溯。嵌入式软件开发的工具与技术单元测试对每个模块进行单元测试，确保模块功能正确。集成测试对系统各部分进行集成测试，验证系统整体功能和性能。压力测试模拟高负载情况下系统的运行状况，检查系统稳定性和可靠性。代码审查通过代码审查确保代码质量，遵循编码规范，减少潜在的错误和缺陷。嵌入式软件的质量保证与测试PART05嵌入式系统安全恶意用户通过各种手段对嵌入式系统进行攻击，如病毒、蠕虫、特洛伊木马等。外部攻击内部破坏软硬件缺陷物理攻击内部人员出于某种目的对嵌入式系统进行篡改、破坏或窃取敏感信息。由于设计或实现上的缺陷，嵌入式系统存在安全漏洞，容易被利用。攻击者通过直接接触嵌入式系统硬件，进行篡改、窃取或破坏。嵌入式系统面临的安全威胁数据加密对传输和存储的数据进行加密，防止数据被窃取或篡改。及时发布安全补丁，修复已知的安全漏洞。安全更新通过身份认证、权限管理等手段，限制对嵌入式系统的访问。访问控制对嵌入式系统的操作和事件进行记录和监控，及时发现异常行为。安全审计嵌入式系统的安全防护措施1对称加密加密和解密使用相同的密钥，常见的算法有AES、DES等。非对称加密加密和解密使用不同的密钥，常见的算法有RSA、ECC等。哈希算法将数据转换为固定长度的哈希值，常见的算法有MD5、SHA-1等。数字签名利用加密技术对数据进行签名，以验证数据的完整性和来源。加密与解密技术PART06嵌入式系统应用案例智能家居系统概述01智能家居系统是一种集成了自动化、智能化和互联网功能的家庭居住环境控制系统，旨在提高家庭生活的便利性、舒适性和安全性。智能家居系统的应用02智能家居系统广泛应用于家庭安全监控、照明控制、空调控制、窗帘控制、音乐播放等方面，通过手机APP或智能语音助手进行远程控制和定时设置。嵌入式系统在智能家居中的作用03嵌入式系统作为智能家居系统的核心，负责处理和控制各种传感器、执行器等硬件设备，实现家庭环境的智能化监测和控制，提高家庭生活的便利性和舒适性。智能家居系统智能交通系统概述智能交通系统是一种集成了信息技术、通信技术、传感器技术和控制技术的交通管理系统，旨在提高道路交通的安全性、效率和便利性。智能交通系统的应用智能交通系统广泛应用于交通信号灯控制、车辆监测、违章拍照、停车位管理等方面，通过实时监测和数据分析，实现交通流量的优化和交通安全的保障。嵌入式系统在智能交通中的作用嵌入式系统作为智能交通系统的核心，负责处理和控制各种传感器、执行器等硬件设备，实现道路交通的智能化监测和控制，提高道路交通的安全性和效率。智能交通系统工业自动化控制系统概述工业自动化控制系统是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术和执行器技术的工业生产控制系统，旨在提高工业生产的效率和质量。工业自动化控制系统的应用工