[管理学]嵌入式应用程序开发教案.ppt

嵌入式系统概述 什么是嵌入式系统 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统 嵌入式系统的应用领域 嵌入式系统的架构 嵌入式微处理器 外围硬件设备 嵌入式操作系统 特定的应用程序 嵌入式系统的软件层次 嵌入式软硬件系统的架构 流行的嵌入式微处理器 ARM (ARM公司) PowerPC (MOTOROL公司) MIPS(MIPS公司) ARM 既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。 嵌入式操作系统 嵌入式系统具有操作系统的最基本的功能: 进程调度 内存管理 设备管理 文件管理 操作系统接口(API调用) 嵌入式操作系统 Vxworks: 美国WindRiver公司于1983年开发，具有可靠、实时、可裁减特性。 WinCE: 支持具有丰富应用程序和服务的32位嵌入式系统。 嵌入式Linux： 近年来，Linux在嵌入式领域异军突起。 嵌入式系统的开发模式 开发流程1 开发流程2 开发流程3 开发流程4 开发流程5 开发流程6 Mini2440开发板 mini2440 mini2440 mini2440 硬件资源 硬件资源 硬件资源 启动与片选 启动与片选 交叉工具链 交叉工具链 安装 工具 LINUX内核基础 Linux内核简介 Linux内核源代码 Linux内核配置与编译 Linux内核模块开发 Linux内核启动流程 Linux体系结构 Linux体系结构 从上图得知，Linux由 用户空间和内核空间两部分组成。 内核空间与用户空间是程序执行的两种不同状态，通过系统调用和硬件中断能够完成从用户空间到内核空间的转移。 Linux体系结构 现代CPU通常实现了不同的工作模式，以 ARM为例，实现了7种工作模式： 用户模式（usr）、管理模式（svc）、 系统模式(sys)、快速中断(fiq)、 外部中断(irq)、数据访问中止(abt)、 未定义指令异常(und) Linux内核架构 系统调用接口 SCI 层为用户空间提供了一套标准的系统调用函数来访问Linux内核，搭起了用户空间到内核空间的桥梁。 进程管理 进程管理的重点是创建进程（fork、exec），停止进程（kill、exit），并控制 它们之间的通信（signal 或者 POSIX 机 制）。进程管理还包括控制活动进程如何 共享CPU，即进程调度。 内存管理 内存管理的主要作用是控制多个进程安全 地共享内存区域。 虚拟地址到物理地址的映射 分配内存 回收内存 网络协议栈 内核协议栈为Linux提供了丰富的网络协议实现。 网络稳定 网络功能强 虚拟文件系统（VFS） VFS隐藏各种文件系统的具体细节，为文件 操作提供统一的接口。 设备驱动 Linux 内核中有大量代码都在设备驱动程序中，它们控制特定的硬件设备。 Linux内核简介 Linux内核源代码 Linux内核配置与编译 Linux内核模块开发 Linux内核启动流程 目录结构 Linux内核源代码采用树形结构进行组织，非常合理地把功能相关的文件都放在同一个子目录下，使得程序更具可读性。 内核源代码下载地址： 目录结构 目录结构(展示) varch目录 arch是architecture的缩写。内核所支持的 每种CPU体系，在该目录下都有对应的子 目录。每个CPU的子目录，又进一步分解 为boot,mm,kernel等子目录，分别包含控 制系统引导，内存管理，系统调用等。 目录结构 block目录 块设备驱动程序 crypto目录 加密、压缩、CRC校验算法 documentation 内核的文档 drivers目录 设备驱动程序 目录结构 fs目录 存放各种文件系统的实现代码。每个子目录对应一种文件系统的实现，公用的源程序用于实现虚拟文件系统vfs。 | |--devpts /* /dev/pts虚拟文件系统*/ | |--ext2 /*第二扩展文件系统*/ | |--fat /*MS的fat32文件系统*/ | |--isofs /*ISO9660光盘cd-rom上的文件系统*/ 目录结构 include目录 内核所需要的头文件。与平台无关的头文件在include/linux 子目录下，与平台相关的头文件则放在相应的子目录中。 目录结构