網(wǎng)絡(luò)工程畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于GPRS遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

屆 別 2010 學(xué) 號 畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 基于 程安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 姓 名 系 別、 專 業(yè) 計算機 網(wǎng)絡(luò)工程 導(dǎo) 師 姓 名、職 稱 完 成 時 間 2010年 4月 27號 目 錄 摘 要 . I . 緒論 . 1 題背景 . 1 題來源 . 2 人任務(wù) . 2 內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 . 2 文結(jié)構(gòu) . 5 章小結(jié) . 5 2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境相關(guān)概念綜述 . 6 入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介 . 6 么是嵌入式系統(tǒng) . 6 入式微處理器 . 6 處理器簡介 . 6 處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 . 7 處理器的特點 . 7 處 理器的系列 . 8 作系統(tǒng)簡介 . 8 線通訊簡介 . 9 入式開發(fā)平臺搭建 . 10 理器選型 . 10 訊模塊選型 . 11 要儀器設(shè)備詳細(xì)設(shè)計概述 . 11 發(fā)板簡介 . 11 3細(xì)概述 . 13 件資源分配 . 15 統(tǒng)設(shè)計方案總體框架 . 16 章小結(jié) . 17 3 需求分析 . 17 能需求分析 . 17 能服務(wù)全局分析 . 17 能模塊需求分析 . 17 件平臺功能需求分析 . 18 章小結(jié) . 18 4 詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) . 19 像頭驅(qū)動模塊的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) . 19 像頭驅(qū)動移植 . 19 像頭采集圖片具體實現(xiàn) . 19 訊模塊的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn) . 20 塊說明 . 20 送短信息程序說明 : . 20 收短信息程序說明 : . 21 塊短消息相關(guān)的 令 . 22 短信相關(guān)的 令 . 22 式下發(fā)送短消息 . 22 式發(fā)送短消息 . 23 中文短信的支持 . 23 程序流程 . 23 程序流程圖 . 23 理進程 . 24 . 25 件守候線程 . 26 4.5 . 27 務(wù)器模塊設(shè)計 . 27 序的移植 . 28 配置 . 29 執(zhí)行 . 29 碼設(shè)計 . 30 面設(shè)計 . 31 號上網(wǎng)詳細(xì)設(shè)計 . 31 核配置 . 31 式 網(wǎng)功能 . 33 章小結(jié) . 33 5 測試結(jié)果與總結(jié) . 33 能測試 . 33 結(jié) . 35 參考文獻 . 36 致 謝 . 37 I 摘 要 伴隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的進程，智能化的浪潮席卷了世界的每一個角落，成為一種勢不可擋的歷史化大趨勢。面對當(dāng)前犯罪分子作案手段日趨技能化、智能化、團伙化和暴力化的勢態(tài)，單靠傳統(tǒng)的“人防”一種途徑已遠(yuǎn)不能適應(yīng)新形式下斗爭的需要 。 隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及圖像壓縮處理技術(shù)以及傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，使得家庭能夠采用最新的通訊和圖像處理技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字圖 像，可為實現(xiàn)家庭監(jiān)控系統(tǒng)提供高效可行而且價格低廉的解決方案。本課題所研究的基于 目的在于使得人們在可以繁忙工作的同時，在遠(yuǎn)程就了解自己家庭概況，及時作出分析與判斷。 本文主要介紹了以 嵌入式 平臺的，基于 35 要內(nèi)容包括： 令的收發(fā)等等。該系統(tǒng)實現(xiàn)了以下功能：實時遠(yuǎn)程監(jiān)控；拍照 儲存；短信服務(wù)；入侵報警；火災(zāi)報警并滅火。 本文重點介紹了在實際研究開發(fā)過程中采用的一些技術(shù)手段和具體的實現(xiàn)過程，并簡要介紹了一些嵌入式相 關(guān)理論基礎(chǔ)，同時指出了該系統(tǒng)開發(fā)有待于進一步完善發(fā)展的方向。 關(guān)鍵詞： 入式；安防； 程監(jiān)控 of s s of to be an of to of of to on a to of of s to of a of to is to to in to to do as 35 of AT of on in in a of of to be 1 1 緒論 目前，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為 一個焦點，嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)大量的應(yīng)用于自動控制工業(yè)生、軍事技術(shù)和家用消費電子等各個領(lǐng)域。 題背景 現(xiàn)今 市場上由兩種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)類型，一種是以數(shù)字錄像設(shè)備為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是以嵌入式視頻 務(wù)器為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。以嵌入式視頻 用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。攝像頭采集到的圖片信息經(jīng)過壓縮，通過內(nèi)部總線送到內(nèi)置的 務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)上的用戶可以直接用瀏覽器觀看 務(wù)器上的由攝像頭采集的圖像 1。由于把圖片采集和 能集中到一個體積很小的設(shè)備內(nèi)，可以直接連入局域網(wǎng)，用戶無需安裝任何硬件設(shè)備，僅用瀏覽器即可觀看。同時還具有以下優(yōu)點： 布控區(qū)域廣闊，嵌入式視 頻 有線纜長度和信號衰減的限制，同時網(wǎng)絡(luò)是沒有距離概念的，徹底拋棄了地域的概念，擴展布控的區(qū)域。系統(tǒng)具有幾乎無限的無縫擴展能力。所以設(shè)備都以 址進行標(biāo)示，增加設(shè)備只是意味著 址的擴充。 性能穩(wěn)定可靠，無需專人管理。嵌入式 務(wù)器實際上是基于嵌入式微處理器技術(shù)，采用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，對于用戶來講，上網(wǎng)進行登陸，便可對家中情況進行監(jiān)控。 現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代，前端一體化、視頻十字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)公認(rèn)的發(fā)展方向，它以網(wǎng) 絡(luò)為依托，以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存放和播放為核心，以智能實用的圖像分析為特點，并為報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)完美的整合到一個使用平臺上，引發(fā)了視頻控制行業(yè)的一次技術(shù)革命。 伴隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的進程，智能化的浪潮席卷了世界的每一個角落，成為一種勢不可擋的歷史化大趨勢。這一切的最終目的為人們提供一個以人為本的舒適、便捷、高效、安全的生活環(huán)境。如何建立一個高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)今世界的一個熱點問題。信息化程度的不斷提高，人們對智能家居的功能也提出了更高層次的要求。 本課題研究的是基于 系統(tǒng)。利用市場上比較通用的 用 在 類遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對于電子消費各個領(lǐng)域都有著 2 重要的意義。 題來源 本系統(tǒng)是定義為以個人家庭為目標(biāo)客戶的遠(yuǎn)程安防監(jiān)控系統(tǒng)，從功能設(shè)計到產(chǎn)品的實現(xiàn)模式都立足于滿足人們能遠(yuǎn)程對家庭實施遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。 本課題主要來源于本人在實習(xí)期間，所在公司正處研發(fā)階段的一個項目。本項目主要立足以互聯(lián)網(wǎng)、寬帶 用網(wǎng)絡(luò)攝像機采集影像，并進行數(shù)字壓縮，轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號，最后通過路由器或交換機或 視頻傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)端用戶可以通過 覽器或手機上網(wǎng)直接觀看家中情況。利用市場上比較通用的 用 在2。 人任務(wù) 本系統(tǒng)設(shè)計主要分為四個大的模塊，分別是：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺搭建模塊，攝像頭監(jiān)控模塊； 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺搭建模塊主要是實現(xiàn)交叉編譯工具的安裝， 件 系統(tǒng)的制作，內(nèi)核的移植。 攝像頭監(jiān)控模塊主要實現(xiàn)攝像頭的驅(qū)動移植，遠(yuǎn)程圖像采集的具體實現(xiàn)。圖像采集流程人具體分析。 現(xiàn)遠(yuǎn)程報警的功能。并通過于本人不直接參與本模塊的詳細(xì)設(shè)計，所以在這里不做過多闡述。 戶可能通過 程監(jiān)控家里情況。 系統(tǒng)設(shè)計初期，本人與項目組成員主要對系統(tǒng)功能需求進行調(diào)研分析，了解最新的功能需求。在項目組的分配下，本人主要負(fù)責(zé) 對攝像頭驅(qū)動模塊的分析及相關(guān)文檔的整理工作。 系統(tǒng)實施期間，本人參與了系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建與設(shè)計，攝像頭驅(qū)動模塊的詳細(xì)設(shè)計與具體實現(xiàn)。并擔(dān)任相關(guān)文檔的整理與書寫工作，協(xié)助解決疑難問題。完成相關(guān)工作。 系統(tǒng)設(shè)計后期，主要針對系統(tǒng)的測設(shè)與調(diào)試工作。本人主要負(fù)責(zé)對系統(tǒng)整體框架進行測試與分析。并對相關(guān)文檔進行修正和整理。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 防系統(tǒng)的發(fā)展 3 智能家居安防監(jiān)控起源于 80年代中期的美國，上世紀(jì)末來到中國，帶著全新的概念企盼搭上中國經(jīng)濟的高速順風(fēng)列車。經(jīng)過十幾年的市場孕育與發(fā)展，特別是 伴隨住宅產(chǎn)業(yè)的進步，智能家居安防監(jiān)控在中國已經(jīng)顯露出春筍出露的局面。 智能家居安防監(jiān)控在國內(nèi)已經(jīng)歷了多年的概念推廣及發(fā)展，現(xiàn)已被人們認(rèn)識并接受。應(yīng)該說，自 1998年，國內(nèi)開始提出“智能家居安防監(jiān)控”這個概念，同時通過社會的熱炒，人們已對智能安防監(jiān)控有了一定的認(rèn)識，但由于沒有真正適合市場的產(chǎn)品，所以真正的應(yīng)用并沒有太大的突破，倒是智能安防監(jiān)控里最重要的組成部分家居安防及小區(qū)安防得到了迅猛的發(fā)展，而且技術(shù)上明顯表現(xiàn)為以智能防范小區(qū)嵌套智能防范家居的特點，這種技術(shù)特點目前已廣泛地被市場接受，同時亦顯現(xiàn)出其無比的競 爭優(yōu)越性。隨著近年網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟和發(fā)展，更高層次的基于 浮出水面，并迅速被市場所接受，可以說，真正意義的智能家居，正迎來市場的大發(fā)展階段 3。 內(nèi)安防系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過二十多年的發(fā)展 ,中國安防行業(yè)已經(jīng)形成集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、工程與系統(tǒng)集成、報警運營與中介服務(wù)等為一體的朝陽產(chǎn)業(yè) ,全國現(xiàn)有安防產(chǎn)品生產(chǎn)、工程系統(tǒng)集成、產(chǎn)品經(jīng)銷和安防報警服務(wù)企業(yè) 余家 ,涉及保安報警服務(wù)、 盜報警、樓宇對講、智能家居、生物 識別、智能交通等諸多領(lǐng)域。據(jù)資料統(tǒng)計 ,世界上有一半的安防產(chǎn)品是由中國企業(yè)制造的 ,而中國安防市場以每年增長 20% 30% 的速度發(fā)展 ,預(yù)計今年全國安防行業(yè)產(chǎn)值可以達到 1200 億元人民幣 ,其中 ,安防產(chǎn)品制造產(chǎn)值約 700 億元 ,安防工程產(chǎn)值 420 億元 ,安防報警服務(wù) 80 億元。隨著國家經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展 ,人們生活水平不斷提高 , 安防市場會不斷擴大 ,需求將更加迫切 ,可以預(yù)計“ , 十一五”后期至“十二五”期間 ,將成為中國安防行業(yè)發(fā)展的黃金時期。 從整體上看 ,中國安防產(chǎn)業(yè)在歷經(jīng)了 20 世紀(jì) 90 年代中后期的快速發(fā)展 ,2002 年進入技術(shù)升級結(jié)構(gòu)調(diào)整時期后 ,2006 年 ,因為平安城市建設(shè) ,安防市場步入發(fā)展快車道。從市場地域分布來看 ,安防產(chǎn)品市場比較活躍的地區(qū)以華南華東、華北為主。華南市場的珠江三角洲八個城市 (廣州、深圳、珠海、中山、佛山、惠州、江門、東莞 ) 安裝 100 萬個攝像機加強城市治安防控 ,引發(fā)了華南安防市場火爆性增長 ;華東市場由于江蘇、浙江、上海三省市近年來全面推進科技強警示范城市建設(shè)以及 2010 年上海世博會 ,安防產(chǎn)品在各地一、二、三級市場遍地開花 ;華北市場因為 2008 年北京奧運會安全防范的需要 ,帶來了各種安防 產(chǎn)品的幾何增長。 伴隨我國安防產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大 ,珠江三角洲、長江三角洲、環(huán)渤海地區(qū)等安防制造基地已經(jīng)形成。這些地區(qū)的共同優(yōu)勢是 ,安防制造企業(yè)集中 ,產(chǎn)業(yè)鏈比較完整 ,具有很強生產(chǎn)和配套能力。其中 ,以深圳為中心的珠江三角洲已成為我國規(guī)模最大、發(fā)展速度最快、品種最全、產(chǎn)品出口所占比重最高的安防產(chǎn)品加工密集地區(qū) ;以杭州為中心的長三角 ,也 4 成為國內(nèi)最重要的 防監(jiān)控軟件基地 ;以天津為中心的環(huán)渤海地區(qū)則逐步形成了攝像機產(chǎn)業(yè)集群。 但在我國安防制造業(yè)中 ,外商和港澳臺投資企業(yè)生產(chǎn)的安防產(chǎn)品仍然占據(jù)半壁江山。2006 年 ,外商和港澳臺企業(yè)更是加緊了對中國安防市場的凌厲攻勢 ,收購、兼并、合作、加大在國內(nèi)投資 ,他們憑借其技術(shù)優(yōu)勢和成熟的運作模式 ,在國內(nèi)市場占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢條件。一些企業(yè)不斷擴大自身優(yōu)勢 ,對銷售模式進行了調(diào)整 ,取消了原來的多級代理 ,實行區(qū)域代理 + 直銷的銷售模式 ,強化渠道控制力。除在省會城市布下營銷團隊外 ,還加速了在地、市甚至是縣級市場的營銷 ,同時二、三、四級市場的競爭正在逐步升溫 ,是近年國內(nèi)安防市場渠道營銷的一個最為明顯變化。 我國安防產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，并且發(fā)展迅速。 “十五”期間，我國安防產(chǎn) 業(yè)年均增長速度超過了國民經(jīng)濟發(fā)展的 1倍以上，以年均 25增長速度快速發(fā)展。安防行業(yè)正由啟動期走向發(fā)展期，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示 : 2005 年安防企業(yè)已達 家，從業(yè)人員近 100 萬人，實現(xiàn)增加值 300 多億元，其中出口創(chuàng)匯產(chǎn)品約占 10左右。但據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)安防企業(yè)銷售額在 100 萬元以下的企業(yè)占 23%， 1007%，而年銷售額在 500 萬元以上的企業(yè)只有不到 40%的份額， 1000 萬元以上的企業(yè)數(shù)量更少。雖然，國內(nèi)的安防企業(yè)以小型的私營企業(yè)和股份制企業(yè)為主，但這兩年安防行業(yè)發(fā)展非?？?， 尤其在閉路監(jiān)控、防盜報警兩項業(yè)務(wù)作為行業(yè)市場啟動的龍頭業(yè)務(wù)，現(xiàn)處于高速發(fā)展期，并將逐漸向成熟期邁進。 在國外，發(fā)達國家在發(fā)展之初就確定了智能家居安防監(jiān)控相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及組織，明確了智能家居安防監(jiān)控概念等問題。比如以微軟、 公司為主要成員 用即插即用）組織、歐洲 能家居從概念引進到現(xiàn)在發(fā)展已有 10個年頭，國內(nèi)一直未能有一個統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范來約束和引導(dǎo)智能家居行業(yè)的健康快速發(fā)展，各設(shè)備廠商按照不同的接口標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議生產(chǎn)設(shè)備，其結(jié)果導(dǎo)致不同設(shè)備之間的互連、互通變得非常困難。因此，中 國智能家居企業(yè)向國外學(xué)習(xí)，首先應(yīng)當(dāng)建立共同遵循的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議，這是發(fā)展智能家居安防監(jiān)控必須首先解決的問題。 外安防系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 自從世界上第一幢智能建筑 1984年在美國出現(xiàn)后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達的國家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛應(yīng)用。 1998年 5月新加坡舉辦的“ 98亞洲家庭電器與電子消費品國際展覽會”上，通過在場內(nèi)模擬“未來之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報警功能、可 視對講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等。 5 這種“未來之家”家庭智能化系統(tǒng)，市場真正啟動尚需時日。目前在新加坡也有近30個社區(qū) (住宅小區(qū) )近 5000戶的家庭采用了“家庭智能化系統(tǒng)”，美國已有近四萬戶家庭安裝了這一類的“家庭智能化系統(tǒng)”，相信到了 21世紀(jì)將會有更多的住宅安裝上這一類高科技智能化系統(tǒng)產(chǎn)品。目前美國有一種占據(jù)市場主流的產(chǎn)品 售已超過 1億個，設(shè)計戶型為單體別墅，應(yīng)用多為舊房改造，僅在美國便有超 過 400萬個家庭在使用。但這些產(chǎn)品技術(shù)限制較多，并不適合在我國原樣照搬使用應(yīng)用。三星從今年春節(jié)后，開始在中、韓兩國同時推出其智能家居系統(tǒng)，通過機頂盒和網(wǎng)絡(luò)，將家居自動化控制、信息家電、安防設(shè)備以及娛樂和信息中心這四部分集成一個全面的，面向?qū)拵Щヂ?lián)網(wǎng)的家居控制網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)美國該行業(yè)之專業(yè)顧問公司 1995年，美國一個家庭要安裝家庭自動化設(shè)備的平均費用在 7000至 9000美元之間。 1995年美國家庭已使用先進家庭自動化設(shè)備的比率為 看來市場真正啟動尚需時日。預(yù)計這五年內(nèi)，家 庭自動化的市場年平均增長率為 8。 2004年，家庭網(wǎng)絡(luò)市場總額可達 57億美元。據(jù)國際專家預(yù)測，到 2010年底國際智能家居的產(chǎn)品銷售額可達 500億美元。 2020年可達 1000億美元。 由于智能家居的誘人前景和巨大市場，盡管國外市場真正啟動也尚需時日，但并未能阻止企業(yè)去爭食智能家居市場。雖然每家公司的策略各不相同，但它們都堅持同樣的信念：山那邊遍地是金。 羅斯克說：“這是個不容 文結(jié)構(gòu) 第一章：概述：本章主要遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)的產(chǎn)生背景，個人工作任務(wù)，以及論文結(jié)構(gòu)。 第二章：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境相關(guān)概念綜述：包括開發(fā)平臺的搭建，硬件選型，儀器設(shè)備詳細(xì)概述以及系統(tǒng)設(shè)計總體框架。 第三章：系統(tǒng)需求分析：主要對系統(tǒng)各功能及市場的需求分析介紹了系統(tǒng)在需求分析階段所擬定的系統(tǒng)特征。 第四章：詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)：包括攝像頭驅(qū)動的詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)， 第五章：功能測試與總結(jié)：對各功能模塊的測試，并作針對性總結(jié)。 章小結(jié) 本章對本論文的研究背景、課題來 源進行了說明，提出了本論文的課題任務(wù)，細(xì)致劃分了論文結(jié)構(gòu)，使讀者對本論文有初步的了解。 6 2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境相關(guān)概念綜述 入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介 么是嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)一般指非 統(tǒng)，有計算機功能但又不能稱之為計算機的設(shè)備或器材。它是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。簡單地說，嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件于一體，類似于 工作方式，具有軟件代碼小、高度自動化、響應(yīng)速度快等特 點，特別適合于要求實時和多任務(wù)的體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨立工作的“器件”。 嵌入式系統(tǒng)幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如掌上 移動計算設(shè)備、電視機頂盒、手機上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車、微波爐、數(shù)字相機、家庭自動化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設(shè)備、工業(yè)自動化儀表與醫(yī)療儀器等。 嵌入式系統(tǒng)的硬件部分，包括處理器 /微處理器、存儲器及外設(shè)器件和 I/形控制器等。嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計算機處理 系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲介質(zhì)，而大多使用 閃存 (為存儲介質(zhì)。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件 (要求實時和多任務(wù)操作 )和應(yīng)用程序編程。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。其的核心是嵌入式微處理器 4。 入式微處理器 嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式處理器一般就具備以下 4 個特點： (1) 對實時多任務(wù)有很強的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時操作系統(tǒng)的 執(zhí)行時間減少到最低限度。 (2) 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(jié)構(gòu)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(shè)計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。 (3) 可擴展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。 (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(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有 至 W 級。 既可以認(rèn)為是一個公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。 7 1991 年 司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。目前，采用 術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（ 的微處理器，即我們通常所說的 處理器，已遍及工業(yè)控制、消費類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于 術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了 32 位 處理器 75以上的市場份額， 術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個方面。 司是專門從事基于 術(shù)芯片 設(shè)計開發(fā)的公司，作為知識產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從 司購買其設(shè)計的 處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱?處理器芯片進入市場。 目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用 司的授權(quán)，因此既使得 造、軟件的支持，又使整個系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進入市場被消費者所接受，更具有競爭力。 處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 到目前為止， 處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域： (1)工業(yè)控制領(lǐng)域：作為 32 的 構(gòu)，基于 的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴展， 控制器的低功耗、高性價比，向傳統(tǒng)的 8 位 /16 位微控制器提出了挑戰(zhàn)。 (2)無線通訊領(lǐng)域：目前已有超過 85%的無線通訊設(shè)備采用了 術(shù)， 該領(lǐng)域的地位日益鞏固。 (3)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：隨著寬帶技術(shù)的推廣，采用 術(shù)的 片正逐步獲得競爭優(yōu)勢。此外， 語音及視頻處理上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對 (4)消費類電子產(chǎn)品： 術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機頂盒和游戲機中得到廣泛采用。 (5)成像和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機和打印機中絕大部分采用 術(shù)。手機中的 32 位 能卡也采用了 術(shù)。 除此以外， 處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域，并會在將來取得更加廣泛的應(yīng)用。 處理器的特點 采用 構(gòu)的 處理器一般具有如下特點： (1) 體積小、低功耗 、低成本、高性能； (2) 支持 16 位） /32 位）雙指令集，能很好的兼容 8 位 /16 位器 件； (3) 大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快； 8 (4) 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成； (5) 尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高； (6) 指令長度固定 處理器的系列 處理器目前包括下面幾個系列，以及其它廠商基于 系結(jié)構(gòu)的處理器，除了具有 系結(jié)構(gòu)的共同特點以外，每一個系列的 處理器都有各自的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。 (1) 列 (2) 列 (3) 列 (4) 列 (5) 列 (6) 7) 中， 4 個通用處理器系列，每一個系列提供一套相對獨特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 列專門為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計。 作系統(tǒng)簡介 核”。在所有操作系統(tǒng)中， 用最廣泛的。它是提供命令行或者程序與計算機硬件之間接口的軟件的核心部分。 如內(nèi)存采用什么方法以及在什么時候打開或者關(guān)閉文件、哪一個進程或者程序可以獲得計算機的中央處理單元（ 等。 雖然大多數(shù) 統(tǒng)運行在 臺上，但 可以作為嵌入式系統(tǒng)的可靠主力。 行的“ 法使得它的安裝和管理比 加簡單靈活，這對于那些 家們來說又是一個優(yōu)點，他們已經(jīng)因為 有許多命令和編程接口同傳統(tǒng)的 樣而賞識它了。典型的壓縮包裝 統(tǒng)經(jīng)過打包，在擁有硬盤和大容量內(nèi)存的 上運行，嵌入式系統(tǒng)可不要這么高的配置。一個功能完備的 核要求大約 1 存。而 內(nèi)核只占用其中很小一部分內(nèi)存，包括虛擬內(nèi)存和所有核心的操作系統(tǒng)功能在內(nèi)，只需占用 統(tǒng)的 100 K 內(nèi)存。只要有 500 K 的內(nèi)存，一個有網(wǎng)絡(luò)棧和基本實用程序的完全的 統(tǒng)就可以在一臺 8 位總線（ 86 微處理器上運行的很好了。由于內(nèi)存要求常常是需要的應(yīng)用所決定的，比如 務(wù)器或者 理， 統(tǒng)甚至可以僅使用 256 512 行工作。因此它是一個瞄準(zhǔn)嵌入式市場的輕量級操作 9 系統(tǒng)。 與傳統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)相比（ 采用象嵌入式 樣的開放源碼的操作系統(tǒng)的另外一個好處是 發(fā)團體看來會比 供應(yīng)商更快地支持新的 議和其它協(xié)議。例如，用于 設(shè)備驅(qū)動程序要比用于商業(yè)操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序多，如 網(wǎng)絡(luò)接口卡（ 動程序以及并口和串口驅(qū)動程序。 核心 作系統(tǒng)本身的微內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單。網(wǎng)絡(luò)和文件系統(tǒng)以模塊形式置于微內(nèi)核的上層。驅(qū)動程序和其它部件可在運行時作為可加載模塊編譯到或者是添加到內(nèi)核。這為構(gòu)造定制的可嵌入系統(tǒng)提供了高度模塊化的構(gòu)件方法。而在典型情況下該系統(tǒng)需結(jié)合定制的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序以提供附加功能。嵌入式系統(tǒng)也常常要求通用的功能，為了避免重復(fù)勞動，這些功能的實現(xiàn)運用了許多現(xiàn)成的程序和驅(qū)動程序，它們可以用于公共外設(shè)和應(yīng)用。 以在外設(shè)范圍廣泛的多數(shù)微處理器上運行， 并早已經(jīng)有了現(xiàn)成的應(yīng)用庫。 在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域穩(wěn)步發(fā)展。因為 用 以任何對將 制于 上機或者可佩帶設(shè)備感興趣的人都可以從因特網(wǎng)免費下載其內(nèi)核和應(yīng)用程序，并開始移植或開發(fā)。許多 良品種迎合了嵌入式實時市場。它們包括 時 于非 備的 于 發(fā)版）、 的 其它 統(tǒng)。 線通訊簡介 通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，采用的是基于 統(tǒng)的無線高速數(shù)據(jù)分組傳輸技術(shù)，目前理論傳輸速率為 115務(wù)于2002 年 7 月開始在國內(nèi)移動通信業(yè)推出，第一期工程在全國東部 16 個省的 25 個城市開通并進入試商用。試商用的 統(tǒng)能夠提供傳輸速率為 30 50 分組業(yè)務(wù)。出現(xiàn)，很大程度是為多媒體、互聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)，將從根本上改變原有的 基于話 音服務(wù)。 本原理是，當(dāng)用戶上傳或下載互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)不是利用當(dāng)時承載服務(wù)所采用的電路連接，而是利用分組將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送，達到多用戶間對網(wǎng)絡(luò)資源的共享，同時網(wǎng)絡(luò)運營機構(gòu)還可以最大限度地使用現(xiàn)有 備，避免了 備投資的浪費。另外，數(shù)據(jù)傳送使用 語音傳送使用 下載資料和通話可以同時進行。為此，它不但可以為 戶提供 動電話通信的所有功能，更為突出的是為 戶提供了一種更快捷，更方便，更便宜，更持久的移動上網(wǎng)方式。 前被認(rèn)為是移動通信 從第二代向第三代過渡的重要一環(huán)。 本原理是，當(dāng)用戶上傳或下載互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)不是利用當(dāng)時承載服務(wù)所采用的電路連接，而是利用分組將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送，達到多用戶間對網(wǎng)絡(luò)資源的共享，同時網(wǎng)絡(luò)運營機構(gòu)還可以最大限度地使用現(xiàn)有 備，避免了 備投資的浪費。 10 另外，數(shù)據(jù)傳送使用 語音傳送使用 下載資料和通話可以同時進行。為此，它不但可以為 戶提供 動電話通信的所有功能，更為突出的是為 戶提供了一種更快捷，更方便，更便宜，更持久的移動上網(wǎng)方式。 前被認(rèn)為是移動通信從第二代向第三代過渡的重要一環(huán) 5。 入式開發(fā)平臺搭建 理器選型 如前文所述 處理器目前包括下面 幾個系列 . 鑒于當(dāng)前電子市場上的情況 ,在此我主要討論一下 兩種主流處理器的特點及應(yīng)用領(lǐng)域。 處理器系列 : 列微處理器為低功耗的 32 位 理器，最適合用于對價位和功耗要求較高的消費類應(yīng)用。 處理器系列具有如下特點： (1) 具有嵌入式 輯，調(diào)試開發(fā)方便。 (2) 極低的功耗，適合對功耗要求較高的應(yīng)用，如便攜式產(chǎn)品。 (3) 能夠提供 三級流水線結(jié)構(gòu)。 (4) 代碼密度高并兼容 16 位的 令集。 (5) 對操作系統(tǒng)的支持廣泛，包括 E、 S 等。 (6) 指令系統(tǒng)與 列、 列和 列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級換代。 (7) 主頻最高可達 130速的運算處理 能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。 列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域為：工業(yè)控制、 備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。 列微處理器包括如下幾種類型的核： 中， 目前使用最廣泛的 32 位嵌入式 理器，屬低端 理