第一篇：《智能車輛技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報告

《智能車輛技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報告

經(jīng)過一個多月的學(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?？刂评碚摲譃榻?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)?，F(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。所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大?。┑膮?shù)攝動下，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)代魯棒控制是一個著重控制算法可靠性研究的控制器設(shè)計方法。其設(shè)計目標(biāo)是找到在實際環(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)計好這個控制器，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)計方法有：INA方法，同時鎮(zhèn)定，完整性控制器設(shè)計，魯棒控制，魯棒PID控制以及魯棒極點配置，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，同時過程的動態(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，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，估計動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。

kalman濾波屬于估計理論范疇，是現(xiàn)代控制理論的一個重要分支。估計理論認(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（濾波）的實質(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濾波的一個典型實例是從一組有限的，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)的動態(tài)信息,設(shè)法去掉噪聲的影響,得到一個關(guān)于目標(biāo)位置的好的估計。這個估計可以是對當(dāng)前目標(biāo)位置的估計(濾波),也可以是對于將來位置的估計(預(yù)測)，也可以是對過去位置的估計(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)有力的時頻分析(處理)工具，是在克服傅立葉變換缺點的基礎(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。它有兩個特點：一是“小”，即在時域具有緊支集或近似緊支集；二是正負(fù)交替的“波動性”，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，它在時域和頻域同時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：用先驗概率分派函數(shù)去獲得后驗的證據(jù)區(qū)間，證據(jù)區(qū)間量化了命題的可信程度?？蓪⒆C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，證據(jù)理論就變成了概率論。證據(jù)理論有如下一些特點：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，即若|A|>1 則m（A）＝0時，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，即對所有的m（Ai）≠0，有A1?A2???An時，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)不僅能影響一個明確的假設(shè)（與單元素子集相對應(yīng)），還可以影響一個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)理論的缺點是:要求辨別框中的元素滿足相互排斥的條件，在實際系統(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，我們必須付出時間、努力和實踐才有可能完成，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有所創(chuàng)新，才會有長足的進(jìn)步。以上就是我的一些學(xué)習(xí)總結(jié)和心得，這些知識和經(jīng)驗對于我的個人發(fā)展和以后的研究都是非常重要的，我會繼續(xù)努力前行。

在此，也感謝老師的悉心教誨。

匯 報 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)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，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)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和控制。

本文設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的區(qū)域智能車輛管理系統(tǒng)，實現(xiàn)繳費無人化，信息透明化、實時化，能夠減少繳費時間，緩解交通壓力，節(jié)省人力、財力，最終實現(xiàn)交通管理智能化。設(shè)計背景

電子不停車收費系統(tǒng)是目前世界上最先進(jìn)的收費系統(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無須停車，即能夠?qū)崿F(xiàn)自動收費。車輛在通過收費站時，通過車載設(shè)備實現(xiàn)車輛識別、信息寫入（入口）并自動從預(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)存費用，通過收費站時便不用人工繳費，也無須停車，高速費將從卡中自動扣除。這種收費系統(tǒng)每車收費耗時不到兩秒，其收費通道的通行能力是人工收費通道的5到10倍。

ETC系統(tǒng)由后臺系統(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，僅僅使用了射頻識別技術(shù)，能夠做到自動收費，但是在無人監(jiān)管下存在收費不透明的問題。而我們設(shè)計的系統(tǒng)將語音播報和電話告知加入到停車收費中，這樣大大增加了收費的透明度。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，因此在安防中有很大盲區(qū)。而我們設(shè)計的系統(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，這樣可以將監(jiān)控措施具體到每一個車位，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，增加了事故播報等功能。這樣即便發(fā)生了事故，車主也能第一時間了解到情況從而做出最快的方案。設(shè)計原理

2.1 設(shè)計思路

出于完善和更人性化電子不停車收費系統(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)計以物聯(lián)網(wǎng)為背景，將嵌入式技術(shù)、移動通信技術(shù)、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字控制等技術(shù)有效地集成運用于交通運輸管理體系。

系統(tǒng)包含以下幾個部分：車輛射頻識別和信號處理部分、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

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，用于識別車輛信息以及完成收費等一系列服務(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)可以在很短時間內(nèi)穩(wěn)定地實現(xiàn)收費等系列服務(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、登記時對車輛進(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模組來實現(xiàn)一個具有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)

項目中，每個車庫或者車位都裝有一套基于CC2530的無線傳感器節(jié)點，以CC2530為核心，搭建溫度、濕度、位置傳感器等相關(guān)外設(shè)，可以實時采集車位信息，并以一定的時間間隔將數(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產(chǎn)的安全。傳感器節(jié)點模塊如圖

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，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的形式告知車主，這樣可以將停車場的收費信息、停車場的車位情況、環(huán)境信息及時傳達(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顯示RFID讀寫器的工作情況，將讀取的車輛信息、車輛停放時間、收費情況、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，和GPRS模塊相連，能夠由管理員在適當(dāng)?shù)臅r候向車主發(fā)送信息，或者預(yù)設(shè)好發(fā)送信息的時間，系統(tǒng)可以通過實時時鐘定時給每一位進(jìn)出停車場的車主報送相關(guān)信息。實現(xiàn)快速信息處理，縮短服務(wù)時間，提高工作效率。結(jié)語

綜上所述，本文設(shè)計的車輛管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)不停車收費，既省時又省力。通過GPRS及時將收費信息、出入時間等反饋給用戶。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

工作會議紀(jì)要

［2008］第39號

時間：2008年12月29日（星期一）9:15am 地點：中心會議室

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、所辦公會議相關(guān)情況通報：

（1）所年終總結(jié)大會時間：1月19日上午8:30，請大家準(zhǔn)時參加；

（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，重點匯報作為部門負(fù)責(zé)人的工作；

（4）研究院統(tǒng)一作息時間：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，初步完成無人車項目試驗驗證和功能設(shè)計任務(wù)書；

3、總結(jié)、成果登記和職工考核工作；

4、智能汽車預(yù)研項目考核和計劃；

5、中心日常事務(wù)：組織元旦聯(lián)歡會節(jié)目排練；年底報銷事宜，完成重點設(shè)備采購報銷； 本周工作計劃：

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工作，申報截止期為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，確定平臺改造方案；（牛潤新、梁華為）汽車電子實驗室 上周工作總結(jié)：

9、863傾角項目：完成傾角傳感器的產(chǎn)品檢驗工作，辦理產(chǎn)品檢驗報告；

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、驗證平臺：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,進(jìn)行PCB布板設(shè)計及元器件采購；

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，并實現(xiàn)障礙物識別。本周工作計劃：

15、863傾角項目：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，本周完成加工；在環(huán)控制器設(shè)計；（李繼來、王芳成）

17、驗證平臺：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)實驗室 上周工作總結(jié)：

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

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實驗的原理；

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； 本周工作計劃：

26、學(xué)習(xí)輪胎在地面上滾動時的摩擦生熱問題；（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；（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)報告

《嵌入式技術(shù)》學(xué)習(xí)總結(jié)報告

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....................................................................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)實踐................................................................................8

三、實驗內(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)度時機(jī).............................................................................................19 3.6.4 調(diào)度實現(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)報告

一、嵌入式系統(tǒng)簡介 1.1嵌入式系統(tǒng)的定義和特點

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、具有專屬功能的計算機(jī)系統(tǒng)”，通常要求實時計算性能。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，通用計算機(jī)如個人計算機(jī)則設(shè)計靈活，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。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、日歷時鐘、電源監(jiān)測、程序運行監(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)作為一個專用計算機(jī)系統(tǒng)，要不斷向計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展。因此，可以把定義中的專用計算機(jī)系統(tǒng)引伸成，滿足對象系統(tǒng)要求的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)?！扒度胄浴?、“專用性”與“計算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素。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，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)的特點與定義不同，它是由定義中的三個基本要素衍生出來的。不同的嵌入式系統(tǒng)其特點會有所差異。與“嵌入性”的相關(guān)特點：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(價廉)等要求的特點。與“專用性”的相關(guān)特點：軟、硬件的裁剪性。滿足對象要求的最小軟、硬件配置等。與“計算機(jī)系統(tǒng)”的相關(guān)特點：嵌入式系統(tǒng)必須是能滿足對象系統(tǒng)控制要求的計算機(jī)系統(tǒng)。與上兩個特點相呼應(yīng)，這樣的計算機(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)實時高效性、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。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：

(1)可裝卸性。開放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。

(2)強(qiáng)實時性。EOS實時性一般較強(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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(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，為各種移動計算設(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)計算機(jī)的ROM中。輔助存儲器在嵌入式系統(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、日歷時鐘、電源監(jiān)測、程序運行監(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)作為一個專用計算機(jī)系統(tǒng)，要不斷向計算機(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在于其大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中。它通常把通用計算機(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：使用獨立的集成電路存儲器和外設(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，而不是像個人計算機(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)計的可配置陣列。它在單個芯片內(nèi)包含了多處理器、乘法器、緩存和接口，形成一個完整的系統(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：臺灣RDC、臺灣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?；赗ISC 的ARM板一般都是根據(jù)產(chǎn)品的要求做具體設(shè)計，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嵌入式操作系統(tǒng)如MicroC/OS-II、QNX、VxWorks。有時這些主板也會使用非x86處理器。在某些應(yīng)用中，小巧、高效并非主要關(guān)注點，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)，因為它嵌入在較大的設(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)境都可能會很不一樣。一種常用的設(shè)計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)、用于存儲的外部閃存、作為內(nèi)存的DRAM。模塊廠商通常會提供引導(dǎo)軟件和操作系統(tǒng)選項，一般包括Linux和一些實時操作系統(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)備是指在一個嵌入式系統(tǒng)中，除了嵌入式處理器以外用于完成存儲、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；定時器：PLL、捕獲比較模塊和時間處理單元；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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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，用以管理存儲器分配、中斷處理、任務(wù)間通信和定時器響應(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，但同時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)常常需要有實時要求，所以嵌入式操作系統(tǒng)往往又是“實時操作系統(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時要求，所以從前“嵌入式操作系統(tǒng)”實際上是“實時操作系統(tǒng)”的代名詞。今年來由于手持式計算機(jī)和掌上電腦等設(shè)備的出現(xiàn)，也有了不帶實時要求的嵌入式系統(tǒng)。另外一方面，由于CPU速度的提高，一些原先認(rèn)為是“實時”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“實時”操作系統(tǒng)上才能實現(xiàn)的應(yīng)用，現(xiàn)在已不難在常的操作系統(tǒng)上實現(xiàn)。在這樣的背景下，“嵌入式操作系統(tǒng)”和“實時操作系統(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際專業(yè)領(lǐng)域，基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺，并能完成用戶的預(yù)期任務(wù)的計算機(jī)軟件。用戶的任務(wù)可能有時間和精度的要求。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

嵌入式計算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計算機(jī),一臺通用計算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了5-10個嵌入式微處理器。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模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(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)程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控

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制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(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)，自動售貨機(jī)，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活，到時手持一卡就可以行遍天下。環(huán)境工程與自然：水文資料實時監(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)，實時氣象信息網(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的，也有很多商業(yè)工具。無論是免費的還是商業(yè)的，工具的好壞往往會影響整個工程的最終結(jié)果?，F(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，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多個系列，在其上運行的操作系統(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，主要需要注意以下幾個方面：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，并且出錯的機(jī)會也非常少，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，因為畢竟是別人構(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

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你要編譯的程序，同時也許會在使用時出現(xiàn)許多莫名其妙的錯誤，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?！罢w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，推動嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(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，采用插件技術(shù)，在這樣的平臺基礎(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平臺作為自身工具的基礎(chǔ)，推出個性化的開發(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、可視化建模、仿真和驗證功能方向發(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)隊的層面來解決。不同的工程師和開發(fā)項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，這是整個軟件業(yè)界幾十年來的普遍趨勢，只是這個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。這個趨勢從處理器芯片巨頭的動向可以一目了然。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，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)動硬件，往上支持操作系統(tǒng)），最初級的硬件驅(qū)動程序等。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)動程序。嵌入式硬件設(shè)計完后，各種功能就全靠軟件來實現(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)計包給了專門的硬件公司，稍復(fù)雜的硬件都交給臺灣或國外公司設(shè)計，國內(nèi)的硬件設(shè)計力量很弱，很多嵌入式公司自己只負(fù)責(zé)開發(fā)軟件，因為公司都知道，嵌入式產(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。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)通常是硬件和軟件同時進(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，有時甚至可能是兩者同時發(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)，需要花費大量的開發(fā)成本及開發(fā)時間。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)計嵌入式系統(tǒng)的時候往往選擇最底層的工具，把絕大部分的時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)計產(chǎn)品的競爭力，這兩點其實都是至關(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，如花些時間去了解許多實用輔助軟件，如DMA、Cache和片內(nèi)帶寬分析工具等。同時，在至少一個領(lǐng)域中具有深入的技術(shù)知識。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完成獨特創(chuàng)新的設(shè)計。所以，工程師要體現(xiàn)自身價值，必須有系統(tǒng)性的眼光，能夠進(jìn)行有創(chuàng)新性的設(shè)計。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)計或研究領(lǐng)域，從更高的角度來看待自己在設(shè)計的系統(tǒng)，而不是只見樹木，不見森林。

三、實驗內(nèi)容

我所在的小組的實驗任務(wù)，基于ZedBoard-Zynq7000的μC/OS-III代碼的分析和調(diào)試，重點分析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(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)/實時操作系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)提供了所需的一切。另外，該平臺提供數(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)出獨樹一幟且功能強(qiáng)大的設(shè)計。

圖一：ZedBoard-Zynq7000 Zynq7000系列是基于Xilinx的可編程SOC架構(gòu)，集成了一個雙核的ARM? Cortex?-A9 處理器，一個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。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)的一個名叫“uC/OS-III Idle Task”的任務(wù)，其優(yōu)先級值為31。這個任務(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兩個系統(tǒng)計數(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)。這三個任務(wù)對應(yīng)的運行函數(shù)內(nèi)都包含了while死循環(huán)，因此系統(tǒng)運行起來后至少有三個任務(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任務(wù)，但實際通常受限于系統(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（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?？臻g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)有五個狀態(tài)：靜止（Dormant）、就緒（Ready）、運行（Running）、掛起（Pending）、中斷（Inrerrupted）。任務(wù)的狀態(tài)是動態(tài)轉(zhuǎn)換的，構(gòu)造好OS_TCB結(jié)構(gòu)后，此時任務(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)中挑選一個任務(wù)運行。μC/OS-III利用一個就緒優(yōu)先級位圖和一個就緒隊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（在本實驗中OS_CFG_PRIO_MAX=32）.如果某個優(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（本實驗中是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

就緒列表實際上是一包含OS_CFG_PRIO_MAX個OS_RDY_LIST（見os.h）類型實體的數(shù)組(OSRdyList[])。OS_RDY_LIST實體包含三個成員：Entries、TailPtr、HeadPtr。Entries表示該優(yōu)先級別上任務(wù)個數(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）將一個處于掛起狀態(tài)的更高優(yōu)先級任務(wù)喚醒時，當(dāng)前被中斷的任務(wù)保持掛起狀態(tài)，被喚醒的那個更高優(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即延時的搶占方式(圖九)。延時搶占方式，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)除非主動放棄執(zhí)行（包括等待某些時間、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)會執(zhí)行。當(dāng)同一個優(yōu)先級上有兩個以上就緒任務(wù)時，μC/OS-III 采用時間片策略使得該優(yōu)先級上所有任務(wù)得到依次輪轉(zhuǎn)執(zhí)行。當(dāng)然如果一個任務(wù)的時間片未

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用完，也可主動放棄CPU使得下個任務(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：時間片調(diào)度

3.6.3 調(diào)度時機(jī)

調(diào)度可能發(fā)生時機(jī)包括：（1）一個任務(wù)給其他任務(wù)發(fā)送（send）消息或信號時；（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: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:如果該任務(wù)就是當(dāng)前任務(wù)；（7）內(nèi)核對象被刪除時；（7）任務(wù)優(yōu)先級發(fā)生改變時；（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：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（）主動放棄時間片；（12）用戶調(diào)用了OSSched()；（13）任務(wù)時間片用完了。

3.6.4 調(diào)度實現(xiàn)

調(diào)度器的實現(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)先級位圖和就緒隊列。

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圖十:調(diào)度時主要用到的數(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，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），開銷就會越大。上下文切換的時間開銷取決于有多少個CPU寄存器需要被存儲和載入。

圖十一：上下文在堆棧中的存儲

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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()中實現(xiàn)（其實是由宏OS_TASK_SW()調(diào)用，后者在函數(shù)OSIntCtxSw()中實現(xiàn)。這兩個函數(shù)都是采用匯編語言實現(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)度器就會調(diào)用OSCtxSW()。主要有以下步驟：

(1)OSTCBCurPtr指向當(dāng)前正運行的任務(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），將來該任務(wù)可以被恢復(fù)現(xiàn)場，以便繼續(xù)運行。

(5)調(diào)用OSSched()后，CPU堆棧指針TSP會指向任務(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嵌入式軟件項目。

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)行信息對比自動識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警提醒并自動記錄車輛信息。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)玻璃后安裝一個錄有該車車輛信息和車主信息的有源遠(yuǎn)距離識別卡，管理平臺和數(shù)據(jù)服務(wù)器適時將相應(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)顯報警，執(zhí)法人員可實施及時攔截檢查。

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，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，系統(tǒng)能即時監(jiān)測到并報警；如果不用原來的車牌號碼，則將被視為假、套牌車被識別并攔截，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，同樣會被及時查獲。

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，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，系統(tǒng)能即時監(jiān)測到,并提示該車輛特征及違章、肇事逃逸等情況，執(zhí)法人員可即時進(jìn)行攔截?；槠渌愋偷倪`法車輛

系統(tǒng)還可將報廢車輛、未年檢車輛、欠費欠稅車輛等問題車輛的車輛和車主信息錄入管理平臺，并加入到黑名單，當(dāng)這些問題車輛駛?cè)牖榉秶鷷r，系統(tǒng)能即時監(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，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、車輛違章自動告知等功能。

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

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；對從事客運的“黑車”來說，由于成本低廉，車主通常都會以較低的價格與正規(guī)營運車輛惡性競爭，嚴(yán)重擾亂了客運市場和營運秩序。

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)的車輛自動識別系統(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、重要會議安全保衛(wèi)，需要配備手持的AVI系統(tǒng)，隨時開動并停靠在指定的路旁(或會場入口)，對過往車輛進(jìn)行突擊檢查和識別。手持AVI系統(tǒng)用手機(jī)通過移動通信網(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站的地理位置。在某些應(yīng)用場合，還可以使用簡式移動稽查設(shè)備（CY-RMO-203手持閱讀器）?；槿藛T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，則立即報警。

五、方案特點

遠(yuǎn)距離：閱讀距離10米以內(nèi)輕松實現(xiàn)。由于車輛識別的實際要求，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)通過才能識別，實現(xiàn)全自動識別，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)簽識別寫，在高峰時間可有效緩解出入庫車輛過多、排隊刷卡帶來的堵塞問題；

運行穩(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)，多個設(shè)備互不干擾；

支持高速度移動讀取：標(biāo)識卡的移動時速可達(dá)200公里/小時。

高可靠性：環(huán)境溫度-40℃-85℃內(nèi)能完全正常運行（MTBF≥70000小時），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：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。

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?？膳渲梦⒉K工作方式，發(fā)射功率可調(diào)；

多識別性：可以同時識別200個以上標(biāo)示，如果現(xiàn)場有多與200個以上的標(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 存儲空間16M 期望電池壽命>6年，實際電池壽命>2年。電池電量過低時自動報警

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10～2000Hz15g三個軸

自由跌落1500mm混凝土地面，每個面各兩次

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：

識別速度100個標(biāo)簽/秒(僅限ID號)防碰撞處理200個標(biāo)簽同時讀取

識別距離最遠(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CRC16循環(huán)冗余校驗

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

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、終生免費維修，并提供技術(shù)指導(dǎo)，一旦出現(xiàn)故障，可實現(xiàn)設(shè)備快速更換； 如果超過1年，要收取相應(yīng)的成本費。2、7個工作日內(nèi)幫助解決故障（若遇不可抗力因素可協(xié)定）；接到報修一個工作日內(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月內(nèi)完成，其中施工可一個月完成。

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，價格低，質(zhì)量好。