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南京信盈达嵌入式培训学院

南京建邺区嵌入式ARMCortexM4开发培训班

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2025-09-10课程详细

以应用为中心,说明嵌入式系统具有明确的实际用途;以计算机技术为基础,说明它就是一种特殊的计算机;软硬件可裁剪,说明它有很强的灵活性和可定制能力。专用计算机系统,专用对应的是通用,我们常用的个人电脑,可用于办公、听歌、看视频等多种用途,就是通用计算机系统。

嵌入式开发:在Arm Cortex-M CPU上数字信号处理的技巧

数字信号处理 (DSP) 为开发人员提供了以灵活且经济高效的方式清理和分析复杂信号的能力,这一切都来自软件。当开发人员通常考虑 DSP 时,他们通常会想到昂贵的专用处理器,但现代微控制器(例如 Arm Cortex-M 处理器)现在包含 DSP 扩展,允许 DSP 算法在资源受限的环境中高效执行。
在深入了解 DSP 之前,开发人员了解可以应用 DSP 的问题领域是很有用的。通常,DSP 应用于实时流式传输的数据信号,例如音频和语音处理,或静态信号,例如图像处理。DSP 应用范围广泛,例如声纳、雷达、语音识别、电信和控制系统等。
DSP 在嵌入式系统中有几个非常常见的应用。首先,DSP 可用于将传统模拟电路转换为软件,这有很多好处。接下来,DSP 可用于创建数字滤波器,例如无限脉冲响应 (IIR) 和有限脉冲响应 (FIR) 滤波器。这些滤波器经常用于控制系统,例如电机控制系统,以消除传感器信号中的噪声。**后,开发人员可以使用 DSP 使用Fast Fourier Transform (FFT) 将时域中的信号转换为频域,从而分析信号的频率分量。

嵌入式系统的定义

1
嵌入式系统是一种专用的计算机系统,它被设计用于嵌入到其他设备中,以实现特定的功能。这些系统通常具有以下特点
2
专用性:嵌入式系统通常为特定的任务或功能而设计,例如控制家电、监测环境参数或管理汽车的发动机系统。
3
资源受限:嵌入式系统通常在有限的硬件资源(如处理器性能、内存容量、存储空间等)下运行,因此需要高效地利用这些资源。
4
实时性:许多嵌入式系统需要在严格的时间约束内完成任务,例如在汽车安全系统中,必须在极短时间内做出反应以避免事故。
5
可靠性:嵌入式系统通常需要在恶劣的环境下长时间稳定运行,例如在工业自动化设备或航空航天领域

嵌入式软件开发的难点,嵌入式软件开发注意事项

嵌入式软件开发的难点

硬件设备接口:不同的硬件设备接口规范可能不一样,怎么确保软件能和各种设备兼容?这就需要制定通用的接口协议,或者自定义接口协议来减少兼容性问题。
通信协议:嵌入式设备之间需要数据传输和通信,这就需要制定相应的通信协议。协议设计要考虑可靠性、实时性和安全性,确保数据正确传输和设备稳定运行。
软件优化:嵌入式系统的资源通常很有限,怎么在资源受限的情况下提高系统性能?这就需要进行代码压缩、内存管理、任务调度等方面的优化。

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嵌入式软件开发注意事项

代码调试:嵌入式系统的特殊性使得错误可能不仅在软件中,还可能与硬件相关。因此,代码调试是不可或缺的一环,需要充分利用各种调试工具和技术。
故障排除:系统运行过程中可能会出现各种不可预知的问题,这就需要工程师具备快速定位和解决问题的能力,确保系统的稳定性和可靠性。
安全性与可靠性:嵌入式系统往往涉及人身安全和重要设备的控制,因此安全性与可靠性是核心要求。在开发过程中,需要采取有效的安全策略和技术手段,确保系统在各种情况下都能正常运行。

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那学习嵌入式需要掌握什么呢?

嵌入式分为软件和硬件两个方向。做嵌入式软件,需要对硬件有一定的基础。下面列一下成为软硬件都会的嵌入式工程师的学习路径吧。
一、电子设计
首先要学习电路、模电、数电,认识电阻、电容、三极管,基础硬件要知道,放大电路、集成运放、时序电路基本电路能看懂,不然看电路图一定是云里雾里,也就无法进行后续的工作。硬件产品的设计实现,包括元器件选型、原理图和PCB设计、电路调试,都需要过硬的电路基础。
二、PCB设计
在电子设计中,PCB是我们设计内容的物理载体,所有我们设计意图的终实现就是通过PCB版来实现的。
三、C语言
C语言是嵌入式开发中重要的编程语言,要对这门语言有深入的理解,毕竟不仅仅要会写程序,看懂他人的程序也很重要。基本的数据类型、数组、指针、链表、算法、结构体、文件操作等都要会,掌握基本语法和语句。

四、单片机
单片机入门相对简单,通过单片机的学习可以熟悉单片机的硬件结构,包括I/O口、AD转换、通信(串口、并口、IIC、CAN、USB、以太网、Zigbee技术等)、显示(LED、LCD等)、控制(PWM等控制技术)、数据处理(图形、图像、语言、视频等的处理识别)等,学好单片机可以为采用侵入式系统奠定良好的基础。
五、Linux
1,Linux基础
Linux操作系统的概念、安装方法,详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编程VI、编译器GCC、调试器GDB和Make项目管理工具,Shell Makefile脚本编写等知识,嵌入式开发环境的搭建。
2,Linux系统编程
重点学习标准I/O库、Linux多任务编程中的多进程和多线程,以及进程间通信(pipe、FIFO消息列队、共享内存、signal、信号量等),同步与互斥对共享资源访问控制等重要知识,主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。
3,Linux网络编程
计算机网络在嵌入式Linux系统应用开发过程中使用非常广泛,通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手,全面了解Linux网络应用程序开发。重点学习网络编程相关API,熟练掌握TCP协议服务器的编程方法和并发服务器的实现,了解HTTP协议及其实现方法,熟悉UDP广播、多播的原理和编程方法,掌握混合C/S架构网络通信系统的设计,熟悉HTML、javascript等Web编程技术及实现方法。
4,数据结构与算法
数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议及各种引擎开发中会得到大量应用,对其掌握得好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。次阶段的学习要重点理解数据结构与算法的基础内容,包括顺序表、链表、队列、栈、树、图、哈希表、各种查找排序算法等应用及其C语言实现过程。
5,C++、QT
C++是Linux应用开发主要语言之一,本阶段重点掌握面向对象编程的基本思想以及C++的重要内容。图形界面编程是嵌入式开发中非常重要的一个环节。由于QT具有跨平台、面向读一对象、丰富API、支持2D/3D渲染、支持XML、多国语等强大功能,在嵌入式领域的GUI开发中得到了广泛的应用,在本阶段通过基于QT图形库的学习使用员可以熟练编写GUI程序,并移植QT应用程序到Cortex-A8平台。包括IDE使用、QT部件及布局管理器、信息与槽机制的应用、鼠标、键盘及绘图事件处理及文件处理的应用。
6,Cortex-A8、Linux平台开发
通过基于ARM Cortex-A8处理s5pv210系统资源、时钟控制器、电源管理、异常中断控制器、nand flash控制器等模块,为底层平台搭建做好准备。Linux平台包括内核裁剪、内核移植、交叉编译、GNU工具使用、内核调试、Bootloader介绍、制作与原理分析、根文件系统制作以及向内核中添加自己的模块,并在s5pv210实验平台上运行自己制作的Linux系统,集成部署Linux系统整个流程。同时了解Android操作系统开发流程。Android系统是基于Linux平台的开源操作系统,该平台是有操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成,是为移动终端打造的真正开发和完整的移动软件,目前他的应用不再局限于移动终端,还包括数字电视、机顶盒、PDA等消费电子产品。
7,驱动开发
驱动开发设计是嵌入式Linux开发工作中重要的一部分,也是比较困难的一部分。本阶段的学习要熟悉Linux的内核机制、驱动程序和用户级程序的接口,掌握系统对设备的并发操作。熟悉所开发硬件的工作原理,具备ARM硬件接口的基础知识,熟悉ARM Cortex-A8处理器s5pv210各资源、掌握Linux设备驱动原理框架。熟悉工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备等驱动开发,在工作中能独立胜任底层驱动开发。
六、好用的嵌入式测试工具
ETest(嵌入式系统半实物仿真测试集成开发环境IDE),基于该IDE可以完成嵌入式系统测试软件的开发与部署。ETest系统提供图形化的测试用例开发环境,自动生成测试脚本;测试结果数据可以在线监控,同时生成测试结果信息,并自动生成符合要求的测试报告。自动化测试过程大大缩短产品研发周期,提高软件调试效率。
ETest兼容MFI标准模型,支持加载FMU模型至半实物仿真环境;运行实时硬件在环仿真的同时,支持动态调整模型参数;与Simulink、同元MWorks等建模工具无缝集成。
ETest的部署方式比较灵活,既可以是单机部署也可以是分布式部署。单机部署的时候,全部的功能模块都安装在一台主机当中;分布式部署的时候,设计器和执行器分别部署在独立的主机当中,通过网络进行连接。
ETest为开放性平台,提供C/C++, Python, JS,Lua, Java等API,图形化监控软件界面可以根据用户需求定制。ETest可以快速搭建各类专业化仿真测试工装。与传统模式开发对比,在时间、人力等成本上降低80以上,扩展灵活,覆盖充分。ETest支持的操作系统除了中标麒麟、银河麒麟、统信软件外,还支持windows linux Mac以及实时的RT linux等。



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