项目分析（复杂嵌入式系统设计）_嵌入式-老费的博客-CSDN博客

项目分析（复杂嵌入式系统设计）

嵌入式-老费 已于 2022-08-02 07:20:26 修改 69

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        所谓的复杂嵌入式产品，其实说的就是一个系统中，可能存在2个或者是多个嵌入式产品。这里面又可以分成两种情况，一种是同类型的多个嵌入式产品；一种是不同类型的嵌入式产品。举例来说，如果是很多的监控摄像头，那么通过云端或者服务器就可以把这些摄像头管起来；如果是多种不同嵌入式的组合，一般来说，一种嵌入式负责算法，一种是负责执行，机器人就属于这么一种情况。

         如上图所示，这就是很典型的一种复杂嵌入式产品。左侧是工业视觉部分，主要构成有传感器、镜头和光源控制三个部分。除了视觉部分，一般还会一个硬件电路板，可以是工控机，也可以是各种嵌入式开发板，包括并不限于arm+dsp、arm+fpga、arm+gpu等等。操作系统和电路板关联较多，如果是工控机，多半是windows，反之则为linux更常见。

        有了工业视觉所给出来的数据，就可以把它输出到右侧系统。右侧是控制系统部分，主要构成有电机、驱动板和控制器三部分。电机有伺服电机和步进电机两种，驱动板则根据电机的不同，也会分成伺服电机驱动器和步进电机驱动器。控制器部分，有实力的厂家可以自己编写，技术一般的厂家则购买现成的pcie控制卡，也能达到相同的控制效果

本书主要介绍针对嵌入式系统基于C语言的软件项目开发流程、较为复杂的C语言编程知识与技巧、编程风格及调试习惯，并通过对一个具体的软件模块（ASIX Window GUI）的分析，介绍分析代码的方法以及设计软件系统需要考虑的各要素。本书以实际项目中的代码为例来进行介绍，详细分析在嵌入式系统开发中程序员应该注意的方法、技巧和存在的陷阱。

本书适合用作学习嵌入式系统的高年级本科生或硕士研究生的教学用书，也可作为从事嵌入式系统编程的软、硬件工程师的技术参考用书。 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各行各业的具体应用相结合的产物，这就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。然而，嵌入式系统是一个非常综合的技术，在学科上涉及电子科学与技术、计算机科学与技术、微电子学等众多领域，在系统的架构上涉及数字电路、模拟电路、嵌入式微处理器、嵌入式操作系统、底层驱动等技术。因此，虽然为了满足业界对人才培养的要求，越来越多的高校相关专业开始在专科、本科、硕士培养计划中开设嵌入式系统方面的课程，但是作为一个新兴的课程体系，关于嵌入式系统教学过程中相关先修课程与基础知识的准备、教学内容（包括硬件平台与软件平台）的选择、实验教学与实践环节组织等问题依然处于争论和探索阶段。

通过对相关院校的嵌入式系统教学的调研以及在东南大学电子科学与工程学院、集成电路学院嵌入式系统教学实践的基础上，我们发现现有电子类本科专业教学计划中存在与嵌入式系统教学要求相脱节的因素，其中一个比较突出的问题就是电子类学生软件基础比较弱。虽然电子类专业的学生都先修过“C 编程语言”、“计算机原理”等课程，但是缺乏大型软件项目的开发经验，尤其缺乏操作系统方面的相关知识。这些都为嵌入式系统课程的教学带来了一定的困难，因此在嵌入式系统课程体系中增加一些用于弥补学生软件知识的课程就非常有必要了。凌明副教授2005年开始在集成电路学院开设的“高级嵌入式系统C编程”硕士选修课无疑是为解决这个问题而进行的有益尝试，而通过5届学生课程的讲解也取得了非常好的教学效果。虽然关于嵌入式系统方面的专业书籍出版了很多，但是适合教学的教材可谓凤毛麟角，因此在我的建议下凌明老师开始将课程讲义的主要内容进行了系统地整理，编写成为面向本科高年级和硕士阶段教学的这本教材。

全书分为9章。第1章简要回顾了C语言的发展历史并给出了作者对于学习C语言的一些建议和参考书目。第2章和第3章将C语言的主要语言要素作了提纲挈领式的总结和复习，虽然不是一本C语言的入门教科书，但是出于对全书的系统性以及教学的考虑，作者用了一定的篇幅将C语言中的主要内容进行了总结，其中第2章重点介绍了C语言的关键字与运算符，第3章则重点介绍了C语言的函数、标准C库以及相关内容。第4章详细介绍了嵌入式系统软件开发的基本流程和原理，并针对ARM处理器作了比较详细的介绍。第5章是全书的重点和难点之一，详细介绍了C语言中指针使用的高级技巧以及程序员需要规避的内存“陷阱”，本章的后半部分还以实际的案例讲解了动态内存的分配与释放，然后以ASIX Window的实际案例进行了构建复杂数据结构的讲解。第6章则详细介绍了嵌入式系统中底层驱动的编写技巧以及相关中断处理程序的编写技巧，尤其是针对函数重入的问题进行了细致的分析与讨论，本章的后半部分还以一个实际的键盘驱动以及UBOOT为例进行了案例讲解。在第7章中，作者介绍了嵌入式C语言编程需要遵循的编程规范和编码风格，本章的内容几乎在其他所有教科书中都没有涉及，但实际上对于工程项目的开发而言，本章的内容又是非常重要和实用的。只要是软件就离不开调试，初学者往往在调试代码的过程中不知所措，因此在第8章中，作者介绍了嵌入式软件调试的基本技巧和常用工具。本章的主要内容也是本书的特色之一，作者从工程的角度比较系统地介绍了嵌入式软件开发调试过程中常用的方法，这对于初学者是非常有帮助的。第9章则以东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心自主研发的ASIX Window嵌入式图形用户界面（GUI）作为一个综合案例，详细讲解了一个复杂软件系统的总体设计架构。 本书的特色之处是强调实际嵌入式软件项目中常用的技巧和方法，并融合了作者在所从事的科研项目中总结出来的经验和心得。本书适合电子类专业本科高年级和相关专业硕士的教学，可以作为相关选修课程的教材或主要参考用书，另外由于本书内容的实战性很强，因此也非常适合作为广大嵌入式系统工程师的参考用书。