外文翻譯--基于arm7的嵌入式家電控制系統(tǒng)的設計

1、<p>　　江西理工大學應用科學學院</p><p>　　畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯</p><p>　　系 ： 信息工程 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程 </p><p>　　班 級： 081 </p>

2、<p>　　姓 名： 羅小平 </p><p>　　學 號： 08060308118 </p><p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 </p><p>　　注：請將該封面與附件裝訂成冊。</p><p>　　外文資料翻譯譯文之一 </p&g

3、t;<p>　　基于ARM7的嵌入式家電控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　第一章：嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷史</p><p>　　目前，在嵌入式系統(tǒng)應用領域中，不少人對什么是嵌入式系統(tǒng)不甚了解。有些人搞了十多年的單片機應用，不知道單片機就是一個最典型的嵌入式系統(tǒng)；也有些人在解釋什么是嵌入式系統(tǒng)時，不是從定義出發(fā)，而是列舉了嵌入式系統(tǒng)的一些特點，往往不知所云。因此，有必要從現(xiàn)代計算的

4、發(fā)展歷史，了解嵌入式系統(tǒng)的由來，從學科建設的角度來探討嵌入式系統(tǒng)較為準確的定義。</p><p>　　嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機時代，嵌入式系統(tǒng)的嵌入性本質是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，這些是理解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點。由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到對象體系中，實現(xiàn)的是對象的智能化控制，因此，它有著與通用計算機系統(tǒng)完全不同的技術要求與技術發(fā)展方向。</p><p>　　通用計算機系統(tǒng)的技

5、術要求是高速、海量的數(shù)值計算；技術發(fā)展方向是總線速度的無限提升，存儲容量的無限擴大。 而嵌入式計算機系統(tǒng)的技術要求則是對象的智能化控制能力；技術發(fā)展方向是與對象系統(tǒng)密切相關的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。</p><p>　　嵌入式計算機系統(tǒng)則走上了一條完全不同的道路，這條獨立發(fā)展的道路就是單芯片化道路。它動員了原有的傳統(tǒng)電子系統(tǒng)領域的廠家與專業(yè)人士，接過起源于計算機領域的嵌入式系統(tǒng)，承擔起發(fā)展與普及嵌入式系

6、統(tǒng)的歷史任務，迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代。</p><p>　　在中國嵌入式系統(tǒng)領域，比較認同的嵌入式系統(tǒng)概念是：嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處器、處圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設備的控制、監(jiān)視或管理等功能。</

7、p><p>　　如果我們了解了嵌入式（計算機）系統(tǒng)的由來與發(fā)展，對嵌入式系統(tǒng)就不會產(chǎn)生過多的誤解，而能歷史地、本質地、普遍適用地定義嵌入式系統(tǒng)。</p><p>　　1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義</p><p>　　按照歷史性、本質性、普遍性要求，嵌入式系統(tǒng)應定義為：“嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)”?！扒度胄浴?、“專用性”與“計算機系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素。對象

8、系統(tǒng)則是指嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 嵌入式系統(tǒng)的特點</p><p>　　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。</p><p>　　與“嵌入性”的相關特點：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。

9、</p><p>　　與“專用性”的相關特點：軟、硬件的裁剪性；滿足對象要求的最小軟、硬件配置等。</p><p>　　與“計算機系統(tǒng)”的相關特點：嵌入式系統(tǒng)必須是能滿足對象系統(tǒng)控制要求的計算機系統(tǒng)。與上兩個特點相呼應，這樣的計算機必須配置有與對象系統(tǒng)相適應的接口電路。</p><p>　　另外，在理解嵌入式系統(tǒng)定義時，不要與嵌入式設備相混淆。嵌入式設備是指內部有嵌

10、入式系統(tǒng)的產(chǎn)品、設備，例如，內含單片機的家用電器、儀器儀表、工控單元、機器人、手機、PDA等。</p><p>　　1.3 嵌入式系統(tǒng)的種類與發(fā)展</p><p>　　按照上述嵌入式系統(tǒng)的定義，只要滿足定義中三要素的計算機系統(tǒng)，都可稱為嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)按形態(tài)可分為設備級（工控機）、板級（單板、模塊）、芯片級（MCU、SoC）。</p><p>　　有些人把嵌入

11、式處理器當作嵌入式系統(tǒng)，但由于嵌入式系統(tǒng)是一個嵌入式計算機系統(tǒng)，因此，只有將嵌入式處理器構成一個計算機系統(tǒng)，并作為嵌入式應用時，這樣的計算機系統(tǒng)才可稱作嵌入式系統(tǒng)。</p><p>　　嵌入式系統(tǒng)與對象系統(tǒng)密切相關，其主要技術發(fā)展方向是滿足嵌入式應用要求，不斷擴展對象系統(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)要求的應用系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)作為一個專用

12、計算機系統(tǒng)，要不斷向計算機應用系統(tǒng)發(fā)展。因此，可以把定義中的專用計算機系統(tǒng)引伸成，滿足對象系統(tǒng)要求的計算機應用系統(tǒng)。</p><p>　　1.4 嵌入式系統(tǒng)的實時性</p><p>　　響應時間：是實時系統(tǒng)從識別出一個外部事件到做出響應的時間；</p><p>　　生存時間：是數(shù)據(jù)的有效等待時間，數(shù)據(jù)只有在這段時間內才是有效的；</p><p&g

13、t;　　吞吐量：是在給定的時間內系統(tǒng)能夠處理的事件總數(shù)，吞吐量通常比平均響應時間的倒數(shù)要小一點。</p><p>　　實時系統(tǒng)根據(jù)響應時間可以分為弱實時系統(tǒng)、一般實時系統(tǒng)和強實時系統(tǒng)三種。弱實時系統(tǒng)在設計時的宗旨是使各個任務運行得越快越好，但沒有嚴格限定某一任務必須在多長時間內完成，弱實時系統(tǒng)更多關注的是程序運行結果的正確與否，以及系統(tǒng)安全性能等其他方面，對任務執(zhí)行時間的要求相對來講較為寬松，一般響應時間可以是數(shù)

14、十秒或者更長。一般實時系統(tǒng)是弱實時系統(tǒng)和強實時系統(tǒng)的一種折衷，它的響應時間可以在秒的數(shù)量級上，廣泛應用于消費電子設備中。強實時系統(tǒng)則要求各個任務不僅要保證執(zhí)行過程和結果的正確性，同時還要保證在限定的時間內完成任務，響應時間通常要求在毫秒甚至微秒的數(shù)量級上，這對涉及到醫(yī)療、安全、軍事的軟硬件系統(tǒng)來說是至關重要的。</p><p>　　第二章：嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展道路</p><p>　　2.

15、1單片機開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路</p><p>　　嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計算機時代，然而，微型計算機的體積、價位、可靠性都無法滿足廣大對象系統(tǒng)的嵌入式應用要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨立發(fā)展道路。這條道路就是芯片化道路。將計算機做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機時代。</p><p>　　在探索單片機的發(fā)展道路時，有過兩種模式，即“Σ模式”與“創(chuàng)新模式”?！唉材?/p>

16、式”本質上是通用計算機直接芯片化的模式，它將通用計算機系統(tǒng)中的基本單元進行裁剪后，集成在一個芯片上，構成單片微型計算機；“創(chuàng)新模式”則完全按嵌入式應用要求設計全新的，滿足嵌入式應用要求的體系結構、微處理器、指令系統(tǒng)、總線方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照創(chuàng)新模式發(fā)展起來的單片形態(tài)的嵌入式系統(tǒng)（單片微型計算機）。MCS-51是在MCS-48探索基礎上，進行全面完善的嵌入式系統(tǒng)。歷史證明，“創(chuàng)新模式”是嵌入

17、式系統(tǒng)獨立發(fā)展的正確道路，MCS-51的體系結構也因此成為單片嵌入式系統(tǒng)的典型結構體系。</p><p>　　2.2 單片機的技術發(fā)展史</p><p>　　單片機誕生于20世紀70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。</p><p>　　SCM即單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的

18、最佳體系結構?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。</p><p>　　MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統(tǒng)相關，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電

19、子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當數(shù)Philips公司。</p><p>　　Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。</p><p>　　單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向

20、MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統(tǒng)</p><p>　　第三章： 嵌入式系統(tǒng)的兩種應用模式</p><p>　　嵌入式系統(tǒng)的嵌入式應用特點，決定了它的多學

21、科交叉特點。作為計算機的內含，要求計算機領域人員介入其體系結構、軟件技術、工程應用方面的研究。然而，了解對象系統(tǒng)的控制要求，實現(xiàn)系統(tǒng)控制模式必須具備對象領域的專業(yè)知識。因此，從嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史過程，以及嵌入式應用的多樣性中，可以了解到客觀上形成的兩種應用模式。</p><p>　　3.1 客觀存在的兩種應用模式</p><p>　　嵌入式計算機系統(tǒng)起源于微型機時代，但很快就進入到獨立發(fā)

22、展的單片機時代。在單片機時代，嵌入式系統(tǒng)以器件形態(tài)迅速進入到傳統(tǒng)電子技術領域中，以電子技術應用工程師為主體，實現(xiàn)傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的智能化，而計算機專業(yè)隊伍并沒有真正進入單片機應用領域。因此，電子技術應用工程師以自己習慣性的電子技術應用模式，從事單片機的應用開發(fā)。這種應用模式最重要的特點是：軟、硬件的底層性和隨意性；對象系統(tǒng)專業(yè)技術的密切相關性；缺少計算機工程設計方法。</p><p>　　雖然在單片機時代，計算機專業(yè)

23、淡出了嵌入式系統(tǒng)領域，但隨著后PC時代的到來，網(wǎng)絡、通信技術得以發(fā)展；同時，嵌入式系統(tǒng)軟、硬件技術有了很大的提升，為計算機專業(yè)人士介入嵌入式系統(tǒng)應用開辟了廣闊天地。計算機專業(yè)人士的介入，形成的計算機應用模式帶有明顯的計算機的工程應用特點，即基于嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺，以網(wǎng)絡、通信為主的非嵌入式底層應用。</p><p>　　3.2 兩種應用模式的并存與互補</p><p>　　由于嵌入式系

24、統(tǒng)最大、最廣、最底層的應用是傳統(tǒng)電子技術領域的智能化改造，因此，以通曉對象專業(yè)的電子技術隊伍為主，用最少的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件開銷，以8位機為主，帶有濃重的電子系統(tǒng)設計色彩的電子系統(tǒng)應用模式會長期存在下去。另外，計算機專業(yè)人士會愈來愈多地介入嵌入式系統(tǒng)應用，但囿于對象專業(yè)知識的隔閡，其應用領域會集中在網(wǎng)絡、通信、多媒體、商務電子等方面，不可能替代原來電子工程師在控制、儀器儀表、機械電子等方面的嵌入式應用。因此，客觀存在的兩種應用模式會長期

25、并存下去，在不同的領域中相互補充。電子系統(tǒng)設計模式應從計算機應用設計模式中，學習計算機工程方法和嵌入式系統(tǒng)軟件技術；計算機應用設計模式應從電子系統(tǒng)設計模式中，了解嵌入式系統(tǒng)應用的電路系統(tǒng)特性、基本的外圍電路設計方法和對象系統(tǒng)的基本要求等。</p><p>　　3.3 嵌入式系統(tǒng)應用的高低端</p><p>　　由于嵌入式系統(tǒng)有過很長的一段單片機的獨立發(fā)展道路，大多是基于8位單片機，實現(xiàn)最底

26、層的嵌入式系統(tǒng)應用，帶有明顯的電子系統(tǒng)設計模式特點。大多數(shù)從事單片機應用開發(fā)人員，都是對象系統(tǒng)領域中的電子系統(tǒng)工程師，加之單片機的出現(xiàn)，立即脫離了計算機專業(yè)領域，以“智能化”器件身份進入電子系統(tǒng)領域，沒有帶入“嵌入式系統(tǒng)”概念。因此，不少從事單片機應用的人，不了解單片機與嵌入式系統(tǒng)的關系，在談到“嵌入式系統(tǒng)”領域時，往往理解成計算機專業(yè)領域的，基于32位嵌入式處理器，從事網(wǎng)絡、通信、多媒體等的應用。這樣，“單片機”與“嵌入式系統(tǒng)”形成了

27、嵌入式系統(tǒng)中常見的兩個獨立的名詞。但由于“單片機”是典型的、獨立發(fā)展起來的嵌入式系統(tǒng)，從學科建設的角度出發(fā)，應該把它統(tǒng)一成“嵌入式系統(tǒng)”。考慮到原來單片機的電子系統(tǒng)底層應用特點，可以把嵌入式系統(tǒng)應用分成高端與低端，把原來的單片機應用理解成嵌入式系統(tǒng)的低端應用，含義為它的底層性以及與對象系統(tǒng)的緊耦合。</p><p>　　第四章：嵌入式系統(tǒng)的組成</p><p>　　一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般都

28、由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成嵌入式計算機系統(tǒng)是整個嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計算機系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務。執(zhí)行裝置可以很簡單，如手機上的一個微小型的電機，當手機處于震動接收狀態(tài)時打開；也可以很復雜，如ＳＯＮＹ智能機器狗，上面集成了多個微上控制電機和多種傳感器，從而可以執(zhí)行各種復雜的動作和感受種狀態(tài)信息。</p><p

29、>　　下面對嵌入式計算機系統(tǒng)的組成進行介紹。</p><p><b>　　4.1 硬件層</b></p><p>　　硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用設備接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一嵌入式處理器基礎上添加電源電路、時鐘電路和存儲器電路，就構成了一個嵌入式核心控制模塊。其中操作系統(tǒng)和應用程序都可以固

30、化在ＲＯＭ中。</p><p><b>　　4.2 中間層</b></p><p>　　硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（Hardware Abstract Layer,HAL）或者板級支持包（Board Support Package,BSP），它半系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅動程序與硬件無關，上層軟件開發(fā)人員無需關心底層硬件的具體情況

31、，根據(jù)BSP層提供的接口即可進行開發(fā)。該層一般包含相關底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設備的配置功能。</p><p>　　實際上,BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：嵌入工系統(tǒng)的硬件初始化的BSP功能，設計硬件相關的設備驅動。</p><p><b>　　4.3 系統(tǒng)軟

32、件層</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件層由實時多任務操作系統(tǒng)（Real-time Operation System,RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口(Graphic User Interface,GUI)、網(wǎng)絡系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開發(fā)平臺。</p><p>　　第五章：無線智能家居設計</p><p>　　5.1

33、 無線智能家居控制系統(tǒng)總體結構及功能</p><p>　　無線智能家居控制系統(tǒng)總體結構及功能文中提出的基于ARM7 的無線智能家居控制系統(tǒng)主要包括ARM7 核心控制模塊，無線通信模塊、LCD 觸摸屏模塊和家居電器，另外還有傳感檢測，語音報警和電源等模塊。系統(tǒng)總體結構模型 圖如圖1 所示。</p><p>　　其中ARM 是整個系統(tǒng)的控制核心，通過GPRS 和ZigBee 無線通信網(wǎng)絡收發(fā)控

34、制指令實現(xiàn)對家居電器進行綜合監(jiān)控，同時提供防火墻的功能，阻止外界對家庭內部設備的非法訪問和攻擊。</p><p>　　無線通信模塊分為本地和遠程兩部分，本地通信主要通過新型的ZigBee 無線通信技術實現(xiàn)系統(tǒng)與家居電器的通信，達到對其控制；遠程通信是利用手機通過GPRS 通信網(wǎng)絡或利用計算機通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)人與控制系統(tǒng)的通信，進而達到對家居電器的遠程監(jiān)控。采用無線通信技術省去了布線使家居布局更加靈活，遠程控制使家居

35、電器工作更加貼近人們的工作和生活要求。</p><p>　　智能家居控制系統(tǒng)的具體功能包括：</p><p>　?、偌揖与娖鞯木C合監(jiān)控：對所控制的家居電器進行開關、工作參數(shù)的設置和工作狀態(tài)的檢測。</p><p>　　②室內環(huán)境信息采集：采集家居環(huán)境的溫度、濕度信息和煤氣、煙氣等有毒氣體的檢測。</p><p>　?、圩詣訄缶寒敊z測到家居環(huán)

36、境的溫度、濕度、煤氣、煙氣等超標，或檢測到有陌生人強行開啟室門或進入室內時就自動報警，告知居室主人。</p><p>　?、鼙镜乜刂疲河脩粼诒镜乜赏ㄟ^計算機或家居電器本身的操作鍵對家居電器進行監(jiān)控。</p><p>　?、葸h程控制：用戶遠程可以通過手機短息或互聯(lián)網(wǎng)對家居電器進行控制或工作狀況查詢。</p><p>　?、薨踩辣I：家居中的所有與控制系統(tǒng)連接的電器設備

37、均可實現(xiàn)與主人通信，一旦盜賊對某設備進行操作，或某設備工作狀態(tài)異常時，系統(tǒng)將立即通知主人，以達到安全和防盜的目的。</p><p>　　5.2 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)</p><p>　　系統(tǒng)硬件主要由ARM7 微處理器、GPRS 通信網(wǎng)絡、ZigBee通信技術、LCD 觸摸屏、語音報警和電源等模塊組成。</p><p>　　5.3 ARM7 微處理器</p>

38、<p>　　微處理器采用三星公司的ARM7(S3C2440)。S3C2440 是一款高性能32 位RISC 微處理器, 采用了ARM920T 的內核，0.13um的CMOS 標準宏單元和存儲器單元，最高主頻可以達到400MHz，提供多款液晶屏配置。ARM920T 實現(xiàn)了MMU，AMBA BUS 和Harvard 高速緩沖體系結構，這一結構具有獨立的16Kb 指令Cache和16Kb 數(shù)據(jù)Cache，每個都是由具有8 字長的行組

39、成。通過提供一套完整的通用系統(tǒng)外設，無需配置額外的組件從而減少整體系統(tǒng)成本，為手持設備和一般類型應用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。</p><p>　　5.4 無線通信網(wǎng)絡</p><p>　　GPRS 網(wǎng)絡是覆蓋范圍最廣，性能較為完善的無線網(wǎng)絡，GPRS 網(wǎng)絡本身具有較強的數(shù)據(jù)糾錯能力，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達128Kb/s，能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性。ZigBe

40、e 技術組成的無線傳感器網(wǎng)絡結構簡單、體積小、成本低；采用GPRS 網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪K體積小、功耗低，適合作為無線傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)節(jié)點，ZigBee 技術與GPRS 通信網(wǎng)絡相結合組成新的無線通信網(wǎng)絡。GPRS DTU 無線通信模塊采用成都眾山電子有限公司的ZSD2110 GPRS DTU。 </p><p>　　ZSD2110 是一款使用GPRS 網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)無線透明傳輸?shù)那度胧紻TU 模塊。內置工業(yè)級

41、GPRS 引擎和嵌入式處理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP 等眾多復雜網(wǎng)絡協(xié)議和SOCKET 標準，提供全透明數(shù)據(jù)傳輸和用戶自由控制傳輸兩種模式。同時支持點對點、點對多點、設備間、設備與中心間等各種不同的通訊模式。用戶不用關心復雜的網(wǎng)絡協(xié)議，使用TTL 串行通信接口，就可以進行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，使系統(tǒng)能夠隨時隨地接入</p><p>　　Internet。ZigBee 技術是一種新型的無線、短距離、低功耗組網(wǎng)

42、通訊技術,具有低復雜度、低功耗、低成本、高效率，可靠度高和網(wǎng)絡覆蓋面積廣等技術優(yōu)勢，工作在免費的2.4GHz-2.5GHzISM 微波段，具有較強的抗干擾性和設備聯(lián)絡功能，能夠實現(xiàn)1500m 的全向識別，傳輸速率最高可達10M bit/s，它支持3 種主要的自組織無線網(wǎng)絡類型，即星狀結構、網(wǎng)狀結構和族狀結構，這些網(wǎng)絡具有較強的網(wǎng)絡健壯性和系統(tǒng)可靠性?；谝陨咸攸cZigBee 廣泛應用于智能家居控制、工業(yè)控制系統(tǒng)。本文采用的CC2430

43、是一種真正的系統(tǒng)芯片（SoC）CMOS 解決方案，這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee 為基礎的2.4GHz ISM 波段應用及對低成本，低功耗的要求，它結合一個高性能2.4GHz DSSS（直接序列擴頻）射頻收發(fā)器核心。</p><p>　　5.5 傳感器與顯示模塊</p><p>　　傳感器包括煤氣、煙霧等有毒氣體檢測器，人體紅外探測器，門窗磁開關，溫度、濕度、光照度傳感器等，

44、所有的傳感器都與無線傳輸模塊P1R2000 連接，構成無線傳感器網(wǎng)絡并與控制系統(tǒng)實現(xiàn)實時通信。</p><p>　　顯示模塊選用低電壓低功耗的LCDl2832 液晶顯示屏，LCDl2832 是一款分辨率為128×32 的中英文圖形液晶（黃色背光）顯示模塊，具有4 位/8 位并行2 線或3 線串行多種接口方式，內部置有8192 個16×16 點陣的一級、二級簡體漢字和128 個16×8

45、點ASCII 字符集，用來顯示8×2 行16×16 點陣的漢字對話信息，構成全中文人機交互圖形界面并顯示當前時間、日期、星期、濕度、溫度、定時提醒等信息和煤氣等有毒的含量超標時報警提示的輸出信息。</p><p><b>　　5.6 系統(tǒng)軟設計</b></p><p>　　整個智能家居控制系統(tǒng)以ARM7 微處理器為核心，支持C 語言和匯編語言，本系

46、統(tǒng)采用C 語言與匯編語言混合編程。低層驅動由匯編語言編寫，對外留C 語言接口，人機交換采用Linux嵌入式實時操作系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件由系統(tǒng)主程序、初始化子程序、ZigBee 通信子程序、GPRS 通信子程序、傳感檢測子程序、顯示子程序、報警子程序、數(shù)據(jù)處理子程序和遠程控制子程序等模塊組成，程序軟件流程圖如圖3 所示。</p><p>　　第六章：嵌入式系統(tǒng)的主要應用，分類，特點</p><p>

47、;<b>　　6.1 主要應用</b></p><p>　　嵌入式系統(tǒng)技術具有非常廣闊的應用前景，其應用領域可以包括：工業(yè)控制、交通管理、信息家電、家庭智能系統(tǒng)、POS網(wǎng)絡及電子商務、環(huán)境工程與自然、機器人。這些應用中，可以著重于在控制方面的應用。就遠程家電控制而言，除了開發(fā)出支持TCP/IP的嵌入系統(tǒng)之外，家電產(chǎn)品控制協(xié)議也需要制訂和統(tǒng)一，這需要家電生產(chǎn)廠家來做。同樣的道理，所有基于網(wǎng)絡

48、的遠程控制協(xié)議也需要與嵌入式系統(tǒng)之間實現(xiàn)接口，然后再由嵌入式系統(tǒng)來控制并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)控制。所以，開發(fā)和探試嵌入式系統(tǒng)有著十分重要的意義。</p><p>　　相對于其他的領域，機電產(chǎn)品可以說是嵌入式系統(tǒng)應用最典型最廣泛的領域之一。從最初的單片機以現(xiàn)在的工控機、SOC在種機電產(chǎn)品中均有著巨大的市場。</p><p>　　工業(yè)設備是機電產(chǎn)品中最大的一類，在目前的工業(yè)控制設備中，工控機的使用非常

49、廣泛，這些工控機一般采用的是工業(yè)級的處理器和各種設備，其中以X86的MPU最多。</p><p>　　家電行業(yè)是嵌入式應用的另一大行業(yè)，我們傳統(tǒng)的電視，電冰箱當然其中也嵌有處理器，但是這些處理器只是在控制方面應用。而現(xiàn)在只有按鈕、開關的電器顯然已經(jīng)不能滿足人們的日常需求，具有用戶界面，能遠程控制，智能管理的電器是未來的發(fā)展趨勢。到我們身邊。</p><p><b>　　6.2 分

50、類</b></p><p>　　由于嵌入系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組，所以其分類也可以從硬件和軟件進行劃分。</p><p>　　從硬件方面來講，各式各樣的嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件中的最核心的部分，而目前世界上具有嵌入式功能特點的處理器已經(jīng)超過1000種，流行體系結構包括MCU，MPU等30多個系列。鑒于嵌入式系統(tǒng)廣闊的發(fā)展前景，很多半導體制造商都大規(guī)模生產(chǎn)嵌入式處理器，并且

51、公司自主設計處理器也已經(jīng)成為了未來嵌入式領域的一大趨勢，其中從單片機、DSP到FPGA有若各式各樣的品種上，速度越來越快，性能越來越強，價格也越來越低。目前嵌入式處理的尋址空間可以從64KB到16MB，處理速度最快可以達到2000MIPS,封裝從8個引腳到144個引腳個不等。</p><p>　　從軟件方面劃分，主要可以依據(jù)操作系統(tǒng)的類型。目前嵌入式系統(tǒng)的軟件主要有兩大類：實時系統(tǒng)和分時系統(tǒng)。其中實時系統(tǒng)又分為兩

52、類：硬實時系統(tǒng)和軟實時系統(tǒng)。</p><p>　　實時嵌入系統(tǒng)是為執(zhí)行特定功能而設計的，可以來嚴格的按時序執(zhí)行功能。其最大的特征就是程序的執(zhí)行具有確定性。在實時系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)在指定的時間內未能實現(xiàn)某個確定的任務，會導致系統(tǒng)的全面失敗，則系統(tǒng)被稱為硬實時系統(tǒng)。而在軟實時系統(tǒng)中，雖然響應時間同樣重要，但是超時卻不會導致致命錯誤。一個硬實時系統(tǒng)往往在硬件上需要添加專門用于時間和優(yōu)先級管理的控制芯片，而軟實時系統(tǒng)則主要

53、在軟件方面通過編程實現(xiàn)時限的管理。比如Windows CE就是一個多任備置分時系統(tǒng)，而Ucos-II則是典型的實時操作系統(tǒng)。</p><p>　　當然，除了上述分類之外，還有許多其他分類方法，比如從應用方面分為工業(yè)應用和消費電子等，在這里就不一一敘述了。</p><p><b>　　6.3 特點作用</b></p><p>　　嵌入式系統(tǒng)的核心

54、是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個特點；</p><p>　?、?、對實時任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間，從而使內部的代碼和實時內核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。</p><p>　?、?、具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結構已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設計強大存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。&

55、lt;/p><p>　?、?、可擴展的處理器結構，以能最迅速地開發(fā)出滿足應用的最高性能的嵌入式微處理器。</p><p>　　④、嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設備中靠電池的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有nW甚至uW級。</p><p>　　而嵌入式系統(tǒng)的重要特征則是如下：</p><p>　　①系統(tǒng)內核小

56、。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內核只有5K，而Windows的內核？簡直沒有可比性。</p><p>　　②專用性強。嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進行修改。同時針對不同的任務，往往需要

57、對系統(tǒng)進行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全兩個概念。</p><p>　?、巯到y(tǒng)精簡。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設計及實現(xiàn)上過于復雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。</p><p>　?、芨邔崟r性的系統(tǒng)軟件（OS）是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存領教，以提高速度；軟件代碼要求高質量和高

58、可靠性。</p><p>　?、萸度胲浖_發(fā)要想走向標準化，就必須使用多任務的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行；但是為了合理地調度多任務、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS(Real-Time Operation System)開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質量。</p><p>　　

59、⑥嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。由于其本身不具備自舉開發(fā)能力，即使調設計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機上的軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時往往有主機和目標機的概念，主機用于程序的開發(fā)，目標機作為最后的執(zhí)行機，開發(fā)時需要交替結合進行。</p><p>　　第七章：嵌入式微處理器的的種類</p

60、><p>　　嵌入式微處理器的核心是嵌入微處理器，嵌入式微處理器與通用CPU最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專用設計的系統(tǒng)中，它將通用CPU許多由板卡完成的任務集成在芯片內部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設計時趨于小型化，同時還具有很高的效率和可靠性。</p><p>　　嵌入式微處理器的體系結構可以采用馮.諾依曼體系或哈佛體系結構；指令系統(tǒng)可以選用精簡指令系統(tǒng)（Redyced

61、Instryction Set Computer,RISC）和復雜指令系統(tǒng)CISC (Complex instruction Set Computer,CISC)。RSIC計算機在通道中只包含最有用的指令。確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令，從而提高了執(zhí)行效率并使用CPU硬件結構設計變得更為簡單。</p><p>　　嵌入式微處理器有各種不同的體系統(tǒng)，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘頻率和數(shù)據(jù)總寬度，或集成了不同

62、的外設和接口。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界嵌入式微處理器已經(jīng)超過1000多種，體系結構有30多個系列，其中主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但與全球PC市場不同的是，沒有一種嵌入式微處理器可以主導市場，僅以32位的產(chǎn)品而言，就有100種以的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器的選擇是根據(jù)具體的應用而決定的。</p><p>　　第八章：嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><

63、;p>　　隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡化發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術也將獲得廣闊發(fā)展空間。美國著名未來學家尼葛洛龐帝99年1月訪華時預言，4~5年后嵌入式智能（電腦）工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國第11次微機學術交流會發(fā)表的《計算機的發(fā)展與技術》一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎的計算機工業(yè)進行了科學的闡述和展望。1999年世界電子產(chǎn)品產(chǎn)值已超過12000億美元，2000年達到

64、13000億美元。</p><p>　　信息時代，數(shù)字時代使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展契機，為嵌入式市場展現(xiàn)了美好的前景，同時也地嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn)，從中我們可以看出未來嵌入式系統(tǒng)的幾大發(fā)展趨勢；</p><p>　?、佟⑶度胧介_發(fā)是一項系統(tǒng)工程，因此要求嵌入式系統(tǒng)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時還需要提供強大的硬件開發(fā)工具和軟件包支持。</p><

65、p>　?、凇⒕W(wǎng)絡化、信息化的要求隨著因特網(wǎng)技術的成熟、帶寬的提高日益提高，使得以往單一功能的設備如電話、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一，結構更加復雜</p><p>　?、邸⒕W(wǎng)絡互聯(lián)成為必然趨勢。未來的嵌入式設備為了適應網(wǎng)絡發(fā)展的要求，必然要求硬件上提供各種網(wǎng)絡通信接口。</p><p>　?、?、精簡系統(tǒng)內核，算法，降低功耗和軟硬件成本。</p><p>　

66、　⑤、提供友好的多媒體人機界面。嵌入式設備能與用戶親密接觸，最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶界面。</p><p><b>　　外文資料原文之一</b></p><p>　　Based on ARM7 embedded home appliance the design of control system</p><p>　　The fi

67、rst chapter: embedded system development history</p><p>　　At present, the application of embedded system in the area, many people of what is not very understanding of embedded system. Some people engage in m

68、ore than 10 years of SCM application, do not know the SCM is one of the most typical embedded system; also some people in the interpretation of what is the embedded system, not from the definition, it lists some characte

69、ristics of embedded systems, often unintelligible. Therefore, it is necessary from the development history of modern computing, emb</p><p>　　Embedded system was born in microcomputer era, embedded systems em

70、bedded in nature is a computer into an object system, these are the basic starting point of understanding of embedded system. Because the embedded computer system is embedded into the object system, is the realization of

71、 the object of intelligent control, therefore, it has with a general purpose computer system completely different technical requirements and technology development direction.</p><p>　　A general purpose compu

72、ter system technical requirements are high, massive numerical calculation; the direction of technology development is unlimited upgrade the bus speed, the unlimited expansion of storage capacity. Embedded computer system

73、 technical requirements is the object of intelligent control; technology development and the object is closely related to the embedded system performance, control and control of reliability.</p><p>　　Embedde

74、d computer system will embark on a completely different path, the independent development of the road is a single chip of the road. It arouses the original traditional electronic systems manufacturers and professionals,

75、took the origin in computer embedded system, assume the development and popularization of the historical task of embedded system, quickly will be the traditional electronic system to the development of intelligent electr

76、onic system in modern times.</p><p>　　In China the field of embedded systems, embedded system comparison of identity concept is: embedded system is take the application as the center, take the computer techn

77、ology as the foundation, hardware and software and can be cut, apply to the application of function, reliability, cost, volume, power requirements are strictly dedicated computer system. It generally consists of embedded

78、 microprocessor in hardware equipment, office, embedded operating system and user application consists of four </p><p>　　If we understand the embedded ( computer ) system of the origin and development of emb

79、edded system, won't produce too much misunderstanding, and historically, essentially, universal definition of embedded system.</p><p>　　In1, the definition of embedded system</p><p>　　Accord

80、ing to the history, nature, general requirements, embedded system should be defined as:" embedded into the object system for computer system". " Embedded"," special" and" computer syste

81、m" are the three basic elements of embedded system. Object system refers to the embedded system embedded in a host system.</p><p>　　In 2, the characteristics of embedded system</p><p>　　The

82、 characteristics of embedded systems with the different definitions, which is defined by three basic factors of the derivative. Different embedded system its characteristics vary.</p><p>　　And" embedded

83、" related characteristics: because it is embedded into the object system, object system must meet environmental requirements, such as the physical environment ( small ), electrical / atmosphere ( reliable), cost ( p

84、rice ) and other requirements.</p><p>　　And" special" features: soft, hardware cutting; meet the minimum requirement of soft, hardware object configuration.</p><p>　　And" computer

85、 system " of the relevant features: embedded system must be targeted to meet the requirements of system control computer system. And on two characteristics of echoes, this computer must be configured with the object

86、 system is adapted to interface circuit.</p><p>　　In addition, in understanding the definition of embedded system and embedded devices, not be confused. Embedded equipment refers to the internal embedded sys

87、tem products, equipment, for example, embedded SCM appliances, instrumentation, industrial control unit, robot, mobile phone, PDA etc..</p><p>　　In 3, the types and development of embedded system</p>

88、<p>　　According to the above definition of embedded system, only to meet the definition of the three elements of the computer system, can be called embedded system. Embedded systems can be classified according to mo

89、rphology and equipment level ( IPC ), board level ( single board, module ), chip level ( MCU, SoC ).</p><p>　　Some people regard the embedded processor as embedded system, but as a result of the embedded sys

90、tem is an embedded computer system, therefore, only the embedded processor consists of a computer system, and as an embedded application, such that the computer system can be called embedded system.</p><p>　

91、　Embedded system and object system closely related, its main technical development direction is to satisfy the application requirements, expanding the object system requirements of the peripheral circuits ( such as ADC,

92、DAC, PWM, calendar clock, power monitoring, process monitoring circuit ), formed to meet the requirements of the application system object system. Therefore, the embedded system as a special computer system, to continuou

93、sly to the computer application system development. Therefore</p><p>　　In4, real-time embedded systems</p><p>　　Response time: real-time systems from the identified an external event to make the

94、 response time;</p><p>　　Survival time: is effective wait time data, data only at this time is effective;</p><p>　　Throughput: it is in the given time the system is capable of processing the tot

95、al number of events, the throughput is usually better than the average response time countdown to smaller.</p><p>　　Real time system according to the response time can be divided into general real-time syste

96、m, real-time system and real-time system three. Real time system in the design aim is to make each task to run faster, but there is no restriction on a task must be in long time, soft real-time system is more concerned o

97、n the program running results are correct, and the safety performance of system and other aspects, the task execution time required relatively more loose, the general response time can be t</p><p>　　The seco

98、nd chapter: embedded independent development road</p><p>　　The 1single chip microcomputer embedded system, create independent development road</p><p>　　Embedded system although originated in the

99、 computer age, however, the microcomputer volume, price, reliability can satisfy the object system embedded application requirements, therefore, the embedded system must go independent development road. This road is the

100、road of chip. The computer on a chip, thus creating the independent development of embedded system chip era.</p><p>　　In the exploration of MCU development way, have two kinds of pattern, namely" the mo

101、del" and" innovation mode". " The pattern" is essentially universal computer chip mode, it will be a general purpose computer system in the basic unit after cutting, integrated in a chip, constit

102、ute a single chip micro computer;" innovation" is completely according to the embedded application requirements for the design of new, meet the requirements of embedded application system structure, microproces