第一篇：嵌入式系統設計中UML的應用論文（大全）
摘要：隨著計算機技術的發展，嵌入式系統被廣泛應用到社會生產中。嵌入式計算機系統與普通的個人計算機系統存在很大區別，它具有節約成本、可靠性高等優勢，主要被用于工廠生產設備、大型器件等的控制與監視。而隨著人類社會對生產的要求越來越高，因此，需要開發一個更加高效的嵌入式系統。基于此，通過運用UML語言，對嵌入式系統進行設計，以尋求更高效的，符合社會生產需求的計算機嵌入式系統。
關鍵詞：計算機技術；嵌入式系統；UML語言
UML語言又被稱為標準建模語言，主要是被用來進行軟件開發與支持模型化的計算機圖形化的語言。在軟件開發過程中，可以通過標準建模語言提供的可視化與模型化支撐進行軟件規格、配置及構造的最優化。與此同時，它還是一種易于表達、功能強大、定義良好的建模語言，基于這些優勢，將UML語言應用到嵌入式系統的開發設計中，能實現目前用戶對該系統的功能、體積、功耗及可靠性的要求。
1嵌入式系統應用背景的產生
嵌入式系統是基于計算機技術，融合了電子技術、半導體技術，并對應用領域實際需求產生的一種具有功能強大、可塑性強及應用廣泛的知識集成系統。由于該系統自身的優勢，因此，被廣泛應用于技術、資金密集的工業生產中。目前，市場中的電子產品、汽車、數碼等都應用了嵌入式系統進行生產。嵌入式系統最早形成時還形不成“系統”概念，因為最初的嵌入式系統主要是依靠單片機運行的，只能執行單線程的工作程序[1]。隨著計算機技術及商業社會的發展需求，嵌入系統初步形成，可以運用計算機嵌入式系統進行應用軟件的編輯，執行任務管理和內存管理等功能。發展到至今，嵌入式系統已經可以實現實時的多任務操作，成為目前應用軟件開發的主流，發展與應用前景廣闊。
2UML語言及其框圖的應用模式分析
UML語言是一種應用于計算機系統編程的可視化建模語言，在具體應用操作中可以實現滿足用戶對系統需求的刻畫、分析、設計集成以及實現和測試，實現系統功能的構建更加合理[2]。UML建模語言可以將建立的模型數據信息運用標準的圖形元素直觀地展示在用戶、測試人員、管理人員以及開發人員或是其他項目相關人員面前，使他們可以對系統的功能、結構設計進行更好的交流，實現對系統的良好構建。目前，市場上最為常用的建模語言主要有Booch、OMT及UML三種語言，相較于其他兩種建模語言來講，UML語言更加簡化，操作簡單、適用范圍廣泛，因此，被許多企業采用。UML語言不僅可以對靜態的結構進行建模，還可以對具有動態行為的系統進行建模，因此，適用于系統的全部開發階段。UML語言是一種可視化的建模語言，因此，該語言中的所有語素都是由一個個的框圖組成的。系統設計人員應用在UML語言時，就是通過對框圖的描述來實現對整個系統的設計。UML語言的框圖有很多種，現針對幾種主要框圖進行分析。BusinessUseCase框圖與UseCase：這兩種框圖所對應的語素不同，BUC框圖所代表的語素主要是對整個系統的機構功能進行描述；而UC框圖則主要是根據用戶對系統的需求，進行系統功能描述。因此，經常被用來與客戶之間進行交流，提取有效建構信息。Class框圖：此種框圖是一種靜態圖，代表語素主要被用來對系統中的類進行描述。通過對該框圖的觀察，可以清楚地了解系統中類的內容、功能以及結構關系。StateChart框圖：該框圖主要被用來對建模對象的狀態及各個建模對象之間的轉換關系進行描述，主要用來提供建模系統的動態功能[3]。此種框圖在實際應用中被廣泛運用到系統的實際建立中，可以生成系統構建所需的全部代碼。Collaboration框圖與Sequence框圖：這兩種框圖都是對系統對象之間的相互關系進行描述的框圖。但Sequence框圖在進行描述時主要以時間順序進行，而Collaboration框圖則是針對系統角色與顯示對象之間的交互進行著重描述。通過Collaboration框圖，可以讓系統建筑師與質量保證工程師及時了解分析對象的分布情況，若出現不合理狀況，系統建筑師便可及時進行調整或重新分配。UML語言中包含的這些框圖，在進行系統設計、建模以及分析的過程中，會提供多種不同的圖片表達形式，因此，可以用在系統開發的不同階段。將UML語言中的這些框圖應用在嵌入式系統開發中，通過它們之間的有機結合可以構建出一個功能完整、一致的高效系統。
3UML語言在嵌入式系統中的有效應用
3.1以車載GPS終端為例
嵌入式系統在各個領域被廣泛應用，在本文中，我們以車載GPS終端為例進行UML語言在嵌入式統中的有效應用研究[4]。機動車的車載GPS終端是用來進行實時定位的裝置，被廣泛應用在出租車或運輸車這類需要進行調度、定位的車隊中。該終端的功能實現主要通過車載GPS終端與衛星進行實時的信號傳輸，實現對機動車位置的掌握，進而進行準確定位。準確定位后，再通過無線通訊網絡將機動車位置反饋給遠程的中心系統。此時，中心指揮系統就可以清楚掌握終端反饋的位置信息，實現對機動車的遠程控制與跟蹤。在機動車遇到特殊情況時，中心系統可以通過終端對車輛進行控制，實現車隊的正常運行。與此同時，若是車輛遇到險情，車載終端還可以起到電話功能，進行遠程報警。
3.2進行嵌入式設計時對UML語言的需求分析
運用UML語言對嵌入式車載GPS終端系統需求進行分析時，可以通過UseCase框圖進行系統功能分析。UseCase框圖在進行系統功能表達時，在圖中顯示的車載GPS終端系統功能需求將其分為兩部分來展示，即角色與案例。所謂的角色就是指與系統之間進行交互的人和物，而其中的案例則是用來表示系統所提供的功能塊。通過UseCase框圖對系統進行觀察，可以幫助人們將系統實現與系統目標進行分離，因此，可以使系統開發人員詳細了解系統的重要組成部分。最后，設計出的系統功能能實現用戶的需求，而不會使設計人員在系統細節實現上過多地浪費時間[5]。通過觀察UseCase框圖發現，車載GPS終端中的角色定位主要有兩類，即車載終端的用戶與監控中心的用戶。車載終端的用戶可以通過終端進行報警。而監控中心系統的用戶則可以通過系統查詢車輛位置信息及發送調度信息。
3.3通過UML語言對產品進行規格說明
對系統的規格說明要求要比需求分析的顯示更為詳細，因此，運用UML語言進行嵌入式系統的設計，可以使系統規格說明更加清晰與直觀。在對車載終端系統中的規格進行說明時，首先、可以通過Class框圖進行描述。該框圖可以對系統處理的數據結構進行描述，對接收到的GPS衛星信號進行描述。其次，Class框圖在進行規格說明時，還要將系統進行功能模塊劃分，并且找出所有系統，對主要對象進行識別。之后再通過UML語言中的Collaboration框圖對各對象之間的關系進行描述。最后，在進行規格說明的業務描述時，也就是對規范的操作系統完成主要功能流程的顯示，此時，可以運用UML語言中的Activity框圖進行展示。
4結語
通過對嵌入式系統開發需求以及UML語言的功能進行分析，發現利用UML語言進行嵌入式系統設計可以滿足提高該系統的開發速度與產品質量要求。與此同時，還可以增加系統設計的可重復使用性，實現了對系統設計的優化及利用，滿足了用戶對系統的各項需求，具有廣闊的應用前景。
參考文獻
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第二篇：UML網上售樓系統設計論文
[摘要] 本文設計和實現了一個B/S架構的網上售樓系統。本系統采用UML建模，Web服務器軟件是IIS5.5，開發工具是ASp，后臺數據庫系統是SQL Server 2000，網頁設計軟件是Macromedia Dreamweaver。
[關鍵詞] 網上售樓 UML ASp
網上售樓系統是一個B2C的電子商務流程，售樓本身業務繁多，涉及金額數量大，根據售樓的實際特點，網上售樓系統在售樓業務完成以后，可以為用戶提供支付信息，將會員所要支付的款項收錄在支付信息中，為后續服務提供依據。
一、系統分析與設計
1.系統用例分析與設計。用例是獲取系統功能需求的一種技術，是從參與者的角度來描述系統行為。一個用例就是參與者與系統的一次交互，它表達了系統的功能和所提供的服務。因此，在識別出參與者的基礎上，可確定在網上售樓系統中，有訪客、會員、管理員三個參與者，訪客可以瀏覽樓盤信息、注冊成為會員。會員可以登錄系統、管理個人信息、訂購房屋、退訂房屋、查詢訂單、查詢退單、查詢支付信息、在留言板上留言。管理員可以管理管理員專欄、管理樓盤房屋信息、管理公告信息、管理會員信息、處理訂單、處理退單、管理支付信息、管理留言板。
在分析階段我們分析了訪客用例、會員用例和管理員用例，而在設計階段，所描述的會員和管理員的用例圖是編寫程序代碼、實現系統功能的依據。下面僅以角色權限最大的管理員為例說明(如圖1)。
圖1 管理員用例圖
說明：管理員登錄系統后臺，主要實現幾個大的功能模塊，包括管理會員信息、管理管理員信息、管理留言板、管理公告、管理訂、退、支付單等。在每個大模塊中，又包含具體的基本功能，主要是增、刪、改、查的操作。
2.系統類圖分析設計與數據庫邏輯設計。類圖描述系統所包含的類、類的內部結構及類之間的關系，表示的是系統中各個對象及其間各種靜態關系。這種靜態關系主要有兩種：關聯和子類型。
類圖分為分析階段的類圖和設計階段的類圖，本系統需要九個類：“會員”、“管理員”、“訂單”、“退單”、“留言”、“公告”、“支付清單”、“樓盤信息”、“房屋信息”(如圖2)。
說明：在對象模型向關系模型的轉化中需將業務邏輯類進行轉化,即將每個業務邏輯類映射為一個數據實體,在數據庫中用一個或多個數據表表示；類屬性映射為數據表的字段。本系統涉及的數據庫表有:“會員表”、“管理員表”、“訂單表”、“退單表”、“留言表”、“公告表”、“支付清單表”、“樓盤信息表”、“房屋信息表”。3.系統順序圖分析與設計。順序圖顯示了對象之間的動態合作關系，強調對象之間消息發送的時間順序，同時顯示對象之間的交互，順序圖分為分析階段的順序圖和設計階段的順序圖。
設計階段的順序圖是對分析階段在內容上的補充和完善，在系統分析和設計中描述了管理員基本信息管理順序圖、留言順序圖、訪客注冊成為會員順序圖、管理員處理退單順序圖、會員提交訂單順序圖。無法一一描述，僅以訪客注冊會員為例。訪客注冊會員順序圖描述為：兩個參與者，即訪客和管理員。訪客進入售樓系統后可以注冊成為會員。訪客要先填寫并提交注冊信息，當還有必填內容沒有填時，則會出現注冊失敗，系統會自動提示所要填的信息，此時，訪客修改補充并提交，系統將顯示注冊成功。之后，管理員將審核會員信息，如果符合標準，則改變會員狀態，由“未審核”轉變為“已審核”，只有在已審核狀態下的會員才能登錄系統(如圖3)。
二、系統實現
1.系統體系結構。本系統采用B/S架構，B /S模式把處理功能全部移植到了服務器端,用戶的請求通過瀏覽器發出,無論是使用和數據庫維護上都比傳統模式更加經濟方便.而且使維護任務層次化:管理員負責服務器硬件日常管理和維護,系統維護人員負責后臺數據庫數據更新維護。
2.系統開發工具。本系統采用采用ASp開發WEB應用程序。ASp(Active server pages動態服務器主頁的簡稱)內含于Internet Information Server(IIS)中,是一套微軟開發的服務器端腳本環境。通過ASp ,可以結合HTML網頁、ASp 指令和ActiveX 元件,建立動態、交互且高效的WEB 服務器應用程序，所有的程序都將在服務器端執行，包括所有嵌在普通HTML中的腳本程序。當程序執行完畢后,服務器僅將執行的結果返回給客戶瀏覽器,這樣也就減輕了客戶端瀏覽器的負擔,大大提高了交互的速度。后臺數據庫系統是SQL Server 2000，網頁設計軟件是Macromedia Dreamweaver。
3.主要界面的實現。本系統分為前臺和后臺兩個部分。前臺主要的界面有：前臺首頁、樓盤信息頁、房屋信息明細頁、公告首頁、公告內容頁、注冊頁、留言頁、會員修改個人信息頁、提交訂單頁、查看訂單頁、提交退單頁、查看退單頁、支付信息明細頁等；后臺主要的界面有：審核會員頁、發布公告頁、公告保存頁、管理留言板頁、查看會員信息頁、刪除會員信息頁、修改會員信息頁、查看訂單并受理頁、訂單生成支付信息頁、訂單生成支付信息明細頁、管理員查看支付信息明細頁等(如圖4)。
三、總結
本文結合使用了UML 和ASp, 設計并實現了網上售樓系統。采用UML 建模語言進行分析,具有靈活、高效的特點,為進行可視化系統的開發提供了極大的方便。
參考文獻:
[1]鄺孔武王曉敏:信息系統分析與設計[M].清華大學出版社.2006
[2]陳剛李建義:數據庫系統原理及應用[M].中國水利水電出版社.2003
第三篇：嵌入式系統設計論文解讀
嵌入式系統設計論文
專
業：
電子信息工程（信號處理）
班
級：
姓
名：
指導教師：
評
分：
年
月 日
【摘要】
當今信息時代，嵌入式系統的應用無處不在，而ARM嵌入式系統應用市場份額約占75%。從嵌入式系統的基本概念入手，分別從ARM的定義、ARM微處理器、ARM開發工具及調試方法來介紹ARM嵌入式系統基礎知識。接著，討論了ARM嵌入式系統的實時性要求，介紹了目前市場上的實時多任務操作系統（RTOS）。最后，概括了ARM技術的應用領域及其產業化發展，并預測ARM技術發展的前景。
關鍵詞：嵌入式系統；ARM；微處理器；RTOS
目錄
1.引言......................................................................1 2.嵌入式系統................................................................1 2.1 2.2
...................................................1...................................................1 3.ARM嵌入式系統............................................................2 3.1 什么是ARM.........................................................2 3.2 ARM3.3 ARM3.4 ARM3.5 ARM
.............................................2.................................................3
.............................................3
...................................4 4.ARM嵌入式系統的實時性要求................................................5 4.1 嵌入式系統軟件需要RTOS
....................................5 4.2 RTOS...............................................................6 5.嵌入式系統的信息產業化發展.................................................6 5.1 ARM
.................................................6 5.2 嵌入式系統產業化發展.................................................7 6......................................................................7 參考文獻.....................................................................8
1.引言
隨著計算機技術、網絡技術和微電子技術的深入發展，嵌入式系統的應用無處不在。
ARM是目前公認的業界領先的32位嵌入式RISC（精簡指令計算機）微處理器。ARM技術日益成熟和不斷發展，正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
本文從實際出發，首先介紹嵌入式系統的基本概念，隨之重點闡述了由ARM微處理器構成的嵌入式系統（簡稱ARM嵌入式系統）的基礎知識，最后分析了ARM技術的產業化發展過程及發展趨勢。.嵌入式系統
2.1
嵌入式系統的英文叫做Embedded System，是一種包括硬件和軟件的完整的計算機系統，但又跟通用計算機系統不同。嵌入式系統的定義是：“嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可剪裁，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統。”嵌入式系統所用的計算機是嵌入到被控對象中的專用微處理器，但是功能比通用計算機專門化，具有通用計算機所不能具備的針對某個方面特別設計的、合適的運算速度、高可靠性和較低比較成本的專用計算機系統。
2.2
嵌入式系統作為一類特殊的計算機系統，自底向上包含有3個部分，如圖1所示。
（1）硬件環境：是整個嵌入式操作系統和應用程序運行的硬件平臺，硬件平臺包括嵌入式處理器和外圍設備。嵌入式處理器是嵌入式系統的核心，是控制、輔助系統運行的硬件單元。
（2）嵌入式操作系統：完成嵌入式應用的任務調度和控制等核心功能。具有內核較精簡、可配置、與高層應用緊密關聯等特點。嵌入式操作系統具有相對 不變性。
（3）嵌入式應用程序：運行于操作系統之上，利用操作系統提供的機制完成特定功能的嵌入式應用。不同的系統需要設計不同的嵌入式應用程序。.ARM嵌入式系統
3.1 什么是ARM
ARM是Advanced RISC Machines的縮寫，是微處理器行業的一家知名企業，該企業設計了大量廉價、高性能、低功耗的RISC
ARM技術有很好的性能和功效，其合作伙伴包括世界許多頂級的半導體公司。目前，共有30家半導體公司與ARM簽訂了硬件技術使用許可協議，其中包括Intel、IBM、LG半導體、NEC、SONY、PHILIPS和國家半導體這樣的大公司。可以說，ARM不僅僅代表一個公司，代表了一類微處理器，代表了一種技術，還代表了一種新型的產業發展模式。
3.2 ARM處理器核系列及應用
ARM公司開發了一系列ARM處理器核。目前最新的系列已經是ARM11了。ARM6及更早的系列已經罕見了，ARM7以后的核也不是都獲得廣泛應用。目前應用最多的是ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10系列、SecurCore系列、Intel的StrongARM、XScale
ARM7系列：包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM720T和擴充了Iazelle 的ARM7EJ-S。該系列廣泛應用于多媒體和嵌入式設備，包括Internet設備、網絡和調制解調器設備以及移動電話、PDA等無線設備。
ARM9系列：包括ARM9TDMI、ARM920T和帶有高速緩存處理器宏單元的ARM940T。該系列主要應用于引擎管理、儀器儀表、安全系統、機頂盒、高端打印機、PDA、網絡電腦以及帶有MP3音頻和MPEG4視頻多媒體格式的智能電話
ARM9E系列：為綜合處理器，包括ARM926EJ-S、帶有高速緩存處理宏單元的ARM966E-S/ARM946E-S。該系列強化了數字信號處理功能，可應用于需要DSP與微控制器結合使用的情況，將Thumb技術和DSP都擴展到ARM指令集中，并 具有EmbeddedICE-RT
ARM10系列：包括ARM1020E和ARM1020E微處理器核。其核心在于使用向量浮點（VFP）單元VFP10提供高性能的浮點解決方案，從而極大地提高了處理器的整型和浮點運算性能，為用戶界面的2D和3D圖形引擎應用夯實基礎，SecurCore系列：包括SC100、SC110、SC200和SC210處理器核。該系列主要針對新興的安全市場，以一種全新的安全處理器設計為智能卡和其他安全IC開發提供獨特的32位系統設計，并具有特定的反偽造方法，從而有助于防止對
StrongARM系列：StrongARM處理器將Intel處理器技術和ARM體系結構融
Xscale系列：提供全性能、高性價比和低功耗的解決方案，支持16位Thumb指令和DSP指令。
3.3 ARM微處理器的特點
采用RISC體系架構的ARM微處理器一般有如下特點:（1）體積小、低功耗、低成本、高性能；
（2）支持Thumb(16位)/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
（3）大量使用寄存器，指令執行速度更快；（4）大多數數據操作都在寄存器中完成；（5）尋址方式靈活簡單，執行效率高；（6）指令長度固定。
3.4 ARM微處理器的指令結構
ARM微處理器在較新的體系結構中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為32位的長度，Thumb指令為16位長度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價的ARM代碼相比較，可節省30％-40％以上的存儲空間，同時具備32位代碼的所有優點。
3.5 ARM嵌入式系統開發工具及調試方法
ARM處理器產品作為一種高性能、低功耗的處理器產品，現在已經得到廣泛的應用。
ARM開發工具也因此得到發展，除ARM公司自己推出ARM集成開發工具外，還有一些公司也研發ARM開發工具。目前市場上有ARM SDT、ARM ADS、MULTI 2000、Hitools for ARM、Embest IDE for ARM五種集成開發環境。這些產品在國內有相對較暢通的銷售渠道，用戶容易購買。前三種由國外廠商出品，歷史比較悠久，在全球范圍內應用較為廣泛，后兩種由國內廠商推出，具有很高的性價比。
ARM應用軟件的開發工具根據功能的不同，分別有編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調試軟件、嵌入式實時操作系統、函數庫、評估板、JTAG仿真器、在線仿真器等。
用戶選用ARM處理器開發嵌入式系統時，選擇合適的開發工具可以加快開發進度，節省開發成本。因此一套含有編輯軟件、編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調試軟件、工程管理及函數庫的集成開發環境（IDE）一般來說是必不可少的，至于嵌入式實時操作系統、評估板等其他開發工具則可以根據應用軟件規模和開發計劃選用。目前常見的調試方法有以下幾種。
（1）指令集模擬器。
部分集成開發環境提供了指令集模擬器，可方便用戶在PC機上完成一部分簡單的調試工作，但是由于指令集模擬器與真實的硬件環境相差很大，因此即使用戶使用指令集模擬器調試通過的程序也有可能無法在真實的硬件環境下運行，（2）駐留監控軟件。
駐留監控軟件（Resident Monitors）是一段運行在目標板上的程序，集成開發環境中的調試軟件通過以太網口、并行端口、串行端口等通訊端口與駐留監控軟件進行交互，由調試軟件發布命令通知駐留監控軟件控制程序的執行、讀寫存儲器、讀寫寄存器、設置斷點等。
駐留監控軟件是一種比較低廉有效的調試方式，不需要任何其他的硬件調試和仿真設備。ARM公司的Angel就是該類軟件，大部分嵌入式實時操作系統也是采用該類軟件進行調試，不同的是在嵌入式實時操作系統中，駐留監控軟件是作為操作系統的一個任務存在的。
駐留監控軟件的不便之處在于它對硬件設備的要求比較高，一般在硬件穩定之后才能進行應用軟件的開發，同時它占用目標板上的一部分資源，而且不能對 程序的全速運行進行完全仿真，所以對一些要求嚴格的情況不是很適合。
（3）JTAG仿真器。
JTAG仿真器也稱為JTAG調試器，是通過ARM芯片的JTAG邊界掃描口進行調試的設備。JTAG仿真器比較便宜，連接比較方便，通過現有的JTAG邊界掃描口與 ARM CPU 核通信，屬于完全非插入式(即不使用片上資源)調試，它無需目標存儲器，不占用目標系統的任何端口，而這些是駐留監控軟件所必需的。另外，由于JTAG調試的目標程序是在目標板上執行，仿真更接近于目標硬件，因此，許多接口問題，如高頻操作限制、AC和DC參數不匹配，電線長度的限制等被最小化了。使用集成開發環境配合JTAG仿真器進行開發是目前采用最多的一種調試方式。目前國際市場上較流行的兩種JTAG仿真器：EPI公司的JEENI和ARM公司的Multi-ICE。
（4）在線仿真器。
在線仿真器使用仿真頭完全取代目標板上的CPU，可以完全仿真ARM芯片的行為，提供更加深入的調試功能。但這類仿真器為了能夠全速仿真時鐘速度高于100MHz的處理器，通常必須采用極其復雜的設計和工藝，因而其價格比較昂貴。在線仿真器通常用在ARM的硬件開發中，在軟件的開發中較少使用，其價格高昂也是在線仿真器難以普及的因素。
另外國際市場上較流行的有兩種JTAG仿真器：EPI公司的JEENI和ARM公司的Multi-ICE。
4.ARM嵌入式系統的實時性要求
4.1 嵌入式系統軟件需要RTOS開發平臺
通用計算機具有完善的操作系統和應用程序接口(API)，是計算機基本組成不可分離的一部分，應用程序的開發以及完成后的軟件都在OS平臺上面運行，但一般不是實時的。嵌入式系統則不同，應用程序可以沒有操作系統直接在芯片上運行；但是為了合理地調度多任務、利用系統資源、系統函數以及和專家庫函數接口，用戶必須自行選配RTOS開發平臺，這樣才能保證程序執行的實時性、可靠性，并減少開發時間，保障軟件質量。
4.2 RTOS
RTOS是英文Real Time multi-tasking Operation System的縮寫，即實時多任務操作系統。它是嵌入式應用軟件的基礎和開發平臺。目前在中國大多數嵌入式軟件開發還是基于處理器直接編寫，沒有采用商品化的RTOS，不能將系統軟件和應用軟件分開處理。RTOS最關鍵的部分是實時多任務內核，它的基本功能包括任務管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統管理、消息管理、隊列管理、旗語管理等，這些管理功能是通過內核服務函數形式交給用戶調用的，也就是RTOS的API。RTOS的引入，對嵌入式軟件的標準化和加速知識創新是一個里程碑。
5.嵌入式系統的信息產業化發展
5.1 ARM技術的應用領域
現在，嵌入式技術無處不在，ARM幾乎成為嵌入式技術的代名詞。作為一種16/32位高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微處理器，ARM微處理器目前已經成為應用廣泛的嵌入式微處理器。ARM微處理器及技術的應用幾乎已經深入到各個領域。
(1)工業控制領域：作為32位的RISC架構，基于ARM核的微控制器芯片不但占據了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器應用領域擴展，ARM控制器的低功耗、高性價比，向傳統的8位/16位微控制器提出了挑戰。
(2)無線通訊領域：目前已有超過85％的無線通訊設備采用了ARM技術，ARM以其高性能和低成本，在該領域的地位日益鞏固
(3)網絡應用：隨著寬帶技術的推廣，采用ARM技術的ADSL芯片正逐步獲得競爭優勢。此外，ARM在語音及視頻處理上進行了優化，并獲得廣泛支持，也對DSP的應用領域提出了挑戰。
(4)消費類電子產品：ARM技術在目前流行的數字音頻播放器、數字機頂盒和游戲機中得到廣泛應用。
(5)成像和安全產品：現在流行的數碼相機和打印機中絕大部分采用ARM技術。手機中的32位SIM智能卡也采用了ARM技術。除此以外，ARM微處理器及技術還應用到許多不同的領域，并會在將來取得更加廣泛的應用。
5.2 嵌入式系統產業化發展
市場需求為嵌入式系統產業化發展注入巨大推動力。嵌入式系統的市場是巨大的，市場需求是嵌入式系統產業化發展的巨大推動力。據報告，10%～20%的計算機芯片是為臺式或便攜式電腦設計的，80%～90%的計算機芯片是為嵌入式設備設計的，這意味著每年有10億至20億個CPU是為嵌入式設備設計制造的。2003年，全球嵌入式系統產品的產值已達2000億美元，估計全世界嵌入式系統產品潛在的市場將超過10 000億美元。世界范圍內嵌入式系統帶來的工業年產值已超過了1萬億美元。
6.隨著半導體工藝技術的發展及系統設計水平的提高，ARM技術將會不斷的變化和進步，ARM技術的應用領域會再次擴大，ARM技術帶來的工業產值將會劇增，ARM技術產品的市場前景更加美好。總之，ARM技術的不斷創新會給人類社會生活帶來奇跡和享受。
參考文獻
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1、行萬里路，讀萬卷書。
2、書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟。
3、讀書破萬卷，下筆如有神。
4、我所學到的任何有價值的知識都是由自學中得來的。——達爾文
5、少壯不努力，老大徒悲傷。
6、黑發不知勤學早，白首方悔讀書遲。——顏真卿
7、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。
8、讀書要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不學、不知義。
10、一日無書，百事荒廢。——陳壽
11、書是人類進步的階梯。
12、一日不讀口生，一日不寫手生。
13、我撲在書上，就像饑餓的人撲在面包上。——高爾基
14、書到用時方恨少、事非經過不知難。——陸游
15、讀一本好書，就如同和一個高尚的人在交談——歌德
16、讀一切好書，就是和許多高尚的人談話。——笛卡兒
17、學習永遠不晚。——高爾基
18、少而好學，如日出之陽；壯而好學，如日中之光；志而好學，如炳燭之光。——劉向
19、學而不思則惘，思而不學則殆。——孔子
20、讀書給人以快樂、給人以光彩、給人以才干。——培根
第四篇：淺談基于嵌入式系統在教學中的應用論文
論文關鍵詞：嵌入式系統 Proteus ARM 應用
論文摘要：本文指出在嵌入式系統課程的各教學環節引入Proteus、ARM（重點介紹Proteus軟件）軟件，通過動態仿真模型的設計，能用到畢業設計以及創新設計當中。
1、嵌入式系統的概述
（1）從技術的角度定義：嵌入式系統是以應用為中心，基礎是計算機，能夠適應應用系統對功能、可靠性、及功耗嚴格要求的專用計算機。
（2）從系統的角度定義：嵌入式系統是能夠完成復雜功能的軟件和硬件的組合，并使其緊密粘合在一起的計算機系統。“嵌入式”反映出的這些系統是更大系統中的一個完整部分，稱為嵌入式系統。
2、Proteus、ARM軟件介紹
Proteus是由英國Labcenter公司開發的嵌入式系統仿真及開發平臺，該軟件具有以下特點：
（1）能進行智能原理布圖；進行單片機軟件調試和單片機與外圍電路的協同仿真；滿足單片機軟件仿真系統的標準。
（2）支持常見的單片機類型和飛利浦公司ARM7（LPC系列）處理器及常見的外圍器件如8255，ADC0809。
（3）可以與Keil Version3，ADS1兩個集成開發環境結合，把用匯編和C語言編寫的程序編譯后，進行軟、硬件結合的系統仿真。
3、Proteus軟件的應用
3.1 Proteus軟件在教學中的應用
在教學的過程中，老師可以將Proteus和Keil 建立的虛擬實驗平臺搬到課堂上，能夠將實踐教學和理論教學融為一體，從而讓教學的效果得到提高。下面筆者引進一個實際的課堂教學實例。在講到外部中斷處理過程這一章節時，我們可以將Proteus和Keil進行聯調，然后通過仿真處理的步驟，可將單片機處理中斷的軟件執行過程以及單片機內部資源變化的情況以一種直觀地感受呈現給學生，從而能夠達到單純的理論教學難以達到的效果。
在運行Protues軟件的狀態下，按住Proteus中的電路閉合鍵，P3.2引腳會有一個下跳沿，PC= 0x0003H，指向AJMP INT0的轉移命令，堆棧的指針SP= 0.9H，數據存儲器的0.8H和0.9H單元存放著0.1H和0.5H，即該處存放著下一條指令的地址。因此，學生能夠迅速的知道，當外部有中斷地請求時，程序的自動存儲功能可以保存斷點的地址，同時程序將會轉到中斷服務程序的入口地址，因為中斷請求是由外部中斷0產生的，因此程序就會轉到外部中斷0的入口地址0003H。通過外部中斷執行的例子我們可以看出，在課堂教學上使用Protues和Keil 聯調建立的實驗平臺，我們可以將許多抽象概念直觀的介紹給學生，使學生不僅能觀察到軟件執行時單片機內部的I/ O口和存儲器的變化，還可以觀察到軟件程序和外圍電路之間的互動過程。
3.2 Proteus軟件的應用
目前所擁有的單片機實驗教學包括兩個關鍵的環節，即課內的實驗以及課程的設計。所有的實驗操作步驟基本上都是在實驗箱上完成的。由于受硬件實驗箱結構以及資源的限制，學生在做實驗的時候不能將所學的知識和軟件充分的融會貫通。所以當我們的學生進行自主設計的時候，很多的學生幾乎無法完成綜合性的實驗。假設采用了Proteus軟件的仿真實驗，就可以彌補硬件實驗能力的不足。基于Proteus軟件的實驗可以分為以下3個階段。
（1）驗證階段。此階段的主要任務是讓學生熟悉Proteus與Keil軟件的運行環境，使學生對單片機虛擬系統的仿真有自身的認識。實驗指導方面的教材只需要列出實驗的任務和要求、Proteus軟件的實驗原理圖、操作的步驟、流程以及和程序相關的源代碼等。學生就可可自行根據實驗步驟或實驗操作得到錄像進行操作、調試，以及觀察程序的運行結果。
（2）程序設計階段。這個階段主要是培養學生用Proteus繪制系統原理圖，以及使用Keil軟件進行源程序設計的能力，學生可以根據實驗的原理圖用Proteus繪制硬件電路圖，按照實驗的要求完成程序的設計，在Keil的環境下編寫出源代碼，調試成功后，加載程序到Proteus硬件圖仿真。
（3）綜合學習階段。此階段的主要目的是激發學生學習興趣，提高學生的主觀能動性、以及培養學生的創新能力。學生自主的根據實驗的任務和要求設計出硬件額電路（包括CPU型號、元器件及參數的設置等）并繪制出Proteus的硬件原理圖；根據硬件的功能模塊對軟件進行設計。完成對軟硬件設計之后，需對兩者進行聯調，充分利用Proteus與Keil軟件間的聯合仿真的功能，及時的發現并改正硬件電路以及程序源代碼的錯誤。系統仿真成功后，再進行實物的制作。在對課程的設計環節中，需要學生在Proteus環境下繪制出硬件的電路圖，在Keil軟件中編寫出設計程序的源代碼，并且在設計硬件電路時后盡可能的考慮到實驗箱的有限資源，便于在Keil中編寫的程序能夠更好的被移植到實驗箱上。學生可以針對不同的應用類型，選擇最適合的單片機，而不是僅僅局限于課堂上常講解到的單片機。學生也可在聯合仿真成功之后，再去進行電路的焊接、軟件系統的調試以及程序的固化等，可以避免因設計方案的不正確所造成的不必要的浪費。
4、結語
Proteus和ARM的嵌入式軟件在教學中的運用，能充分的利用機房的現有設備，減少了實驗設備的硬件維護又與實際的工程系統接近，拉近學習和就業之間的距離。實踐證明，這種嵌入式的教學方法不但能降低成本，經濟優勢明顯，而且還具有較高的推廣價值。
參考文獻
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第五篇：嵌入式系統設計與應用
第一章：
嵌入式系統定義：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能，可靠性，成本，體積，功耗嚴格要求的專用計算機系統。（一切非PC計算機系統）嵌入式系統特點：“專用”計算機系統，運行環境差異很大，比通用PC系統資源少，功耗低，體積小，集成度高，成本低，具有完整的系統測試和可靠性評估體系，具有較長的生命周期，需要專用開發工具和方法進行設計，包含專用調試電路，多學科知識集成系統。嵌入式系統應用范圍：汽車，工業控制，通信設備，消費電子，商業終端，航空航天，軍事需求。
嵌入式系統的基本開發流程：系統定義與需求分析階段，方案設計階段，詳細設計階段，軟、硬件集成測試階段，系統功能性測試及可靠性測試階段。
系統定義與需求分析階段：對系統需求進行分析，制定系統的設計依據。方案設計階段：確定系統初步設計方案并形成設計描述文檔。詳細設計階段：完善初步方案，對方案實施詳細設計。
軟硬件集成測試階段：對系統軟硬件進行綜合測試，驗證系統設計功能。
系統功能性能測試及可靠性測試測試：對系統功能，性能，可靠性進行綜合測評。
對于使用操作系統的嵌入式系統來說,嵌入式系統軟件結構一般包含4個層面：板級支持包層，實時操作系統(RTOS)層，應用程序接口(API)層，應用程序層。有些資料將應用程序接口API歸屬于OS層，按3層劃分的應用程序控制系統的運作和行為；操作系統與硬件無關，不同的嵌入式操作系統其組成結構也不盡相同 嵌入式操作系統種類繁多,大體分為兩種：商用型和免費型
商用型：VxWorks，Windows CE，pSoS，Palm OS，OS-9，LynxOS，QNX和LYNX 免費型：Linux和uC/OS—II uC/OS—II具有執行效率高，占用空間小，可移植性及擴展性強，實施性能優良，穩定性和可靠性良好等特點。其內核采用微內核結構，將基本功能(如進程管理，存儲管理，中斷處理)放在內核中，留給用戶一個標準API函數，并根據各個任務的優先級分配CPU時間。交叉開發環境：交叉開發是指一個通用計算機上進行軟件的編輯編譯，然后下載到嵌入式設備中進行調試的開發方式，它通常采用宿主機/目標機模式。
第二章：
RISC是精簡指令集
精簡指令集體系結構的優點：硬連線的指令譯碼邏輯，便于流水線執行，大多數RISC指令為單周期執行。
精簡指令集處理器的優點：處理器關心面積小，開發時間縮短，開發成本降低，容易實現高性能，低成本的處理器。
精簡指令集體系結構缺點：與CISC相比，通常RISC的代碼密度低；RISC不能執行x86代碼；RISC給優化編譯程序帶來了困難
ＡＲＭ設計采用的RISC技術特征主要有：Load/Store體系結構，固定的32位指令，3地址指令格式。
ARM7TDM名稱具體含義：ARM7：32位ARM體系結構4T版本；T：Thumb16位壓縮指令集；D：支持片上Debug，使處理器能夠停止以響應調試請求；M：增強型Multiplier，與前代相比具有較高的性能且產生64位的結果。I：EmbeddedICE硬件以支持片上斷點和觀察點。ARM7 3級流水線：（取指級，譯碼級，執行級）ARM9TDMI 流水線操作：（取指，譯碼，執行，緩沖/數據，回寫）5級 ARM處理器核可工作兩種狀態：ARM狀態和Thumb狀態
從ARM進入Thumb狀態，當操作數寄存器Rm的狀態位bit[0]為1時，執行“BX Rm”指令進入Thumb狀態
從Thumb進入ARM狀態，當操作數寄存器Rm的狀態位bit[0]為0時，執行“BX Rm”指令進入ARM狀態
ARM處理器工作模式（共7種）：除用戶模式外的其他六種模式稱為特權模式。特權模式：主要處理異常和監控調用（有時也稱為軟件中斷），他們可以自由地訪問系統資源和切換模式
ARM處理器總共有37個寄存器，均為32位 ARM狀態下的通用寄存器分為3類： 未分組寄存器:R0~~R7（為公用寄存器）
分組寄存器：R8~~R14
R13通常用于堆棧指針SP
R14用做子程序鏈接寄存器
程序計數器：R15(PC)
用做程序計數器
ARM程序狀態寄存器中
條件碼標志（N Z C V）
N——在結果是帶符號的二進制補碼的情況下，結果為負，N=1 否則為0 Z——結果為0 Z=1 否則為0 C——針對加法：產生進位
C=1 否則為0
針對減法：產生借位
C=0 否則為1
針對有移位操作的非加減法指令
C為移位操作中最后移出位的值
對于其他指令
C通常不變
V——對于加減法指令
操作數和結果為帶符號的整數時，產生溢出
V=1 否則為0
對于其他指令
V通常不發生變化 ARM的異常中斷響應過程： 一：將CPSR的內容保存到將要執行的異常中斷對應的SPSR中，以實現對處理器當前狀態，中斷屏蔽字以及各條件標志位的保存。二：設置當前狀態寄存CPSR中的相應位：
設置CPSR模式控制位CPSR[4:0]，使處理器進入相應的執行模式
當進入Reset或FIQ模式時，還要設置中斷標志位（CPSR[6]=1）禁止FIQ中斷，否則其值不變
設置中斷標志位（CPSR[7]=1），禁止IRQ中斷
三：將寄存器LR-
四：給程序計數器PC強制賦值，使程序從相應的向量地址開始執行中斷處理程序。
非向量中斷和中斷向量的區別和聯系
異常中斷的優先級：復位（最高），數據異常中斷，FIQ，IRQ，取值指異常中止，SWI未定義指令
ARM支持的數據類型（6種）：8位有符號和無符號字節
16位有符號和無符號半字，以2字節的邊界定位
32位有符號和無符號半字，以4字節的邊界定位
ARM存儲器組織：以字節為單位尋址的存儲器中有“小端”和“大端”兩種方式存儲字 小端格式：較高的有效字節存放在較高的存儲器地址，較低的有效字節存放在較低的存儲器地址
大端格式：較高的有效字節存放在較低的存儲器地址，較低的有效字節存放在較高的存儲器地址
ARM處理器能方便地配置為其中任何一種存儲器方式，但他們的缺省設置為小端格式（71頁有題）
ARM7TDM內核的重要特性：53頁最上面
第三章：
指令分類中基本指令格式
S
可選后綴，若指定S，則根據指令執行結果更新CPSR中的條件碼 ARM尋址方式
立即尋址有選擇題
寄存器間接尋址：ARM的數據傳送指令都是基于寄存器間接尋址，即通過Load/Store完成對數據的傳送操作
103頁舉例
可能為考題
偽操作
是ARM匯編語言程序里的一些特殊指令助記符，它的作用主要是為完成匯編程序做各種準備，在源程序進行匯編時由匯編程序處理，而不是在計算機運行期間由機器執行 ARM嵌入式系統程序設計可以分為ARM匯編語言程序設計、嵌入式C語言程序設計以及C語言與匯編語言的混合編程。
ARM匯編程序中
AREA指示符定義本程序段位代碼段
即申請一個定義段 161頁程序
可能考
嵌入式C語言程序設計中修飾符：interrupt、near、far、huge Interrupt在函數修飾為中斷函數，沒有輸入和輸出參數 第三章課后習題見李向妮筆記
第四章
DMA
I2C
I2S 基于S3C44B0X的最小系統設計：
嵌入式最小系統是指保證嵌入式微處理器可靠工作所必需的基本電路組成的系統，通常包括處理器單元、時鐘單元、復位單元、、存儲器單元、供電電源和調試接口。
基于ARM的嵌入式最小系統基本組成包括：基于ARM核的微處理器、電源電路、復位電路、時鐘電路、存儲器電路（FLASH和SDRAM）、UART接口電路和JTAG調試接口
第五章：
uC/OS—II采用的搶占式內核是一個真正的實時操作系統
uC/OS—II基本特點：源碼開放；可移植性；可裁剪；搶占式內核；可擴展的多任務；可確定的執行時間；中斷管理；穩定性和可靠性
uC/OS—II的文件結構（與內核功能相關的文件）：任務管理；同步通信；內存管理；時間管理
uC/OS—II任務及其運行狀態：
任務是一個簡單的程序，對應于實際應用中的一個邏輯功能。對uC/OS—II來說,任務是系統運行的基本單元，系統以任務為單元分配內存資源和處理時間，每個任務都有自己獨立的寄存器和棧空間。
任務看起來就像一個無限循環永不返回的函數，但是不同于函數的是，它有一套自己的內存空間，運行時完全占用處理器資源，在任意確定的時刻都處于休眠、就緒、運行、掛起以及中斷服務這五種狀態之一 圖見書上337
第六章
uCLinux與標準Linux的最大區別就在于內存管理。標準Linux是針對有MMU的處理器設計的
uCLinux不使用虛擬內存管理技術，采用的是實存儲器管理策略，也就是說uCLinux系統對內存的訪問是直接的
uCLinux與標準Linux系統在進程的創建
進程的執行
進程的終止
上有著顯著不同 基于uCLinux操作系統的應用開發環境一般是由目標系統硬件開發板和宿主PC機所構成。目標硬件開發板用于運行操作系統和系統應用軟件，而目標板所用到的操作系統的內核編譯、電子詞典應用程序的開發和調試則需要通過宿主PC機來完成。目標板用來進行內核編譯
PC機用來進行調試
移植就是使一個實時操作系統能夠在某個微處理器平臺上或者微控制器上運行。uCLinux移植包括3個層次的移植: 處理器結構層次移植、芯片層次移植、板級移植。
移植思路：開發環境確定以后，首先，要為uCLinux設計一個BootLoader，通過BootLoader來初始化硬件，引導uCLinux運行。BootLoader的設計可以在ads中或者Linux中實現。其次，針對硬件環境和設計的BootLoader修改uClinux內核。最后，在交叉編譯環境下配置、編譯、鏈接uClinux，下載編譯得到的印象文件到FLASH，通過BootLoader來啟動uCLinux。如果參數默認或者無參數，則先執行BootLoader，否則BootLoader第二位，參數執行為第一位。
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