嵌入式硬件、系统是
户的应用程序等四个部分组成.
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成
本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用
户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I
／O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设
计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点：
1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内
核心的执行时间减少到最低限度。
2）具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间
出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。
3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。
4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式
系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。
嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：
1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的
系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内
部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。
2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决
定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
3.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性
能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。
4.嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进
入市场，具有较长的生命周期。
5.为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于
磁盘等载体中。
6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须
有一套开发工具和环境才能进行开发。
望采纳
什么是嵌入式系统的软硬件协同设计
1 协同设计与传统设计方法的比较
嵌入式系统是由若干个功能模块组成的，这些功能模块按照其性质可以分为软件模块和硬件模块两类。在过去几十年内，系统的设计方法经历了很大的变化，有自上向下的设计方法，也有模块化设计方法，他们总体上都是硬件模块优先的设计方法，将其统称为传统的设计方法。
这种设计方法将硬件和软件分为两个独立的部分。在整个设计过程中，通常采?quot;硬件优先的原则"，即在粗略估计软件任务需求的情况下，首先进行硬件设计，然后在此硬件设计平台上进行软件设计。由于在硬件设计过程中缺乏对软件构架和实现机制的清晰了解，硬件设计工作带有一定的盲目性。他的系统优化由于设计空间的限制，只能改善硬件／软件各自的性能，不可能对系统做出较好的综合优化，得到的最终设计结果很难充分利用硬软件资源，难以适应现代复杂的、大规模的系统设计任务。
而嵌人式系统软硬件协同设计是让软件设计和硬件设计作为一个整体并行设计，找到软硬件的最佳结合点，从而使系统高效工作。
软硬件协同设计最主要的一个优点就是在设计过程中，硬件和软件设计是相互作用的，这种相互作用发生在设计过程的各个阶段和各个层次。
设计过程充分体现了软硬件的协同性。在软硬件功能分配时就考虑到了现有的软硬件资源，在软硬件功能的设计和仿真评价过程中，软件和硬件是互相支持的。这就使得软硬件功能模块能够在设计开发的早期互相结合，从而及早发现问题及早解决，避免了(至少可以减少)在设计开发后期反复修改系统以及由此带来的一系列问题，而且有利于挖掘系统潜能、缩小产品的体积、降低系统成本、提高系统整体性能。
2 软硬件协同设计的过程
总的来说，软硬件协同设计的系统设计过程可以分为系统描述、系统设计、仿真验证与综合实现4个阶段。
系统描述是用一种或多种系统级描述语言对所要设计的嵌入式系统的功能和性能进行全面的描述，建立系统的软硬件模型的过程。系统建模可以由设计者用非正式语言，甚至是自然语言来手工完成，也可以借助EDA工具实现。手工完成容易导致系统描述不准确，在后续过程中需要修改系统模型，从而使系统设计复杂化等问题，而优秀的EDA工具可以克服这些弊端。
对于嵌人式系统来说，系统设计可以分为软硬件功能分配和系统映射2个阶段。软硬件功能分配就是要确定哪些系统功能由硬件模块来实现，哪些系统功能由软件模块来实现。硬件一般能够提供更好的性能，而软件更容易开发和修改，成本相对较低。由于硬件模块的可配置性，可编程性以及某些软件功能的硬件化、固件化，某些功能既能用软件实现，又能用硬件实现，软硬件的界限已经不十分明显。此外在进行软硬件功能分配时，既要考虑市场可以提供的资源状况，又要考虑系统成本、开发时间等诸多因素。因此，软硬件的功能划分是一个复杂而艰苦的过程，是整个任务流程最重要的环节。
系统映射是根据系统描述和软硬件任务划分的结果，分别选择系统的软硬件模块以及其接口的具体实现方法，并将其集成，最终确定系统的体系结构。具体地说，这一过程就是要确定系统将采用哪些硬件模块(如全定制芯片、MCU，DSP，FPGA、存储器、I／O接口部件等)、软件模块(嵌入式操作系统、驱动程序、功能模块等)和软硬件模块之间的通讯方法(如总线、共享存储器、数据通道等)以及这些模块的具体实现方法。
仿真验证是检验系统设计正确性的过程。他对设计结果的正确性进行评估，以达到避免在系统实现过程中发现问题时再进行反复修改的目的。在系统仿真验证的过程中，模拟的工作环境和实际使用时差异很大，软硬件之间的相互作用方式及作用效果也就不同，这也使得难以保证系统在真实环境下工作的可靠性。因此，系统模拟的有效性是有限的。
软硬件综合就是软件、硬件系统的具体制作。设计结果经过仿真验证后，可按系统设计的要求进行系统制作，即按照前述工作的要求设计硬件软件，并使他们能够协调一致地工作，制作完成后即可进行现场实验。
3 协同设计．EDA工具简介
软硬件协同设计比较有代表性的EDA工具有CORSAIR，COOL和POLIS。这几个系统都是从系统级的系统行为描述开始，经过成本的估计，软硬件划分、软硬件的协同综合、模拟，最后到板级的快速原型(除CO()L外)。原型板一般包含MCU以及ASIC或FPGA。软件部分在微处理器或者微控制器上运行，硬件部分在ASIC或FPGA上实现。
CORSAIR的系统描述阶段用SDL和PMSC两者相结合对系统进行建模。SDL是一种基于有限状态机语义的面向对象的系统说明描述语言。CORSAIR用他来描述系统的行为功能。而系统的性能需求则由PMSC来描述。COOL使用VHDL语言作为系统的描述语言。在POLIS中，设计者使用某种具有扩展有限状态机语义的高级语言(比如VHDL的可综合的子集)进行系统描述。这几个系统的计算模型基本上都是限定在扩展的FSM。当前，在系统的设计中，使用UlMI。作为系统建模语言是很有前景的发展方向。
软硬件划分方面，POLIS需要由手工实现，其他两种工具可以自动划分。CORSAIR的目标体系结构是多处理器多FPGA，COOL是多处理器，而POUS是单处理器。
这几种系统协同综合阶段的目的就是生成硬件的硬件描述语言和软件的C代码，并对他们进行协同模拟。
什么是嵌入式系统的软硬件协同设计
搞嵌入式开发的人有两类：一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，他们主要是搞硬件设计，有时要开发一些与硬件关系最密切的最底层软件，如BootLoader、 Board Support Package(像PC的BIOS一样，往下驱动硬件，往上支持操作系统)，最初级的硬件驱动程序等。他们的优势是对硬件原理非常清楚，不足是他们更擅长定义各种硬件接口，但对复杂软件系统往往力不从心(例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等)。另一类是学软件、计算机专业出身的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。如果我们学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，我们完全也可写BSP和硬件驱动程序。嵌入式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作(目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计，国内的硬件设计力量很弱，很多嵌入式公司自己只负责开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大程度在软件上，在软件方面是最有"花头"可做的)，所以我们搞软件的人完全不用担心我们在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势。 从事嵌入式软件开发的好处是： (1) 目前国内外这方面的人都很稀缺。一方面，是因为这一领域入门门槛较高，不仅要懂较底层软件(例如操作系统级、驱动程序级软件)，对软件专业水平要求较高(嵌入式系统对软件设计的时间和空间效率要求较高)，而且必须懂得硬件的工作原理，所以非专业IT人员很难切入这一领域；另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，很多软硬件技术出现时间不长或正在出现(如ARM处理器、嵌入式操作系统、MPEG技术、无线通信协议等)，掌握这些新技术的人当然很难找。嵌入式人才稀缺，身价自然就高，越有经验价格就越高。其实嵌入式人才稀少,根本原因可能是大多数人无条件接触，这需要相应的嵌入式开发板和软件，另外需要有经验的人进行指导开发流程。 (2) 与企业计算等应用软件不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些(但收入不低)。搞企业应用软件的IT企业，这个用户的系统搞完了，又得去搞下一个用户的，而且每个用户的需求和完成时间都得按客户要求改变，往往疲于奔命，重复劳动。相比而言，搞嵌入式系统的公司，都有自己的产品计划，按自己的节奏行事。所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同而修改。一个产品型号开发完了，往往有较长一段空闲时间(或只是对软件进行一些小修补)，有时间进行充电和休整。另外，从事嵌入式软件的每个人工作范围相对狭窄，所涉及的专业技术范围就是那些(ARM、RTOS、MPEG、802.11等)，时间长了这些东西会越搞越有经验，卖卖老本，几句指导也够让那些初入道者琢磨半年的。若搞应用软件，可能下一个客户要换成一个完全不同的软件开发平台，那就苦了。(3) 哪天若想创业，搞自已的产品，那么嵌入式是一个不错的主意，这可不像应用软件那样容易被盗版。我们这届有个同学自己有点此类小生意,具体做什么的没细问, 他每月要进货几千片8位单片机，现在自己已经有车有房了。还有现在开发的饭馆用的点菜PDA(WinCE平台，可无线连网和上网)，据说销路不错，饭馆点点PDA让客户点菜，多显派头档次。这些PDA的硬件设计一般都是请别的公司给订做(这叫“贴牌”：OEM)，都是通用的硬件，我们只管设计软件就变成自己的产品了。从事嵌入式软件开发的缺点是：(1) 入门起点较高，所用到的技术往往都有一定难度，若软硬件基础不好，特别是操作系统级软件功底不深，则可能不适于此行。(2) 这方面的企业数量要远少于企业计算类企业。特别是从事嵌入式的小企业数量较多(小企业要搞自己的产品创业)，知名大公司较少(搞嵌入式的大公司主要有 Intel、Motorola、TI、Philip、Samsung、Sony、Futjtum、Bell-Alcatel、意法半导体、 Microtek、研华、华为、中兴通信、上广电等制造类企业)。这些企业的习惯思维方式是到电子、通信等偏硬专业找人。(3)有少数公司经常要硕士以上的人搞嵌入式，主要是基于嵌入式的难度。但大多数公司也并无此要求，只要有经验即可。 同学们若学习嵌入式，显然应偏重于嵌入式软件，特别是嵌入式操作系统方面，应是我们的强项。对于搞嵌入式软件的人，最重要的技术显然是(实际上很多公司的招聘广告上就是这样写的)：(1) 掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理(2) 必须掌握一个嵌入式操作系统(3) 必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做过一个嵌入式软件项目。
阐述嵌入式系统硬件的设计过程。
嵌入式系统的硬件设计过程可以分为以下几个步骤：1. 确定需求：首先需要明确嵌入式系统的使用场景和功能要求，确定需要实现哪些功能。例如，如果是一个智能家居控制系统，就需要支持多种传感器和执行器，并且能够通过网络连接进行远程控制。2. 选择处理器和其他芯片：根据需求确定需要使用的处理器、存储器、接口芯片等硬件组件。这里需要考虑功耗、性能、成本等因素，并选择合适的芯片型号。【摘要】
阐述嵌入式系统硬件的设计过程。【提问】
嵌入式系统的硬件设计过程可以分为以下几个步骤：1. 确定需求：首先需要明确嵌入式系统的使用场景和功能要求，确定需要实现哪些功能。例如，如果是一个智能家居控制系统，就需要支持多种传感器和执行器，并且能够通过网络连接进行远程控制。2. 选择处理器和其他芯片：根据需求确定需要使用的处理器、存储器、接口芯片等硬件组件。这里需要考虑功耗、性能、成本等因素，并选择合适的芯片型号。【回答】
3. 绘制电路图：根据选定的芯片和模块，绘制电路图。电路图应该包括各个组件之间的连接方式、引脚定义、供电方案等信息。4. PCB 设计：根据电路图设计 PCB（Printed Circuit Board）板。在 PCB 设计中需要考虑信号完整性、EMI/EMC 抑制、布线优化等问题。【回答】
5. 制作 PCB 板：将 PCB 设计文件发送到 PCB 制造厂商进行生产。生产完成后，需要对 PCB 进行检查和测试，确保其质量符合要求。6. 焊接元件：将芯片、元器件等焊接到 PCB 上，并进行必要的测试和调试。这一步需要注意防静电、热量控制等问题。7. 软件开发：根据硬件设计完成相应的软件开发，包括驱动程序、操作系统、应用程序等。在软件开发过程中需要考虑与硬件的接口和交互方式。【回答】
8. 系统集成：将硬件和软件进行集成，并进行全面测试和验证。这一步需要确保硬件和软件之间的兼容性和稳定性。9. 优化和改进：根据测试结果对系统进行优化和改进，提高其性能和可靠性。【回答】
（6）通过嵌入式系统开发过程的学习，根据所掌握的知识，设计一个完整的嵌入式系统。系统的硬件、软件部分要有详细的设计说明。【提问】
硬件部分设计说明：1. 处理器选择：采用 STM32F407VG 处理器，具有高性能和低功耗特点。2. 通信模块选择：采用 Wi-Fi 模块 ESP8266，支持 TCP/IP 协议栈，并且易于接入云平台。3. 传感器选择：采用温湿度传感器 DHT11 和门窗开关传感器，用于监测环境温度、湿度和门窗状态。【回答】
4. 执行器选择；采用继电器模块，用于控制灯光、空调、加热器等设备的开关。5. PCB 设计：根据电路图设计 PCB 板，并考虑信号完整性、EMI/EMC 抑制、布线优化等问题。6. 外壳设计：采用塑料外壳，方便携带和安装，并且具有一定的防水防尘能力。7. 供电方案：采用 AC/DC 变压器供电，输出电压为 5V，满足系统所需功率。【回答】
软件部分设计说明：1. 操作系统选择：采用 FreeRTOS 操作系统，支持多任务处理和实时性要求。2. 应用程序设计：使用 C 语言编写应用程序，包括 Wi-Fi 连接、传感器数据读取、执行器控制等功能。【回答】
3. 数据库设计：采用 SQLite 数据库，存储用户信息、设备状态等数据。4. 界面设计：采用 Android 平台进行 APP 开发，提供用户界面和远程控制功能。5. 通信协议设计：采用 TCP/IP 协议栈进行通信，实现与云平台的连接和数据交换。【回答】
通过嵌入式系统开发过程的学习，根据所掌握的知识，设计一个完整的嵌入式系统。系统的硬件、软件部分要有详细的设计说明。【提问】
设计一个完整的嵌入式系统需要考虑到多个方面，包括硬件和软件两个部分。下面是一个简单的示例嵌入式系统设计：硬件部分：1. 处理器：选择一款适合应用场景的处理器，如ARM Cortex-M系列，具有低功耗、高性能和丰富的外设接口等特点。2. 存储器：包括闪存、SRAM等，用来存放程序代码和数据。3. 通讯模块：包括以太网、WiFi、蓝牙等通讯模块，用于实现与其他设备之间的数据交互。4. 传感器：根据应用场景选择不同类型的传感器，如温度、湿度、光照等传感器。5. 驱动电路：包括电源管理电路、时钟电路、ADC/DAC转换电路等。【回答】
软件部分：1. 操作系统：选择适合处理器的操作系统，如FreeRTOS等。2. 应用程序：编写应用程序代码，实现系统功能。3. 驱动程序：编写驱动程序代码，实现对硬件外设的控制。4. 中间件：使用开源或商业中间件库，如TCP/IP协议栈、文件系统等。5. 调试工具：使用调试工具进行代码调试和性能优化。【回答】
用ARM汇编编程完成完成如下功能:(1)分配⻓度为1024个字节的内存表，(2)其 中⻓度为16字节的变量X用来存放某文件的名称，(3)用⻓度为4字节的变量Y存放该文件 的字节数，(4)剩下的⻓度设为变量Z存放该文件内容。(5)将“This is a ADD file”加载到 X，将49加载到Y，将”This is a data test file,Please test as required!”加载到Z。【提问】
下面是ARM汇编代码实现：```.section .dataX: .space 16 @ 分配16字节内存给变量X，存放文件名称Y: .word 49 @ 分配4字节内存给变量Y，存放文件字节数Z: .space 1004 @ 分配1004字节内存给变量Z，存放文件内容【回答】
.section .text.global _start_start: ldr r0, =X @ 将变量X的地址加载到r0寄存器 ldr r1, =msg_X @ 将字符串“This is a ADD file”的地址加载到r1寄存器 mov r2, #16 @ 将长度16加载到r2寄存器 bl strncpy @ 调用strncpy函数将字符串复制到变量X中【回答】
ldr r0, =Y @ 将变量Y的地址加载到r0寄存器 mov r1, #49 @ 将值49加载到r1寄存器 str r1, [r0] @ 将值49存储到变量Y中 ldr r0, =Z @ 将变量Z的地址加载到r0寄存器 ldr r1, =msg_Z @ 将字符串”This is a data test file,Please test as required!”的地址加载到r1寄存器 mov r2, #44 @ 将长度44加载到r2寄存器 bl strncpy @ 调用strncpy函数将字符串复制到变量Z中【回答】
mov r7, #1 @ 调用_exit系统调用退出程序 mov r0, #0 @ 返回值为0 svc 0 @ 执行系统调用msg_X: .asciz "This is a ADD file"msg_Z: .asciz "This is a data test file,Please test as required!"```以上代码实现了分配长度为1024字节的内存表，并将文件名称、文件字节数和文件内容存储到相应的变量中。其中，使用了strncpy函数将字符串复制到变量中，需要在链接时连接libc库。【回答】
用ARM汇编编程完成完成如下功能:(1)分配⻓度为1024个字节的内存表，(2)其 中⻓度为16字节的变量X用来存放某文件的名称，(3)用⻓度为4字节的变量Y存放该文件 的字节数，(4)剩下的⻓度设为变量Z存放该文件内容。(5)将“This is a ADD file”加载到 X，将49加载到Y，将”This is a data test file,Please test as required!”加载到Z。【提问】
用ARM汇编编程完成完成如下功能:(1)分配⻓度为1024个字节的内存表，(2)其 中⻓度为16字节的变量X用来存放某文件的名称，(3)用⻓度为4字节的变量Y存放该文件 的字节数，(4)剩下的⻓度设为变量Z存放该文件内容。(5)将“This is a ADD file”加载到 X，将49加载到Y，将”This is a data test file,Please test as required!”加载到Z。【提问】
亲，可以看到我刚发的消息吗【回答】
```.section .dataX: .space 16 @ 分配16字节内存给变量X，存放文件名称Y: .word 49 @ 分配4字节内存给变量Y，存放文件字节数Z: .space 1004 @ 分配1004字节内存给变量Z，存放文件内容【回答】
你写的太乱了看不懂我希望你好好按顺序规整的写一遍【提问】
亲，抱歉，是整理过的呢，后面有具体说明【回答】
