《嵌入式开发》课件.pptx

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1、嵌入式开发 制作人：PPT制作者时间：2024年X月目录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 基础知识基础知识第第3 3章章 嵌入式系统开发及应用嵌入式系统开发及应用第第4 4章章 嵌入式系统网络应用嵌入式系统网络应用第第5 5章章 嵌入式系统安全嵌入式系统安全 0101第1章 简介 嵌入式开发概述嵌入式系统是一种专门用于完成特定功能的计算机系统，通常采用微处理器、单片机或FPGA等芯片作为核心，用于控制和管理硬件设备。嵌入式系统广泛应用于电子设备、机器人、汽车、航天、医疗等领域。嵌入式系统的应用领域智能手机、平板电脑、智能手表、MP3等电子设备工业机器人、服务机器人、家用机器人等机器人动力

2、电子、车载通信、车载娱乐等汽车导航控制、轨道控制、通信电子等航天系统需要快速响应和执行任务实时性0103系统需要在最小能耗下完成任务节能性02系统需要保证长时间稳定运行可靠性嵌入式系统的分类根据核心芯片的不同，嵌入式系统可以分为基于微处理器的嵌入式系统、基于单片机的嵌入式系统和基于FPGA的嵌入式系统。基于微处理器的嵌入式系统低功耗、高性能、广泛应用ARM性能强、支持多任务处理Intel x86性能中等、应用广泛MIPS 基于单片机的嵌入式系统应用广泛、体积小、功耗低8051易学易用、性价比高AVR功能强大、应用广泛PIC 基于FPGA的嵌入式系统性能强、资源丰富Xilinx易入门、开发工具丰

3、富Altera低功耗、小型化Lattice 嵌入式系统的组成嵌入式系统由处理器、存储器、输入输出(I/O)接口、系统总线以及中断和异常等几个部分组成。存储器存储器存储程序和数据存储程序和数据分为分为ROMROM和和RAMRAM输入输出输入输出(I/O)(I/O)接口接口连接外部设备连接外部设备分为并口和串口分为并口和串口系统总线系统总线连接各个模块连接各个模块分为数据总线、地址总线和控分为数据总线、地址总线和控制总线制总线嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成处理器处理器控制系统的运行控制系统的运行执行指令和运算执行指令和运算嵌入式系统的开发工具嵌入式系统的开发流程分为需求分析、设计、开发、测试和生

4、产等几个阶段。常用的嵌入式开发工具有C语言编译器、调试器、仿真器、跟踪器等。嵌入式系统的开发调试方法主要有仿真调试、硬件调试和软件调试等。0202第2章 基础知识 C语言程序设计数据类型、运算符、流程控制语句C语言基础语法函数声明、函数调用、函数参数传递、递归C语言函数指针的定义、指针的运算、指针与数组、指针与函数C语言指针与数组结构体的定义、结构体的初始化、结构体的访问、结构体指针、联合体C语言结构体与联合体汇编语言程序设计汇编指令、寄存器、操作数、地址计算汇编语言基础语法通用寄存器、段寄存器、标志寄存器、指令格式、数据传送指令、运算指令汇编语言寄存器与指令中断的分类、中断的处理过程、中断向

5、量表、异常的分类、异常的处理过程汇编语言中断与异常处理 嵌入式系统中的操作系统嵌入式系统的特点、操作系统的特点、嵌入式操作系统的应用嵌入式系统中的操作系统概述RTOS、Linux、Android、Windows Embedded、VxWorks等嵌入式系统常用的操作系统多任务处理、中断管理、内存管理、文件系统、网络协议栈、设备驱动操作系统的特点和功能 嵌入式系统中的设备驱动设备与驱动、设备驱动模型、设备驱动接口设备驱动的基本概念字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动、USB设备驱动、串口设备驱动等设备驱动的分类驱动框架、驱动模板、设备驱动程序的实现设备驱动的编写方法 C C语言程序设计语言程序

6、设计C C语言是一种广泛应用于各种计算机平台和操作系统的高语言是一种广泛应用于各种计算机平台和操作系统的高级程序设计语言。级程序设计语言。C C语言具有简洁、紧凑、执行效率高、语言具有简洁、紧凑、执行效率高、可移植性强等优点。可移植性强等优点。C C语言是嵌入式系统开发中最常用的语言是嵌入式系统开发中最常用的编程语言之一。编程语言之一。汇编语言的语法规则非常简单，容易掌握简单易学0103汇编语言的指令长度短，占用的系统资源非常少系统资源占用少02汇编语言直接操作硬件，运行速度快，效率高运行速度快嵌入式系统中的操作系统嵌入式系统常用的操作系统有：实时操作系统（RTOS）、Linux、Androi

7、d、Windows Embedded、VxWorks等。实时操作系统是一种针对嵌入式系统设计的操作系统，具有实时性强、系统开销小等特点。Linux是一种开源的Unix操作系统，具有良好的兼容性和可移植性。Android是一种基于Linux内核的移动设备操作系统，具有开放性和广泛的应用性。Windows Embedded是一种Windows操作系统的裁减版，专门用于嵌入式系统。VxWorks是一种实时操作系统，广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域。块设备驱动块设备驱动块设备驱动是指可以按块读取块设备驱动是指可以按块读取或写入数据的驱动或写入数据的驱动典型的块设备有硬盘、典型的块设备有硬盘、SDS

8、D卡、卡、U U盘等盘等网络设备驱动网络设备驱动网络设备驱动是指可以与网络网络设备驱动是指可以与网络通信的驱动通信的驱动典型的网络设备有网卡、调制典型的网络设备有网卡、调制解调器、路由器等解调器、路由器等USBUSB设备驱动设备驱动USBUSB设备驱动是指可以与设备驱动是指可以与USBUSB接口设备通信的驱动接口设备通信的驱动典型的典型的USBUSB设备有鼠标、键盘、设备有鼠标、键盘、打印机等打印机等设备驱动的分类设备驱动的分类字符设备驱动字符设备驱动字符设备驱动是指可以一次读字符设备驱动是指可以一次读取或输出字符数据的驱动取或输出字符数据的驱动典型的字符设备有终端机、串典型的字符设备有终端机

9、、串口、打印机等口、打印机等嵌入式系统中的嵌入式系统中的设备驱动设备驱动设备驱动是指将硬件设备与操作系统进行连接的软件模块。设备驱动是指将硬件设备与操作系统进行连接的软件模块。设备驱动的主要任务是对硬件设备进行控制和管理，使其设备驱动的主要任务是对硬件设备进行控制和管理，使其能够正常工作。嵌入式系统中的设备驱动通常由操作系统能够正常工作。嵌入式系统中的设备驱动通常由操作系统提供，也可以自行编写。提供，也可以自行编写。0303第3章 嵌入式系统开发及应用 嵌入式系统硬件设计1.确定系统结构、目标和性能指标；2.选型；3.电路原理图设计；4.PCB设计；5.硬件调试嵌入式系统硬件设计流程1.遵循E

10、MC设计规范；2.尽量缩短时序；3.电源设计合理；4.稳定性和可靠性嵌入式系统硬件设计注意事项5.低功耗设计；6.仿真验证；7.产生文档和报告；8.规划整个项目的时间表嵌入式系统硬件设计注意事项 嵌入式系统软件设计1.确定系统结构、目标和性能指标；2.选型；3.软件架构设计；4.编程语言选择；5.软件开发嵌入式系统软件设计流程1.清晰的系统结构；2.强大的错误处理机制；3.保证可靠性和高效性；4.高可移植性；5.优化代码；6.配套文档嵌入式系统软件设计注意事项 智能家居是通过智能化技术实现家居设施与网络互联的典型代表智能家居概述0103居家、酒店、商场、公共空间等智能家居的应用场景02传统家居

11、设备+智能设备的方式，或者直接安装智能化的设备智能家居实现方案利用先进的信息技术（如物联网、云计算等），为城市交通提供更智能、更高效的服务智能交通概述0103智能路灯、智能监控、智能停车、智能导航、智能公交等智能交通的应用场景02路灯、摄像头、车载设备等智能交通实现方案结论嵌入式开发是一个综合性很强的领域，需要对硬件、软件、网络等相关知识都有一定的了解。本章介绍了嵌入式系统的硬件设计、软件设计和应用案例，可以帮助读者全面了解嵌入式系统相关的知识。0404第4章 嵌入式系统网络应用 嵌入式系统网络通信概述嵌入式系统网络通信的定义嵌入式系统网络通信的概念有线网络和无线网络嵌入式系统网络通信的分类T

12、CP/IP协议嵌入式系统网络通信协议 物联网的定义和特点物联网概述0103智能家居、智能交通、智慧医疗等物联网的应用场景02传感器技术、云计算等技术的应用物联网实现方案传感器网络控制传感器网络控制传感器网络的定义传感器网络的定义传感器网络的特点传感器网络的特点传感器网络的应用场景传感器网络的应用场景人机交互控制人机交互控制人机交互的定义人机交互的定义人机交互的特点人机交互的特点人机交互的应用场景人机交互的应用场景智能制造控制智能制造控制智能制造的定义智能制造的定义智能制造的特点智能制造的特点智能制造的应用场景智能制造的应用场景嵌入式系统网络应用实例嵌入式系统网络应用实例2 2：工业控制：工业控

13、制PLCPLC控制控制PLCPLC的基本概念的基本概念PLCPLC的工作原理的工作原理PLCPLC的应用场景的应用场景嵌入式系统网络嵌入式系统网络应用实例应用实例3 3：智：智能医疗能医疗智能医疗指利用计算机、网络和传感器等技术，对医疗信智能医疗指利用计算机、网络和传感器等技术，对医疗信息进行管理、分析和处理，并提供医疗的相关服务。智能息进行管理、分析和处理，并提供医疗的相关服务。智能医疗应用场景广泛，例如智能诊断、智能手术、智能健康医疗应用场景广泛，例如智能诊断、智能手术、智能健康管理等。管理等。嵌入式系统网络应用的未来智能家居将成为未来生活的主流智能家居智能交通将改变城市交通的面貌智能交通

14、智能医疗将提高医疗的效率和质量智能医疗人工智能将成为嵌入式系统网络应用的重要一环人工智能总结嵌入式系统网络应用是嵌入式系统技术的重要应用领域，其发展前景广阔。未来，随着人工智能、虚拟现实等技术的逐渐普及和应用，嵌入式系统网络应用将不断完善和优化，为我们的生活带来更多的便利和惊喜。0505第5章 嵌入式系统安全 嵌入式系统安全的基本概念嵌入式系统安全是指在嵌入式系统的设计、开发、运行和维护过程中，保护嵌入式系统的机密性、完整性和可用性不受任何威胁，防止不法分子利用系统漏洞威胁系统的正常运行，确保系统的安全可靠。嵌入式系统安全的威胁分析嵌入式系统的威胁主要来自以下几个方面：未经授权的物理接触、恶意

15、软件攻击、网络攻击、硬件攻击和不可信的软件及硬件。嵌入式系统安全的保护措施嵌入式系统安全的保护措施主要包括：物理安全、软件安全、网络安全和用户认证。使用安全密码，定期更换密码，不要使用简单、易猜测的密码密码管理0103将智能家居设备隔离在一个独立的网络中，不要将其连接到公共网络或未受控制的网络中隔离网络02定期更新智能家居设备的固件，修复已知的漏洞，提高系统的安全性固件更新对不同角色的用户进行不同级别的访问控制，保证系统安全性访问控制0103对工业控制系统进行日志审计，及时发现异常行为，修复安全漏洞日志审计02对工业控制设备进行安全加固，包括：禁用默认账户和密码、限制网络访问、配置防火墙等安全

16、加固嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统将越来越多地连接到互联网上网络化嵌入式系统将越来越智能化，具有更强的感知能力智能化嵌入式系统的安全性将越来越重要，安全技术的应用将越来越广泛安全化 嵌入式系统的未来展望嵌入式系统在物联网、智能家居、智能交通、智能医疗等领域有着广泛的应用，未来将不断涌现出新的应用场景。同时，嵌入式系统的开发和应用也将面临更加复杂和严峻的安全挑战。硬件设计硬件设计遵循标准化的硬件接口和总线遵循标准化的硬件接口和总线协议协议进行电磁兼容性测试和可靠性进行电磁兼容性测试和可靠性测试测试对硬件进行适当的加固和防护对硬件进行适当的加固和防护系统集成系统集成遵循标准化的接口和通信协议遵循标准化的接口和通信协议进行系统集成测试和验证进行系统集成测试和验证保证系统的稳定性和可靠性保证系统的稳定性和可靠性安全保护安全保护对系统的物理安全进行有效的对系统的物理安全进行有效的保护保护采用安全算法和协议进行数据采用安全算法和协议进行数据加密和身份认证加密和身份认证对系统进行漏洞扫描和安全审对系统进行漏洞扫描和安全审计计嵌入式系统开发的建议和提示嵌入式系统开发的建议和提示软件开发软件开发使用标准化的编程语言和工具使用标准化的编程语言和工具遵循模块化、面向对象的设计遵循模块化、面向对象的设计思想思想对软件进行单元测试和集成测对软件进行单元测试和集成测试试 谢谢观看！下次再会