开题报告_基于嵌入式系统的图像采集系统
北京联合大学毕业设计（论文）开题报告题目：基于嵌入式系统的图像采集系统
专业：电子信息工程指导教师：高美娟
学院：信息学院学号： 2008080303107 班级： 0808030301 姓名：华永奇
一、课题任务与目的
1、课题任务
图像采集系统作为一种比较通用的图像采集装置，在各个行业有着广泛应用，本题目设计以嵌入式系统为核心的图像采集系统，具有一定的通用性。
基本要求：
⑴设计系统的总体方案。
⑵设计图像传感器与嵌入式系统的接口。
⑶设计图像采集和存储的软件。
⑷部分实验及调试。
⑸撰写毕业设计论文，答辩。
2、课题目的
嵌入式是当今最为热门的概念之一，嵌入式系统是指以应用为核心，以计算
机技术为基础，软硬件可剪裁，对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求
的专用计算机系统。其应用已经渗透到各个领域，无论是在工业控制、交通管理、
信息家电、安防，还是个人手持设备，都有着非常广泛的应用。而且，随着智能化、信息化和网络化发展，“后PC时代"已经来临，这预示着嵌入式系统技术
将会获得更为广阔的发展空间。例如，在通信领域，数字技术正在全面取代模拟
技术：在广播电视领域，美国已经开始实施模拟电视数字化，我国在2015年之前，也将会全面实现数字电视；在个人领域，各种嵌入式产品也将为个人提供移
动数据处理和网络通信等功能。而这些都离不开嵌入式技术的应用。
视频监测是安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监测以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近
年来，随着计算机网络以及图像处理、传输技术的飞速发展视频监测技术也有了
长足的进步。正是由于数字视频监测具有传统模拟监测无法比拟的优点，而且符
合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势，所以数字视频监测正在
逐步取代模拟监测，广泛应用于各行各业。
对于本毕设的研究，即对结合了嵌入式、网络、图像处理和传输技术于一体的嵌入式网络视频图像监测系统的研究，意义是明显的。不但有助于我们解决传统监测系统的缺点，提高监测系统功能，而且更是有实际意义，例如国内城镇化与城市建设、安全事故频发地区，智能家居和病人监测等，这些方面都需要有新一代的监测系统保证。本毕业设计主要是针对病人监测而提出的初步解决方案。
二、调研资料情况
1、国内外现状
⑴视频监测系统现状
视频监测系统发展了短短二十几年的时问，从最早的模拟检测到前些年的数字监测，再到现在方兴未艾的网络视频监测，发生了翻天覆地的变化。从技术角度出发视频监测系统的发展划分为三代：
①传统的模拟信号视频监测
这类系统主要是以模拟设备为主的闭路电视监测系统，图像信息以模拟信号在视频电缆中传输，一般传输距离不能太远。本地模拟信号监测系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、卡带式录像机(VCR)等组成，利用视频传输线将来自摄像机的视频连接到监视器上，利用视频矩阵主机，采用键盘进行切换和控制，录像采用使用磁带的长时间录像机。主要应用于安保、生产管理场合等小范围内的监测。这种方式传输距离有限，无法入网、监测方式单一以及存储信号耗费大量存储介质等缺点。
②基于PC的多媒体监测
20世纪90年代中期，基于PC的多媒体监测随着数字视频压缩编码技术的发展而产生，PC机的普及也推动了此类技术的发展。系统在远端有若干个摄像机、各种视频采集设备，获取图像信息，经过视频压缩卡处理，通过通信网络将这些信息传到监测中心。
这类监测系统功能较强，便于现场操作，但稳定性不够好，结构复杂，视频前端(如CCD等视频信号的采集、压缩、通信)较为复杂，可靠性不高，功耗高，费用高；需要有多人值守；同时，软件的开放性也不好，传输距离明显受限。PC 机也需专人管理，特别是在环境或空间不适宣的监测点，这种方式不理想。
③基于嵌入式的网络视频监测
视频监测系统越来越多的应用于各个领域，比如，智能小区、银行的安全监测，医院病房的监护，工厂车问的现场视频监测以及应用于远程网络实验中观看实验设备、观看操作、查看实验结果等等。对于视频监测系统的要求也是越来越
高：实时性好、可靠性高、操作简单、可以接入网络。这样的数字化、网络化、低成本的视频监测系统的开发与设计正受到重视。
20世纪90年代末，随着计算机、网络、电子与通信、图像处理等技术的飞速发展，基于嵌入式技术的远程网络视频监测技术应用而生。这类视频监测系统集中了多媒体技术、数字图像处理、网络传输、嵌入式等最新技术。第三代视频监测技术不仅仅可解决图像传输、远程控制、现场信号采集等监测功能，还可提供高质量的监测图像和便捷的监测方式。它的主要原理是：嵌入式服务端采用微处理器和嵌入式实时操作系统，结合网络技术，将采集来的视频图像经过压缩处理，传输到网络，实现网络视频监测。嵌入式视频监测系统以其小巧、灵活、低成本、性能稳定、高性能的特点而独具优势，结合TCP／LP技术，通过建立C ／S或者B／S工作模型来实现网络视频监测。这类系统可以直接连入以太网，具有灵活方便、即插即看等特点。嵌入式视频服务器、网络摄像机以及嵌入式DVR 正是这类视频监测产品的代表。
⑵嵌入式网络视频监控系统优点
嵌入式网络视频监测系统与其它监测系统相比较，具有如下优点：
①嵌入式网络视频监测系统实际上是基于TCP/IP网络技术开发出来的，直接连入网络，即插即看，扩大布控地域，而且增加设备只是IP地址的扩充，方便使用、节省成本。
②嵌入式视频监测系统采用嵌入式实时多任务操作系统，系统的实时性、稳定性、可靠性大大提高，也无需专人管理，非常适合于无人值守的环境。
③基于网络的特性可以使得监测更为灵活，随时随地得到现场的情况，通过联网可以使得摄像机具备了强大的功能，成为许多场合的监测手段。由于网络的双向传输特性，还可以通过控制与摄像机相连的云台来实现摄像机的全方位监测，通过网络对现场进行控制，还可以通过适当的图形分析辨识方法，实现对监测现场异常情况的实时监测报普，以及对目标的追踪等。
2、视频监测系统的发展方向
视频监测正从以前的模拟监测到现在的数字监测；从现场监测到远程监测；从有人值守监测到现在的无人值守监测，视频监测讵朝着数字化、网络化、集成化的嵌入式视频监测方向蓬勃发展。数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，所以，视频监测发展的最大两个特点就是数字化和网络化。数字化是21世纪的特征，是以信息技术为核心的电子技术发展的必然。系统的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。系统网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享，这也是系统集成的一
个重要概念。
3、目前视频监测系统国内外常见方案设计
目前，国内外对基于嵌入式网络视频监测系统的研究，一般集中于嵌入式视频监测系统的设计、嵌入式操作系统的研究、视频图像的网络传输以及视频图像处理等几个方面。在嵌入式视频监测系统设计方面一般是考虑系统的整体结构和功能，例如小型网络摄像机，系统由图像传感器、嵌入式处理器、图像处理器、网络接口组成，通过压缩优化算法和背景差分算法可以使摄像机实现实时的图像压缩、传输，并能跟踪目标，该系统的主要特点是实时性的提高；在嵌入式操作系统方面，一般集中于嵌入式操作系统在视频监测系统中的应用研究，例如在嵌入式Linux下对视频采集设备驱动程序的研究等；在对视频图像网络传输的研究中，例如。有在IP组播方式下的网络视频传输方案，可以大大的节约网络带宽，提高视频的播放效率或者采用流媒体的格式传送视频图像数据，可以更好的实现视频的传输及播放等；在视频监测领域关于视频图像处理的研究一般是通过一定的图形分析算法，实现目标识别，目标跟踪，以及报警等功能。例如利用背景差分算法在图像处理中，控制运动模块使摄像机可以跟踪信息库中的目标网等。
随着压缩编码技术、计算机网络技术和嵌入式系统的发展，以嵌入式视频服务器为核心的视频监测系统开始在市场上崭露头角，该系统不需要处理模拟视频信号的PC，而是把摄像机输出的模拟视频信号通过内置的嵌入式视频编码器直接转换成数字信号，通过计算机网络传输出去，嵌入式视频服务器具备视频编码处理、网络通信、自动控制等强大功能，直接支持网络视频传输和网络管理，使得监测范围达到前所未有的广度。
目前，国内在这方面的研究刚刚起步，随着数字技术的发展、图像数字压缩编码技术及标准的改进、芯片成本的不断下降、从事研究的单位越来越多。
现阶段，嵌入式网络视频监测系统的解决方案主要有以下几种：
⑴视频采集芯片+DSP处理器。该方案中由视频采集芯片完成图像的预处理，由DSP完成图像的编码：基于MPEG-4、H.263或MJPEG标准的压缩，经以太网网络传输。方案的主要缺点是控制不够灵活，不适合作系统控制，因为DSP通常没有强大的操作系统。
⑵DSP处理器+嵌入式处理器。该方案采用由DSP完成基于MPEG-4、H．263或MJPEG标准的图像压缩，在嵌入式处理器上运行嵌入式OS(如嵌入式Linux OS)进行系统控制和网络传输。方案的主要缺点是：由于有两个主要的芯片，设计、调试、使用较难，系统成本偏高。
⑶图像采集芯片+嵌入式处理器。该方案中，在嵌入式处理器上运行嵌入式OS(如嵌入式Linux OS)进行系统控制和网络传输。方案的主要缺点是：缺乏强
大的图像处理能力，很难满足高实时性要求。
⑷其他方案。DSP中央处理器完成图像图像压缩编码、编码数据网络传输和本地存储，采用CPLD完成图像采集的控制逻辑的脱机远程视频监测方案。
4、调研及参考资料
[1] 方彦军. 嵌入式系统原理与设计，国防工业出版社 2011.7
[2] 赵燕. 传感器原理及应用，北京大学出版社, 2011.7
[3] 伊拉希 (美)(ElahiA.). 网络通信技术，科学出版社，2007.12
[4] 任哲. 嵌入式实时操作系统uC/OS-II原理及应用(第2版)，北京航空航天大学出版社.2009.10
[5] 张绮文. 解书刚.ARM嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲（第2版）, 电子工业出版社.2008.10
[6] 刘文耀. 数字图像:采集与处理, 电子工业出版社, 2007.8
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[8] 许雪梅，周文，徐蔚钦，黄帅《基于ARM9+LINUX的无线视频监控系统的设计》刊名:计算机测量与控制年，卷(期)： 2010,18(11)
[9] 王戬，王耀青《WinCE．Net系统下的usb camera驱动程序开发》
刊名：微机算机信息． 2008
[10] 李侃，廖启征《基于S3C2410平台与嵌入式Linux的图像采集应用》刊名：微计算机信息年，卷(期)： 2006(8)
[11] 钱华明，刘英明，张振旅《基于S3C2410嵌入式无线视频监控系统的设计》刊名：计算机测量与控制年，卷(期)： 2009,17(6)
三、初步设计方法与实施方案
1、系统的总体方案设计
整个系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分由主控制板模块、摄像头采集模块、传输模块和视频监控PC等组成。软件部分由linux2.6.12内核、摄像头驱动、网卡驱动以及视频图像的采集程序、图像的发送和接收程序等构成。
系统组成结构如图1所示。首先，通过摄像头采集程序对图像进行采集，并通过摄像头中的DSP芯片对图像进行JPEG压缩，然后通过USB将采集到的数据发送到主控制板上，主控制板上对接收到的数据进行处理及存储，当需要对视频进行监控时，主控制板再运行图像的发送程序通过网卡将图像发送出去，最后我们通过接收程序使用另一个网卡对图像进行接收，最终显示在windows PC显
示屏中。
图1 总系统构成
2、硬件设计
将飞凌公司的FL2440开发板作为主控制板，使用USB 摄像头进行图像的采集，作为采集模块，并通过USB 传输到主控制板。传输模块使用有线（无线）网卡，采用
IEEE 802.3x 以太局域网技术，进行数据的接发。宿主机通过串口与开发板相连，对其进行控制及程序的调试。整个硬件设计如图2所示。
图2 系统硬件图
⑴主控制板
主控制板芯片采用飞凌公司的FL2440开发板,内部集成了三星公司ARM920T内核的16／32位RISC嵌入式微处理器S3C2440，主频高达400MHz，能够完成JPEG软件图像压缩以及USB数据传送的要求。FL2440内置丰富的外设资源，其中包括256MB NAND Flash、64MB SDRAM，串口和USB等接口控制电路
⑵数字摄像头
选用中星微的ZC301PH摄像头，内部有A／D转换芯片和DSP芯片，摄像头输出的是JPEG流，最大分辨率能达到640×480，支持的最小分辨率为160X 120。当图片大小设置成640×480，调色板设置成YUV420P时，经摄像头内部DSP处理后，输出JPEG流，图像数据量大为减少，加快了USB输出到处理器的速度。
3、软件设计
因开发应用环境是在嵌入式Linux系统下进行的，所以首先需要将嵌入式Linux的环境搭建好，应用程序开发的过程中，才能够进行编译、调试和运行。
⑴嵌入式Linux环境的建立
本文选用的是FL2440开发板，飞凌公司已给了建立嵌入式Linux环境所需要的开发包，我们依次对uboot，kernel，cramfs文件系统进行交叉编译后，通过USB下载到开发板上，有效地对开发板进行控制和调试。
⑵摄像头驱动和网卡驱动的移植
将开发板自带的有线网卡驱动源代码以及在网上将万能usb摄像头驱动程序源代码gspca webcam drivers下载下来，gspca webcam drivers 是linux下摄像头支持的最广泛的一个驱动, 这是由一个法国医生(http://mxhaard.free.fr/)所设计编写的开源驱动，针对FL2440开发板修改后，把它们放在相应的内核目录下，修改相应的Kconfig，Makefile和编译器，内核选项等修改后，通过make menuconfig命令进入内核配置界面，选择模块的方式，重新编译内核，最终得到它们相应的驱动(．ko文件)。
⑶基于V4L的视频采集程序
视频采集是整个视频采集模块的核心。Video4Linux(简称V4L)是Linux专门针对视频设备提供的应用程序接口，是Linux对视频设备的内核级驱动。通过它可以执行打开、读写及关闭等操作。视频采集程序的流程如图3所示。
图3 视频采集流程图
Video4Linux的结构体struct v4l_struct包括以下变量struct video_capability 描述了设备名称，可支持的分辨率、信号源等摄像头的基本信息，通过ioctl函数的VIDIOCGCAP命令获得这些基本信息；struct video_picture描述了设备采集图像的各种属性，这些属性可通过ioctl函数的VIDIOCGPICT命令获得，使用VIDIOCSPICT可改变图像的属性；struct video_mbuf包含了利用内存映射获取数据时的帧信息，它可使用VIDIOCGMBUF获取；命令VIDIOCAMCAPTURE和VIDIOSYNC，分别用于获取视频图像、判断图像是否截取成功。
在V4L中有两种方式采集视频：①用read()函数直接读取方式；②用mmap()函数内存映射方式截取视频。mmap()函数通过系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存，本系统采用内存映射方式。USB摄像头在Linux 中的设备文件名为/dev/video0，视频采集程序便是针对此设备名操作。加载驱动后，利用pthread_create()函数创建采集线程wl，调用open()函数打开设备，调用成功表示捕获了视频硬件返回其描述符；利用ioctl中的VlDIOCGCAP命令获取设备文件的相关信息，VIDIOCGPICT读取采集图像的属性，使VIDIOCSPICT，以及修改v_mmap中关于图像帧的设置等操作，对设备进行初始化设置。完成后，使用VIDIOCAMCAPTURE捕获视频图像，通过VIDIOSYNC命令判断图像采集成功后，继续下一帧数据的采集。
⑷视频图像的压缩
获得视频数据后，由于原始的图像数据量很大，需要在网络传输前进行压缩。视频压缩可以通过硬件或软件来实现。本系统初步采用JPEG的压缩方法（参考备用方案是调用H.264 编码库对数据进行编码，然后通过socket 发给客户端）。JPEG的编码器流程如图4所示。
原理如下：8x8的图像经过DCT变换后，其低频分量都集中在左上角，高频分量分布在右下角。由于低频分量包含了图像的主要信息(如亮度)，而高频与之相比，就不那么重要了。我们通过量化将高频分量去掉，这也是信息损失产生的根源。JPEG使用的颜色是YUV格式，Y分量代表了亮度信息，UV分量代表了色差信息，相比而言，Y分量更重要一些，可以对Y采用细量化，对UV采用粗量化，进一步提高压缩比。对相邻的子块直流(DC)系数的差值进行编码，对交流(AC)系数采用行程编码。为了进一步提高压缩比，对DC码字和AC行程码字进行Huffman编码，最终获得压缩数据。
图4 JPEG编码流程图
⑸网络传输程序
本文选用的是基于802.3x的以太局域网，可支持高达54Mbps的数据流，而我们选用的以太网卡，可支持高达100Mbps的数据流。采用socket()编程方式，初步利用利用TCP／IP协议（或RTP/RTCP协议）基于线程对数据进行无线传输。程序分为服务器端和客户端程序。通信流程如图5所示。
图5 网络传输流程图
在服务端，首先利用pthread_create()创建server_th线程，使用socket()函数创建流式套接字，用bind()函数建立服务器端地址与套接字的对应关系，用listen()函数将刚创建的主动套接字转化成被动套接字，使它处于监听模式下，指示内核应接受发向该套接字的连接请求。而此时，服务器的状态从CLOSED转换到了LISTEN状态。
在客户端PC，创建套接字程序，使用connect()函数对服务器建立连接。当
TCP的三次握手完成后，服务器程序将数据从视频缓冲区拷到网络传输缓冲区，最后将数据发送给客户端程序。客户端程序将接收到数据放到接收信息的数据缓冲区中，对其解压缩后，显示在监控PC上。
四、预期结果
以毕业论文方式提交实验结果及测试报告，并用实验板连接监控电脑演示实验结果。
五、进度计划
17周-18周：根据本课题的具体设计任务，熟悉课题，收集相关资料，进行调研和分析。
19周-20周：确定总体方案。撰写并完善开题报告，进行开题答辩。
01周-04周：学习相关知识，设计系统的总体方案。嵌入式图像采集系统的硬件设计。设计图像传感器与嵌入式系统的接口。
05周-08周：嵌入式图像采集系统的软件设计。设计图像采集和存储的软件。
09周-10周：实验及调试。
11周-13周：总结毕业设计阶段的工作，撰写毕设论文，毕业设计答辩。
嵌入式系统设计大作业
嵌入式系统设计大作业 学号：14020520009 姓名：罗翔 1、叙述JTAG接口在嵌入式开发中的作用。 答： （1）用于烧写FLASH 烧写FLASH的软件有很多种包括jatg.exe fluted flashpgm等等，但是所有这些软件都是通过jtag接口来烧写flash的，由于pc机上是没有jtag接口的，所以利用并口来传递信息给目标板的jtag接口。所以就需要并口转jtag接口的电路。 （2）用于调试程序 同时应该注意到jtag接口还可以用来调试程序。而调试程序（如ARM开发组件中的AXD）为了通过jtag接口去调试目标板上的程序，同样是使用pc的并口转jtag接口来实现与目标板的通信。这样，并口转jtag接口的电路就有了两种作用。 （3）仿真器 根据（1）和（2）的总结，并口转jtag接口的电路是两种应用的关键，而这种电路在嵌入式开发中就叫仿真器。并口转jtag接口的电路有很多种，有简单有复杂的，常见的仿真器有Wigger，EasyJTAG，Multi-ICE等。这些所谓的仿真器的内部电路都是并口转jtag接口，区别只是电路不同或使用的技术不同而已。 2、叙述嵌入式平台的搭建过程，以linux为例。 答： 1) 一:建立宿主机开发环境 建立交叉编译的环境即在宿主机上安装与开发板相应的编译器及库函数，以便能够在宿主机上应用开发工具编译在目标板上运行的Linux引导程序，内核，文件系统和应用程序 交叉编译：在特殊的环境下，把嵌入式程序代码编译成不同的CPU所对应的机器代码。
开发时使用宿主机上的交叉编译，汇编及链接工具形成可执行的二进制代码（该代码只能在开发板上执行），然后下载到开发板上运行 2) 下载和安装arm-Linux-gcc编译工具链下载最新的arm-Linux-gcc并解压至当前目录下 在系统配置文件profile中设置环境变量方法：直接在profile文件中加入搜索路径立即使新的环境变量生效：运行source命令，检查是否将路径加入到path，测试是否安装成功， 编译程序，测试交叉工具链 3) 配置超级终端minicom minicom是宿主机与目标板进行通信的终端：在宿主机Linux终端中输入：minicom-s或输入minicom然后按ctrl+A+O对超级终端minicom进行配置，再选择串口并配置串口，最后保存即可 4) 建立数据共享服务：NFS服务是Linux系统中经常使用的数据文件共享服务 5) 编译嵌入式系统内核：内核配置，建立依存关系，建立内核 6) 制作文件系统 3、给出现今有哪些用于嵌入式开发的芯片名称，他们分别是哪些公司的产品？ 体系结构是什么？ S3C2410X基于ARM的Sumsang; XscalePXA255/PXA270基于ARM的Intel； 摩托罗拉MC基于68k； Power 601基于Power PC； MIPS32Kc基于MIPS 4、现今较流行的嵌入式操作系统有哪些？ 答： (1) VxWorks (2)wince (3)linux (4)android
嵌入式系统模拟试题及答案
学习中心/函授站_ 姓名学号 西安电子科技大学网络与继续教育学 院 2014学年下学期 《嵌入式系统》期末考试试题 （综合大作业） 题号一二三四五总分 题分2010302020 得分 考试说明： 1、大作业于2014年12月25日下发，2015年1月10日交回； 2、考试必须独立完成，如发现抄袭、雷同均按零分计； 3、答案须手写完成，要求字迹工整、卷面干净。 一、问题简述（每小题4分，共20分） 1、简述嵌入式系统的定义和组成结构。 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并软硬件可剪裁、功能、 ,可靠性、体积、重量、成本、功耗、成本、安装方式等方面符合要求的专用计算机系统。 嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、存储与I/O部分、外设与执行部分、嵌入式软件等四个部分组成。 2、简单说明ARM微处理器的特点。 答：(1) 体积小、低功耗、低成本、高性能。 (2) 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼 容8位/16位器件。
(3) 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 (4) 大多数数据操作都在寄存器中完成，通过Load/Store结 构在内存和寄存器之间批量传递数据。 (5) 寻址方式灵活简单，执行效率高。 (6) 指令长度固定。 3、简述嵌入式系统产品的设计和开发过程。 答：①在嵌入式系统的开发过程中，一般采用的方法是首先在通用PC机上的集成开发环境中编程；②然后通过交叉编译和链接，将程序转换成目标平台(嵌入式系统)可以运行的二进制代码；③接着通过嵌入式调试系统调试正确；④最后将程序下载到目标平台上运行。 要强调，选择合适的开发工具和调试工具，对整个嵌入式系统的开发都非常重要。 4、简述嵌入式系统设计中要考虑的因素。 答：在嵌入式系统的开发过程中，要考虑到实时性、可靠性、稳 定性、可维护性、可升级、可配置、易于操作、接口规范、抗干 扰、物理尺寸、重量、功耗、成本、开发周期等多种因素。 5、什么是BootLoader，了解其在嵌入式系统中作用。 答：就是启动载入或引导加载又叫自举装载。由于系统加电后需 要首先运行BootLoader这段程序，因此它需要放在系统加电后 最先取指令的地址上。嵌入式处理器的生产厂商都为其处理器预 先安排了一个在系统加电或复位后最先取指令的地址。 二、名词解释（每小题2分，共10分） 1、DSP(Digital Signal Processor)，数字信号处理器，一种特别用于快速处理数字信号的微处理器。DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。 2、RTOS Real Time Operating System. 译为实时操作系统。实时系统是指一个能够在指定的或者确定的时间内，实现系统功能和对外部或内部、同步或异步事件作出响应的系统。 3、BSP设计板级支持包（BSP）的目的主要是为驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，从而实现对操作系统的支持。类似于PC机上的BIOS，是一个承上启下的软件层次。由嵌入OS和用户开发相结合取得。BSP一般是在嵌入式系统上固化存放。 4、总线竞争就是在同一总线上，同一时刻，有两个以上器件要通
基于嵌入式Linux的视频图像采集与传输
基于嵌入式Linux的视频图像采集与传输 摘要:视频图像采集及处理技术在远程视频监控和可视电话中有着广泛的应用前景，驱动视频采集设备和获取视频数据并进行相应的处理，是实现这些应用的基础。针对这些应用，构建了一个基于嵌入式Linux和PXA270微处理器的视频采集与传输系统，利用Video4Linux实现USB摄像头视频数据采集，采集的视频数据经JPEG压缩后，在PXA270为核心的系统控制下通过以太网进行传输，并通过重新编译移植Webcam_server应用程序实现了实时视频采集。实验结果表明，该系统动态刷新良好，具有一定的实用性。关键词: PXA270；嵌入式Linux；USB摄像头；图像采集与传输Abstract:Video image acquisition and processing technology had a broad application prospect in the long distance supervisory control with video and video telephone. Driving video acquisition equipments and gaining video data to process accordingly are the basis of realization the applications. Aiming at the applications, designed a video acquisition and transmission system based on PXA270 with embedded Linux. The system used USB camera combined with Video4Linux to implement video data acquisition, then were encoded in JPEG, and sent by Ethernet under the control of the PXA270. In the
嵌入式系统及应用 实验大纲
《嵌入式系统及应用》课程实验 一、实验课程的性质、目的和任务 性质：《嵌入式系统及应用》课程是自动化专业的专业基础课程，本实验课是该课程教学大纲中规定必修的实验教学内容。 目的和任务：通过实验环节来巩固和加深学生对嵌入式系统的理解，使学生掌握MCS51单片机和ARM的基本原理和应用技术。通过熟悉MCS51开发环境和ARM集成开发环境，使学生掌握嵌入式系统开发的一般规律和方法。在集成开发环境下，进行系统功能程序的编写和调试的训练，掌握嵌入式系统软硬件调试的一般方法和系统设计的能力。 二、实验内容、学时分配及基本要求
三、考核及实验报告 （一）考核 本课程实验为非独立设课，实验成绩占课程总成绩的15%，综合评定实验成绩。（二）实验报告 实验报告应包括： 实验名称 实验目的 实验内容与要求 设计思路（如：分析、程序流程图等） 实验步骤 实验代码（含必要注释） 实验结果分析 实验小结（本题调试过程中遇到的问题和解决方法、注意事项、心得体会等）注：综合型实验需写出系统功能、设计过程 实验报告的要求： 实验报告以文本形式递交，实验报告要书写规范、文字简练、语句通顺、图表清晰。 四、主要仪器设备 硬件：微型计算机；嵌入式系统开发平台。 软件：Keil C51；ADT 五、教材及参考书 教材
[1] 高锋．单片微型计算机原理与接口技术（第二版）．北京：科学出版社，2007 [2] 自编．嵌入式系统及应用 参考书 [1] 王田苗．嵌入式系统设计与实例开发．北京：清华大学出版社，2003 [2] 陈赜．ARM9 嵌入式技术及Linux高级实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2005 [3] 李忠民等．ARM嵌入式VxWorks实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2006
嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用第五章程序设计与分析（1） 西安交通大学电信学院 任鹏举
本章主要内容 Software Design Cycle ●嵌入式软件中的组件(状态机 、循环缓存器、队列) ●编程模型，如数据流和控制图●编译方法介绍 ●根据性能、大小和功耗来分析 和优化程序 ●如何测试程序以验证其正确性
1 嵌入式程序组件 ●状态机（State machine） 用变量来表示内部的状态，根据输入完成状态的转移交通灯控制、CPU design controller ●循环缓冲区（Circular buffer） I/O input buffer ●队列（Queue）
状态机（1） ● 反应系统（reactive system ）：响应外部事件的系统。 ●外部输入是间歇到达● 适合使用状态机描述 ● 有限状态机是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。 ●Moore 机：● Mealy 机：输出只由当前状态确定 输出依赖于当前状态和输入
状态机（2） 例子：一个简单的座位安全带控制器 idle buzzer seated belted 未入座/-入座/定时器启动 未系安全带且定时器未超时/- 未系安全带/定时器启动系好安全带/-系好安全带/蜂鸣器关闭 定时器超时/蜂鸣器启动 未入座/-未入座/蜂鸣器关闭输入/输出-= 无动作
状态机（3） #define IDLE 0#define SEATED 1#define BELTED 2#define BUZZER 3switch (state) { case IDLE: if (seat) { state = SEATED; timer_on = TRUE; } break; case SEATED: if (belt) state = BELTED; else if (timer) state = BUZZER; break; case BELTED: if (!seat) state = IDLE; else if (!belt) state = SEATED; break; case BUZZER: if (belt) state = BELTED; else if (!seat) state = IDLE; break; } Inputs ：seat, belt, timer Outputs: buzzer
大作业设计报告书(嵌入式系统原理与开发)
大作业设计报告书 题目：嵌入式系统原理与开发 院（系）：物联网工程学院 专业: 班级： 姓名： 指导老师： 设计时间： 10-11 学年 2 学期 20XX年5月
目录 1．目的和要求 (3) 2．题目内容 (3) 3．设计原理 (4) 4．设计步骤 (5) 4.1 交通指示灯设计 (5) 4.2 S3C44B0X I/O 控制寄存器 (6) 4.3 红绿灯过渡代码： (8) 4.4 电源电路设计 (10) 4.5 系统复位电路设计 (11) 4.6 系统时钟电路设计 (11) 4.7 JTAG 接口电路设计 (12) 4.8串口电路设计 (12) 5．引脚分类图 (13) 6．参考文献 (13)
1．目的和要求 ARM技术是目前嵌入式应用产业中应用十分广泛的先进技术，课程开设的目的在于使学生在了解嵌入式系统基础理论的前提下能够掌握ARM处理器的汇编语言和c语言的程序设计方法，掌握S3C44B0X芯片的基本硬件结构特点和接口设计方法，同时熟悉ARM开发环境，学习ARM的硬件设计和软件编程的基本方法，为今后从事相关的应用与研究打下基础。通过大作业要达到如下目的： 一、掌握ARM的开发工具使用和软件设计方法。 二、掌握ARM处理器S3C44B0X的原理和GPIO接口设计原理。 三、掌握C语言与的ARM汇编语言的混合编程方法； 四、培养学生选用参考，查阅手册及文献资料的能力。培养独立思考，深入研 究，分析问题、解决问题的能力。 五、通过课程设计，培养学生严肃认真的工作作风。 2．题目内容 题目：交通指示灯系统设计 功能描述： 1．用S3C44B0X的GPIO设计相关电路； 2．设计相关的软件并注释； 3．实现十字路口2组红、黄、绿交通灯交替显示。 编程提示： 1．交通灯可用发光二极管代替； 2．电路可部分参照实验电路； 3．时间控制可以使用软件循环编程解决。
嵌入式系统试题闭卷及答案
《嵌入式系统》试题 闭卷答题时间:30分钟 一、填空题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、一般而言，嵌入式系统的构架可以分为4个部分：分别是（）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（）两个主要部分。 2、根据嵌入式系统使用的微处理器，可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器，（），（）以及片上系统。 3、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序，其基本功能有（）、进程间通信、（）、I/O资源管理。 4、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为（）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（）和软实时系统。 5、内核负责管理各个任务，或者为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的（），内核的基本服务是（）。 6、嵌入式开发一般采用（）方式，其中宿主机一般是指（）。 7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（），ARM7TDMI采用（）的内核架构,ARM920T采用（）的内核架构。 采用（）级流水线结构，ARM920TDMI采用（）级流水线。 9.按操作系统的分类可知，Dos操作系统属于顺序执行操作系统，Unix 操作系统属于（）操作系统，VxWorks属于（）操作系统。 10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（），支持在线断点和调试。 二、选择题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。 1、要使CPU能够正常工作，下列哪个条件不是处理器必须满足的。（） (A)处理器的编译器能够产生可重入代码（B）在程序中可以找开或者关闭中断(C)处理器支持中断，并且能产生定时中断（D）有大量的存储空间 2、下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中。（） (A)DOS （B）unix (C)Windowsxp （D）linux 3、下面哪个选项不是SUB设备的特点。（） (A)串行通信方式（B）不可热拨插 (C)分HOST、DEVICE和HUB （D）通信速率比RS232快 4、下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上。（） (A)Symbian （B）WinCE (C)uc/os （D）linux 5、以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对。（） (A)SRAM比DRAM慢（B）SRAM比DRAM耗电多 (C)DRAM存储密度比SRAM高得多（D）DRM需要周期性刷新 6、uc/os操作系统不包含以下哪几种状态。（） (A)运行（B）挂起 (C)退出（D）休眠 7、0x07&0x11的运算结果是。（） (A)0x01 （B）0x11 (C)0x17 （D）0x07 8、以下哪种方式不是uc/os操作系统中任务之间通信方式。（） (A)信号量（B）消息队列 (C)邮件（D）邮箱 9、以下哪种方式不是文件系统的格式。（） (A)FAT （B）DOS (C)NTFS （D）Ext 10、在将uc/os操作系统移植到ARM处理器上时，以下哪些文件不需要修改。（） (A) （B） (C) （D）OSTaskInit 三、判断题：共5小题，每小题2分，满分10分。 1、所有的电子设备都属于嵌入式设备。（） 2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。（） 3、嵌入式linux操作系统属于免费的操作系统。（） 4、移植操作系统时需要修改操作系统中与处理器直接相关的程序。（） 5、的最大通信速率为12M/S。（） 简答题：共2小题，每小题10分，满分20分。 1、根据嵌入式系统的特点，写出嵌入式系统的定义。 2、试分析实时操作系统的工作状态特点及相互之间的转换。
嵌入式系统设计与应用复习资料.docx
嵌入式系统设计与应用复习资料 （一）?单项选择题： 1. 下面哪个系统属于嵌入式系统。 （ 八、“天河一号”计算机系统 C 、联想S10±网木 D ） B 、联想T400笔记本计算机 D 、联想OPhone 手机 2. 软硕件协同设计方法与传统设计方法的最大不同Z 处在于（B ）。 A 、软硬件分开描述 C 、协同测试 3. 卜?面关于哈佛结构描述正确的是（A A 、程序存储空间与数据存储空间分离 C 、程序存储空间与数据存储空间合并 4. 下面哪一种工作模式不属于ARM 特权模式 A 、用户模式 B 、系统模式 C 、 5. ARM7TDM1的工作状态包括（D ）。 A 、测试状态和运行状态 C 、就绪状态和运行状态 6. USB 接口移动硬盘最合适的传输类型为（ A 、控制传输 B 、批量传输 C 、 7. 下而哪一种功能单元不属于I/O 接口电路。（D ） A 、USB 控制器 B 、UART 控制器 C 、以太网控制器 &下面哪个操作系统是恢入式操作系统。（B ） As Red-hat Linux B 、 PCLinux C 、 Ubuntu Linux D 、 SUSE Linux 9. 使用Host-Target 联合开发嵌入式应用，（B ）不是必须的。 A 、宿主机 B 、银河麒麟操作系统 C 、目标机 D 、交叉编译器 10. 下面哪个系统不属于嵌入式系统（D ）。 A 、MP3播放器 B 、GPS 接收机 C 、“银河玉衡”核心路由器 D 、“犬河一号”计算机系统 11. 在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（C ）吋完成。 A 、需求分析 B 、系统集成 C 、体系结构设计 D 、软便件设计 12. 下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（B ）。 A 、嵌入式微处理器 B 、微控制器 C 、DSP D 、以上都不合适 13. 关于ARM 了程序和Thumb 了程序互相调用描述正确的是（B ）。 A 、 系统初始化Z 后，ARM 处理器只能工作在一种状态，不存在互相调用。 B 、 只要遵循一定调用的规则，Thumb 子程序和ARM 子程序就可以互相调用。 C 、 只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb 子程序调用ARM 子程序。 D 、 只耍遵循一定调用的规则，仅能ARM 子程序调用Thumb 子程序。 14. 关于ARM 处理器的异常的描述不正确的是（C ）。 A 、复位属于异常 B 、除数为零会引起异常 B 、软硬件统一描述 D 、协同验证 B 、存储空间与10空间分离 D 、存储空间与10空间合并 （A ）0 软中断模式 D 、FTQ 模式 B 、挂起状态和就绪状态 D 、ARM 状态和Thumb 状态 B ）0 中断传输 D 、等时传输 D 、LED
《嵌入式系统》考试试卷及答案
《嵌入式系统》课程试卷 考试时间：__120___分钟开课学院___计算机___ 任课教师____________ 姓名______________ 学号_____________班级_______________ 一．单项选择题（2 × 20）： 1下面不属于Xscale微架构处理器的主要特征有：( ) A.采用了7级超级流水线、动态跳转预测和转移目标缓冲器BTB技术（Branch Target Buffer）。 B.支持多媒体处理技术、新增乘/累加器MAC、40位累加器、兼容ARM V5TE 指令和特定DSP型协处理器CP0。 C.采用了32KB的指令Cache。 D.采用了64KB的数据Cache。 2以下不属于XScale超级流水线的流水级是( ) A.寄存器文件/移位级（FR） B.写回级(XWB) C.寄存器读取级 D.和执行级二(X2) 3 目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的实时系统是：（） A. Symbian B. Windows CE C. VxWorks D. QNX 4 下面那句话的描述是不正确的？( ) A.在一个基于XScale内核的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从
地址0x00000000 处开始执行 B.引导装载程序通常是在硬件上执行的第一段代码，包括固化在固件中的 引导代码（可选）和Boot Loader两大部分。 C.在嵌入式系统中，Boot Loader不依赖于硬件实现。 D.Boot Loader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。 5 通常情况下，目标机上的Boot Loader通过串口与主机之间进行文件传输,下面不属于通常使用的传输协议的是：( ) A.modem协议 B.xmodem协议 C.ymodem协议 D.zmodem协议 6 Make预置了一些内部宏，其中$@表示：（） A.没有扩展名的当前目标文件 B.当前目标文件 C.当前目标文件最近更新的文件名 D.当前目标文件最近更新的文件名 7 在Default kernel command string “root=1f03 rw console=ttyS0,115200 init=/linuxrc”中，代表根文件系统(“/”) 的设备文件主号码是什么？( ) A.1f B.03 C.ttyS0 D.115200 8 用命令dd if=/dev/zero of=ramdisk_img bs=1k count=8192创建的ramdisk_img 其空间大小为多少？( ) A.8M bit
开题报告_基于嵌入式系统的图像采集系统
北京联合大学毕业设计（论文）开题报告题目：基于嵌入式系统的图像采集系统 专业：电子信息工程指导教师：高美娟 学院：信息学院学号： 2008080303107 班级： 0808030301 姓名：华永奇 一、课题任务与目的 1、课题任务 图像采集系统作为一种比较通用的图像采集装置，在各个行业有着广泛应用，本题目设计以嵌入式系统为核心的图像采集系统，具有一定的通用性。 基本要求： ⑴设计系统的总体方案。 ⑵设计图像传感器与嵌入式系统的接口。 ⑶设计图像采集和存储的软件。 ⑷部分实验及调试。 ⑸撰写毕业设计论文，答辩。 2、课题目的 嵌入式是当今最为热门的概念之一，嵌入式系统是指以应用为核心，以计算 机技术为基础，软硬件可剪裁，对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求 的专用计算机系统。其应用已经渗透到各个领域，无论是在工业控制、交通管理、 信息家电、安防，还是个人手持设备，都有着非常广泛的应用。而且，随着智能化、信息化和网络化发展，“后PC时代"已经来临，这预示着嵌入式系统技术 将会获得更为广阔的发展空间。例如，在通信领域，数字技术正在全面取代模拟 技术：在广播电视领域，美国已经开始实施模拟电视数字化，我国在2015年之前，也将会全面实现数字电视；在个人领域，各种嵌入式产品也将为个人提供移 动数据处理和网络通信等功能。而这些都离不开嵌入式技术的应用。 视频监测是安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监测以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近 年来，随着计算机网络以及图像处理、传输技术的飞速发展视频监测技术也有了 长足的进步。正是由于数字视频监测具有传统模拟监测无法比拟的优点，而且符 合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势，所以数字视频监测正在 逐步取代模拟监测，广泛应用于各行各业。
嵌入式系统试卷及答案
嵌入式系统试卷及答案
2014年上学期11级计算机专业嵌入式系统期末试卷 专业班级学号姓名___ _____ 考试时间120分钟考试方式闭卷考试成绩__________ _ 题号一二三四五六 得分 一、选择题（本大题共10个小题，每小题1分，共10分） 1、和PC机系统相比，下列哪点不是嵌入式系统所特有的：（ C） A、系统内核小 B、专用性强 C、可执行多任务 D、系统精简 2、ADD R0，R1，#3属于（ A）寻址方式。 A、立即寻址 B、多寄存器寻址 C、寄存器直接寻址 D、相对寻址 3、GET伪指令的含义是：（A） A、包含一个外部文件 B、定义程序的入口 C、定义一个宏 D、声明一个变量 4、μCOS-II操作系统不属于：（C） A、RTOS B、占先式实时操作系统 C、非占先式实时操作系统 D、嵌入式实时操作系统 5、FIQ中断的入口地址是：（A） A、0x0000001C B、0x00000008 C、0x00000018 D、0x00000014 6、ARM指令集和Thumb指令集分别是（D）位的。 A、8位，16位 B、16位，32位 C、16位，16位 D、32位，16位 7、BL和BX的指令的区别是（ D ） A、BL是跳转并切换状态；BX带返回的跳转并切换状态。 B、BL是带返回的连接跳转；BX带返回的跳转并切换状态。 C、BL是跳转并切换状态；BX是带返回的连接跳转。 D、BL是带返回的连接跳转；BX是跳转并切换状态。 8、Boot Loader 的启动过程是( A ) A.单阶段 B. 多阶段 C.单阶段和多阶段都有 D.都不是 9、以下说法不正确的是（ B ） A 、任务可以有类型说明 B 、任务可以返回一个数值 C 、任务可以有形参变量 D 、任务是一个无限循环 10、若已定义的函数有返回值，则以下关于该函数调用叙述中错误的是（D） A、函数调用可以作为独立的语句存在
基于嵌入式系统的图像采集系统
题目：基于嵌入式系统的图像采集系统 一、主要内容和基本要求 图像采集系统作为一种比较通用的图像采集装置，在各个行业有着广泛应用，本题目设计以嵌入式系统为核心的图像采集系统，具有一定的通用性. 基本要求： 1．设计系统的总体方案. 2．设计图像传感器与嵌入式系统的接口. 3．设计图像采集和存储的软件. 4．部分实验及调试. 5．撰写毕业设计论文，答辩. 二、主要参考资料 1．方彦军. 嵌入式系统原理与设计，国防工业出版社 2011.7 2．赵燕. 传感器原理及应用，北京大学出版社, 2011.7 3．伊拉希 (美)(ElahiA.). 网络通信技术，科学出版社，2007.12 4. 任哲. 嵌入式实时操作系统uC/OS-II原理及应用(第2版)，北京航空航天大学出版社.2009.10 5. 张绮文. 解书刚.ARM嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲（第2版）, 电子工业出版社.2008.10 6. 刘文耀. 数字图像:采集与处理, 电子工业出版社, 200 7.8 三、进度要求 17周-18周：根据本课题的具体设计任务，熟悉课题，收集相关资料，进行调研和分析. 19周-20周：确定总体方案.撰写并完善开题报告，进行开题答辩. 01周-04周：学习相关知识，设计系统的总体方案.嵌入式图像采集系统的硬件设计. 设计图像传感器与嵌入式系统的接口.
05周-08周：嵌入式图像采集系统的软件设计.设计图像采集和存储的软件. 09周-10周：实验及调试. 11周-13周：总结毕业设计阶段的工作，撰写毕设论文，毕业设计答辩. 指导教师：（签字） 专业负责人／系主任：（签字）
嵌入式系统及应用试题
课程名称：_嵌入式系统开发_ 考试形式：闭卷考试日期： 2012年月日考试时长：120分钟课程成绩构成：平时 5 %，期中 10 %，实验 25 %，期末 60 % 本试卷试题由__5 _部分构成，共__9___页。 一、判断题（共15分，共 15题，每题1分，正确用“T”表示，错误用“F”表示） 1．优先级位图法是通过牺牲空间赢得时间。（） 2．EDF调度策略可用于调度周期性任务（） 3．在嵌入式操作系统中一般不使用虚拟存储技术，避免页面置换的开销所引起的不确定性。（）4．自陷、异常和中断基本上具有相同的中断服务程序结构。（） 5. 嵌入式多任务系统中，任务间的耦合程度越高，它们之间的通信越少。（） 6．存储器映射编址是指I/O端口的地址与内存地址统一编址，即I/O单元与内存单元在同一地址空间。其优点是可采用丰富的内存操作指令访问I/O单元、无需单独的I/O地址译码电路、无需专用的I/O指令。（） 7．嵌入式系统中，优先级抢占调度可以在任意位置、任意时刻发生。（） 8．当二值信号量用于任务之间同步时，其初始值为1。（） 9．如果一个实时调度算法使得任务充分利用了CPU，则CPU的利用率为100%。（）10．RISC处理器常用高效流水线技术提高处理器的并行性。（） 11．弱实时对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间不能满足，不会导致系统出现致命的错误或崩溃。（） 12．循环轮询系统适合于慢速和非常快速的简单系统。（） 13．单处理器多任务系统无需嵌入式操作系统的支持。（） 14．任务控制块的内容在任务创建时进行初始化，在系统运行过程中不会发生变化。（）15．支持实时特性的DARTS设计方法也采用了面向对象技术。（）
(完整word版)嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用 本文由kenneth67贡献 ppt文档可能在W AP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 课程名称：课程名称：嵌入式系统设计与应用 总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12 36学时12学时总学时：其中讲课36学时，上机实践环节12学时教材：嵌入式系统设计教程》教材：《嵌入式系统设计教程》电子工业出版社马洪连参考书：参考书：1、《嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 嵌入式系统开发与应用》北航出版社、田泽编著. 2、《ARM体系结构与编程》清华大学出版社杜春雷编著ARM体系结构与编程体系结构与编程》嵌入式系统设计与实例开发—ARM ARM与C/OS3、《嵌入式系统设计与实例开发ARM与μC/OS-Ⅱ》清华大学出版社王田苗、魏洪兴编著清华大学出版社王田苗、ARM嵌入式微处理器体系结构嵌入式微处理器体系结构》4、《ARM嵌入式微处理器体系结构》北航出版社、马忠梅等著. 北航出版社、马忠梅等著. 张石．ARM嵌入式系统教程嵌入式系统教程》5、张石．《ARM嵌入式系统教程》．机械工业出版2008年社．2008年9月 1 课程内容 绪论：绪论： 1）学习嵌入式系统的意义2）高校人才嵌入式培养情况嵌入式系统设计（实验课）3）嵌入式系统设计（实验课）内容安排 第1章嵌入式系统概况 1.1 嵌入式系统的定义1.2 嵌入式系统的应用领域及发展趋势1.3 嵌入式系统组成简介 第2章嵌入式系统的基本知识 2.1 2.2 2.3 嵌入式系统的硬件基础嵌入式系统的软件基础ARM微处理器的指令系统和程序设计ARM微处理器的指令系统和程序设计 2 第3章 3.1 3.2 3.3 基于ARM架构的嵌入式微处理器基于ARM架构的嵌入式微处理器ARM 概述嵌入式微处理器的组成常用的三种ARM ARM微处理器介绍常用的三种ARM 微处理器介绍 第4章 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 嵌入式系统设计 概述嵌入式系统的硬件设计嵌入式系统接口设计嵌入式系统人机交互设备接口嵌入式系统的总线接口和网络接口设计嵌入式系统中常用的无线通信技术 3 第5章嵌入式系统开发环境与相关开发技术 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6.1 6.2 6.3 6.4 概述嵌入式系统的开发工具嵌入式系统调试技术嵌入式系统开发经验嵌入式系统的Bootloader Bootloader技术嵌入式系统的Bootloader技术μC/OS-II操作系统概述C/OS-II操作系统概述ADS开发环境ARM ADS开发环境C/OS-II操作系统在ARM系统中的移植操作系统在ARM μC/OS-II操作系统在ARM系统
2016年下学期嵌入式系统设计大作业
嵌入式系统设计大作业 1、叙述嵌入式系统开发过程中所要解决的两个问题。 2、叙述嵌入式平台的搭建过程，以linux为例。 3、给出现今有哪些用于嵌入式开发的芯片名称，他们分别是哪些公司的产品？ 体系结构是什么？ 4、现今较流行的嵌入式操作系统有哪些？ 5、PXA270嵌入式开发板的接口有哪些？ 6、请写出Nor Flash和Nand Flash的区别。 7、冯。诺依曼架构与哈佛架构的区别。 8、单周期3级流水的情况下，第10个指令周期时，第几条指令执行结束？ 9、下面是linux下的一个简单的设备驱动程序，写出linux设备驱动常用的数据结构，同时阅读下面代码，请给出测试程序中的每条语句加以注释。 设备驱动程序Keypad.c的源代码： #include
嵌入式Linux试题答案
《嵌入式开发》期中试卷 试卷适用范围：2011级计算机科学与技术（本）1、2班 一、填空题（每空1分，共46分） 习题 1 1．填空题 （1）嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 （2）嵌入到对象体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 （3）嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SOC）。 （4）嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。 （5）嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。 （6）在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：引导加载程序、 Linux内核、文件系统、用户应用程序。 （7）嵌入式系统硬件的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。 （8）嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，一般把嵌入式处理器分成4类，即微处理器、微控制器、数字信号处理器、和嵌入式片上系统。 （9）ARM公司首创了 chipless 的生产模式，专门从事基于RISC技术芯片的设计开发，公司本身并不生产芯片，而是设计出高效的IP内核，授权给半导体公司使用。 （10）ARM7TDMI中，T表示支持Thump指令集。D表示支持片上调试（Debug）。M表示内嵌硬件乘法器（Multiplier）。I表示支持片上断点和调试点。 （11）ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。 （12）ARM微处理器有两种工作状态：Thump状态、ARM状态。 （13）通用寄存器分为三类：未分组寄存器、分组寄存器、程序计数器（PC）。 （14）异常是由内/外部源引起的需要处理器干预的一个事件。 （15）精简指令集计算机RISC（Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集计算机CISC 是当前CPU的两种架构。 （16）ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集： ARM指令集、Thump指令集。 （17）MMU的作用有两个：将虚拟地址转化为物理地址、对存储器访问的
03嵌入式视频图像采集和处理
光电学院电子信息工程专业“嵌入式信息系统课程设计”任务书
第一章基础知识 一、编程原理 如何对各种音视频设备进行操作是在Linux上进行音频编程的关键，通过内核提供的一组系统调用，应用程序能够访问驱动程序提供的各种音视频设备接口，这是在Linux 下进行音视频编程最简单也是最直接的方法。在Linux下，设备驱动程序可以看成Linux 内核与外部设备之间的接口。设备驱动程序向应用程序屏蔽了硬件实现了的细节，使得应用程序可以像操作普通文件一样来操作外部设备，可以使用和操作文件中相同的、标准的系统调用接口函数来完成对硬件设备的打开、关闭、读写和I/O控制操作，而驱动程序的主要任务也就是要实现这些系统调用函数。本系统平台使用的嵌入式Linux系统在内核主要功能上与Linux操作系统没本质区别，所以驱动程序要实现的任务也一样，只要编译时使用的编译器、部分头文件和库文件等要涉及到具体处理器体系结构，这些都可以在Makefile文件中具体指定。 Video4Linux(简V4L)是Linux中关于视频设备的内核驱动，它为针对视频设备的应用程序编程提供一系列接口函数，这些视频设备包括现今市场上流行的TV卡、视频捕捉卡和USB摄像头等。对于电视卡、摄像头，其驱动程序中需要提供基本的I/O操作接口函数open、read、write、close的实现。对中断的处理实现，内存映射功能以及对I/O通道的控制接口函数ioctl的实现等，并把它们定义在struct file_operations中。这样当应用程序对设备文件进行诸如open、close、read、write等系统调用操作时，Linux内核将通过file_operations结构访问驱动程序提供的函数。例如，当应用程序对设备文件执行读操作时，内核将调用file_operations结构中的read函数。在系统平台上对摄像头驱动编译进内核后，摄像头就可正常工作了，接着就可以进行了本课题的主要内下一步对视频流的采集编程。 摄像头被驱动后，只需要再编写一个对视频流采集的应用程序就可以了。根据嵌入式系统开发特征，先在宿主机上编写应用程序，再使用交叉编译器进行编译链接，生成在目标平台的可执行文件。宿主机与目标板通信采用打印终端的方式进行交叉调试，成功后移植到目标平台。本设计编写采集程序是在安装Linux操作系统的宿主机PC机上进行的。 Linux 的帧缓冲设备Framebuffer 是在Linux 内核架构版本2.2 以后推出的标准显示设备驱动接口。采用mmap 系统调用，可以将framebuffer 的显示缓存映射为可连续访问的一段内存储针,进行绘图工作。而且多个进程可以映射到同一个显示缓冲区。由于映射操作都是由内核来完成，所以我们基本上不用对Framebuffer 做改动。 Framebuffer 驱动程序的实现分为两个方面：一方面是对LCD 及其相关部分的初始化，包括画在缓冲区的创建和对DMA 通道的设置，我们做的工作主要体现在这方面；另外一方面是对画面缓冲区的读写及控制，具体到代码为read、write、ioctl 等系统调用接口。至于将画面缓冲区的内容输出到LCD 显示屏上，则由硬件自动完成。对于软
嵌入式系统设计与应用-西安交通大学教师个人主页
嵌入式系统设计与应用第六章进程和操作系统（3）西安交通大学电信学院孙宏滨 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 我们该如何评估调度策略？● 能满足所有截止时限 ● CPU 利用率---CPU 执行有用工作所占的时间比例● 调度开销---做调度决策所需的时间 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 分配优先级主要有两种方法：● 静态优先级：在整个执行过程中优先级始终不变● 动态优先级：在执行过程中优先级发生变化 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 单调速率调度（Rate-Monotonic Scheduling, RMS ）：首先为实时操作系统开发的调度策略之一，直至现在仍然被广泛使用。● RMS 属于静态调度策略。事实证明，固定优 先级的做法在许多情况下都足以有效地调度进程。● RMS 的理论基础是单调速率分析（Rate Monotonic Analysis, RMA ）。i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y