嵌入式系统国内外研究现状
时间:2017-06-19 23:03 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软件和硬件可剪裁以适应应用系统对功能、可靠性、成本、功耗等要求的专用计算机系统。嵌入式系统核心是嵌入式处理器，此外还包含外围硬件设备，嵌入式操作系统和特定的应用程序。嵌入式系统具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系，可以实现对其它设备的控制、监控或管理等多种功能。数字信号处理器是一种嵌入式系统的核心处理器，专门用来实时，快速地实现各种数字信号处理算法。自从20世纪80年代来，DSP芯片的运算能力越来越强大，广泛应用于通信、语音、图像、雷达、工业控制、仪器仪等领域[1]。10417 嵌入式设备与在应用编程 传统的嵌入式系统使用EPROM，E2PROM等存储器，这些存储器需要专用的编程器来烧写数据。而Flash是一种非易失性存储器，掉电后存储的信息不会丢失，具有容量大、速度快、功耗低的特点[2]。Flash还可以直接使用MCU来烧写数据，所以现在通常用Flash作为嵌入式系统的程序存储器。 对Flash编程可以使用JTAG口把数据下载烧写到Flash中，这种方法不需要额外的硬件接口，烧写迅速，但也有缺点，比如：通信距离短，需要连接仿真器等，往往要打开设备外壳，因此这种方法适合程序调试时和首次将程序烧写到Flash中。对于设备应用期间的软件升级，使用JTAG口对Flash编程则会比较麻烦和不便。为了克服这些不便，在应用编程技术应运而生。 在应用编程（IAP）是指电路板上的MCU可以获取新代码并重新对自己编程，即通过程序来改变程序，更新代码 [3]。使用IAP时，嵌入式系统的存储器分成至少两个部分：一部分存储器空间利用存储于其中的IAP程序将数据烧写到对另一部分存储空间。当烧写的数据是通过通信接口传输过来时，嵌入式设备就可以实现软件的自动化升级。 嵌入式设备更新方式现状 现在常见的更新方式主要有：(1)主机作为TFTP服务器，并在根目录下存放固件文件，通过使用Redboot中load命令直接将固件文件加载到设备内存中，然后用fis命令把固件文件从内存写入Flash中。这种方法局限于使用Redboot的系统，并且需要搭建TFTP服务器[9]。（2）基于串行通信进行DSP程序远程更新。即利用基于通用异步收发器（UART）的串行通信远程来更新DSP。在DSP正常加载启动后，主控机发送程序更新指令，与DSP建立通信连接。DSP就终止现有进程并将系统的控制权交给PC，然后等待PC发送程序和数据，DSP根据定义好的协议将数据和程序写入Flash。当程序更新完成后，PC发送查询指令检查数据写入是否正确。若校验不正确,则提示PC 将数据重传并写入，反之则退出。系统重新上电后DSP 就会自动从FLASH加载并运行更新后的程序[17]。（3）基于CAN总线的程序调试技术。即通过CAN总线把需要修改程序下载到目标DSP板中，利用预先设计好的Flash烧写程序修改固定地址的目标程序，实现DSP关键程序在线修改和调试。DSP芯片TMS320F2812本身有多种接口模块，其中就包括CAN总线，因此通过CAN不需要额外的硬件资源[14]。（4）通过Web远程传输并刷新固件程序设计，远程PC作为客户端，嵌入式设备作为Web服务器端。在客户端，将所有文件打包，在浏览器界面访问嵌入式设备。在服务器端，设软件程序守候客户端的连接请求，当客户发起请求后，客户端和服务器之间经过三次握手建立连接。守候程序接到HTTP请求消息后，对其解析。如果利用CGI应用程序，则服务器执行CGI应用程序进程，把客户端的固件文件传输到嵌入式设备的Flash中，然后进行解析，写入MTD设备，最后重启嵌入式设备即可运行新的系统[9]。基于web的固件更新方式不需要额外设计上位机软件，直接使用浏览器窗口进行控制，但是需要在嵌入式设备中搭建Web服务器，对嵌入式设备的要求比较高。(5)此外还有其他方法：比如RS485，RS232接口来实现远程控制端和嵌入式系统的信息交换，但由于这些是串行接口，速度一般，不适合高速应用；或者通过GPRS和3G网络来进行固件更新时的数据交换，这样使用范围更广，可以在任何时间和任何时刻进行嵌入式系统的更新，尤其适合野外和移动的设备。 (责任编辑：qin) |