嵌入式系统详解：硬件、软件与应用实践

"嵌入式软件系统的体系结构涵盖了硬件、应用、硬件驱动、操作系统、中间件和基础架构等多个层面。课程旨在让学生理解嵌入式系统的构成、设计过程、接口硬件和软件原理，以及软件开发方式。课程内容包括计算机组成原理、微型计算机原理、数字电路、操作系统和计算机网络。实践部分涉及ARMCortex-M3开发，涵盖硬件设计、存储、网络、人机交互界面，如SD卡、USB协议栈、Ethernet&TCP/IP以及智能小车项目。此外，课程还讨论了嵌入式系统的发展历程、特点、应用领域和未来趋势，比较了通用计算机系统与嵌入式系统的区别，强调嵌入式系统的专用性和软件硬件的紧密集成。" 嵌入式系统是由硬件和软件两大部分构成的复杂系统，其中硬件包括微处理器、外围接口设备等，软件则涉及操作系统（如实时操作系统）和应用特定的软件系统。在开发过程中，嵌入式系统采用交叉开发方式，通常使用通用计算机作为开发平台，而实际运行在嵌入式设备上。 硬件部分包括各种驱动程序，例如FLASH驱动用于管理存储，RTC/定时器驱动用于时间管理和调度，串口驱动用于串行通信，以太网驱动负责网络连接，LCD驱动控制显示，键盘驱动处理用户输入，以及其他各种特定硬件的驱动。内核是操作系统的基石，负责资源管理、任务调度等功能。中间件和基础架构为上层应用提供服务，例如TCP/IP协议栈支持网络通信，文件系统管理数据存储，GUI实现图形用户界面，电源管理优化能源效率，而框架和外壳则为系统提供结构和交互环境。 软件部分不仅包括低层驱动，也包括面向特定应用的高层协议栈和中间件。这些中间件可以是JAVA虚拟机，或者面向特定应用领域的解决方案，比如智能小车的控制系统。应用任务则根据需求进行划分，例如任务1、任务2到任务n，每个任务可能对应一个特定的功能或服务。 嵌入式系统的开发流程涉及从系统需求分析到硬件设计，再到软件编写和调试。开发者需要具备扎实的计算机基础，包括计算机组成原理、微型计算机原理、数字电路知识，以及操作系统和网络原理的理解。通过实践项目，学生可以深入学习嵌入式系统的设计和实现，例如通过ARMCortex-M3的开发实践，掌握嵌入式开发环境的搭建、基本功能的实现，以及高级功能如网络通信和存储管理。 随着技术的发展，嵌入式系统已经广泛应用于各个行业，从工业自动化到消费电子，从物联网设备到移动通信，其无处不在的特点推动了后PC时代的到来，即嵌入式互联（物联网）的兴起。未来，嵌入式系统将继续向着更高效、更智能、更低功耗的方向发展，为我们的日常生活带来更多便捷和创新。