第一篇：《智能車輛技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

《智能車輛技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

經(jīng)過一個(gè)多月的學(xué)習(xí)，我對智能車輛技術(shù)有了基本的了解。

首先，智能車輛是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、智能控制等功能于一體的綜合系統(tǒng)。它分為自主駕駛智能車輛、基于車輛間通訊的智能車輛和基于車路間通訊的智能車輛。智能車輛技術(shù)主要包括自主導(dǎo)航和安全保障。

其次，控制理論在智能車輛的研究中起著不可忽視的作用。控制理論分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。經(jīng)典控制理論主要針對單輸入單輸出系統(tǒng)，現(xiàn)代控制理論主要針對多輸入多輸出系統(tǒng)。現(xiàn)代控制理論用狀態(tài)空間方程描述系統(tǒng)，通過系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程可以得到可控性矩陣和可測性矩陣，判明系統(tǒng)的可控性和可觀測性。針對智能車輛的不確定性有兩種基本的控制策略，一是自適應(yīng)控制，包括參考模型自適應(yīng)法和自校正自適應(yīng)法；一是魯棒控制，包括基于反饋線性化的魯棒控制和變結(jié)構(gòu)控制。

對于魯棒控制，我不是很了解，為此我查閱了一些資料。

魯棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世紀(jì)50年代。在過去的20年中，魯棒控制一直是國際自控界的研究熱點(diǎn)。所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大小）的參數(shù)攝動(dòng)下，維持某些性能的特性。根據(jù)對性能的不同定義，可分為穩(wěn)定魯棒性和性能魯棒性。以閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性作為目標(biāo)設(shè)計(jì)得到的固定控制器稱為魯棒控制器。

現(xiàn)代魯棒控制是一個(gè)著重控制算法可靠性研究的控制器設(shè)計(jì)方法。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是找到在實(shí)際環(huán)境中為保證安全要求控制系統(tǒng)最小必須滿足的要求。一旦設(shè)計(jì)好這個(gè)控制器，它的參數(shù)不能改變而且控制性能能夠保證。

一般魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以一些最差的情況為基礎(chǔ)，因此一般系統(tǒng)并不工作在最優(yōu)狀態(tài)。常用的設(shè)計(jì)方法有：INA方法，同時(shí)鎮(zhèn)定，完整性控制器設(shè)計(jì)，魯棒控制，魯棒PID控制以及魯棒極點(diǎn)配置，魯棒觀測器等。

魯棒控制方法適用于穩(wěn)定性和可靠性作為首要目標(biāo)的應(yīng)用，同時(shí)過程的動(dòng)態(tài)特性已知且不確定因素的變化范圍可以預(yù)估。飛機(jī)和空間飛行器的控制是這類系統(tǒng)的例子。過程控制應(yīng)用中，某些控制系統(tǒng)也可以用魯棒控制方法設(shè)計(jì)，特別是對那些比較關(guān)鍵且不確定因素變化范圍大或穩(wěn)定裕度小的對象。

再次，對于老師在課堂上講的一些不熟悉的應(yīng)用方法，包括kalman濾波、小波理論和DS證據(jù)理論等我做了些許了解。

一、kalman濾波

kalman濾波是一種高效率的遞歸濾波器(自回歸濾波器), 它能夠從一系列的不完全包含噪聲的測量(英文:measurement)中，估計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。

kalman濾波屬于估計(jì)理論范疇，是現(xiàn)代控制理論的一個(gè)重要分支。估計(jì)理論認(rèn)為，客觀世界總存在干擾與噪聲，就系統(tǒng)而言，一般都存在輸入噪聲和測量噪聲，一部分是確定的，一部分是隨機(jī)的。估計(jì)（濾波）的實(shí)質(zhì)就是從測量數(shù)據(jù)中盡可能地把噪聲濾掉，分離出需要的信息。

kalman濾波的一個(gè)典型實(shí)例是從一組有限的，對物體位置的，包含噪聲的觀察序列預(yù)測出物體的坐標(biāo)位置及速度.在很多工程應(yīng)用(雷達(dá), 計(jì)算機(jī)視覺)中都可以找到它的身影.kalman濾波利用目標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息,設(shè)法去掉噪聲的影響,得到一個(gè)關(guān)于目標(biāo)位置的好的估計(jì)。這個(gè)估計(jì)可以是對當(dāng)前目標(biāo)位置的估計(jì)(濾波),也可以是對于將來位置的估計(jì)(預(yù)測)，也可以是對過去位置的估計(jì)(插值或平滑).二、小波理論

從數(shù)學(xué)的角度講，小波是構(gòu)造函數(shù)空間正交基的基本單元，是在能量有限空間L2(R)上滿足允許條件的函數(shù)。從信號處理的角度講，小波(變換)是強(qiáng)有力的時(shí)頻分析(處理)工具，是在克服傅立葉變換缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。

小波即小區(qū)域的波，是一種特殊的長度有限、平均值為零的波形。它有兩個(gè)特點(diǎn)：一是“小”，即在時(shí)域具有緊支集或近似緊支集；二是正負(fù)交替的“波動(dòng)性”，也即支流分量為零。傅立葉分析是將信號分解成一系列不同頻率的正弦波的疊加，同樣小波分析是將信號分解為一系列小波函數(shù)的疊加，而這些小波函數(shù)都是由一個(gè)母小波函數(shù)經(jīng)過平移和尺度伸縮得來的。

小波分析優(yōu)于傅立葉分析的地方是，它在時(shí)域和頻域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)。而且由于對高頻成分采用逐漸精細(xì)的時(shí)域或頻域取樣步長，從而可以聚焦到對象的任何細(xì)節(jié)，所以被稱為“數(shù)學(xué)顯微鏡”。小波分析廣泛應(yīng)用與信號處理、圖像處理、語音識(shí)別等領(lǐng)域。

三、DS證據(jù)理論

證據(jù)理論是由德普斯特（A.P.Dempster）首先提出，并由沙佛（G．Shafer）進(jìn)一步發(fā)展起來的一種處理不確定性的理論，因此又稱為D－S理論。

證據(jù)理論：用先驗(yàn)概率分派函數(shù)去獲得后驗(yàn)的證據(jù)區(qū)間，證據(jù)區(qū)間量化了命題的可信程度。可將證據(jù)分派給假設(shè)或命題，提供了一定程度的不確定性，即證據(jù)既可指定給互不相容的命題，也可指定給相互重疊、非互不相容的命題。

證據(jù)理論滿足比概率論更弱的公理系統(tǒng)，當(dāng)概率值已知時(shí)，證據(jù)理論就變成了概率論。證據(jù)理論有如下一些特點(diǎn)：證據(jù)理論滿足比概率論更弱的公理系統(tǒng)。當(dāng)m的焦元都是單元素集合時(shí)，即若|A|>1 則m（A）＝0時(shí)，證據(jù)理論就退化為概率論； 當(dāng)m的焦元呈有序的嵌套結(jié)構(gòu)時(shí)，即對所有的m（Ai）≠0，有A1?A2???An時(shí)，證據(jù)理論退化為Zadeh的可能性理論。

證據(jù)理論能夠區(qū)分不知道和不確定。證據(jù)理論可以處理證據(jù)影響一類假設(shè)的情況，即證據(jù)不僅能影響一個(gè)明確的假設(shè)（與單元素子集相對應(yīng)），還可以影響一個(gè)更一般的不明確的假設(shè)（與單元素子集相對應(yīng)）。因此，證據(jù)理論可以在不同細(xì)節(jié)、不同水平上聚集證據(jù)，更精確的反映了證據(jù)收集過程。

證據(jù)理論的缺點(diǎn)是:要求辨別框中的元素滿足相互排斥的條件，在實(shí)際系統(tǒng)中不易滿足。而且，基本概率分配函數(shù)要求給的值太多，計(jì)算比較復(fù)雜。

最后，從老師在課堂上講解的論文中，我知道了任何一項(xiàng)研究都不可能一蹴而就，更不是投機(jī)取巧就可以完成的，我們必須付出時(shí)間、努力和實(shí)踐才有可能完成，其中查閱文獻(xiàn)和大量的閱讀是必不可少的。只有站在巨人的肩膀上我們才會(huì)有所創(chuàng)新，才會(huì)有長足的進(jìn)步。以上就是我的一些學(xué)習(xí)總結(jié)和心得，這些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對于我的個(gè)人發(fā)展和以后的研究都是非常重要的，我會(huì)繼續(xù)努力前行。

在此，也感謝老師的悉心教誨。

匯 報(bào) 人：*** 指導(dǎo)教師：***

第二篇：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能車輛管理系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能車輛管理系統(tǒng)

引言

物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。

本文設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的區(qū)域智能車輛管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)繳費(fèi)無人化，信息透明化、實(shí)時(shí)化，能夠減少繳費(fèi)時(shí)間，緩解交通壓力，節(jié)省人力、財(cái)力，最終實(shí)現(xiàn)交通管理智能化。設(shè)計(jì)背景

電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)是目前世界上最先進(jìn)的收費(fèi)系統(tǒng)，是智能交通系統(tǒng)的服務(wù)功能之一，過往車輛通過道口時(shí)無須停車，即能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)。車輛在通過收費(fèi)站時(shí)，通過車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)車輛識(shí)別、信息寫入（入口）并自動(dòng)從預(yù)先綁定的IC卡或銀行帳戶上扣除相應(yīng)資金（出口），使用該系統(tǒng)，車主只要在車窗上安裝感應(yīng)卡并預(yù)存費(fèi)用，通過收費(fèi)站時(shí)便不用人工繳費(fèi)，也無須停車，高速費(fèi)將從卡中自動(dòng)扣除。這種收費(fèi)系統(tǒng)每車收費(fèi)耗時(shí)不到兩秒，其收費(fèi)通道的通行能力是人工收費(fèi)通道的5到10倍。

ETC系統(tǒng)由后臺(tái)系統(tǒng)、車道控制器、速度傳感器裝置和微波通訊設(shè)備等組成。

本文引入gprs提供了對車主的收費(fèi)信息通知功能；并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)中的其他關(guān)鍵技術(shù)，將之利用在車輛管理系統(tǒng)中。當(dāng)代車輛管理系統(tǒng)大多依靠人工登記，在一個(gè)大型停車場中，入口和場內(nèi)都需要有相關(guān)人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)和登記，在車輛進(jìn)出高峰期存在人員不足、調(diào)度失調(diào)、存在安全隱患等不足；在車輛數(shù)量的低谷時(shí)期又存在人員冗余的問題，所以一種無人值守的智能車輛管理系統(tǒng)亟須融入到現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)中。

目前已經(jīng)開發(fā)出來的比較先進(jìn)的車輛管理雖然能夠一定程度實(shí)現(xiàn)無人化管理，但是存在很多問題。首先，僅僅使用了射頻識(shí)別技術(shù)，能夠做到自動(dòng)收費(fèi)，但是在無人監(jiān)管下存在收費(fèi)不透明的問題。而我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)將語音播報(bào)和電話告知加入到停車收費(fèi)中，這樣大大增加了收費(fèi)的透明度。其次，目前的系統(tǒng)對停車場所得監(jiān)管缺少更全面的措施，有線監(jiān)控設(shè)備存在線路容易被破壞的缺點(diǎn)，因此在安防中有很大盲區(qū)。而我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用無線通信方式傳回圖像信息，并且在車位安裝了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這樣可以將監(jiān)控措施具體到每一個(gè)車位，極大增強(qiáng)了停車區(qū)域的安全系數(shù)。

最后，出于安全考慮，在GPRS建立的人機(jī)交互中，增加了事故播報(bào)等功能。這樣即便發(fā)生了事故，車主也能第一時(shí)間了解到情況從而做出最快的方案。設(shè)計(jì)原理

2.1 設(shè)計(jì)思路

出于完善和更人性化電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、解決大型停車場以及小區(qū)停車場的車輛管理調(diào)度的目的，本設(shè)計(jì)以物聯(lián)網(wǎng)為背景，將嵌入式技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字控制等技術(shù)有效地集成運(yùn)用于交通運(yùn)輸管理體系。

系統(tǒng)包含以下幾個(gè)部分：車輛射頻識(shí)別和信號處理部分、視頻監(jiān)控及圖像傳輸部分、區(qū)域內(nèi)部無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部分、GPRS通訊部分、上位機(jī)綜合決策部分，其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示：

2.2 模塊設(shè)計(jì)

2.2.1 RFID讀寫設(shè)備

RFID讀寫設(shè)備主要完成車上卡片與主機(jī)上的信息的交換，用于識(shí)別車輛信息以及完成收費(fèi)等一系列服務(wù)，此部分要求模塊穩(wěn)定度高，靈敏度高，可以實(shí)現(xiàn)2米以上讀卡，讀卡速度可以設(shè)定，至少是10ms，相同ID信息輸出時(shí)間間隔設(shè)定為2分鐘以上，與上位機(jī)通信采用232接口，系統(tǒng)可以在很短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)收費(fèi)等系列服務(wù)。

無源RFID系統(tǒng)由無源RFID標(biāo)簽、天線、RFID讀卡器組成，如圖3所示：

2.2.2 視頻監(jiān)控及圖像傳輸部分

攝像頭作為RFID讀寫器的輔助設(shè)備，可以在繳費(fèi)、登記時(shí)對車輛進(jìn)行監(jiān)控、抓拍，防止在無人值守情況下發(fā)生車輛作弊行為。

應(yīng)用基于WIFI的無線IP攝像頭作為監(jiān)控設(shè)備。選用88W8510 WIFI模組來實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有IEEE 802.11b/g功能的無線橋接設(shè)備，以構(gòu)建無線傳輸環(huán)境，將攝像頭DSP送出的數(shù)字信號經(jīng)過打包分組，通過無線環(huán)境傳送到電腦或無線網(wǎng)絡(luò)，在上位機(jī)決策終端顯示圖像信息。圖7為無線攝像頭監(jiān)控界面以及車庫中反射式紅外傳感器的測量返回值，用以判定車輛是否進(jìn)入。其工作原理圖如圖4所示：

2.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

項(xiàng)目中，每個(gè)車庫或者車位都裝有一套基于CC2530的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，以CC2530為核心，搭建溫度、濕度、位置傳感器等相關(guān)外設(shè)，可以實(shí)時(shí)采集車位信息，并以一定的時(shí)間間隔將數(shù)據(jù)互發(fā)送給子網(wǎng)的主機(jī)，再由主機(jī)發(fā)送給上位機(jī)決策端，在必要的情況下可以通過GPRS模塊把車位信息迅速傳給車主，保證了停車場及車主財(cái)產(chǎn)的安全。傳感器節(jié)點(diǎn)模塊如圖

5、圖6所示。

2.2.4 GPRS通信設(shè)備

采用MC52i 模塊作為GPRS通信的核心，如圖7所示。當(dāng)車輛進(jìn)出停車場時(shí)，可將RFID讀寫器對車主的射頻卡進(jìn)行的操作以短信或者語音播報(bào)的形式告知車主，這樣可以將停車場的收費(fèi)信息、停車場的車位情況、環(huán)境信息及時(shí)傳達(dá)給車主，如圖8所示。

2.2.5 綜合決策終端

本文設(shè)計(jì)的上位機(jī)綜合決策終端作為智能車輛管理系統(tǒng)的核心，軟件采用C#語言編，寫能夠?qū)崟r(shí)顯示RFID讀寫器的工作情況，將讀取的車輛信息、車輛停放時(shí)間、收費(fèi)情況、停車場車位情況、環(huán)境信息等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，方便存檔和調(diào)用。同時(shí)，和GPRS模塊相連，能夠由管理員在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候向車主發(fā)送信息，或者預(yù)設(shè)好發(fā)送信息的時(shí)間，系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)時(shí)鐘定時(shí)給每一位進(jìn)出停車場的車主報(bào)送相關(guān)信息。實(shí)現(xiàn)快速信息處理，縮短服務(wù)時(shí)間，提高工作效率。結(jié)語

綜上所述，本文設(shè)計(jì)的車輛管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，既省時(shí)又省力。通過GPRS及時(shí)將收費(fèi)信息、出入時(shí)間等反饋給用戶。利用ZigBee技術(shù)組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將停車場信息融入到控制終端，方便物流管理。該套系統(tǒng)綜合性價(jià)比極高，不僅適用于小區(qū)車輛管理，還用于高速不停車收費(fèi)系統(tǒng)、圖書館管理，倉庫管理，畜牧管理，軍事管理等領(lǐng)域，推進(jìn)了物流管理的智能化發(fā)展。

第三篇：中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所智能車輛技術(shù)中心

中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所智能車輛技術(shù)中心

工作會(huì)議紀(jì)要

［2008］第39號

時(shí)間：2008年12月29日（星期一）9:15am 地點(diǎn)：中心會(huì)議室

參加：梁華為、張濤、牛潤新、李碧春、許鐵娟、郜文、唐國明、趙盼、李繼來、王芳成、魯偉斌、劉偉、劉欣、程若發(fā)、張衛(wèi)忠、夏靜霆、黃健

缺席：陳茅（病假）列席：王少平主持：梁華為 紀(jì)錄：黃健 整理：張濤 內(nèi)容：

1、所辦公會(huì)議相關(guān)情況通報(bào)：

（1）所年終總結(jié)大會(huì)時(shí)間：1月19日上午8:30，請大家準(zhǔn)時(shí)參加；

（2）春節(jié)安排：1月21日到2月6日放假，2月7日正式上班；（3）1月8日上午進(jìn)行中層干部考核，重點(diǎn)匯報(bào)作為部門負(fù)責(zé)人的工作；

（4）研究院統(tǒng)一作息時(shí)間：上午8:00－12:00，下午13:00－17:00；（5）研究院09崗位聘用即將開始，請大家注意研究院網(wǎng)站相關(guān)通知。

上周工作總結(jié)：

2、匯總各子課題任務(wù)書，初步完成無人車項(xiàng)目試驗(yàn)驗(yàn)證和功能設(shè)計(jì)任務(wù)書；

3、總結(jié)、成果登記和職工考核工作；

4、智能汽車預(yù)研項(xiàng)目考核和計(jì)劃；

5、中心日常事務(wù)：組織元旦聯(lián)歡會(huì)節(jié)目排練；年底報(bào)銷事宜，完成重點(diǎn)設(shè)備采購報(bào)銷； 本周工作計(jì)劃：

6、根據(jù)所里的要求進(jìn)行部門總結(jié)和職工考核（梁華為、張濤）；

7、組織省工程中心申報(bào)工作，申報(bào)截止期為1月26日，成立由梁華為、張濤、牛潤新、許鐵娟、黃健組成的材料準(zhǔn)備小組，即日起開始材料準(zhǔn)備工作；（梁華為、張濤）

8、討論無人車項(xiàng)目技術(shù)方案，明確各子系統(tǒng)任務(wù)和接口；擬元旦后安排控制系統(tǒng)相關(guān)人員至奇瑞交流，確定平臺(tái)改造方案；（牛潤新、梁華為）汽車電子實(shí)驗(yàn)室 上周工作總結(jié)：

9、863傾角項(xiàng)目：完成傾角傳感器的產(chǎn)品檢驗(yàn)工作，辦理產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告；

10、無人車感知系統(tǒng)：與SICK供應(yīng)商商談傳感器配置和采購事宜；

11、驗(yàn)證平臺(tái)：編寫、調(diào)試Visual C++的CAN通信程序；

12、ESC：完成ESC控制器電路設(shè)計(jì),進(jìn)行PCB布板設(shè)計(jì)及元器件采購；

13、嵌入OS：從任務(wù)管理的角度修改OS內(nèi)核，完成對任務(wù)控制塊屬性，狀態(tài)類型等的修改。

14、虛擬傳感器：通過模擬激光傳感器，取得了障礙物到車輛的距離，并實(shí)現(xiàn)障礙物識(shí)別。本周工作計(jì)劃：

15、863傾角項(xiàng)目：10套樣機(jī)裝配、調(diào)試和標(biāo)定；（王芳成）

16、ESC：完成PCB板圖設(shè)計(jì)，本周完成加工；在環(huán)控制器設(shè)計(jì)；（李繼來、王芳成）

17、驗(yàn)證平臺(tái)：CAN通訊程序調(diào)試，在MFC中加入數(shù)據(jù)打包和發(fā)送功能；（李碧春）

18、嵌入OS：完善任務(wù)管理的功能，并根據(jù)OSEK相關(guān)定義修改資源結(jié)構(gòu)體及資源數(shù)組，實(shí)現(xiàn)用于解決“優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)”問題的“優(yōu)先級天花板”協(xié)議；（郜文）

19、無人車感知系統(tǒng)：無人車慣性導(dǎo)航系統(tǒng)調(diào)研選型；（許鐵娟）20、虛擬傳感器：解決一些算法上的疏漏，如：對障礙物檢測的不連貫性；（趙盼）

智能車輛虛擬樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室 上周工作總結(jié)：

21、與“智能車輛功能驗(yàn)證半物理仿真平臺(tái)”各子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人交流，完成明年1～4月份該項(xiàng)目的工作計(jì)劃；

22、與蔣山討論，確定采用鍛鐵作為轉(zhuǎn)鼓的材料，表面采用花紋形式；與周平老師商定，由于電控制所涉及的技術(shù)較新，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)，所以采用電渦流形式對轉(zhuǎn)鼓加載；

23、制作鏤空的護(hù)欄紋理，并添加到場景中，在vp環(huán)境下觀察效果并進(jìn)行調(diào)試。

24、學(xué)習(xí)TNO 汽車公司的無人駕駛汽車在底盤測功機(jī)上做ＡＣＣ實(shí)驗(yàn)的原理；

25、完成虛擬場景中多從車輛對主車輛的碰撞檢測；與HP工作站代理商聯(lián)系解決了圖形工作站操作系統(tǒng)的問題； 本周工作計(jì)劃：

26、學(xué)習(xí)輪胎在地面上滾動(dòng)時(shí)的摩擦生熱問題；（唐國明）

27、與蔣工和周工就路面模擬裝置中有些不確定因數(shù)繼續(xù)溝通；撰寫路面模擬裝置的方案向梅老師匯報(bào)；（劉偉）

28、解決從車輛按預(yù)設(shè)路徑自主駕駛過程中車體方向與路徑點(diǎn)方向不一致的問題；（劉欣）

29、完成島內(nèi)一部分建筑物模型的搭建，包括亭子，房屋，水塔。（魯偉斌）

會(huì)議主持人：（簽名）

智能車輛技術(shù)中心 2008年12月29日

第四篇：《嵌入式技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

《嵌入式技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

目錄

一、嵌入式系統(tǒng)簡介............................................................................................2

1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)....................................................................2 1.2 嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成.................................................................................3 1.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用.................................................................................5 1.4 嵌入式系統(tǒng)的工具鏈.............................................................................6 1.5 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢.........................................................................7

二、嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實(shí)踐................................................................................8

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容........................................................................................................9

3.1ZedBoard-Zynq7000介紹........................................................................9 3.2 軟件的安裝設(shè)置...................................................................................10 3.3 main函數(shù)分析.......................................................................................10 3.4 任務(wù)管理...............................................................................................12

3.4.1 任務(wù)優(yōu)先級.........................................................................................13 3.4.2 任務(wù)的堆棧.........................................................................................13 3.4.3 任務(wù)的狀態(tài).........................................................................................14

3.5 就緒任務(wù)的管理...................................................................................15 3.6 任務(wù)調(diào)度...............................................................................................17

3.6.1 任務(wù)搶占.............................................................................................17 3.6.2 輪轉(zhuǎn)調(diào)度.............................................................................................18 3.6.3 調(diào)度時(shí)機(jī).............................................................................................19 3.6.4 調(diào)度實(shí)現(xiàn).............................................................................................19

3.7 上下文切換...........................................................................................20

四、工作總結(jié)......................................................................................................2

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《嵌入式技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

一、嵌入式系統(tǒng)簡介 1.1嵌入式系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)

嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operation System，EOS）是一種“嵌入機(jī)械或電氣系統(tǒng)內(nèi)部、具有專屬功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，通常要求實(shí)時(shí)計(jì)算性能。被嵌入的系統(tǒng)通常是包含硬件和機(jī)械部件的完整設(shè)備。相反，通用計(jì)算機(jī)如個(gè)人計(jì)算機(jī)則設(shè)計(jì)靈活，以滿足廣大終端用戶的需求。現(xiàn)在常見的很多設(shè)備都采用嵌入式系統(tǒng)控制。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。嵌入式系統(tǒng)與對象系統(tǒng)密切相關(guān)，其主要技術(shù)發(fā)展方向是滿足嵌入式應(yīng)用要求，不斷擴(kuò)展對象系統(tǒng)要求的外圍電路(如ADC、DAC、PWM、日歷時(shí)鐘、電源監(jiān)測、程序運(yùn)行監(jiān)測電路等)，形成滿足對象系統(tǒng)要求的應(yīng)用系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，要不斷向計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展。因此，可以把定義中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)引伸成，滿足對象系統(tǒng)要求的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。“嵌入性”、“專用性”與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)基本要素。對象系統(tǒng)則是指嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主系統(tǒng)。另外，在理解嵌入式系統(tǒng)定義時(shí)，不要與嵌入式設(shè)備相混淆。嵌入式設(shè)備是指內(nèi)部有嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品、設(shè)備，例如，內(nèi)含單片機(jī)的家用電器、儀器儀表、工控單元、機(jī)器人、手機(jī)、PDA等。

嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)與定義不同，它是由定義中的三個(gè)基本要素衍生出來的。不同的嵌入式系統(tǒng)其特點(diǎn)會(huì)有所差異。與“嵌入性”的相關(guān)特點(diǎn)：由于是嵌入到對象系統(tǒng)中，必須滿足對象系統(tǒng)的環(huán)境要求，如物理環(huán)境(小型)、電氣/氣氛環(huán)境(可靠)、成本(價(jià)廉)等要求的特點(diǎn)。與“專用性”的相關(guān)特點(diǎn)：軟、硬件的裁剪性。滿足對象要求的最小軟、硬件配置等。與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的相關(guān)特點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)必須是能滿足對象系統(tǒng)控制要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。與上兩個(gè)特點(diǎn)相呼應(yīng)，這樣的計(jì)算機(jī)必須配置有與對象系統(tǒng)相適應(yīng)的接口電路。

目前，已推出一些應(yīng)用比較成功的EOS產(chǎn)品系列。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及EOS的微型化和專業(yè)化，EOS開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強(qiáng)功能方向發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。EOS是相對于一般操作系統(tǒng)而言的，它除具備了一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)調(diào)度、同步機(jī)制、中斷處理、文件功能等外，還有以下特點(diǎn)：

(1)可裝卸性。開放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。

(2)強(qiáng)實(shí)時(shí)性。EOS實(shí)時(shí)性一般較強(qiáng)，可用于各種設(shè)備控制當(dāng)中。(3)統(tǒng)一的接口。提供各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口。

(4)操作方便、簡單、提供友好的圖形GUI，圖形界面，追求易學(xué)易用。

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《嵌入式技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

(5)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP協(xié)議及其它協(xié)議，提供TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口，為各種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備預(yù)留接口.(6)強(qiáng)穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運(yùn)行就不需要用戶過多的干預(yù)，這就要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的EOS具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口一般不提供操作命令，它通過系統(tǒng)調(diào)用命令向用戶程序提供服務(wù)。

(7)固化代碼。在嵌入系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的ROM中。輔助存儲(chǔ)器在嵌入式系統(tǒng)中很少使用，因此，嵌入式操作系統(tǒng)的文件管理功能應(yīng)該能夠很容易地拆卸，而用各種內(nèi)存文件系統(tǒng).(8)更好的硬件適應(yīng)性，也就是良好的移植性.1.2嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成

嵌入式系統(tǒng)按形態(tài)可分為設(shè)備級(工控機(jī))、板級(單板、模塊)、芯片級(MCU、SoC)。嵌入式系通常由嵌入式處理器、外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等幾大部分組成。嵌入式系統(tǒng)與對象系統(tǒng)密切相關(guān)，其主要技術(shù)發(fā)展方向是滿足嵌入式應(yīng)用要求，不斷擴(kuò)展對象系統(tǒng)要求的外圍電路(如ADC、DAC、PWM、日歷時(shí)鐘、電源監(jiān)測、程序運(yùn)行監(jiān)測電路等)，形成滿足對象系統(tǒng)要求的應(yīng)用系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，要不斷向計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展。

(1)嵌入式處理器

嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件。嵌入式處理器與通用處理器的最大不同點(diǎn)在于其大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中。它通常把通用計(jì)算機(jī)中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，并具有高效率、高可靠性等特征。嵌入式處理器大概可分為兩類。一類是普通微處理器：使用獨(dú)立的集成電路存儲(chǔ)器和外設(shè)。另一類是單片機(jī)：具有片上外設(shè)，降低了功耗、尺寸和成本。嵌入式系統(tǒng)的軟件是為某種應(yīng)用定制的，而不是像個(gè)人計(jì)算機(jī)那樣的由終端用戶安裝的商品，因此可以使用各種不同的基本CPU架構(gòu)：既有范紐曼型架構(gòu)也有不同程度的哈佛結(jié)構(gòu)；既有RISC也有非精簡指令集處理器；字長從4位到64位甚至更高，當(dāng)然最典型的仍然是8/16位。多數(shù)架構(gòu)由幾家不同的公司生產(chǎn)，使用了大量不同的變量和類型。嵌入式系統(tǒng)也會(huì)使用通用型微處理器，但比單片機(jī)需要更多外圍電路。大的硬件廠商會(huì)推出自己的嵌入式處理器，因而現(xiàn)今市面上有1000多種嵌入式處理器芯片，其中使用最為廣泛的有ARM、MIPS、PowerPC、MC6800等。

SoC是一種常見的為超大批量嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可配置陣列。它在單個(gè)芯片內(nèi)包含了多處理器、乘法器、緩存和接口，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)；通過特定用途集成電路或現(xiàn)場可編程門陣列來實(shí)現(xiàn)。

（2）嵌入式主板

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嵌入式主板一般理解為嵌入在設(shè)備里面做控制、數(shù)據(jù)處理使用的CPU板，也就是設(shè)備的“大腦”。嵌入式到設(shè)備里面，當(dāng)然就會(huì)對主板的體積以及功耗（嵌入式主板的散熱問題）有比較嚴(yán)格的要求。所以一般來講嵌入式主板會(huì)具備尺寸小、高集成度、低功耗等特性。目前嵌入式主板比較常見的一般有兩大類：基于X86的嵌入式主板(一般使用INTEL、威盛、AMD或其他產(chǎn)家的X86芯片如：臺(tái)灣RDC、臺(tái)灣ICOP等等)；基于RISC的ARM 嵌入式主板（由ARM公司授權(quán)生產(chǎn)，每個(gè)芯片產(chǎn)家各有自己特殊的功能）。嵌入式的ARM板一般都是板載CPU，而基于x86 CPU的主板則不一定。基于RISC 的ARM板一般都是根據(jù)產(chǎn)品的要求做具體設(shè)計(jì)，所以主板在尺寸外觀上面通常沒有做定義。

PC/104和PC/104+是小型、小批量嵌入式強(qiáng)固系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)之一，大多基于x86架構(gòu)；通常比標(biāo)準(zhǔn)PC要小，而比多數(shù)簡單的8/16位嵌入式系統(tǒng)要大；使用MSDOS、Linux、NetBSD，或?qū)崟r(shí)嵌入式操作系統(tǒng)如MicroC/OS-II、QNX、VxWorks。有時(shí)這些主板也會(huì)使用非x86處理器。在某些應(yīng)用中，小巧、高效并非主要關(guān)注點(diǎn)，因而可以使用與x86型PC主板兼容的部件。VIA EPIA系列板卡則可以彌補(bǔ)這個(gè)空缺，它兼容PC但是高度集成、體積較小，或提供其他對嵌入式工程師很有吸引力的特性。這種方法的好處是低成本商品也可以使用通用的軟件開發(fā)工具。用這種方法構(gòu)建的系統(tǒng)仍然是嵌入式系統(tǒng)，因?yàn)樗度朐谳^大的設(shè)備中、用于滿足單一用途。例如ATM和電子游戲機(jī)，它們都包含了針對各自應(yīng)用的代碼。

多數(shù)嵌入式主板都不是圍繞PC設(shè)計(jì)的，也不使用ISA或PCI總線。如果采用SoC處理器，用標(biāo)準(zhǔn)總線連接分立組件就不是上策，此外軟硬件開發(fā)環(huán)境都可能會(huì)很不一樣。一種常用的設(shè)計(jì)模式是采用小型系統(tǒng)模塊——也許只有商務(wù)卡片大小，容納高密度的BGA芯片如ARM處理器和外設(shè)、用于存儲(chǔ)的外部閃存、作為內(nèi)存的DRAM。模塊廠商通常會(huì)提供引導(dǎo)軟件和操作系統(tǒng)選項(xiàng)，一般包括Linux和一些實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。這些模塊由熟悉專業(yè)測試方法的組織大批量生產(chǎn)，配合較小批量的、帶特殊應(yīng)用外設(shè)的定制主板使用。

（3）外圍設(shè)備

外圍設(shè)備是指在一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中，除了嵌入式處理器以外用于完成存儲(chǔ)、通信、調(diào)試、顯示等輔助功能的其它部件。根據(jù)外圍設(shè)備的功能可以分為存儲(chǔ)器、接口和人機(jī)交互。嵌入式系統(tǒng)通過外設(shè)與外部通信串行，包括通信接口：RS-232、RS-

422、RS-485等；同步串行通信接口：I2C、SPI、ESSI等；USB；多媒體卡：SD卡、CF卡等；網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)、LonWorks等；現(xiàn)場總線：CAN總線、LIN總線、PROFIBUS等；定時(shí)器：PLL、捕獲比較模塊和時(shí)間處理單元；分立IO：GPIO；模擬-數(shù)字/數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換(ADC/DAC)；調(diào)試接口：JTAG、ISP、ICSP、BDM端口、BITP、DP9端口等。

（4）嵌入式操作系統(tǒng)

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《嵌入式技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

在大型嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，為了使嵌入式開發(fā)更方便、快捷，需要具備一種穩(wěn)定、安全的軟件模塊集合，用以管理存儲(chǔ)器分配、中斷處理、任務(wù)間通信和定時(shí)器響應(yīng)，以及提供多任務(wù)處理等，即嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)的引入大大的提高了嵌入式系統(tǒng)的功能，方便了應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，但同時(shí)占用了寶貴的嵌入式系統(tǒng)資源。一般在比較大型或需要多任務(wù)的應(yīng)用場合才考慮使用嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)常常需要有實(shí)時(shí)要求，所以嵌入式操作系統(tǒng)往往又是“實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”。早期的嵌入式系統(tǒng)幾乎都用于控制目的，從而或多或少都有些實(shí)時(shí)要求，所以從前“嵌入式操作系統(tǒng)”實(shí)際上是“實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”的代名詞。今年來由于手持式計(jì)算機(jī)和掌上電腦等設(shè)備的出現(xiàn)，也有了不帶實(shí)時(shí)要求的嵌入式系統(tǒng)。另外一方面，由于CPU速度的提高，一些原先認(rèn)為是“實(shí)時(shí)”的反應(yīng)速度現(xiàn)在已經(jīng)很普遍了。這樣，一些原先需要在“實(shí)時(shí)”操作系統(tǒng)上才能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用，現(xiàn)在已不難在常的操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。在這樣的背景下，“嵌入式操作系統(tǒng)”和“實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”就成了不同的概念名詞。

常見的嵌入式操作系統(tǒng)有： Android、Firefox OS、iPhone OS、uC/OS、uCLinux、VxWorks、pSOS、Nucleus、PalmOS、Windows CE、Windows XP Embedded、Windows Vista Embedded、嵌入式Linux、ECOS、QNX、Lynx、Symbian、Arm-Linux等。

(5)應(yīng)用軟件

嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是針對特定的實(shí)際專業(yè)領(lǐng)域，基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺(tái)，并能完成用戶的預(yù)期任務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件。用戶的任務(wù)可能有時(shí)間和精度的要求。有些應(yīng)用軟件需要嵌入操作系統(tǒng)的支持，但在簡單的場合下不需要專門的操作系統(tǒng)。由于嵌入式應(yīng)用軟件對成本十分敏感，因此，為減少系統(tǒng)成本，除了精簡每個(gè)硬件單元的成本外，應(yīng)盡可能的減少應(yīng)用軟件的資源消耗，盡可能的優(yōu)化。

1.3嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

嵌入式計(jì)算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計(jì)算機(jī),一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了5-10個(gè)嵌入式微處理器。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，其應(yīng)用領(lǐng)域可以包括：工業(yè)控制：業(yè)過程控制、數(shù)字機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測、石油化工系統(tǒng)；交通管理：在車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動(dòng)定位終端已經(jīng)在各種運(yùn)輸行業(yè)獲得了成功的使用；信息家電：這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化將引領(lǐng)人們的生活步入一個(gè)嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在這些設(shè)備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。家庭智能管理系統(tǒng)：水、電、煤氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控

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《嵌入式技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實(shí)現(xiàn)更高，更準(zhǔn)確和更安全的性能；POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)：公共交通無接觸智能卡(Contactless Smartcard, CSC)發(fā)行系統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動(dòng)售貨機(jī)，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活，到時(shí)手持一卡就可以行遍天下。環(huán)境工程與自然：水文資料實(shí)時(shí)監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復(fù)雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)測。軍事領(lǐng)域：戰(zhàn)機(jī)、火控系統(tǒng)、導(dǎo)彈、火箭。

1.4嵌入式系統(tǒng)的工具鏈

工具對工程師設(shè)計(jì)開發(fā)的成功所起的決定性因素也在提高。應(yīng)用越來越復(fù)雜，工具的選擇也越來越重要。現(xiàn)在市場上有些工具是免費(fèi)的，也有很多商業(yè)工具。無論是免費(fèi)的還是商業(yè)的，工具的好壞往往會(huì)影響整個(gè)工程的最終結(jié)果。現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具非常多樣化，市場分散。目前據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界嵌入式處理器的品種數(shù)已經(jīng)超過1000多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30多個(gè)系列，在其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)環(huán)境也非常多樣化，包括VxWorks、QNX、Linux、Nuclears、WinCE等等。不僅各種操作系統(tǒng)有各自的開發(fā)工具，在同一系統(tǒng)下不同的開發(fā)階段也有不同的開發(fā)工具。如在用戶的目標(biāo)板開發(fā)初期，需要硬件仿真器來調(diào)試硬件系統(tǒng)和基本的驅(qū)動(dòng)程序，在調(diào)試應(yīng)用程序階段使用交互式的開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件調(diào)試，在測試階段需要專門的測試軟件進(jìn)行功能和性能的測試等等。對于設(shè)計(jì)人員來說，要掌握、駕馭這樣龐大的開發(fā)體系是一件非常困難的事情，而且編程的復(fù)雜度相當(dāng)大。

在選擇工具時(shí)，主要需要注意以下幾個(gè)方面：編譯器的性能和穩(wěn)定性、代碼覆蓋、仿真(不僅是對CPU的仿真，還有對其他硬件和設(shè)備的仿真)。工具鏈,一般由編譯器、連接器、解釋器和調(diào)試器組成，在嵌入式開發(fā)中一般指交叉工具鏈。在嵌入式開發(fā)中，往往在機(jī)器A中使用工具鏈生成可執(zhí)行程序，而在機(jī)器B中執(zhí)行程序。而機(jī)器A和機(jī)器B的指令系統(tǒng)往往不同，常見的是利用x86機(jī)器上的工具鏈開發(fā)基于ARM或MIPS的嵌入式系統(tǒng)。工具鏈的構(gòu)成往往與目標(biāo)對象和使用工具鏈的操作系統(tǒng)平臺(tái)有關(guān)。通常構(gòu)建交叉工具鏈有如下三種方法：（1）分步編譯和安裝交叉編譯工具鏈所需要的庫和源代碼，最終生成交叉編譯工具鏈。該方法相對比較困難，適合想深入學(xué)習(xí)構(gòu)建交叉工具鏈的讀者。如果只是想使用交叉工具鏈，建議使用下列的方法二構(gòu)建交叉工具鏈。（2）通過諸如Crosstool等腳本工具來實(shí)現(xiàn)一次編譯，生成交叉編譯工具鏈。該方法相對要簡單許多，并且出錯(cuò)的機(jī)會(huì)也非常少，建議大多數(shù)情況下使用該方法構(gòu)建交叉編譯工具鏈。（3）直接通過網(wǎng)上下載已經(jīng)制作好的交叉編譯工具鏈。該方法的優(yōu)點(diǎn)不用多說，當(dāng)然是簡單省事，但該方法有一定的弊端就是局限性太大，因?yàn)楫吘故莿e人構(gòu)建好的，也就是固定的，沒有靈活性，所以構(gòu)建所用的庫以及編譯器的版本也許并不適合6/ 22

《嵌入式技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告

你要編譯的程序，同時(shí)也許會(huì)在使用時(shí)出現(xiàn)許多莫名其妙的錯(cuò)誤，建議慎用此方法。

對于新手而言，直接下載一些廠商提供的集成開發(fā)環(huán)境(IDE),能夠快速入手嵌入式開發(fā)。常用的IDE有Keil MDK、Xilinx ISE、Xilinx EDK、TKStudioIDE、Atmel的AVR Studio(for AVR以及AVR32)、Microchip的MPLab(for PIC、PIC18與dsPIC等)、Aiji的EDS(for ARM)，南京萬利的MedWin(for 8051)、IAR Embedded Workbench等。“整體解決方案是毒藥”，我們使用IDE但是不要迷信整體解決方案。

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具的發(fā)展已經(jīng)有二十多年的歷史，目前開放性和開放源碼成為一股強(qiáng)大的潮流，推動(dòng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)向前發(fā)展，傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具已不能適應(yīng)這一潮流。最新的發(fā)展趨勢是，使用Eclipse開放源碼集成化開發(fā)環(huán)境(IDE)平臺(tái)，采用插件技術(shù)，在這樣的平臺(tái)基礎(chǔ)上擴(kuò)展許多開發(fā)工具套件。越來越多的嵌入式系統(tǒng)軟件供應(yīng)商將Eclipse平臺(tái)作為自身工具的基礎(chǔ)，推出個(gè)性化的開發(fā)工具套件，除提供標(biāo)準(zhǔn)的編譯器、編輯器、調(diào)試器，還提供增強(qiáng)的操作系統(tǒng)內(nèi)核級調(diào)試手段和高級的系統(tǒng)分析工具，如內(nèi)存泄漏檢測、系統(tǒng)性能監(jiān)控等。總之，嵌入式開發(fā)工具將向高度集成、編譯優(yōu)化、具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可視化建模、仿真和驗(yàn)證功能方向發(fā)展。

1.5嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域，技術(shù)發(fā)展的最新趨勢可以從企業(yè)層面、平臺(tái)層面和部件層面分別觀察，其核心是以盡可能快的速度、盡可能低的成本來滿足迅速變化的市場需求。（1）以往，嵌入式軟件開發(fā)的技術(shù)問題主要是在工程師和開發(fā)團(tuán)隊(duì)的層面來解決。不同的工程師和開發(fā)項(xiàng)目之間可以共享的資源并沒有得到足夠的重視和利用，這是業(yè)界經(jīng)常說的一個(gè)問題—制造每輛汽車都必須從輪子開始。共享資源、提高軟件部件的可重用性，這是整個(gè)軟件業(yè)界幾十年來的普遍趨勢，只是這個(gè)趨勢在嵌入式軟件領(lǐng)域的步伐比企業(yè)軟件慢了不少。隨著DSO(Device Software Optimization，設(shè)備軟件優(yōu)化)概念的提出，嵌入式軟件的可重用性將會(huì)得到快速提高。這就是嵌入式軟件在企業(yè)層面的主流趨勢。（2）從開發(fā)平臺(tái)層面來看，開放已經(jīng)成為一種主流思想，對于開放系統(tǒng)首先會(huì)讓人想到的就是Linux。不過，開放本身不是一種技術(shù)，而是一種包容先進(jìn)技術(shù)的思路和方法。新技術(shù)往往是從封閉開始，通過走向開放而發(fā)揮更大的價(jià)值。（3）從部件層面來看，最主流的趨勢是多核技術(shù)的興起。這個(gè)趨勢從處理器芯片巨頭的動(dòng)向可以一目了然。對于嵌入式軟件工程師來講，采用開放、高效并且能夠讓自己不斷積累開發(fā)成果的開發(fā)平臺(tái)與工具，讓自己能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品功能特性的開發(fā)，而不是花費(fèi)太多精力去做維護(hù)工具和基礎(chǔ)性、重復(fù)性的功能開發(fā)。

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二、嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實(shí)踐

目前從事嵌入式開發(fā)的主要有兩類人。一類是學(xué)電子工程、通信工程等偏硬件專業(yè)出身的人，他們主要是搞硬件設(shè)計(jì)，需要開發(fā)一些與硬件關(guān)系最密切的最底層軟件:BootLoader、Board SupportPackage(像PC的BIOS一樣，往下驅(qū)動(dòng)硬件，往上支持操作系統(tǒng)），最初級的硬件驅(qū)動(dòng)程序等。他們的優(yōu)勢是對硬件原理非常清楚，不足是他們更擅長定義各種硬件接口，但對復(fù)雜軟件系統(tǒng)往往力不從心（例如嵌入式操作系統(tǒng)原理和復(fù)雜應(yīng)用軟件等）。另一類是學(xué)軟件、計(jì)算機(jī)專業(yè)出身的人，主要從事嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開發(fā)。如果我們學(xué)軟件的人對硬件原理和接口有較好的掌握，我們完全也可寫B(tài)SP和硬件驅(qū)動(dòng)程序。嵌入式硬件設(shè)計(jì)完后，各種功能就全靠軟件來實(shí)現(xiàn)了，嵌入式設(shè)備的增值很大程度上取決于嵌入式軟件，這占了嵌入式系統(tǒng)的最主要工作。目前有很多公司將硬件設(shè)計(jì)包給了專門的硬件公司，稍復(fù)雜的硬件都交給臺(tái)灣或國外公司設(shè)計(jì)，國內(nèi)的硬件設(shè)計(jì)力量很弱，很多嵌入式公司自己只負(fù)責(zé)開發(fā)軟件，因?yàn)楣径贾溃度胧疆a(chǎn)品的差異很大程度在軟件上，在軟件方面是最有“花頭”可做的，所以搞軟件的人完全不用擔(dān)心我們在嵌入式市場上的用武之地，越是智能設(shè)備越是復(fù)雜系統(tǒng)，軟件越起關(guān)鍵作用，而且這是目前的趨勢。

中國的學(xué)生能夠在大學(xué)相關(guān)課程中充分對MCU基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，這已經(jīng)走在了很多國家(甚至包括日本)的前面。但中國新一代工程師面對的主要問題是如何去積累經(jīng)驗(yàn)。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)通常是硬件和軟件同時(shí)進(jìn)行的，其在開發(fā)過程中出現(xiàn)不良狀況的原因有可能是硬件或是軟件，有時(shí)甚至可能是兩者同時(shí)發(fā)生故障。在這樣的狀況下，就要求從事硬件的技術(shù)人員要相當(dāng)程度的懂得軟件，從事軟件的技術(shù)開發(fā)人員也要在一定程度上懂得硬件。另外，目前該行業(yè)存在最終產(chǎn)品的壽命較短的情況，這就意味著每年都有必要開發(fā)新的產(chǎn)品。但是從初級階段進(jìn)行開發(fā)，需要花費(fèi)大量的開發(fā)成本及開發(fā)時(shí)間。因此，有效地歸納總結(jié)現(xiàn)有的開發(fā)成果，并有效地投入新開發(fā)中加以利用是十分重要的。

很多工程師在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的時(shí)候往往選擇最底層的工具，把絕大部分的時(shí)間都花在了底層的細(xì)節(jié)，而往往忽視了創(chuàng)新性和系統(tǒng)級的把握。工程師無論是為了自身的發(fā)展還是為了所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的競爭力，這兩點(diǎn)其實(shí)都是至關(guān)重要的。

首先是“工欲善其事，必先利其器”，若有條件要盡可能采用更快更強(qiáng)的工具進(jìn)行開發(fā)。其次是“磨刀不誤砍柴工”，要盡可能挖掘集成開發(fā)軟件中的資源，如花些時(shí)間去了解許多實(shí)用輔助軟件，如DMA、Cache和片內(nèi)帶寬分析工具等。同時(shí)，在至少一個(gè)領(lǐng)域中具有深入的技術(shù)知識(shí)。工程師能夠分析問題或是編寫程序是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，他們還要能夠利用自己的知識(shí)完成獨(dú)特創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。所以，工程師要體現(xiàn)自身價(jià)值，必須有系統(tǒng)性的眼光，能夠進(jìn)行有創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。在這種情況下，工程師們更多的應(yīng)該從底層的編程細(xì)節(jié)中脫身，讓工具去處理那些“常

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規(guī)”事務(wù)，而工程師本身就可以專注于自己的設(shè)計(jì)或研究領(lǐng)域，從更高的角度來看待自己在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，而不是只見樹木，不見森林。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

我所在的小組的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，基于ZedBoard-Zynq7000的μC/OS-III代碼的分析和調(diào)試，重點(diǎn)分析μC/OS-III操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度機(jī)制。

3.1ZedBoard-Zynq7000介紹

ZedBoard是一款基于賽靈思Zynq-7000可擴(kuò)展處理平臺(tái)(EPP)的低成本開發(fā)板，也是行業(yè)首款面向廣大開源小區(qū)的Zynq-7000 EP可擴(kuò)展處理平臺(tái)開發(fā)工具包。開發(fā)板為基于Linux、安卓、Windows或其它操作系統(tǒng)/實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了所需的一切。另外，該平臺(tái)提供數(shù)款擴(kuò)展連接器，便于用戶訪問處理系統(tǒng)和可編程邏輯。Zynq-7000 EPP緊密集成了ARM?處理系統(tǒng)和7系列可編程邏輯，充分利用它們的優(yōu)勢，并結(jié)合ZedBoard可以開發(fā)出獨(dú)樹一幟且功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)。

圖一：ZedBoard-Zynq7000 Zynq7000系列是基于Xilinx的可編程SOC架構(gòu)，集成了一個(gè)雙核的ARM? Cortex?-A9 處理器，一個(gè)Xilinx可編程邏輯(PL)。Zynq7000集成有仿真芯片，提供了板載USB-JTAG編程、USB-UART，方便開發(fā)者進(jìn)行調(diào)試。

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圖二：Zynq-7000 AP SoC系統(tǒng)框架

3.2軟件的安裝設(shè)置

（1）安裝UART驅(qū)動(dòng)。目前只有32位版本的，在windows 7以下可安裝。在windows 8安裝失敗。

（2）安裝Vivado Design Suite.選擇默認(rèn)安裝即可。

（3）uCOS-III項(xiàng)目的構(gòu)建。Micrium-ZC702-uCOS-III源碼壓縮包中有“Micrium ZC702 uCOS-III Readme.pdf”說明書。打開Xilinx SDK,安裝說明書里面的步驟一步一步進(jìn)行配置即可完成uCOS-III 項(xiàng)目的構(gòu)建。

3.3main函數(shù)分析

結(jié)合《Micrium-uCOS-III-UserManual》對代碼進(jìn)行靜態(tài)分析，最好的方法是找到程序入口函數(shù)main（ZC702_uCOSIIIApplicationapp.c），然后在main函數(shù)內(nèi)逐行代碼分析從而對程序的流程有一個(gè)大體的了解。在分析過程中碰到關(guān)鍵或感興趣的函數(shù)或結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步跟入分析。

intmain(void){ OS_ERR os_err;

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Xil_DCacheDisable();//關(guān)數(shù)據(jù)cache

Xil_ICacheDisable();//關(guān) instruction cache

Reset_Handler();/* Scatter loading is complete.*/ /* Now the caches can be activated.*/

BSP_BranchPredictorEn();/* Enable branch prediction.*/

BSP_L2C310Config();/* Configure the L2 cache controller.*/

BSP_CachesEn();/* Enable L1 I&D caches + L2 unified cache.*/

CPU_Init();/* Initialize the uC/CPU services */

BSP_Init();

OSInit(&os_err);/* Initialize uC/OS-III.*/

OSTaskCreate((OS_TCB *)&AppTaskStartTCB,//任務(wù)控制塊 /* Create the start task */(CPU_CHAR *)“Startup Task”,(OS_TASK_PTR)AppTaskStart,//任務(wù)地址(void *)0,(OS_PRIO)APP_CFG_TASK_START_PRIO,(CPU_STK *)&AppTaskStartStk[0],(CPU_STK_SIZE)APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE / 10u,(CPU_STK_SIZE)APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE,(OS_MSG_QTY)0u,(OS_TICK)0u,(void *)0,(OS_OPT)(OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR),(OS_ERR *)&os_err);

OSStart(&os_err);/* Start multitasking(i.e.give control to uC/OS-III).*/

for(;;){

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} } 對main函數(shù)內(nèi)調(diào)用的一些函數(shù)和結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步分析，可知OS_TCB（ZC702_uCOSIIIuCOS-IIISourceos.h）是系統(tǒng)用于表示一個(gè)任務(wù)的結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一。OSInit（ZC702_uCOSIIIuCOS-IIISourceos_core.c)函數(shù)是值得重點(diǎn)看的函數(shù)。main->OSInit->OS_IdleTaskInit,通過調(diào)用OS_IdleTaskInit的調(diào)用創(chuàng)建了系統(tǒng)的一個(gè)名叫“uC/OS-III Idle Task”的任務(wù)，其優(yōu)先級值為31。這個(gè)任務(wù)相應(yīng)執(zhí)行的函數(shù)，基本沒有做任何操作，簡單對OSIdleTaskCtr、OSStatTaskCtr兩個(gè)系統(tǒng)計(jì)數(shù)進(jìn)行增加。OSIdleTaskHook()是用戶可以自定義的函數(shù)，uCOS-III代碼中有大量這種Hook函數(shù)，方便用戶進(jìn)行功能擴(kuò)展。當(dāng)然用戶也可直接對任意代碼進(jìn)行修改，但是對系統(tǒng)Hook函數(shù)進(jìn)行重寫能夠很好地保持原有uCOS-III系統(tǒng)的完整性。

void OS_IdleTask(void *p_arg){ ??

while(DEF_ON){

CPU_CRITICAL_ENTER();

OSIdleTaskCtr++;#if OS_CFG_STAT_TASK_EN > 0u

OSStatTaskCtr++;#endif

CPU_CRITICAL_EXIT();

OSIdleTaskHook();/* Call user definable HOOK */

} } main->OSInit->OS_TickTaskInit創(chuàng)建了一個(gè)名叫“uC/OS-III Tick Task”的任務(wù)（優(yōu)先級為10），任務(wù)的創(chuàng)建都得通過OSTaskCreate來創(chuàng)建，main函數(shù)中又創(chuàng)建“Startup Task”任務(wù)。這三個(gè)任務(wù)對應(yīng)的運(yùn)行函數(shù)內(nèi)都包含了while死循環(huán)，因此系統(tǒng)運(yùn)行起來后至少有三個(gè)任務(wù)，分別是Idle任務(wù)、Tick任務(wù)、Startup任務(wù)。

3.4任務(wù)管理

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μC/OS-III支持多任務(wù)，理論上可以支持任意多個(gè)任務(wù)，但實(shí)際通常受限于系統(tǒng)內(nèi)存的多少。所有任務(wù)管理都是基于OS_TCB結(jié)構(gòu)來進(jìn)行的，接下來我們詳細(xì)分析OS_TCB的定義（uCOS-IIISourceos.h），可知一個(gè)任務(wù)有優(yōu)先級、狀態(tài)、堆棧，下面分別予以介紹。

3.4.1 任務(wù)優(yōu)先級

μC/OS-III的優(yōu)先級共有32個(gè)（0-31），數(shù)值越小優(yōu)先級越高，一般地優(yōu)先級0和31保留給系統(tǒng)使用。中斷處理任務(wù)的優(yōu)先級最高，空閑任務(wù)的優(yōu)先級最低。

圖三：μC/OS-III任務(wù)優(yōu)先級

3.4.2 任務(wù)的堆棧

在利用OSTaskCreate創(chuàng)建新任務(wù)前，必須先創(chuàng)建好任務(wù)堆棧，如Startup任務(wù)就用如下代碼來分配堆棧:

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static CPU_STK

AppTaskStartStk[APP_CFG_TASK_START_STK_SIZE]； 堆棧主要的大小是可以由用戶自己定義（需考慮任務(wù)里函數(shù)的嵌套層數(shù)和局部變量占用空間多少。另外在嵌入式開發(fā)中，應(yīng)盡可能避免遞歸的調(diào)用），堆棧是向下增長的。堆棧溢出（這里的溢出是指堆棧空間不夠用）是操作系統(tǒng)必須考慮的問題，μC/OS-III有三種解決方法:(1)利用內(nèi)存管理單元(MMU)或內(nèi)存保護(hù)單位(MPU)；(2)利用某些CPU提供的堆棧溢出檢測功能；（3）基于軟件實(shí)現(xiàn)的堆棧溢出檢測。前兩者都依賴于硬件提供該功能。

圖四：μC/OS-III堆棧結(jié)構(gòu)

3.4.3 任務(wù)的狀態(tài)

OS_TCB結(jié)構(gòu)中的TaskState表示任務(wù)的狀態(tài)。在μC/OS-III中，從用戶的角度來看任務(wù)有五個(gè)狀態(tài)：靜止（Dormant）、就緒（Ready）、運(yùn)行（Running）、掛起（Pending）、中斷（Inrerrupted）。任務(wù)的狀態(tài)是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的，構(gòu)造好OS_TCB結(jié)構(gòu)后，此時(shí)任務(wù)處于靜止?fàn)顟B(tài)，OSTaskCreate函數(shù)中調(diào)用OS_TaskInitTCB函數(shù)將任務(wù)狀態(tài)設(shè)為OS_TASK_STATE_RDY并調(diào)用OS_RdyListInsertTail將任務(wù)插入相應(yīng)優(yōu)先級的就緒隊(duì)列中。

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圖五：任務(wù)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

3.5就緒任務(wù)的管理

任務(wù)在運(yùn)行前都處于就緒狀態(tài)或中斷狀態(tài)，CPU的調(diào)度基本上就是以某種策略從所有就緒任務(wù)中挑選一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。μC/OS-III利用一個(gè)就緒優(yōu)先級位圖和一個(gè)就緒隊(duì)列表來管理就緒任務(wù)。

OSInit->OS_PrioInit()中對任務(wù)優(yōu)先級位圖表進(jìn)行了初始化。μC/OS-III 有OS_CFG_PRIO_MAX優(yōu)先級(見os_cfg.h)，優(yōu)先級值越小表示優(yōu)先級越高。優(yōu)先級0表示最高級別，優(yōu)先級OS_CFG_PRIO_MAX-1最低（在本實(shí)驗(yàn)中OS_CFG_PRIO_MAX=32）.如果某個(gè)優(yōu)先級上存在就緒的任務(wù),那么就在位圖表中相應(yīng)的位設(shè)置為1，否則設(shè)置為0.位圖寬度可以是8bit、16bit、32bit,這樣依賴于CPU_DATA的值即依賴所用CPU的特性（本實(shí)驗(yàn)中是32bit，優(yōu)先級總數(shù)為

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32，因此位圖大小為32*1）。查找最高就緒的優(yōu)先級，只需在優(yōu)先級位圖中找第一不為0的bit。

OS_PRIO OS_PrioGetHighest(void){ CPU_DATA *p_tbl;OS_PRIO prio;prio =(OS_PRIO)0;p_tbl = &OSPrioTbl[0];while(*p_tbl ==(CPU_DATA)0){

prio += DEF_INT_CPU_NBR_BITS;)p_tbl++;} prio +=(OS_PRIO)CPU_CntLeadZeros(*p_tbl);return(prio);}

圖六：就緒優(yōu)先級位圖

就緒列表實(shí)際上是一包含OS_CFG_PRIO_MAX個(gè)OS_RDY_LIST（見os.h）類型實(shí)體的數(shù)組(OSRdyList[])。OS_RDY_LIST實(shí)體包含三個(gè)成員：Entries、TailPtr、HeadPtr。Entries表示該優(yōu)先級別上任務(wù)個(gè)數(shù)，TailPtr和HeadPt用于創(chuàng)建包含該所有優(yōu)先級別上的就緒任務(wù)的雙向鏈表。代碼中包含了OS_RdyListInit()、16/ 22

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OS_RdyListInsert()、OS_RdyListInsertHead()、OS_RdyListInsertTail()、OS_RdyListMoveHeadToTail()、OS_RdyListRemove()等函數(shù)用于操作就緒列表。

圖七：任務(wù)創(chuàng)建后加入就緒列表

3.6 任務(wù)調(diào)度

3.6.1 任務(wù)搶占

在μC/OS-III中，任務(wù)調(diào)度器（scheduler）即分發(fā)器（dispatcher）負(fù)責(zé)任務(wù)的調(diào)度。μC/OS-III使用基于優(yōu)先級、搶占式的調(diào)度策略。搶占是指當(dāng)由于某種原因使更高優(yōu)先級任務(wù)變成就緒狀態(tài)（較當(dāng)前任務(wù)），那么調(diào)度器立即將CPU分別給該更高優(yōu)先級任務(wù)，而當(dāng)前任務(wù)變成掛起狀態(tài)。類似地，當(dāng)中斷服務(wù)程序（ISR）將一個(gè)處于掛起狀態(tài)的更高優(yōu)先級任務(wù)喚醒時(shí)，當(dāng)前被中斷的任務(wù)保持掛起狀態(tài)，被喚醒的那個(gè)更高優(yōu)先級任務(wù)得到執(zhí)行。如圖八，是一種直接的搶占方式，μC/OS-III還支持一種較Post Defferd即延時(shí)的搶占方式(圖九)。延時(shí)搶占方式，多一步ISR Handler（在操作系統(tǒng)中被稱為中斷軟處理，主要目的是減少關(guān)中斷的時(shí)間）用于處理在ISR（中斷硬處理）中來不及處理事情。

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圖八：任務(wù)搶占

圖九：帶延遲處理的任務(wù)搶占

3.6.2輪轉(zhuǎn)調(diào)度

如果未開啟輪轉(zhuǎn)策略，正在執(zhí)行的任務(wù)除非主動(dòng)放棄執(zhí)行（包括等待某些時(shí)間、或者調(diào)用睡眠函數(shù)）或者被搶占，那么同級別的任務(wù)得等到該任務(wù)執(zhí)行完采用機(jī)會(huì)執(zhí)行。當(dāng)同一個(gè)優(yōu)先級上有兩個(gè)以上就緒任務(wù)時(shí)，μC/OS-III 采用時(shí)間片策略使得該優(yōu)先級上所有任務(wù)得到依次輪轉(zhuǎn)執(zhí)行。當(dāng)然如果一個(gè)任務(wù)的時(shí)間片未

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用完，也可主動(dòng)放棄CPU使得下個(gè)任務(wù)得到執(zhí)行。輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略不是必須的，μC/OS-III允許用戶開啟或關(guān)閉該策略。

圖九：時(shí)間片調(diào)度

3.6.3 調(diào)度時(shí)機(jī)

調(diào)度可能發(fā)生時(shí)機(jī)包括：（1）一個(gè)任務(wù)給其他任務(wù)發(fā)送（send）消息或信號時(shí)；（2）任務(wù)OSTimeDly()或者OSTimeDlyHMSM()；（3）任務(wù)調(diào)用等待函數(shù)OS???Pend()等待尚未發(fā)生的任務(wù)；（4）任務(wù)放棄掛起：其它任務(wù)調(diào)用OS???PendAbort()改變該任務(wù)狀態(tài)；（5）任務(wù)創(chuàng)建時(shí):創(chuàng)建的任務(wù)可能擁有比當(dāng)前任務(wù)較高優(yōu)先級；（6）任務(wù)被刪除時(shí):如果該任務(wù)就是當(dāng)前任務(wù)；（7）內(nèi)核對象被刪除時(shí)；（7）任務(wù)優(yōu)先級發(fā)生改變時(shí)；（8）任務(wù)調(diào)用OSTaskSuspend()掛起自己；（9）任務(wù)調(diào)用OSTaskResume()喚醒了其它任務(wù)；（10）所有嵌套的ISR退出時(shí)：調(diào)度由OSIntExit()發(fā)起而不是OSSched()；（11）調(diào)度器被解鎖；（12）任務(wù)調(diào)用OSSchedRoundRobinYield（）主動(dòng)放棄時(shí)間片；（12）用戶調(diào)用了OSSched()；（13）任務(wù)時(shí)間片用完了。

3.6.4 調(diào)度實(shí)現(xiàn)

調(diào)度器的實(shí)現(xiàn)在函數(shù)OSSched()和OSIntExit()中。其中，OSSched()由任務(wù)級別代碼發(fā)起而OSIntExit()是有中斷服務(wù)程序發(fā)起。任務(wù)的調(diào)度是基于前面提及的就緒任務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：就緒優(yōu)先級位圖和就緒隊(duì)列。

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圖十:調(diào)度時(shí)主要用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3.7 上下文切換

上下文切換:當(dāng)μC/OS-III要執(zhí)行另一任務(wù)時(shí)，需要將當(dāng)前任務(wù)使用的那些CPU寄存器值保存當(dāng)前任務(wù)堆棧中，同時(shí)加載要執(zhí)行的任務(wù)的上下文給CPU的寄存器進(jìn)而開始另一任務(wù)的執(zhí)行。上下文切換存在一些開銷，通常CPU寄存器越多（任務(wù)用到的寄存器越多），開銷就會(huì)越大。上下文切換的時(shí)間開銷取決于有多少個(gè)CPU寄存器需要被存儲(chǔ)和載入。

圖十一：上下文在堆棧中的存儲(chǔ)

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存在兩種上下文的切換:普通任務(wù)的上下文切換、中斷服務(wù)程序的上下文切換。前者在函數(shù)OSCtxSw()中實(shí)現(xiàn)（其實(shí)是由宏OS_TASK_SW()調(diào)用，后者在函數(shù)OSIntCtxSw()中實(shí)現(xiàn)。這兩個(gè)函數(shù)都是采用匯編語言實(shí)現(xiàn),因此是CPU相關(guān)的（見uCOS-IIIPortsARM-Cortex-AGenericGNU os_cpu_a_vfp-d32.S）。這里只介紹OSCtxSw()的實(shí)現(xiàn)。

OSIntCtxSw:

BL OSTaskSwHook@ OSTaskSwHook()@

MOVW R0, #:lower16:OSPrioCur@ OSPrioCur = OSPrioHighRdy@ MOVT R0, #:upper16:OSPrioCur MOVW R1, #:lower16:OSPrioHighRdy MOVT R1, #:upper16:OSPrioHighRdy LDRB R2, [R1] STRB R2, [R0]

MOVW R0, #:lower16:OSTCBCurPtr@ OSTCBCurPtr = OSTCBHighRdyPtr@ MOVT R0, #:upper16:OSTCBCurPtr MOVW R1, #:lower16:OSTCBHighRdyPtr MOVT R1, #:upper16:OSTCBHighRdyPtr LDR R2, [R1] STR R2, [R0] LDR SP, [R2] @ SP = OSTCBHighRdyPtr->OSTCBStkPtr@

OS_CPU_ARM_FP_REG_POP R0 @ RESTORE NEW TASK'S CONTEXT: LDMFD SP!, {R0} @ Pop new task's CPSR, MSR SPSR_cxsf, R0 LDMFD SP!, {R0-R12, LR, PC}^ @ Pop new task's context.如圖，當(dāng)有更高優(yōu)先級就緒任務(wù)需要被執(zhí)行，任務(wù)調(diào)度器就會(huì)調(diào)用OSCtxSW()。主要有以下步驟：

(1)OSTCBCurPtr指向當(dāng)前正運(yùn)行的任務(wù)對應(yīng)的OS_TCB，然后任務(wù)級調(diào)度器調(diào)用OSSched().(2通過OSTCBHighRdyPt指針，可以找到即將要運(yùn)行的任務(wù)的OS_TCB；(3)OSTCBHighRdyPtr->StkPtr指向?qū)⒁粓?zhí)行的任務(wù)的堆棧的頂部；(4)執(zhí)行任務(wù)上下文切換，將CPU的相關(guān)寄存器存儲(chǔ)到當(dāng)前任務(wù)（即將被調(diào)出CPU的任務(wù)）的堆棧。由于保存了上下文（以棧幀形式存儲(chǔ)），將來該任務(wù)可以被恢復(fù)現(xiàn)場，以便繼續(xù)運(yùn)行。

(5)調(diào)用OSSched()后，CPU堆棧指針TSP會(huì)指向任務(wù)的堆棧。

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圖十二：OSCtxSw()所執(zhí)行操作

四、工作總結(jié)

學(xué)習(xí)嵌入式，顯然應(yīng)偏重于嵌入式軟件，特別是嵌入式操作系統(tǒng)方面。對于搞嵌入式軟件的人，最重要的技術(shù)顯然是：（1）掌握主流嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)與原理。（2）必須掌握一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)。（3）必須熟悉嵌入式軟件開發(fā)流程并至少做過一個(gè)嵌入式軟件項(xiàng)目。

通過本門課程的學(xué)習(xí)，我對嵌入式系統(tǒng)有了較直觀的理解，并加深了操作系統(tǒng)一些概念的理解。但畢竟時(shí)間有限，希望可以在后續(xù)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)中加強(qiáng)實(shí)踐，希望早日能在嵌入式領(lǐng)域做一些開發(fā)工作。

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第五篇：智能車輛稽查方案

創(chuàng)羿科技基于有源RFID技術(shù)的車輛遠(yuǎn)距離稽查方案

一.系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)采用世界領(lǐng)先的微波頻段遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別技術(shù)，每部車輛上均安裝有一張預(yù)先在系統(tǒng)注冊的有源感應(yīng)卡(CY-TPW-151)。有源感應(yīng)卡會(huì)不斷的發(fā)射微波信號，當(dāng)在附近的遠(yuǎn)距離讀寫器（手持機(jī)CY-RMO-203）接收到感應(yīng)卡信號后，遠(yuǎn)距離讀寫器通過GPS/GPRS與控制中心進(jìn)行信息對比自動(dòng)識(shí)別判斷卡片的合法性，如果合法，則允許放行，否則手持讀寫器即報(bào)警提醒并自動(dòng)記錄車輛信息。手持遠(yuǎn)距離讀寫器可由考查工作人員隨身攜帶，用來隨時(shí)隨地監(jiān)控車輛，包括車輛部門、司機(jī)姓名、牌照以及照片等信息。

二、系統(tǒng)功能介紹

該系統(tǒng)適用于對車輛不良現(xiàn)象的考查，如稽查假、套牌車輛，稽查違章、肇事逃逸車輛，稽查其他類型的違法車輛，其它擴(kuò)展功能等

稽查假、套牌車輛

在合法車輛的內(nèi)部擋風(fēng)玻璃后安裝一個(gè)錄有該車車輛信息和車主信息的有源遠(yuǎn)距離識(shí)別卡，管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)服務(wù)器適時(shí)將相應(yīng)信息下傳至各稽查系統(tǒng)（手持遠(yuǎn)距離讀卡器或固定遠(yuǎn)距離讀卡器）；在所有合法車輛均安裝了遠(yuǎn)距離識(shí)別卡的前提下，手持稽查系統(tǒng)定向接收到電子信息并顯示出相應(yīng)的車輛信息，執(zhí)法人員將車輛的物理特征與顯示的車輛信息進(jìn)行比對，不相符者或接收不到電子信息者為假、套牌車輛；車載稽查系統(tǒng)或固定稽查系統(tǒng)通過圖象識(shí)別系統(tǒng)和電子信息接收系統(tǒng)對指定車輛的物理特征和電子信息進(jìn)行自動(dòng)比對，信息不一致或系統(tǒng)只接收到圖象信息者為假、套牌車輛，系統(tǒng)將立即語音和數(shù)顯報(bào)警，執(zhí)法人員可實(shí)施及時(shí)攔截檢查。

稽查盜搶、走私車輛

將被盜搶車輛的車牌號碼等信息通過管理平臺(tái)，錄入稽查系統(tǒng)，并加入到黑名單，如果被盜搶的車輛沿用原來的車牌號碼，當(dāng)駛?cè)牖榉秶鷷r(shí)，系統(tǒng)能即時(shí)監(jiān)測到并報(bào)警；如果不用原來的車牌號碼，則將被視為假、套牌車被識(shí)別并攔截，進(jìn)一步核對車輛特征后可確定是否為盜搶車輛。對于走私車，由于無法獲得合法牌照，只能是假、套牌車，同樣會(huì)被及時(shí)查獲。

稽查違章、肇事逃逸車輛

將違章、肇事逃逸車輛的車牌號碼及違規(guī)記錄等信息通過管理平臺(tái)，錄入稽查系統(tǒng)，并加入到黑名單，當(dāng)這種車輛駛?cè)牖榉秶鷷r(shí)，系統(tǒng)能即時(shí)監(jiān)測到,并提示該車輛特征及違章、肇事逃逸等情況，執(zhí)法人員可即時(shí)進(jìn)行攔截。稽查其他類型的違法車輛

系統(tǒng)還可將報(bào)廢車輛、未年檢車輛、欠費(fèi)欠稅車輛等問題車輛的車輛和車主信息錄入管理平臺(tái)，并加入到黑名單，當(dāng)這些問題車輛駛?cè)牖榉秶鷷r(shí)，系統(tǒng)能即時(shí)監(jiān)測到,并提示該車輛特征及其違規(guī)情況，執(zhí)法人員可即時(shí)進(jìn)行攔截執(zhí)法。

其它擴(kuò)展功能

系統(tǒng)提供了多種功能接口，可以很方便地增加交通管理和公共安全需要的功能，例如高速公路不停車收費(fèi)，小區(qū)及停車場出入管理、車輛駕駛員身份判定等；再結(jié)合GPS、GPRS技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程車輛狀態(tài)監(jiān)控、被盜車輛遠(yuǎn)程熄火、車輛違章自動(dòng)告知等功能。

“黑車”除了每年可逃漏車輛保險(xiǎn)、養(yǎng)路費(fèi)、車輛通行費(fèi)、稅費(fèi)、營業(yè)費(fèi)等規(guī)費(fèi)外，還可少支出每年交警部門的車輛檢測、司機(jī)的駕證年審等費(fèi)用，一年就可以少支出幾千元至上萬元；而一部用于營運(yùn)的“黑車”，每年能夠逃漏高達(dá)數(shù)萬元的費(fèi)用。

套牌車的交通違法行為被電子警察拍攝后，收到罰單的肯定是原車主；更為嚴(yán)重的是，套牌車一旦交通肇事，大多會(huì)選擇逃逸，交警很難查到真正的肇事者，真正的車主將蒙受不白之冤。

亂闖禁區(qū)、超速等交通違法行為尤以各種“黑車“最為突出；對從事客運(yùn)的“黑車”來說，由于成本低廉，車主通常都會(huì)以較低的價(jià)格與正規(guī)營運(yùn)車輛惡性競爭，嚴(yán)重?cái)_亂了客運(yùn)市場和營運(yùn)秩序。

三、系統(tǒng)組成

CY-RMO-203 手持讀寫器；

2、2.45G遠(yuǎn)距離車輛電子標(biāo)簽；

3、系統(tǒng)管理軟件（1套）

4、手持讀寫器wince軟件（1套）

5、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制中心

四、系統(tǒng)工作原理

基于有源RFID技術(shù)的車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AutomaticVehicleIdentification-AVI)，包括車載射頻標(biāo)簽，固定基站AVI、手持基站AVI系統(tǒng)。這里我們介紹手持的方法。

1、電子標(biāo)識(shí)卡是一種有源電子射頻卡，功率約為1/1000瓦，其內(nèi)存可作到存儲(chǔ)包括車輛型號、車牌照號、車主的相關(guān)資料等各種信息，是一個(gè)完善的汽車身份卡和信用卡。

2、手持AVI系統(tǒng)：在一些應(yīng)用中，如公安刑偵、路政稽查、重要會(huì)議安全保衛(wèi)，需要配備手持的AVI系統(tǒng)，隨時(shí)開動(dòng)并停靠在指定的路旁(或會(huì)場入口)，對過往車輛進(jìn)行突擊檢查和識(shí)別。手持AVI系統(tǒng)用手機(jī)通過移動(dòng)通信網(wǎng)(GSM)，以發(fā)短消息的方式（或者其他方式），與系統(tǒng)控制中心保持通信聯(lián)系或進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。如果需要報(bào)告手持AVI系統(tǒng)的位置，車上也可配置GPS接收機(jī)，通過GSM發(fā)短消息的方法，向指揮中心傳輸移動(dòng)站的地理位置。在某些應(yīng)用場合，還可以使用簡式移動(dòng)稽查設(shè)備（CY-RMO-203手持閱讀器）。稽查人員可以在某些狹隘地帶使用PDA閱讀器檢查過往車輛。PDA閱讀器事先下載了車輛信息，一旦讀取到不合法信息，則立即報(bào)警。

五、方案特點(diǎn)

遠(yuǎn)距離：閱讀距離10米以內(nèi)輕松實(shí)現(xiàn)。由于車輛識(shí)別的實(shí)際要求，讀卡距離不宜過長。本方案無須人工靠近刷卡或要在指定區(qū)域內(nèi)通過才能識(shí)別，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)識(shí)別，可以避免在惡劣天氣下司機(jī)必須搖窗靠近閱讀器才能刷卡等問題。先進(jìn)的防碰撞技術(shù)，支持多標(biāo)簽識(shí)別寫，在高峰時(shí)間可有效緩解出入庫車輛過多、排隊(duì)刷卡帶來的堵塞問題；

運(yùn)行穩(wěn)定：有源卡閱讀距離穩(wěn)定，不易受周邊環(huán)境影響。而且，有源卡可以有效突破汽車防爆金屬網(wǎng)的屏蔽作用，順利與閱讀器交換數(shù)據(jù)。使用頻道隔離技術(shù)，多個(gè)設(shè)備互不干擾；

支持高速度移動(dòng)讀取：標(biāo)識(shí)卡的移動(dòng)時(shí)速可達(dá)200公里/小時(shí)。

高可靠性：環(huán)境溫度-40℃-85℃內(nèi)能完全正常運(yùn)行（MTBF≥70000小時(shí)），尤其是在北方低溫和南方高溫狀態(tài)下更顯優(yōu)勢，可以有效抵抗煤礦地區(qū)環(huán)境下空氣中的高粉塵和污染物以及陰雨等環(huán)境下，能夠保證設(shè)備正常使用。

加密計(jì)算與認(rèn)證，確保數(shù)據(jù)安全，防止鏈路竊聽與數(shù)據(jù)破解；

高抗干擾和防雷設(shè)計(jì)：對現(xiàn)場各種干擾源無特殊要求，滿足工業(yè)環(huán)境要求，安裝方便簡單。

全球開放的ISM微波頻段，無須申請和付費(fèi)。

超低功耗：使用壽命長，平均成本低，并且對人體安全、更健康，無輻射損害。可配置微波模塊工作方式，發(fā)射功率可調(diào)；

多識(shí)別性：可以同時(shí)識(shí)別200個(gè)以上標(biāo)示，如果現(xiàn)場有多與200個(gè)以上的標(biāo)示，我們有辦法進(jìn)行處理。

六、產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

1、有源車輛感應(yīng)卡CY-TPW-151 有源感應(yīng)卡為標(biāo)識(shí)每輛汽車唯一身份的有源電子標(biāo)簽，其主要技術(shù)性能如下：

識(shí)別距離最遠(yuǎn)80米（與2.45G讀卡器模塊，空氣中）

工作頻段2.4－2.45G 接收靈敏度-80dbm～-90dbm 存儲(chǔ)空間16M 期望電池壽命>6年，實(shí)際電池壽命>2年。電池電量過低時(shí)自動(dòng)報(bào)警

掉電保存期10年以上

工作溫度-40℃～+80℃

保存溫度-60℃～+80℃

抗電磁干擾10V/m0.1～1000MHzAM調(diào)幅電磁波

震動(dòng)10～2000Hz15g三個(gè)軸

自由跌落1500mm混凝土地面，每個(gè)面各兩次

2、閱讀器（刷卡器）CY-RFS-205（固定讀卡器）和CY-RFS-205（手持讀卡器）

CY-RFS-205固定式讀卡器

CY-RFS-205手持讀卡器

主要技術(shù)性能如下：

識(shí)別速度100個(gè)標(biāo)簽/秒(僅限ID號)防碰撞處理200個(gè)標(biāo)簽同時(shí)讀取

識(shí)別距離最遠(yuǎn)80米

工作頻段2.4－2.45G 輸出功率≤3dBm（可軟件調(diào)整）

微波通訊檢錯(cuò)CRC16循環(huán)冗余校驗(yàn)

天線極化定向/全向

電源+3.0V~3.6VDC 通訊接口RS232/485波特率：9600-19200 工作溫度-40℃～+80℃

保存溫度-60℃～+80℃

可靠性MTBF≥70000小時(shí)

七、售后服務(wù) 創(chuàng)羿科技有限公司承諾對本公司產(chǎn)品

1、終生免費(fèi)維修，并提供技術(shù)指導(dǎo)，一旦出現(xiàn)故障，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備快速更換； 如果超過1年，要收取相應(yīng)的成本費(fèi)。2、7個(gè)工作日內(nèi)幫助解決故障（若遇不可抗力因素可協(xié)定）；接到報(bào)修一個(gè)工作日內(nèi)提供遠(yuǎn)程技術(shù)指導(dǎo)；

3、該系統(tǒng)整體建設(shè)工期總工期可在三個(gè)月內(nèi)完成，其中施工可一個(gè)月完成。

4、如果您對當(dāng)前的系統(tǒng)不滿意，我們可以為您量身定制產(chǎn)品，周期短，價(jià)格低，質(zhì)量好。