深入理解嵌入式系统：设计与实践

"嵌入式系统分析与设计课程的概述，包括学习目标、基础知识、课程实践和参考资料，聚焦于嵌入式系统的构成、设计过程、接口技术、存储、网络以及人机交互界面，并介绍嵌入式操作系统的基础知识。" 在深入探讨嵌入式系统之前，我们需要理解它的基本概念和重要性。嵌入式系统是一种专门设计用于特定功能的计算机系统，它以应用为中心，以计算机技术为基础，具有高度的定制性和优化性。这些系统广泛应用于各种行业，如汽车、医疗、家电、通信等，形成了一种无所不在的计算模式，尤其是在后PC时代的物联网中扮演着关键角色。 课程的核心目标在于帮助学生了解嵌入式系统的构成，包括硬件和软件设计流程。这涉及到计算机组成原理，微型计算机原理，接口技术，数字电路，以及操作系统和计算机网络的基础知识。通过学习，学生应能掌握嵌入式软件的开发方法，如如何在ARMCortex-M3平台上进行硬件设计，例如实现开发环境、跑马灯效果、SD卡存储、USB协议栈以及Ethernet和TCP/IP通信。 课程实践部分是学习的关键，学生将有机会进行分组项目，如构建智能小车，这涵盖了从硬件设计到网络协议的综合应用。此外，课程还将引导学生探索嵌入式操作系统的特性，如多任务处理和实时性，以及如何编写应用特定的软件系统。 在嵌入式系统与通用计算机的对比中，我们可以看到嵌入式系统通常更注重效率、成本和体积，其硬件和软件往往是高度集成的，而且通常采用交叉开发的方式，即在通用计算机上进行开发，然后在嵌入式系统上运行。相较于通用计算机，嵌入式系统的应用程序往往更趋向于一次性编程，而非可重新编制。 回顾嵌入式系统的历史，从早期的计算机控制系统到现代的复杂嵌入式解决方案，我们可以看到技术的快速发展和广泛应用。例如，1960年代的石油化工生产线使用的PDP11计算机，标志着从模拟到数字控制的转变，而今天，嵌入式系统已经无处不在，从简单的家用电器到复杂的自动驾驶汽车。 这门课程旨在提供全面的嵌入式系统知识，不仅理论与实践并重，而且关注行业的最新趋势和发展，使学生能够在未来的职业生涯中应对各种嵌入式系统的设计和开发挑战。