嵌入式产品设计范文
时间：2023-04-20 08:36:10
导语：如何才能写好一篇嵌入式产品设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
【关键词】嵌入式产品制作实践；目标定位；教学理念；模式方法
一、嵌入式产品制作实践课程目标与定位
通过本课程的学习与训练，学生能够掌握嵌入式产品的制作工艺，能够具备制作出合乎要求、完成指定动作的产品模型的能力，并能够掌握模型动作的程序设计思路，为更深入的产品制作设计与开发打下基础。
1.课程目标
（1）知识目标
掌握Keil C程序软件的应用与设置；掌握产品设计与制作基本原则；掌握不同材料的选用方法；熟悉汇编和C51编程方法；掌握参数配置处理方法。
（2）能力目标
能够灵活运用C语言程序设计与其它工具软件；能够结合产品制作要求绘制建模图；能够应用产品要求搭建硬件平台与电路测试；能够利用程序设计进行动作处理。
（3）素质目标
培养沟通能力；培养自学与钻研能力；培养环保、节约意识；锻炼团队协调能力；锻炼实践动手操作能力。
2.课程定位
本课程是电子信息学院计算机应用技术人才培养方案嵌入式技术应用方向一门重要的专业技术课，课程开设的目的是作为嵌入式技术应用专业方向学生所学知识与技能的综合应用能力，并通过产品的功能进行直观展示。其前应学习的课程有：电工电子技术、C语言程序设计、单片机技术应用、嵌入式操作系统UC/OS、Linux、Windows CE嵌入式操作系统。
二、课程设计理念
本课程的任务是要让学习过嵌入式技术应用的学生都能够以教育机器人制作为工程对象，让他们在开发自己的教育机器人过程中学习和掌握单片机的基本原理与应用系统的开发技能，用C51编程实现机器人基本智能的展示，教学和学习过程充满挑战和兴趣，大大提高学习效率，同时在学习和实践的过程中，还可以培养学生的系统世界观和方法论。
1.关注学生的素质发展，着力提高学生的多元素养。
2.注重学生创造潜能的开发，加强学生实践能力的培养。
3.立足科学、技术、社会的视野，加强人文素养的教育。
4.紧密联系学生生活实际，努力反映先进技术。
5.丰富学生的学习过程，倡导学习方式的多样化。
三、嵌入式产品制作实践课程教学内容：
1.教学内容选取依据
采取了“以项目引导学习过程”的结构形式，注重培养和训练学生的嵌入式产品制作和面向应用的编程能力。在内容安排上，以简易机器人制作项目作为主线，贯穿了全部学习内容，使教学目标明确、脉络清晰，同时也使同学们能体会项目设计与制作的全过程，加深对“技术与设计”的思想和方法的理解。
贯穿教学过程的“探究尝试”、“实践活动”、“活动延伸”与理论知识有机地融为一体，完美地体现了“师生互动”、“在探究中学习”的教学理念，特别有利于培养学生的实践能力和开发其创造潜能。
2.教学具体内容安排
C51单片机程序下载与测试，输出接口与伺服电机控制，巡航控制，I/O接口与机器人触觉导航，51 I/O接口与红外线导航，机器人的距离检测，机器人中UART的应用，LCD应用编程与产品集成技术，多传感器智能机器人的设计。
四、嵌入式产品制作实践教学模式与方法
1.教材编写
建议选用教育部高等学校“十一五”规划教材，同时也可以由一线教师与行业专家依据本课程标准编写教材，基本要求为：
（1）教材依据本课程内容标准编写教材，将知识学习与能力培养紧密结合。
（2）教材以体现训练项目导入、工作任务目标达成，为课程设计主体思想。
（3）教材内容注重能力培养，并体现任务驱动，要以学生为教学主体，灵活多样设计任务，创立真实情境，引导学生进行观察、调研、创意、制作等活动。着重培养学生的分析判断与表现能力，为学生完整地再现基于机器人工程对象的实践展开制作。
（4）教材编写的体例和呈现方式尽量考虑岗位需求和学生的认知水平，强调实用和够用原则，以方便教学。
（5）教材应图文并茂，引用图片清晰精美，文字语言深入浅出。
（6）教材内容贯彻与时俱进的原则，借鉴国内外最新的研究成果，及时更新教学内容。案例设计注意典型性、时代性与可操作性。
2.教学模式
遵循“工学结合、行动导向”及“教、学、做”一体化模式，在教学过程中将教学内容、教学资源、教学环境、教学方式、教学进程重新进行有机的整合和序化。通过第二课堂的锻炼，培养学生利用机器人操作及维护资料和设备对机器人进行操作调试的能力、利用所学知识。通过第二课堂的锻炼，培养学生实践创新能力。
3.教学方法
实行任务导入、项目工作的新型教育模式，采用以启发式、案例分析、实例制作为主体的教学方法。选择目标明确、现实可行、有教育意义和典型性的工作任务为载体，在完成工作任务的过程中，实现能力培养目标。加强与深圳欧鹏等企业合作，以项目和工作任务为导向设计课程内容，强化学校与企业的互动，通过对接加强与企业的沟通与协作，努力为学生在企业展示自我、施展才干搭建平台，增强校企合作、共生共赢的依存和关联度。
4.教学手段
采取项目教学，以工作任务为出发点来激发学生的学习兴趣，教学过程中要注重创设教育情境，采取“教学做”一体化的教学模式，要充分利用挂图、投影、多媒体等现代化手段。
5.课程资源的开发与利用
课程资源是指依据课程性质开发的各种教学材料以及本课程可以利用的各种教学资源、工具和场所，它主要包括：（1）主辅教材、教学PPT、案例分析；（2）优秀产品模型设计案例库（优秀学生作品、优秀案例等）。
篇2
关键词：安全处理器；防入侵；安全性；嵌入式系统
新闻总是乐于报道安全系统遭到攻击的事件：操作系统漏洞、非法入侵政府网络、笔记本电脑的信用卡帐户信息被窃等等。安全性不仅仅涉及到笔记本电脑和服务器，嵌入式领域也越来越关注安全性问题，例如交通灯、家庭安全系统、烟雾探测器、ATM、收银机等，由此看来，风险无处不在。
嵌入式系统需要安全保护的原因有多种，某些应用中，政府部门需要对敏感数据进行保护，例如：病历、信用卡信息等。有时还会对销售流程进行安全保护，例如，公司可能以低于成本价出售打印机，通过打印机耗材的高利润进行补偿。利用安全技术可以鉴别耗材的真伪，避免使用第三方的假冒产品。某些情况下，安全技术被用来保护知识产权，嵌入式设备中可能包含极具创新的算法，制成成品后，为了保护来之不易的产品设计，需要增加安全性，以防止盗版。
安全性设计是一个折中的过程－理想的安全产品设计将耗资无限，而不具备安全保护的设计则不需要任何安全功能的花费。每种特定应用都必须确定所要求的安全等级，具体了解安全系统需要保护什么?
加密安全吗?
选择合适的加密工具对于通讯架构来说至关重要，应选择公共算法，应用较为普遍的算法包括：DES、RSA或DSA。许多人认为选择一个模糊的私有算法会更安全，实际情况并非如此，公开算法已经经过学术界、政府机构和业内专家的评估。私有算法看起来安全，而且也经过一位收取一定费用的专家的评审，但是，如何保证事物背后的安全性，如何保证评审人员的可信度?另外，私有算法还可能需要支付许可权费用、版权费用等，限制今后的选择权。
尽管加密技术对于嵌入式系统的安全性来说至关重要，但这只是一个方面。假设现实世界场景中，两个人通过相互传递编码信息进行交流。攻击者可能窃取此信息，如果信息编码所采用的加密技术可靠，这种攻击将是无效的。有胆量的攻击者可能会直接对人进行攻击。与破解加密信息相比，强迫参与者泄漏通讯密码会更加容易。
这个例子对于嵌入式应用非常形象，例如ATM与银行之间的加密通信。试图破译传输线上的加密PIN数据几乎是不可能的，有些攻击者可能认为攻击ATM机更有效。攻击者可能会在夜深人静时打开ATM。在一系列攻击后获取ATM与银行通信的密钥。然后，攻击者将ATM恢复原位后离开。这种情况下，对传输线的监测使攻击人员获取了密钥，可以解密所有帐号和PIN数据。
值得庆幸的是，目前的ATM具备强大的物理层和逻辑安全技术的保护。当然，上述例子也提出了以下几个安全性问题：
・加密技术只提供一层保护，不能完全阻止攻击者的行为。
・贮存在ATM机中最有价值的东西是密钥，而非账号、PIN数据或现金。
・一个安全的嵌入式设备必须在遭受攻击时有所反应，擦除有价值的密钥。
对嵌入式系统的攻击
攻击者通过什么途径得到ATM的密钥呢?
攻击着可能从最简单的操作开始，假如密钥存储在外部存储器，攻击者只需简单地访问地址和数据总线窃取密钥。即使密钥没有连续存放在存储器内，攻击者仍然可以破解外部代码，确定哪个存储器包含有密码。引导装入、调试和测量状态下都是遭受简单攻击的薄弱环节。这些工作状态通常允许对微处理器内存和寄存器读/写操作。即使这些状态的文件不公开，对于有着广泛社交经验的工程师来说，通过微处理器厂商的雇员来获取这些信息也是轻而易举的事情。
尝试了简单的攻击手段后，如果没有达到目的的话，攻击者还会采取更为诡异的手段。从简单的时序和功率分析中观察加密操作的时序和功率消耗。对于设计不理想的加密过程可能会在处理密钥1时比处理O时消耗更多的时间和功率，这为攻击者提供了足够的信息，使其推算出密钥。如果这种简单的分析手段不起作用，攻击者便会使用差分能量分析(DPA)技术。差分能量分析是一种统计攻击方法，通过采集上千次运行时的能量损耗数据，最终，从功率脉冲信号中获取密码。虽然这种方法耗时，但可以自动操作。此外，攻击者还可能采用故障注入攻击，使微处理器运行在工作范围以外的条件下，从而产生故障信息，导致密码泄漏。攻击者也可能试图拆除微处理器的塑料封装，用微探针分析密码数据。内存具有规则的结构，很容易在硅片中识别出来，利用微探针设备可以很容易地对此操作。
面对上述种种攻击，工程师必须采取适当的措施为嵌入式系统提供有效防护。
防攻击措施
在高安全性应用中需要具有唯一的质询，单一品牌的处理器。安全微处理器，例如Dallas Semiconductor的DS5250，能够满足最高安全级别的设计需求。
优秀的安全处理器非常注重密钥保护，使用非易失电池备份SRAM储存敏感信息。这种SRAM应该采用定制的可归零或瞬间擦除的存储器，一旦检测到篡改操作时即刻擦除存储器内容。利用连续工作的传感器或有电池供电的时钟检测篡改事件(例如温度攻击、电压攻击或微探针攻击)。这种安全监测可以确保攻击者利用外部时钟控制时无法阻止清零过程。使用片上存储器，攻击者无法窃取器件内部传输的密钥。另外，假如对器件实施物理攻击，密钥会被立刻擦除。
为了确保攻击者无法控制内存总线、插入可能窃取密钥的指令，安全处理器对外部存储器总线进行加密，并对程序存储器提供完整性监测，密钥随机产生，每个器件不同，这种加密方法确保攻击者无法复制或窃取产品设计，提供有效的知识产权保护。假如攻击者试图插入随机指令，完整性检查就会报告检测错误，认为侦测到篡改事件。
安全处理器同样配备了硬件加密加速器，可以在纳秒级(而不是毫秒级)时间内执行三DES算法。另外，硬件加速器设计运行在固定数量的时钟周期，不管密钥内容如何，都会消耗同样的能量。随机数生成器也能够把一系列虚假的执行周期添加到加密算法的头部和尾部，禁止功率时序分析。
篇3
关键词 嵌入式系统 嵌入式CPU 嵌入式操作系统 消费类电子产品
中图分类号：TP273 文献标识码：A
嵌入式计算系统在一般情况下不运用在通用计算机，我们通常所说的固件就是在运行中固化的软件，用户最终是很难或者根本不可能改变固件，操作系统和应用软件集成到计算机的硬件系统中，形成系统的应用软件和系统硬件集成。嵌入式系统软件具有代码少，高度自动化，响应快等特点，特别是适合于实时和多任务处理的情况下。相比与通用计算机系统，嵌入式系统的低功耗，高可靠性，功能强大，性能价格比高，实时，多任务处理，占用空间小，效率高，应用程序特定，可灵活定制就非常占据优势。
1 嵌入式系统中的应用现状
就目前而言，中国嵌入式系统市场进入快速增长期。在过去几年和未来几年，为几乎所有的电子设备的嵌入式系统的发展注入了新的活力，由速发展的互联网趋势和微处理器以廉价的形式出现使嵌入式系统在我们日常的生活中形成一个更大的应用领域。中国嵌入式系统的主要客户集中在消费电子，通信，医疗，安防等行业。中国目前的嵌入式系统市场，几大热点应用领域包括：汽车和电力系统的电源管理，高清晰度数字电视和数字机顶盒，智能手机与智能工业设备，终端和联网能力。嵌入式工业设备将融入更多的智能功能，如通信和网络，并在汽车电子市场，医疗电子市场，机械和电子产品市场，视频电子市场和数码电子产品市场已越来越广泛的应用。
1.1 消费类电子产品
环球资源2004年联合研究，这项报告显示，在亚太地区的嵌入式系统最迫切的需求行业是消费电子行业。近年来FPGA技术的飞速发展和广泛的应用程序和嵌入式消费类电子产品。全球数字和高清晰度广播和电视传输标准，游戏和多媒体娱乐系统，液晶和等离子显示技术，家庭DVR和DVD-W技术，汽车驾驶室娱乐系统和GPS导航系统，信息，通信和安全系统及其他持续上升的需求和应用，标志着前者在消费类电子产品是普遍深入人们的生活。
1.2 汽车和动力系统，智能电源管理技术
随着搭载CPU的汽车电子设备要求电源电压变得更加多样化，需要更低的电压和更强大的功能，电源管理也变得越来越重要，电源管理的要求也在不断变化。汽车电子设备变得更大，屏幕分辨率变高，但在同一时间，其规模要小得多。所有这些新的应用程序将需要高集成度，高性能，高效率的电源管理。车载电源延长便携式设备的电池寿命，它也需要设法消除自动开关电源敏感电路的干扰。电力系统，变电站点多面广，以及减员增效适应现代管理要求的，有很大一部分的无人值守变电站，同时也为基于嵌入式Web服务器的配置管理技术的设备提供了良好的条件。可以大大减少劳动力，设备运行，设备管理，及时了解变电站运行信息，设备故障的处理也更迅速和有效。随着国家电网的发展，基于嵌入式Web服务器设备的维护比基于传统的拨号远程维护方法更有利。
1.3 工业控制嵌入式设备
全球各行业各领域迅速发展时，在中国工业控制领域，医疗电子市场，与国民生产总值，机械和电子产品市场，视频和数码电子产品市场的电子产品市场，航空航天，运输相关的嵌入式应用程序也快速增长起来。近年来，嵌入式网络解决方案，已经发生了重大的变化：首先是小设备，如手持式扫描仪；其次是具有更高的网络传输速度和便携无线功能要求；需求再度降低功耗；最后需要进行数据安全和加密。
2 嵌入式系统的发展趋势
（1）根据行业和领域不同的发展阶段来看，嵌入式应用软件开发时需要对此进行配套相同能力的开发工具和操作系统支持。随着互联网技术的日趋成熟，随着带宽的增加，ICP和ASP提供的信息内容在互联网上越来越丰富，形式多样的应用项目。在为了满足应用程序升级功能，设计师不仅需要越发强大的嵌入式处理器，如32，64R工人SC芯片或信号处理器DSP增强处理能力；还需要采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制嵌入式系统功能的复杂性，从而达到简化设计应用程序，以此来确保软件的质量和缩短软件的开发周期。
（2）网络发展已经成为一个必然的趋势，以满足嵌入式的分布式处理架构和应用程序的访问，在二十一世纪的需要配备标准要求的嵌入式系统中，一个或多个网络通信接口。外部网络的要求，配备必要的通信接口，相应的需要TCP/IP协议套件的软件支持，还需要提供相应的通信网络协议软件和物理层驱动软件的嵌入式设备。
（3）嵌入式产品设计师在设计时要考虑到嵌入式系统支持小型电子设备体积小，微功耗，成本低等性能，内存容量的限制和复用接口芯片。因此，设计嵌入式产品需要经验丰富的软件人才，也需要发展先进的嵌入式软件技术，如Java，Web和WAP等等。
参考文献
篇4
关键词：嵌入式系统；实时操作系统；RTOS
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)18-4491-02
Summary of Real-time Operating System
ZHANG Jun-lin1, WANG Shi-hao2
(1.The Department of the Information of Lu'an Vocational and Technical College, Lu'an 237158, China; 2.ASIC Research Center of Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
Abstract: Currently, computer technology, computer chip technology and software technology as the core digital technology has made rapid development of modern control technology, multimedia technology and popularity to promote consumer electronics, computer, communications integration, the trend accelerated, re-embedded technology become a research hotspot.
Key words: embedded systems; real-time operating system; RTOS
目前，以计算机技术、芯片技术和计算机软件技术为核心的数字化技术取得了迅猛发展，数字化产品不仅广泛渗透到社会、经济、军事、交通、通信等相关行业，而且深入到家电、娱乐、艺术、文化等各领域，掀起了一场数字化技术革命。现代控制技术、多媒体技术的应用与普及，促使消费电子、计算机、通信一体化趋势步伐加快，嵌入式技术再度成为研究热点。
早期的嵌入式技术，以功能简单的专用计算机和单片机为处理核心，通过对处理器直接编程完成系统特定工作，由于处理器结构和目标系统功能简单，因此，以处理器基础的嵌入式应用的开发广泛应用与工业制造和控制行业。
计算机硬件的发展和高性能的处理器出现，使高性能和功能复杂应用系统实现成为可能，嵌入式系统开发变得越来越复杂。为了管理复杂的处理器和设备，简化开发过程，嵌入式实时操作系统RTOS（Real Time Operation System）开始出现并得到迅速的发展，嵌入式操作系统能运行于各种微处理器上，用于管理嵌入式系统的硬件资源，提供丰富的通用程序库，简化嵌入式系统的开发过程，方便嵌入式产品的升级和移植。
随着微电子技术发展，以芯片技术为核心的嵌入式系统开始出现，今天的集成电路规模能够使复杂的应用系统集成到单一的芯片上，从而形成片上系统（SoC: System on Chip），片上系统出现，使嵌入式产品结构越来越小，功能越来越强大。为简化SoC的开发过程，提高产品的可靠性和性能，SoC产品广泛采用基于嵌入式操作系统开发方法。
1 实时操作系统（RTOS）特点
同传统的操作系统相同，RTOS用于管理嵌入式系统的硬件资源，方便用户式用于开发，典型的RTOS包括CPU管理与调度、存储器管理、设备管理、文件管理和网络访问等。RTOS具有可剪裁性和可扩展性，真正的RTOS内核很小，一般只有十几K甚至几K字节，使用时嵌入在目标代码中。用户根据RTOS移植对象（处理器）和应用程序特点，适当选择RTOS其它的功能组件。目前广泛使用手机和PDA等产品都是典型的基于RTOS嵌入式应用。基于RTOS的嵌入式软件开发具有以下特点：
1）RTOS引入简化了嵌入式系统的复杂性。随着嵌入式系统的功能越来越多样化，性能要求愈来愈高，嵌入式产品开发变得更加复杂。RTOS提供系统各功能模块的标准接口，复杂嵌入式系统通过RTOS接口可以分为各个独立的开发模块，各模块只与RTOS交换信息，与其它模块设计者无关，从而简化了复杂嵌入式系统。使开发过程更易管理。
2）基于RTOS开发的系统，具有很好的移植性。由于RTOS封装硬件部分功能，而嵌入式软件采用基于RTOS开发方式，这样，嵌入式软件的移植工作，只要重写RTOS与处理器有关的代码即可。一般情况下，RTOS与硬件相关的代码占整个RTOS代码量的5%～10%左右，商业化的RTOS一般都提供各种处理器支持，因此代码移植很方便。
3）RTOS的功能重用，缩短开发周期，提高开发效率。RTOS封装CPU调度、I/O访问、定时器等系统资源，把对硬件资源标准调用接口提供给开发者，这样软件开发者不必关心软件-硬件接口部分是如何工作。直接使用标准调用接口，请求系统资源的分配和使用。这样，嵌入式软件的很大部分功能由RTOS完成，从而大幅度提高开发效率。
4）RTOS具有很高的灵活性，系统扩展方便。最小RTOS内核一般只提供一些基本功能，根据用户应用的需要，开发者可在RTOS内核的基础上，扩展RTOS功能，如增加文件管理功能，设备驱动功能，TCP/IP协议支持等。
5）RTOS具有可综合特点。软件提供商以软IP核形式固化RTOS代码，将SoC所需的RTOS内核软件，如通信协议软件，FAX功能软件等，以标准API方式和IP核形式，供EDA工具调用，并固化到FLASH或ROM。目前一些嵌入式软件供应商纷纷把成熟的RTOS内核和功能扩展件，以软件IP核构件形式出售，如Microtec的VRTXoc for ARM就是典型例子。
目前，我国的大多数嵌入式软件还没有采用基于RTOS下的开发方式，而是采用基于处理器直接编写代码的传统方式，这种对系统软件和应用软件不加区分的开发方式存在很多弊端。随着嵌入时技术的发展，特别是系统芯片SoC（System on a Chip）技术的出现，嵌入式应用系统变得越来越庞大、复杂。传统的设计方法已经无法满足日益发展的嵌入式产品设计的需要，目前，嵌入系统设计正趋向于采用软/硬件协调设计（codesign）的方法，作为嵌入式协调设计重要组成部分的软件开发，正在朝着基于RTOS上的应用软件开发方向发展。
2 基于RTOS的嵌入式系统开发
基于RTOS嵌入式系统开发是嵌入式产品开发的发展方向，国内外很多厂商提供基于RTOS的嵌入式系统开发环境和工具。主要包括：
1）交叉编译器，主要是C/C++编译器。目前市场上存在专用和通用的C/C＋＋编译器，通用的C/C++编译器主要是美国自由软件基金会（GNU）提供GCC编译器，它支持目前市场上主流处理器类型，而且可以免费获得，因此被广泛采用。
2）RTOS本身，RTOS是嵌入式系统开发基础和平台，包括实时内核和扩展功能库，为嵌入式应用提供API调用和功能扩展接口。
3）RTOS开发调试工具，提供基于RTOS应用的调试，帮助开发人员更好的完成系统功能。特别多任务实时应用系统，调试工具不可缺少。
4）硬件仿真和模拟器，提供实时在线开发和调试，一般由处理器制造商提供，一些公司还提供类似仿真器和逻辑分析仪的硬件调试工具。
嵌入式系统结构如图1所示，RTOS直接运行于嵌入式芯片之上，用于管理嵌入式芯片硬件资源，提供系统调用接口。嵌入式软件建立于RTOS之上，通过调用RTOS调用接口访问嵌入式芯片资源，这种层次化系统结构大大简化系统开发过程，方便系统维护和后期管理，而且，通过修改少量的RTOS代码，可以用不同类型的芯片实现系统功能，方便系统的移植和硬件的升级。
对于特定芯片的嵌入式应用系统的开发，首先选择合适的实时操作系统RTOS，通过RTOS的功能库函数和调用接口，开发特定功能的应用软件代码。并交叉编译生成面向特定处理器的目标代码，目标代码下载并固化到处理器的存储器，从而形成满足特定功能的嵌入式应用系统。目前广泛应用的掌上电脑和手机都是典型的嵌入式应用。
3 RTOS发展前景
从1981年Ready System发展了世界上第1个商业嵌入式实时内核（VRTX32），到今天已经有近20年的历史。20世纪80年代的产品还只支持一些16位的微处理器，如68k,8086等。这时候的RTOS还只有内核，以销售二进制代码为主。进入20世纪90年代，现代操作系统的设计思想，如微内核设计技术和模块化设计思想，开始渗入RTOS领域。进入20世纪90年代中期，互联网之风在北美日渐风行。网络设备制造商、终端产品制造商都要求RTOS有网络和图形界面的功能。为了方便使用大量现存的软件代码，他们希望RTOS厂家都支持标准的API，如POSIX， Win32等，并希望RTOS的开发环境与他们已经熟悉的UNIX，Windows一致。这个时期代表性的产品有Vxwork，QNX, Lynx和WinCE等。
目前，RTOS 已经在全球形成了一个新产业，据美国EMF(电子市场分析)报告，1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美圆，而相关的整个嵌入式开发工具（包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器）则高达9亿美圆。市场上的RTOS产品也趋于成熟，比较流行的实时操作系统：VxWorks、PSOS、QNX、WinCE、Hopen OS等。VxWorks是由美国WindRiver System Inc.公司推出的，其产品在高可靠、高性能领域中被广泛应用。成功用于1997年发射的火星探测器“探路者”而声名大噪；PSOS、VxWorks 都提供丰富的、适应各种通信协议的驱动程序，特别是用于通信产品的开发。
在我国，嵌入式操作系统开发起步较晚，目前市场上还不存在具有竞争力产品。由北京凯思软件集团开发的嵌入式操作系统Hopen OS，是我国具有自主知识产权的计算机操作系统，虽然由于“女娲计划”而备受瞩目，但目前仍然没有的到广泛的推广和应用。
国外技术垄断严重限制我国信息技术的发展，在嵌入式产品开发方面，昂贵的RTOS使用版税和服务费用，使我国的嵌入式产品成本大大增加，限制产品市场和国际竞争力。而且，资金的短缺和研究经费的不足一直中小科研机构和厂商面临的难题。
自由软件诞生和源代码开放为我国的嵌入式技术带来了新的发展机遇，自由软件最大的特点就是源代码开放，目前广泛流行的Linux操作系统就是其中一例，Linux提供操作系统所具备全部功能，有很高灵活性，用户可以根据要求进行剪裁和重组。RT-Linux（Real C Time Linux）就是利用自由软件Linux进行开发的嵌入式操作系统，由美国新墨西哥州FSM实验室开发。类似公开源代码的嵌入式操作系统还有Cygnus的u/Cos等。
4 小结
在嵌入式产品功能高度复杂的今天，嵌入式产品的开发方式发生了巨大的变化，基于RTOS的嵌入式产品开发方式逐渐成为嵌入式产品的开发的主流，RTOS成为嵌入式产品功能核心和灵魂。为了摆脱对国外RTOS产品的依赖，我们应该开发具有自主版权的实时操作系统。但是，实时操作系统结构非常复杂，即使在软件技术高度发达的今天，要从头设计一个完整的实时操作系统绝非一朝一夕能够完成，我们应该充分利用信息化的网络优势，利用现有的公开源码RTOS，并在此基础上进行功能调整和扩展，最终形成自主版权的RTOS产品。
参考文献：
[1] Jean J. Labrosse. MicroC/OS-II The Real-Time Kernel[Z]. R&D Publications,Inc.
[2] 邵贝贝,许庆丰,王若鹏.一个源码公开的实时内核[J].单片机与嵌入是系统应用,2001(9):70-75.
[3] Gien M. 实时操作系统走入开放世界[J].电子产品世界,1996(2):43-45.
[4] 吕京建,肖海桥. 嵌入式系统开发工具及RTOS平台[J].电子产品世界,1999(9):61-62.
篇5
【关键词】敏捷开发 嵌入式网关 智能温室 多V模型
1 引言
敏捷开发方法强调快速迭代、持续集成、以人文本，简化了重型软件工程方法的过程和规约，使得开发更加灵活，可以适应软件需求的变化性和不确定性。由于嵌入式系统具有面向应用、软硬件结合、要求高可靠性等特点，使得其需求较为复杂，而且随着嵌入式产品规模不断扩大，新技术不断出现，开发周期不断缩短，嵌入式系统开发需要突破传统开发方法，可以将敏捷开发方法与嵌入式系统开发方法结合，从而提高嵌入式系统的开发水平和软件质量。
在嵌入式系统的开发中，可以使用多V模型，它将开发过程分为多个“V”字，经历原型阶段、模型阶段和产品阶段三个阶段。多V模型与敏捷开发方法一样，采用多次迭代的方法，持续开发出可运行的软件，可以很好地应对需求的变化和增删，大大节省嵌入式软件开发的时间和成本。
本文首先简要介绍了敏捷开发和多V模型，然后将多V模型作为主体，将敏捷开发的价值观和实践原则作为具体应用原则，形成一套体用结合的嵌入式软件开发方法，然后将这个方法应用到嵌入式温室网关开发之中，并详细介绍其开发过程。
2 敏捷开发开发方法与嵌入式多V开发模型的结合
2.1 敏捷开发方法简介
敏捷开发方法的“敏捷”思想是从制造业的“敏捷制造”引入的，强调的是软件开发方法的适应性，也就是可以适应软件需求的模糊性、不确定性和易变性等特点，简化了传统的重型软件工程方法中的强调周密的计划、面面俱到的文档、充分完整的需求分析和技术评审，取而代之以适应性而非预测性，以人为本而非以过程为导向，以面对面的交流而非文档交流，以客户全程参与而非依赖固定的软件开发合同约定。
2.2 嵌入式系统的多V开发模型简介
在嵌入式系统中，通常需要对系统的基于“应用为中心”的需求，进行软件和硬件进行协同设计，使得项目存在较多的不确定性，因此，嵌入式系统的开发需要一个探索和验证的过程，多V模型正是适应这一需要而提出的，如图1所示。
从图1可以看出，嵌入式多V模型的模型阶段、原型阶段和产品阶段是相互紧密衔接的，每一个阶段都要经历需求分析、系统设计、开发实现、系统测试、系统等几个步骤，但前一个阶段的系统阶段是后一个阶段的需求分析的起点。这样的设计方法，可以将前一版本软件中的缺陷，在后一版本中加以解决；多次迭代的方法，也使得新的需求或者变动的需求，可以方便地增加到后一版本的软件之中，不断清晰客户的需求，不断完善软件的功能，起到事半功倍的效果。
2.3 敏捷开发方法与嵌入式多V开发模型的结合
敏捷开发方法和嵌入式多V开发模型都采用了多次迭代的模式，然而敏捷开发方法是一套方法论，提供了其价值观和实践原则，没有规定具体的软件开发步骤。因此，可以把多V模型作为嵌入式软件开发的主体过程，而将敏捷开发的多次迭代、持续集成、结对编程、特色会议体系等作为应用措施，融合到其中，使得两者形成有机的结合。
将多V模型和敏捷开发方法相结合，可以得到以下的嵌入式系统开发流程。
（1）开发分为模型阶段、原型阶段和产品阶段，每个阶段都起于需求分析，对需求进行细化，根据重要性赋予不同的优先级；然后再进行系统设计、实现和测试。测试的结果以及新的或变动的需求，作为下一个阶段的新的起点。
（2）在模型阶段中，软件开发主要进行建模及其分析，硬件方面则主要绘制和仿真原理图。
（3）在原型阶段中，硬件设计按照设计、制作和测试进行短周期迭代开发；软件设计则可以基于通用开发平台进行开发，将原型系统提交给客户使用，收集客户的反馈意见。
（4）在产品阶段中，要实现软硬件的集成，并完成系统的集成测试、系统测试等工作，并将系统提交给用户使用，根据反馈意见和测试结果，进行多次迭代，最终获得最后的产品。
（5）每一个开发阶段，都由开发人员、测试人员以及客户代表组成相关开发或测试团队。
（6）每一个开发阶段，都应将敏捷开发方法的结对编程、面对面交流、短周期迭代、实时反馈、特色会议制度、测试驱动开发等基本原则和方法应用其中。
3 嵌入式温室网关软件设计
为了对能够更加详细地介绍敏捷开发与多V模型相结合的软件开发方法，下面以智能温室系统的嵌入式网关开发为例，说明该方法的具体应用过程。
3.1 需求分析
在精准农业的应用中，智能温室系统具有重要的作用，可以对作物的生产提供准确的监测和精细的管理，具体来说，应主要实现以下功能。
（1）对温室内环境进行监测，包括温湿度、气体浓度、土壤环境、作物生长状况、病虫害发生情况等；
（2）当温室内环境参数偏离正常值时，能自动或手动驱动设备进行调节，以便其恢复到允许范围之内；
（3）允许操作人员使用终端软件或浏览器，进行本地或远程地查看温室内实时数据，以及操作温室内设备。
针对上面列出的功能需求，进行分解可得到表1所示的分析表。
从表1可以看出，网关功能分为七个大项，每个大项又包含多个子项，且每个子项都有一个根据重要性来划分的优先级，数值越大优先级越低。对于模型阶段，根据表1给出的功能需求进行建模和分析。对于原型阶段，则应当利用通用开发平台实现优先级为1级和2级的功能，并根据客户需要选择性实现3级部分或全部功能，如应确定是否需要Web服务器，以及采用嵌入式Web服务器，还是采用传统Web服务器等。在产品阶段，必须将客户使用意见、前阶段测试结果、新增需求等作为需求分析的输入项，调整表1内容，最终确定系统需求，以此作为产品阶段的基础。
3.2 系统设计与实现
为了保证嵌入式网关的实时性，其软件应设计成基于多任务的形式。首先进行数据流分析，将可并行处理的内容独立成为一个任务，并确定任务之间的数据交换接口，得到任务结构图，然后对每个任务进行详细设计，最后，把设计转化为编码实现。
结合用户要求及表1的需求分析，可以得到图2所示的任务结构图。图中虚线框内的两个任务是可选的任务模块，由此可以形成两个设计方案，它们都包括传感器数据采集任务用于采集环境参数，GUI任务处理图形界面操作，环境调节任务和灌溉任务用于执行环境参数调节功能，信息处理任务负责信息的收集、处理和转发等功能，数据存储任务负责实现数据的存取，无线通信任务负责与传感器节点进行通信。
两个方案不同之处在于方案1中，采用了嵌入式Web服务器，因此它有网络服务器任务，网关可直接接入网络，提供远程访问服务；而方案2中，根据客户新的需求，增加了摄像头任务，用于对温室进行实时监控，同时，方案2采用了传统Web服务器，使得无线通信任务不仅仅要与传感器节点通信，还要与计算机进行无线通信。可在原型阶段分别实现这两套方案，然后提交给客户试用，根据客户的反馈意见，最终确定在产品阶段使用哪套方案，并把试用过程中发现的问题，在产品阶段的开发中加以解决。
3.3 系统测试
嵌入式系统的测试需要采用交叉测试的方法，首先应考虑在不同开发阶段采用不同的测试环境。原型阶段采用基于宿主机的测试方式；模型阶段应根据测试的硬件需求情况，选择采用目标机或宿主机环境；产品阶段则主要使用目标机进行测试，以便获得接近真实使用环境的结果。
对于嵌入式温室网关的测试，原型阶段主要应采用模拟和仿真的方法，并由开发团队、客户和相关专家组成评审小组，进行论证和评审；模型开发阶段和产品阶段，则要根据所选择的需求情况，制定测试方案，实施包含单元测试到验收测试的完整测试，并收集客户反馈的各种意见，作为下一版本的需求分析起点。
4 结论
将敏捷开发方法与嵌入式多V开发模型相结合，可以适应嵌入式系统面向应用、需求多变的特点，发挥多次迭代、持续集成的优点，形成以嵌入式多V模型为主体，敏捷开发方法为应用措施的开发方法，将这个开发方法应用到智能温室的网关开发中，实际应用证明，该方法可以应对需求的变化性，提高软件的可靠性，节省开发成本。
参考文献
[1]谢东强.敏捷软件开发的双迭代模型[J]. 计算机应用与软件，2012，29（06）：176-178，198.
[2]荣国平，刘天宇等.嵌入式系统开发中敏捷方法的应用研究综述[J].软件学报， 2014，25（02）：267-283
[3]康一梅，张永革等.嵌入式软件测试[M]. 北京：机械工业出版社，2008：48-51.
[4]潘金珠，王元兴等.基于物联网的温室大棚系统设计[J].传感器与微系统，2014， 33（10）：51-50，57.
作者简介
谢小云（1978-），男， 硕士学位。现为江西理工大学应用科学学院信息工程系讲师。研究方向为嵌入式系统、无线传感器网络。
篇6
陈睿
于2001年加盟金山公司，从事反病毒引擎研究工作，以及信息安全产品的研发工作。2002年至2004年底，作为项目经理，指导研发了《金山毒霸2003》到《金山毒霸2005》等4代产品，具有丰富的反病毒产品设计经验和研发管理经验。现任金山毒霸事业部技术总监。
毛遂自荐
金山毒霸2007新增了很多实用的功能，与以往的版本有了本质的区别，能清除现在所有的病毒。要真正做到让病毒离我们远去，除了金山自身的杀毒优势外，用户还应该有一定的应用技巧，这样才能让病毒真正的远离我们。
反钓鱼功能
网页反钓鱼功能可以自动监控用户浏览的网页，发现钓鱼网站，能智能识别出并警示。
点击“白名单”来设置任何网址，加入白名单的网址将不会被拦截。点击“黑名单”来设置“有问题”的网址，加入黑名单的网址将被拦截。点击“敏感名单”即可让与敏感网址类似的网址都被过滤。我们可以进行添加规则、编辑规则和删除规则等修改。
从命令行扫描
可是电脑已经中毒，再装杀毒软件也是无济于事，但我们可以在DOS下进行杀毒，嘿嘿，让所有的病毒都逃不出我们的火眼金睛。
命令行格式：[路径]KAVDX [指定驱动器][指定路径][指定文件] [{/|-}[+|-] ...]
说明：
+ 打开设置开关 - 关闭设置开关
无 （[指定驱动器][指定路径][指定文件]）检查所有本地硬盘
switch（命令行转换参数） ?|H|Help 显示帮助信息
D 显示默认设置 M 扫描内存
B 扫描引导区 All 扫描所有文件
嵌入式防毒
金山毒霸嵌入式防毒不但能嵌入到Office中，还能嵌入到QQ、MSN等所有应用程序中，具有高度自动化和响应速度快等特点。
在Office中可能会被加入宏病毒，当你运行时宏病毒就运行了，在金山毒霸菜单栏中依次点击“工具综合设置防毒设置用户自定义嵌入式防毒”，即可设置嵌入式防毒类型，勾选“Micorsoft Office嵌入防毒”和“启用Micorsoft Office防毒”即可，最后在聊天工具嵌入防毒中选择你需要的保护，有对QQ、ICQ、MSN的保护。
专家秘技：拯救被病毒关闭的实时监控
很多朋友遇到过这样的事：上网或收邮件运行后，突然发现金山毒霸实时监控被关闭，双击任务栏中的金山毒霸程序图标时，会发现“系统状态”标签中的监控已被关闭，并且原本应该有的“启动”按钮也没了踪影，原来恶意程序将毒霸监控给干掉了。
篇7
关键词：Windows CE；Platform Builder；GPRS；串口通信；液晶触摸屏
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)18-31525-02
Research of a Mobile Communication Technique Based on Windows CE
CHENG Huan-huan,XU Dong-ping
(Technology of Computer School,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China)
Abstract:This paper first introduced a realization method of the mobile communication device based on embedded operating system Windows CE, and how to customize Windows CE as well as how to download the embedded system to the board. Finally this paper introduced several key technologies used in the system, for instance, to transmits message and makes phone calls via GPRS, to make use of computer communication of GPRS and Internet.
Key words:Windows CE;Platform Builder;GPRS;serial port communication;LCD touch-sensitive screen
1 前言
从应用范围划分，嵌入式操作系统通常可以分为通用型和专用型。比较典型的通用型嵌入式操作系统有Windows CE、VxWorks以及嵌入式Linux；专用型嵌入式操作系统有专门用于掌上计算机的Palm OS、主要用于移动电话的Symbian等。Windows CE是微软公司为移动应用产品、消费类电子产品和嵌入式应用产品等非PC领域产品设计的操作系统。
Windows 是一个功能强大的32位实时嵌入式操作系统，具有代码少、响应速度快、可裁剪等特点。Windows 是由 Platform Builder来定制的。Platform Builder 4.2为创建Windows 系统提供许多配置文件和调试工具，可以将嵌入式操作系统和应用程序一起生成内核，也可以只生成Windows 操作系统，并根据功能要求可裁剪相关模块。一个平台主要由操作系统映像（OS Image）和板卡支持包（BSP）两部分组成。
2 系统结构
2.省略 进行应用程序的编写，通过Activesync将定制好的系统和编写好的程序下载到开发板的Nand Flash中。
2.省略 2003，开发后的应用程序通过Activesync下载到开发板上。以下介绍的是实现移动通讯设备的关键技术。
图1 系统结构图
3.1 Windows平台下定制系统
Microsoft Windows CE Platform Builder适用于定制基于Windows CE操作系统的嵌入式系统设备。嵌入式系统包括四层结构应用程序、嵌入式操作系统、板级支持包（BSP）、硬件平台。Windows CE的移植过程，基本上主要是针对不同的CPU，不同的目标板，编写BSP的过程。开发工具Platform Builder本身就提供了多种目标板的BSP,如果目标板和Platform Builder提供的相同，那么只需要重新编译生成相应的系统即可。但是实际情况一般是处理器是相同的，但是开发板上的硬件接口不相同，这时候可能修改Platform Builder中相同或相近处理器的BSP来完成一个新的BSP。
(1)利用Platform Builder 4.2创建一个新的Platform，在此过程中，根据开发板的功能做出相关选择，完成platform的创建过程。
(2)设置并添加platform特性，右键点“ARMSYS2410 features”选择下拉菜单中的“Setting”。去掉“Enable CE Target Control Support”和“Enable KITL”前面的钩来改变编译选项。
(3)点击“Build Platform”按钮开始编译，编译完成后（error数为0），得到“nk.bin”、“nk.nb0”等文件，这样基于ARMSYS2410的WinCE的映像文件已经生成。
(4)下载和固化Windows CE 系统到目标设备，首先借助USB downloader来下载Eboot.nb0，然后通过Eboot的功能选项来设置开发板的基本参数信息，准备好与Platform Builder的通讯。然后与Platform Builder建立通讯，Platform Builder自动将映像文件下载到目标板上。具体下载过程请参见用户手册。
3.2发送短消息和拨打电话
GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点，如GPRS网关支持节点（Gateway GPRS Supporting Node,GGSN）和GPRS服务支持节点(Saving GPRS Supporting Node,SGSN)。SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，所以有时候也被称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从面把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。
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通过GPRS网络进行数据传输需要使用GPRS模块。目前，GPRS模块一般是指带有GPRS功能的GSM模块，可以利用GPRS网络进行数据通信。GPRS模块与开发板控制器之间通过串行口进行通信，通信速率最快可达到115 200bps。模块与控制器间的通信协议是AT命令集。（本系统以明基M22模块为例）
通过模块的AT指令集，我们可以轻松地实现发送短信息，拨打电话等功能，一般我们采取GPRS模块连接开发板的某一个串口，然后通过开发板的CPU向串口发送AT指令实现开发板控制GPRS模块。
3.3 Windows CE下串口的驱动
由于开发板的板级支持包（BSP）只提供了一个串口的驱动，且该串口为系统的调试串口，我们要使用别的串口连接GPRS模块，则必须按照上面的逻辑修改原支持包中的串口驱动，使得能支持两个以上的串口。
3.4 使用GPRS网络与Internet上的计算机通讯
串口驱动完成之后，我们便可以设计WINCE的应用程序了，在实现了发送短消息和拨打电话之后，本文将提到一种目前大多数移动通讯设备尚未实现的功能，使用GPRS模块与Internet上的计算机通讯。依然以明基模块M22模块为例：
AT指令如下
AT+CGDCONT=1,"IP","CMNET"
AT%CGPCO=1,"PAP,,","
AT$DESTINFO="XXXX.XXXX.XXXX.XXXX",1,1234
这一条指令中XXXX.XXXX.XXXX.XXXX指的是远端的一个公网的IP地址，这个IP地址必须是正确的而且要必须保证是公网1234指的是端口号，这个端口号是远端的接收程序默认或者设定的端口号。值得一提的是，远程的计算机必须正在监听这一端口。
ATD*97#; 这条指令直接用于拨号。
这样，和远程机的连接就建立了，然后，通过读写串口就可以和远程计算机通讯了。
4 用.NET开发移动通讯设备的应用程序
本文采用了Visual Studio .NET,开发语言也采用完全面向对象的语言：C#。以下给出部分代码供参考。
public void SendCommand(SerialPort port, string command)
{int i;
byte[] writebuffer = new byte[command.Length + 1];
for (i = 0; i < command.Length; i++)
{writebuffer[i] = Convert.ToByte(command[i]);}
writebuffer[i] = 0x0D;
byte[] buf = new byte[1];
for (int j = 0; j < writebuffer.Length; j++)
{buf[0] = writebuffer[j];
if (!port.WritePort(buf))
{throw (new ApplicationException("向串口写入数据失败！"));
}}}
public string ReadDateAT(SerialPort port)
{byte[] readbuffer = new byte[1024];
string returnString = "";
int length = port.ReadPort(1024, readbuffer);
if (length == 0)
{returnString = "NODATA";}
else
{for (int i = 0; i < length; i++)
{returnString += Convert.ToChar(readbuffer[i]).省略来实现嵌入式的编程。利用Winows 开发嵌入式系统或装置不仅可以获得最好的性能，而且可以缩短开发周期和降低开发风险。在嵌入式技术飞速发展的今天，Windows 必将有广泛的应用前景。
参考文献：
[1]傅曦,陈黎,董磊,石卫华.Windows CE嵌入式开发入门――基于Xscale架构[M].北京:人民邮电出版社,2006.99.
[2]徐薇菁,唐明浩,王国宁.一种基于嵌入式Linux的PDA手机的设计[D].上海:东华大学信息科学与技术学院,2000.
[3]胡菲菲.GPRS中文短消息收发[J].电脑编程技巧与维护,2007(8).
篇8
关键词：信息家电 嵌入式Linux 路由器开发
1 引言
863智能计算机首席专家高文教授说：所谓后PC时代，是英文pervasive computing的中文意译，pervasive的原意是普遍的、蔓延的、渗透的，所以pervasive computing这个词组直接的翻译应该是渗透到各个方面的计算。因而我们可以认为，所谓后PC时代是指：计算机无所不在，它渗透到我们工作和生活的方方面面。当然，这样的无所不在的计算机也绝不都是象今天的PC一样摆在桌子上或放在书包里，后PC时代的绝大多数计算机是以非计算机的形式出现的，例如作为随身物品出现的电话、遥控开关、电子戒指、电子手杖等，再例如作为家庭网络组成部分的电视机、电冰箱、空调等等。这些设备的核心部分都有计算机，但大多是以嵌入式系统的形式存在，而不是以整机的形象出现。所以，我们也可以说后PC时代的特点是计算机无处不在、很少可见。
在IT业，如果要问当今最热门的话题是什么[1]，从事硬件开发的人会毫不犹豫地回答：信息家电；从事软件开发的人同样也会毫不犹豫地回答：Linux。事实上，当人们在谈论PDA、手持电脑、机顶盒时，后PC时代就到来了，或者说信息家电时代到来了。信息家电之所以直到现在才变得火爆，一个很重要的原因就是Linux的加入。廉价的Linux资源与信息家电结合，真正宣告了信息家电时代的到来，嵌入于信息家电（或其他设备）中的Linux棗嵌入式Linux,是国际软件界的一个新宠。Linux是个天生的网络操作系统，成熟而且稳定。Linux是开放源代码的，任何人都可以修改它，或者用它开发自己的产品。Linux系统是可以定制的，系统内核最小时目前只有134kB。一个带有中文系统以及图形化界面的核心程序也可以做到不足1MB，而且同样稳定。因此，Linux作为嵌入式系统新的选择，是非常有潜力的[3]。
国际上有数以百计的嵌入式Linux开发计划，在国内，这方面的发展也有了较大进展。博利思软件公司在这方面做了一些有益的尝试，并于最近推出了一个嵌入式Linux操作系统棗PocketIX 预览版（下载网址为：pocketix.com/software/software.htm。）。PocketIX是一个内核基于标准Linux的嵌入式操作系统，由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。其系统占用空间小、启动速度快、稳定性好，并具有多任务、多线程的特征。与传统的嵌入式系统相比，PocketIX采用标准的Linux结构，所有运行在标准Linux下的应用软件都可平滑移植到该系统上。
在传统家电向信息家电过渡时，操作系统小型化、产品稳定性及是否易于开发等成了至关重要的问题。嵌入式Linux虽然只是刚刚兴起的热门技术，但它却能很好解决上述问题。作为嵌入式Linux产品的研发，涉及到嵌入式微处理器技术、Linux技术、网络通讯技术、通讯产品设计师的行业经验，华恒网络技术公司正是基于在以上经验的优势，成功推出国内首款基于嵌入式Linux超小型应用产品――网络管理卡，该产品已经批量生产、投放市场。有关详情可访问该公司站点（hhcn.com）。
2 嵌入式Linux开发的优点及版本
嵌入式Linux由于代码开放性以及强大的网络功能，在中低端的嵌入式网络设备中应用起来，比起pSOS+,VxWorks等专用系统有许多优势，Linux甚至支持蓝牙技术，VxWorks对于新技术的支持远没有Linux那么迅速；从我们开发路由器卡可知：从产品上市时间到产品的功能不断扩充、开发人力的投入都验证了使用嵌入式Linux作为操作系统平台的优势。如果是用VxWorks作为平台来做就相当困难，一系列的防火墙协议以及Web Server协议、TCP/IP整个体系结构、拨号协议等等，不是自己开发就是要买VxWorks的编译好的库（不公开源代码的），价格也比较昂贵。表1将专用嵌入式实用操作系统与嵌入式Linux作了详细的分析和比较。
表1 专用嵌入式实时操作系统与嵌入式Linux的比较
专用嵌入式实时操作系统
嵌入式Linux操作系统
版权费
每生产一件产品需交纳一份版权费
免费
购买费用
人民币数十万元
免费
技术支持
由开发商独家提供有限的技术支持
全世界的自由软件开发者提供支持
网络特性
另加人民币数十万购买
免费而且性能优异
软件移植
难，因为是封闭系统
易，代码开放，有许多应用软件支持
应用产品开发周期
长，因为可参考的代码有限
短，新产品上市迅速，因为有许多公
开的代码可以参考和移植
实时性能
好
需改进，可用RT_Linux等模块弥补
稳定性
好
较好，在高性能系统中仍需改进
Linux是自由的多任务操作系统，用户可以获得多种配置及体系不同的Linux版本。因此，如何选择Linux的发行版本，也是我们要解决的一个重要问题。
Linux的版本主要有3大类：
(1)标准的Linux版本。
(2)小型化的嵌入式版本(Small foot-print“embedded”Version)。
(3)具有实时扩展功能的Linux版本。
这3大类Linux版本的各自用户所占的百分数统计饼图如图1所示。
图 1 各类Linux操作系统用户分布图
另外，Linux还有一些特殊应用、把Linux移植到非X86体系的CPU（包括PowerPC、RISC、68K以及许多别的微控制器）上的版本。例如有许多针对不同的如“瘦服务器”或“防火墙”应用的小型化、实时特性增强的特殊版本。
我们要认识到，所有的Linux发行版本都是在同一个框架结构类型下发展演变的，它们使用的基本模块都相同，其中包括Linux内核、Shell命令（命令执行解释模块）以及许多的通用工具。不同的是，数以百计的Linux应用程序，被包含在不同的发行版本当中，安装的进程处理程序也不同。
3 嵌入式Linux的一个开发实例分析
传统的路由器都是使用专用的RTOS开发的，在开发TCP/IP、防火墙协议以及Web Server协议时都只能自己去实现，产品上市的周期非常长，对新协议、新接口的支持以及设备升级的周期也很长，因为专用的RTOS有关内容都要自己开发；而对于Linux来说，这些都可以直接从网上获得代码，针对应用系统的要求作必要的改动即可，对新协议、新接口的支持也是如此，无需要自己从头去开发。
在表2中，我们将分别利用VxWorks专用操作系统和嵌入式Linux操作系统来开发路由器作了详细地比较和分析。
表2 开发路由器情况表
使用VxWorks专用操作系统
使用嵌入式Linux操作系统
产品上市时间
长达9个月
仅需3个月
投入开发的人力
多达6人以上
只需3人
产品的附加成本
每台路由器需要交一份版权费，成本大大提高
没有任何附加费
产品功能的丰富性
一般，增加功能要象厂家购买模块
丰富，可利用自由软件的大量公开代码移植
网络特性
另外购买网络模块，如OSPF动态路由协议库，很昂贵；若自行开发则稳定性较差且开发时间长
免费获得自由软件代码，只需移植，由于来
自桌面Linux平台，继承性好、稳定性好、
开发时间短
产品升级以及对
新网络协议的支持
厂家反映慢，支持慢，不一定能支持新特性
利用全世界Linux自由软件开发团体的力量
，支持迅速
4 嵌入式Linux的网上资源
4.1 标准的Linux版本
(1)Caldera：calderasystems.com/
(2)Corel：linux.corel.com/
(3)Debian：debian.org.com/
(4)Mandrake：linux-mandrake.comlen/
(5)Red Hat：reahat.com/
(6)Slackware：slackware.com/
(7)SuSE：suse.com
(8)Turbo Linux：turbolinux.com/
4.2 小型化的嵌入式版本
(1)ETLinux：prosa.it/embedded/etlinux/
(2)LEM：linux-embedded.com/lem.php3
(3)Linux Router Project：linuxrouter.org/
(4)LOAF：loaf.ecks.org/
(5)ucLinux：uclinux.org/
(6)uLinux：sunsite.auc.dk/mulinux/
(7)ThinLinux：thinlinux.org
4.3 具有实时扩展功能的Linux版本
(1)RTLinux：rtlinux.com
(2)RTLinux：FSMLabs.com
(3)RTAI：rtai.org/
(4)EL/IX：sourceware.cygus.com/elix/
(5)SRT-Linux：cl.cam.ac.uk/~dmi1000/linux-srt/index.html
4.4 Linux特殊应用版本
(1)FirePlugLinux：fireplug.com/
(2)KOSIX：touchdynamics.com/KOSIX.html
(3)Linux Router Project：linuxrouter.org/
(4)Pizzabox Linux：jrcs.co.wk
5 结束语
尽管绝大部分的嵌入式系统的硬件平台仍掌握在外国大公司的手中，国产的嵌入式操作系统在技术含量、兼容性、市场运作模式等方面还有相当长的一段距离。但由于Linux自由操作系统的出现，特别是将嵌入式系统和Linux有机结合起来的嵌入式Linux，给我们提供跟踪国外嵌入式操作系统最新应用技术难得的机遇。嵌入式Linux将在机顶盒、掌上电脑或PDA、手机和寻呼机上网、车载盒、工业控制等方面有着广泛地应用。
参考文献
1.廖原.细看嵌入式中文Linux 中国计算机报 2000.7.4
篇9
生理测定技术是当前研究的热点之一。目前，有很多技术等生物测定技术可用于身份认证，包括：虹膜识别、视网膜识别、面部识别、签名识别、声音识别技术、指纹识别技术等。其中指纹因具有终生不变性及稳定性，是目前应用前景较好的生物识别系统。但指纹识别目前在国内乃至世界仍未普及的主要原因是：（1）速度慢：目前一般系统辨别需要数秒钟甚至更长；（2）性能差：错误拒识率（FRR）和错误接受率（FAR）过高，目前市场上出现的系统一般FRR<3%,FAR<1/106；（3）价格高：由于目前国内主要引用国外成熟的指纹识别技术，并且比对系统采用PC机处理，体积庞大，不便移动。本系统在对指纹识别技术优化的基础上，与嵌入式技术相结合，可较好地解决上述问题。
1 指纹识别原理
指纹识别的基本原理为：采用细节点坐标模型来做细节匹配，即对指纹的脊线末梢和指纹的脊线分支点提取特征点鉴定指纹。具体的自动指纹识别系统框图见图1。
指纹图像的预处理：目的是去除指纹图像中的噪音，将其转化为一幅清晰的点线图，便于提取正确的指纹特征。预处理影响指纹识别的效果，具有重要的意义。它分四步进行，即灰度滤波、二值化、二值去噪、细化。
对图像细化后，采用细节点模反提取出指纹图像的脊线末梢和脊线分支点的位置，将指纹认证问题转化成为点模式匹配问题。建档时将特征位置点坐标转化为极坐标后存入数据库，作为建档模板。指纹比对时，采用同样的方法，得到比对模板。由于要考虑指纹的平移和旋转（对极坐标只考虑旋转），对每个关键点A，在指纹图像上寻找两个与其最后的关键点R、S，把A、R、S点的类型（末梢或分支点）分别纪录为nType1、nType2、nType3；把连接点A与点R、点A与点S、点R与点S的3条虚拟线段所跨越的脊线数分别记为nCrossNum1、nCrossNum2、nCrossNum3。如果这两点满足一定茶杯条件，则认为点A与点B初匹配成功，如此可选择出最好的3组对应点，计算出比对模板相对建档模板的旋转角度，将比对模板矫正后，再进行细节点的精细匹配，根据隶属函数可计算两个指纹的相似度。如大于某个阈值，则认为是同一指纹。
2 系统的定制
2.1 选择嵌入式操作系统
随着微电子技术的进步，芯片的制造成本和销售价格都大大降低了，而功能和内部支持的端口却大大扩展了，16位和32位嵌入式处理器逐渐成为电子产品设计的主流。为了缩短产品设计周期和运行时间，使工作更稳定、更可靠和更高效并实现需要的复杂功能，需要运行于嵌入式处理器上的嵌入式操作系统，才能形成完整的系统平台。当前嵌入式操作系统包括Microsoft Embedded NT 4.0、Microsoft Windows CE、Nucleus PLUS、pSOSystem等。由于指纹识别对系统计算能力要求较高，需要具有强大的管理功能，并不需要硬实时功能，在实际开发中选用Microsoft Embedded NT 4.0嵌入式操作系统，它具有操作系统的完善功能和强大的TCP/IP网络功能；开发环境可选用Visual C++ 6.0并支持组件对象模型、MFC、ATL等。经过实验验证，可满足设计要求。
2.2 系统硬件选择及开发
系统硬件框图见图2。
(1) 工控主板选用研祥PI6584V工控主板，并配如下部件:CPU（AMD K6-2）、内存（168线64MB）、PC 104以太网卡、32MB DOM。该部分采用5V供电，静态耗电50μA。峰值耗电量50mA。体积为50mm×80mm×20mm。工控主板在系统中所起作用：搭载系统应用软件；使用EPP1.9模式，通过并口从并口板读取指纹图像数据；将指纹图像数据通过指纹建档算法转化为指纹特征值存入DOM中；实时采集指纹与DOM中指纹特征值进行比对；接收键盘输入键值并根据按键功能定义进行相应操作；系统状态信息通过串口输出到控制板中，完成人机操作界面显示。
(2) 指纹采集头组件（COMS板）。COMS板的主要功能为：实时通过光学指纹采集仪将指纹图像折射到采像芯片上，由采像芯片完成模拟量到数字量的转换，并送往并口板存储器中暂存。COMS板的核心器件为OV7120和指纹采集仪。OV7120为黑白单元COMS VGA采像器件。指纹采集仪为光光采像头，型号为ZYZ202A。该型号采像头为长春方圆定型产品，主要技术参数：手指接触面：光学玻璃；采像有效面积：22mm×22mm；成像方式：棱镜折射式；图像分辨率：450dpi。
(3) 并口板主要功能为：通过I2C总线对COMS板中采像芯片OV7120设置有关参数；从COMS板提取指纹采像数据并暂存于存储器中；每存取一帧图像数据即通过并口（EPP模式）向工控主板发出请求信号；根据工控主板发出的数据提取信号将指纹图像数据输入系统进行有关处理；实时检测整机内部环境温度并控制相关排风扇的工作。并口板的核心器件为EPM7032、AT89C2051、IS61C1024L。EPM7032为FPGA，其主要作用是完成COMS板指纹图像数据到工控主板的数据传递。AT89C2051是通用8位单片机。IS61C1024L为128K×8bit高速COMS静态存储器，与并口板之间采用IDC-20P双排针接口。
(4) 控制板主要功能为：接受外部命令并将对应键值输入工控主板以完成相关操作，通过串口从控主板获取显示内容并转化为液晶屏显示所需格式。控制板含有15个铵键，为导电胶方式。按键包括：Menu、Cancel、OK、0～9、<、>共15个键。控制板的核心器件为键盘扫描芯片EM83050和标准8位单片机AT89C2051。与工控主板之间采用TJC3-3P插座；与液晶屏之间采用TJC3-9P插座。
(5) 液晶屏主要用来显示系统所处状态。液晶屏型号为WGM12232H，点阵大小122×32。
串口LED显示采用RS232/485接口与计算机通信，通信方式：RS232接口、115200bps、异步8位、1位起始位、8位数据位、1位停止位。
发送数据格式如下：
55H AAH XX显示数据
其中，55H AAH为数据头标志，XX为背光控制字：48H点亮背光，其余不点亮背光。
通信说明：通信主动方为PC，被动方向LCD。首先PC发送数据头命令55H、AAH，LCD接收到数据头后，判断是否正确。若正确则开始接收背光控制字并显示数据；否则退出接收状态。传输数据中，当LCD端检测到传输中断超时，即退出接收状态。LCD值守状态时处于背光熄灭状态，当检测有键按下或有指纹时，上位机发送背光控制字（48H）使背光点亮。
完成硬件设计，通过编写测试软件在PC平台上进行测试，基本可满足系统要求。
3 软件及驱动编写
3.1 嵌入式NT系统定制
硬件测试完成后，根据硬件的中断号、插槽及系统要求的性能，需要对嵌入式NT进行定制。在NT系统裁减器中，主要选择如下：
（1） 选择Minimal With Network Copy至Minimal With Network；
（2） System中Devices选择Display-NullVga,Serial Ports-com1/com2（中断号：5/6），Parallel Ports-LPT1；
（3） Networks:Network adapters-Novel NE2000 Compatile Adapts,Network Protocol-TCP/IP,Network Services-LAN Manage Workstations、Simple TCP Service、DHCP client Winsock；
（4） Share System Component中选择Display Common、Keyboard driver common、Network Common、Virtual memory mamage；
（5） Applications中选择Shell-command Shell，Utilities-Windows NT Command Prompt。
生成操作系统后，做一张嵌入式NT启动盘，用启动盘格式化DOM，键入NTBoot>后将操作系统拷贝至DOM，NT操作系统即可运行。
3.2 软件编写
系统流程图见图3。
系统启动部分主要功能：初始化指纹识别模块InitFp()；初始化串口和刷新液晶LCDInit(int(hWnd))；初始化字库IniFontLib（）；初始化键盘响应InitKeySys（）；初始始化字库IniFontLib()；初始化键盘响应InitKeySys()；初始化并口采像设备InitParrel（）；初始化液晶显示InitDispary（）；将指纹库，密码库装入内存LoadAll（）。系统启动完成后开始线程ThreadMain（），在线程中进入程序死循环，在循环中主要响应按键和采集图像进行指纹比对其中按键响应分三部分；
（1） 当输入的按键个数等于设定个数（人员代码长度+密码长度）时，进行密码考勤；
（2） 指纹考勤分为分组考勤（即输入接键的数字键数目为1时进行）、1:1考勤（即输入按键数目等于人员代码长度时进行）；
（3） 值守状态下，按MENU键，输入正确系统密码进入管理状态。
系统菜单包括：值守，指纹建档，1:1建棣，密码建档，指纹删除，密码删除，指纹查询，指纹分组查询，密码查询，系统日期，系统时间，默认组设置，修改IP地址，语言设置，代码长度设置，系统密码。
采集图像进行指纹比对：在大循环中，先读图像：ReadImg(Img,50)；如果读图像成功，进行比对:SysMatch（Img）；比对成功后，显示人员代码、姓名。
3.3 数据传输部分
定义流水帐结构为：考勤时间:_SYSTEMTIME T;人员代码：char Code[16]；出入标志：Byte Inout。网络传输采用标准TFTP和UDP协议进行通信，详细通信协议如下：
上传下载采用TFTP协议，主要完成的功能包括：上载人员名单、备份、下传流水帐、备份数据至主机。UDP主要负责打开、关闭TFTP服务。网络通信模块采用标准TFTP协议：
报头==0x81 下载
报头==0x82 上载
传递文件只能为流水账、配置表、指纹数据、密码装饰。
4 实验及测试结果
系统设计完成后，可脱机值守工作。122×32点阵LCD实时显示时钟、操作状态，并具有15键操作键盘，可独立完成建档及查询等功能。系统核查指纹1:N、1:1两种方式兼容，体积小巧，支持桌面及壁挂放置（外形尺寸：255mm×176mm×100mm），提供RS232/R485、RJ45接口，支持局域网连接。提供识别记录的标准数据格式，可用于二次开发或与人事工资等管理软件挂接。指纹登记个数≥3000枚，数据存储容量≥50万条记录。
为验证系统性能，选取1000枚指纹作实验，其中每300枚指纹为一组，实验结果如下：
(1) 指纹核查通过时间：<2s；
(2) 误识率（FAR）:<0.001%；
(3) 拒识率（FRR）:<1%；
(4) 功耗：<60W；
(5) 分辨率：450dpi。
篇10
竞争决定策略转变
研究供应链最初建立的原因时可以发现，链条的建立往往来自于最终用户和供应商之间在分销商的沟通服务情况下的双向选择，而维持供应链则需要分销商尽可能地为上下游客户创造更多的价值。对于元器件厂商就是如何更多地销售产品，对于下游最终用户则是如何更好带来市场竞争优势。如同大多数分销商从不仅仅一条产品线一样，大的元器件厂商也不会将鸡蛋放在一个篮子里，他们初入市场之时一般会选择几家分销商自己的不同生产线，然后根据实际结果对分销商的授权产品线进行动态调整，达到市场效果最佳化。面对这样的市场竞争环境，就要求授权分销商不能仅仅将业务局限在单纯的元器件分销上，需要为客户提供更多有附加价值的东西，才能更好的抓住现有客户，并在拓展新客户的基础上实现自身的发展壮大。
前几年，随着国内分销渠道的逐渐成熟，元器件授权分销带来的附加利润比例将逐渐减小，这就要求分销商在扩大市场需求的同时需要提供更有附加价值的产品，从而尽可能保证自身的健康发展，而产品技术解决方案是目前为元器件产品增加价值最常用的重要手段。对于上下游客户来说，分销商提供完善的产品技术解决方案是一个非常有针对性的服务，延伸了传统供应链所涉及的物流和选件供货的概念范围，利用分销商能同时接近本土客户和元器件供应商的优势，通过分销商的技术开发，为元器件供应商的新产品进行本土化的专业设计，从而以一个完整的解决方案提供给客户，加速其产品的上市时间并节约其上市成本，无疑将提升客户产品的竞争力。因此，提供技术解决方案已经不仅仅是授权分销商提供的附加增值服务，俨然成为决定授权分销商能否壮大的第一次关键飞跃。
随着技术解决方案在授权分销商中的普及，分销商需要寻找新的方向摆脱同质化的竞争，将自己提升到一个新的服务高度。在日益激烈的分销渠道竞争中，分销商需要将供应链的涵盖范围进行二次延展，上游与原厂进行更紧密合作，不仅要更好地承担销售和物流职能，还要进一步延伸到市场职能领域，分销商作为最贴近客户的供应链环节，便于对客户的需求有着更为直观的了解，因此，分销商要有目的地为原厂收集市场需求变化和产品反馈，了解客户的运营详细情况，协助原厂进行新产品的开发与产品演进规划，尽可能提升原厂产品的市场价值，从而为自己带来更多竞争优势。
从客户的角度来说，满足客户个性化需求的分销商可以称为合格的分销商，只有创造客户需求的分销商才能成为市场上最具竞争力的分销商，而如何创造客户需求不仅仅依靠通过提供整体解决方案来带给客户最大的市场价值，还要参与到客户的产品发展规划中，一方面协助客户设计符合市场发展趋势的产品，另一方面尽可能为客户提供原厂有差异化的产品和有针对性的产品，让客户的产品更有市场竞争特色，特别是要擅于根据原厂和客户之间的运营计划进行有效地协调和规划，让双方的步调尽可能保持一致，将整个产业链进行有效地整合。一言以蔽之，就是分销商要争取走在客户前面，针对客户的情况帮助客户创造新的市场应用空间，帮助客户扩大其产品市场空间，才能更有效带动自己元器件的销售。
解决设计与供应的协调
为了适应分销渠道市场的竞争，分销商必须将供应链的生存范围再次扩大，进而覆盖整个电子产品的产业链，这就带来了新的挑战，要合理解决设计链和供应链这两个客户链之间的协调问题，授权分销商需要从之前的单一物流和选件为主的供应链向设计与供应协调发展的供应链过渡，再到涵盖整机产品市场、研发与销售的完整产业供应链的转变。在新的竞争环境中，需要在原有维持供应渠道稳定健康的同时，将设计管理作为发展的重点方向，并且围绕着原厂与客户的产品技术发展规划进行供应链的适应性调整。在建立原始供应链基础上，首先要通过自身的服务获取客户和原厂的深层次信任，进而对客户提供技术解决方案要突出产品的专业性特点以实现错位经营，根据产品特点满足不同客户的特定需求。之后，要更加注意原厂的产品开发和客户产品开发进度的掌握，确保原厂和客户产品设计进度的有效协调，从而尽可能节省客户产品的面世时间，带来最大的竞争价值。
如何尽可能提供给客户最大的价值?在技术链方面，分销商必须苦练内功，积累自己的技术开发实力，并且将自己的经营重心由单纯的供应渠道管理向技术研发方向偏移。特别是针对提供的产品技术解决方案进行有针对性的人才培养与技术积累，争取做到能够与客户一起开发下游产品解决方案，甚至是独立开发解决方案提供给客户。再深一个层次，分销商要站在客户的立场考虑市场需求，通过对市场进行有效地调研将市场需求和客户的实际情况想结合，力争在同质化服务中体现个性化，不仅满足客户的需求，甚至应该有能力做到超越客户期望，特别是如果能解决客户不能解决的技术问题就能更有效的抓住客户，创造更多需求。
价值决定存在，只有对客户有价值的分销商才能获得客户的长期信赖。目前，提供技术解决方案已经成为授权分销商必不可少的一项专业服务，多数授权分销商的员工构成也逐渐向技术支持人员为主的结构倾斜。下一步，分销商的目标应该转向整个产业链的有效覆盖和协调，利用分销商渠道和客户关系优势，将原厂与客户的运营规划有效的协调起来，进而挖掘原厂和客户的最大价值潜力，这既是对客户和原厂最有效的服务，同时也是分销商新的核心竞争力之源。
