《嵌入式总复习》课件

嵌入式总复习课程概述目标内容帮助学生全面掌握嵌入式系统涵盖嵌入式硬件平台、处理器基础知识，为后续深入学习和体系结构、操作系统、网络通实际应用打下坚实基础信、应用开发等多个方面Linux学习方式课堂讲解、案例分析、实验练习，以理论与实践相结合的方式进行教学嵌入式系统概述嵌入式系统是指一种专为特定应用而设计的计算机系统，它通常具有体积小、功耗低、成本低、可靠性高等特点嵌入式系统广泛应用于各种领域，例如工业自动化、消费电子、汽车电子、航空航天等嵌入式系统通常包含硬件和软件两部分硬件部分包括处理器、存储器、外设等；软件部分包括操作系统、应用程序、驱动程序等嵌入式系统的设计需要根据具体应用需求进行定制，以满足性能、功耗、成本、可靠性等方面的要求嵌入式硬件平台处理器内存核心组件，负责执行指令，处理数存储程序和数据，分为和RAM据ROM外设与外部世界交互的接口，如传感器，显示器等处理器体系结构指令集寄存器12处理器理解和执行的指令集用于存储数据和指令地址，是其核心，定义了其功能加速程序执行流水线缓存34通过将指令分解成多个步骤存储最近访问的数据，减少并行执行，提高指令执行效内存访问时间率中断机制中断处理流程1中断源2定时器、外部设备、异常情况中断向量表3存储中断处理函数地址中断控制器4管理中断请求和优先级存储系统存储器分类存储器管理存储器接口嵌入式系统通常使用多种类型的存储有效管理存储器对于嵌入式系统性能了解各种存储器接口，例如、SDRAM器，包括、、和至关重要常见技术包括内存映射、和，对于选择合RAM ROMFlash SPIFlash I2C EEPROM等缓存和虚拟内存等适的存储器设备至关重要EEPROM驱动程序开发概述1驱动程序是连接硬件和软件的桥梁，负责管理硬件设备并提供操作接口给应用程序类型2驱动程序可以分为设备驱动、系统驱动和网络驱动等开发流程3驱动程序开发一般包括需求分析、设计、编码、测试和调试等环节驱动程序开发是嵌入式系统开发的核心内容之一它要求开发者对硬件和软件都有深入的理解掌握驱动程序开发技术是嵌入式工程师必备的技能设备驱动开发硬件交互输入输出操作资源管理驱动程序充当操作系统和硬件设备之间驱动程序处理设备的输入和输出操作，驱动程序管理设备的资源，如内存、中的桥梁，实现两者之间的通信和控制例如读取键盘输入或控制显示器输出断和端口，确保设备的正常运行I/O概述RTOS实时操作系统是专为嵌入式系统设计的操作系统，它们通常具有RTOS确定性、高可靠性和低资源占用等特点广泛应用于各种嵌入式设RTOS备，例如智能手机、汽车、工业控制系统等的关键特性包括实时性、任务调度、内存管理、通信机制、中断处RTOS理等，它们为嵌入式应用程序提供了一个稳定的运行环境，并确保程序能够在严格的时间限制内执行进程管理RTOS进程创建创建一个新的进程，并分配必要的资源，如内存空间和进程控制块进程调度决定哪个进程应该运行，并分配处理器时间进程同步多个进程需要协调工作，例如共享资源或避免冲突进程通信进程之间通过消息传递或共享内存进行信息交换进程终止释放进程占用的资源，并从系统中删除该进程内存管理RTOS内存分配1RTOS提供内存分配函数，如malloc和free，用于动态分配和释放内存内存保护2RTOS通过内存保护机制，防止不同任务之间的内存访问冲突内存碎片3RTOS内存管理需要考虑内存碎片问题，避免内存浪费和性能下降内存池4RTOS可以使用内存池技术，预先分配固定大小的内存块，提高内存分配效率时间管理RTOS定时器1提供精确的时间测量和事件触发机制.时间片轮转2分配给每个任务一个时间片，实现任务轮流运行.时钟节拍3用于同步和管理系统时间.时间管理服务4提供延迟、超时、时间戳等功能.通信机制RTOS任务间通信1消息队列，信号量，互斥量内核间通信2管道，共享内存，套接字嵌入式网络通信网络协议网络接口网络通信编程、、等协议在嵌入式以太网、、蓝牙等网络接口的实现使用库进行网络编程，实现数TCP/IP UDPICMP WiFiSocket系统中的应用和配置据传输和网络服务协议栈TCP/IP协议栈是互联网的基础它由多个层次组成，提供各种功能TCP/IP通过网络传输数据，保证数据可靠性嵌入式概述Linux嵌入式是专门为资源受限的嵌入式系统设计的操作系统它基于标Linux准的内核，经过裁剪和优化，以满足嵌入式设备的特定需求Linux嵌入式具有以下特点Linux小型化内核和应用程序都被精简，以适应有限的内存和存储空间•实时性某些嵌入式发行版支持实时扩展，以满足对时间敏感•Linux的应用要求低功耗嵌入式支持各种电源管理功能，以降低能耗•Linux编译和配置Kernel配置1选择需要的功能编译2生成可执行文件安装3将内核映像写入目标设备启动流程Uboot启动阶段是嵌入式系统启动过程中运行的第一个软件，它负Uboot责初始化硬件设备和加载操作系统内核初始化阶段会初始化系统时钟、内存、串口等关键硬件组件，Uboot为后续的操作做好准备引导阶段会读取内核镜像文件，并将内核加载到内存中，然Uboot后跳转到内核入口地址，开始执行操作系统设备树和驱动设备树驱动程序描述硬件配置，方便内核识别和管理设备使用树状结构描负责与硬件交互，实现对设备的控制和数据访问驱动程序述设备的类型、属性和连接关系需要与设备树信息配合，才能正确地加载和运行嵌入式文件系统Linux文件系统类型文件系统挂载12常见类型包括、、通过命令将文件系统ext2ext3mount、、等，适挂载到指定目录，使其可用ext4jffs2yaffs2合不同应用场景文件系统管理3使用命令行工具或图形界面管理文件系统，包括创建、删除、复制、移动文件等操作嵌入式网络编程Linux网络协议网络接口网络编程接口理解协议栈，包括网络层、熟悉以太网、等网络接口，并使用编程接口进行网络通信TCP/IP WiFiSocket传输层和应用层协议掌握其驱动开发和配置，例如创建连接、发送数据和接收数据嵌入式电源管理Linux节能策略时钟管理降低功耗，延长设备运行时间动态调整处理器频率，降低功耗休眠模式进入低功耗状态，节省能源嵌入式调试技术Linux调试器调试器调试器GDB KernelJTAG强大的命令行调试工具，支持断点设置用于调试内核代码，可以分析内核运行硬件级调试工具，可以访问目标芯片的、变量查看、代码跟踪等功能状态和问题诊断内部寄存器和内存，进行更深入的调试总结与问答本课程涵盖了嵌入式系统开发的各个方面，从基础知识到高级应用，旨在帮助大家系统地掌握嵌入式系统开发的核心技能通过本次复习，相信大家对嵌入式系统开发有了更深入的理解接下来我们将进行问答环节，请大家踊跃提问，我会尽力解答。