《嵌入式系統與軟件》PPT課件REPORTING2023WORKSUMMARY目錄CATALOGUE嵌入式系統概述嵌入式硬件基礎嵌入式操作系統嵌入式軟件開發嵌入式系統安全嵌入式系統應用案例PART01嵌入式系統概述定義嵌入式系統是一種專用的計算機系統，主要用于控制、監視或幫助操作機器和設備。特點實時性、專用性、可靠性和成本效益。實時性嵌入式系統需要在特定時間內對輸入信號或指令做出反應。專用性嵌入式系統的功能和設計目標通常針對特定的應用領域。可靠性嵌入式系統通常需要在嚴苛的環境下運行，因此需要具備高可靠性和穩定性。成本效益嵌入式系統通常需要以較低的成本實現特定的功能。定義與特點嵌入式系統用于自動化生產線、機器人和各種傳感器控制。工業控制嵌入式系統用于智能家電、智能照明和安全監控等。智能家居嵌入式系統用于醫療儀器、監護系統和遠程診斷等。醫療設備嵌入式系統用于汽車、飛機和船舶等交通工具的控制和監測。交通工具嵌入式系統的應用領域隨著物聯網和移動設備的普及，低功耗設計成為嵌入式系統的重要發展趨勢。低功耗設計嵌入式系統將越來越多地集成AI和機器學習技術，以實現更智能化的控制和監測。AI和機器學習嵌入式系統將與云計算和邊緣計算技術相結合，實現更高效的數據處理和分析。云計算和邊緣計算隨著應用領域的多樣化，嵌入式系統的可定制化設計將更加重要。可定制化設計嵌入式系統的發展趨勢PART02嵌入式硬件基礎123微控制器是一種集成電路芯片，集成了中央處理器、存儲器、輸入輸出接口等，用于控制和監視各種設備或系統。微控制器概述微控制器廣泛應用于家電、汽車、工業控制等領域，如智能電飯煲、汽車發動機控制等。微控制器應用微控制器編程需要使用特定的編程語言和開發環境，如C語言和Keil等。微控制器編程微控制器嵌入式處理器是一種專為嵌入式系統設計的處理器，具有低功耗、低成本、高性能等特點。嵌入式處理器概述嵌入式處理器分類嵌入式處理器應用根據應用場景和性能要求，嵌入式處理器可分為多種類型，如ARM、MIPS、PowerPC等。嵌入式處理器廣泛應用于手機、平板電腦、智能家居等領域。030201嵌入式處理器存儲器概述存儲器是嵌入式系統中的重要組成部分，用于存儲程序代碼和數據。存儲器分類根據存儲介質和訪問速度，存儲器可分為多種類型，如RAM、ROM、Flash等。存儲器應用存儲器廣泛應用于各種嵌入式設備中，如SD卡、U盤等。存儲器03020103輸入輸出設備應用輸入輸出設備廣泛應用于各種嵌入式設備中，如打印機、攝像頭等。01輸入輸出設備概述輸入輸出設備是嵌入式系統中用于數據輸入和輸出的設備或接口。02輸入輸出設備分類根據功能和用途，輸入輸出設備可分為多種類型，如鍵盤、鼠標、顯示器等。輸入輸出設備PART03嵌入式操作系統特點實時性、可裁剪性、可移植性、可靠性。分類實時操作系統（RTOS）、面向任務的嵌入式操作系統（RTOS）、面向進程的嵌入式操作系統（RTOS）、混合型嵌入式操作系統。嵌入式操作系統的特點與分類VxWorks由WindRiverSystems公司開發，廣泛應用于航空航天、通信和工業控制領域。μC/OS由Micrium公司提供，源代碼開放，可移植性好。Linux由于其開源和強大的社區支持，Linux在嵌入式領域的應用越來越廣泛。Android基于Linux，主要用于移動設備。常見的嵌入式操作系統嵌入式操作系統的選擇與移植選擇因素性能、資源占用、開發環境、成本。移植步驟硬件抽象層設計、實時操作系統移植、驅動程序開發、應用程序開發。PART04嵌入式軟件開發明確嵌入式系統的功能需求和性能要求，進行系統需求調研和分析。需求分析將嵌入式系統部署到實際應用場景中，進行系統調試和優化，并進行持續的維護和升級。部署與維護根據需求分析結果，設計嵌入式系統的硬件和軟件架構，包括處理器選擇、內存分配、外設接口等。系統設計依據系統設計，使用嵌入式編程語言（如C、C）進行代碼編寫，實現系統功能。編碼實現在開發過程中，對嵌入式系統進行集成測試，確保各部分功能正常，系統運行穩定。集成測試0201030405嵌入式軟件開發流程開發環境選擇適合嵌入式系統的集成開發環境（IDE），如Keil、IAR等。調試工具使用調試器進行實時調試，如JTAG、SWD等。仿真技術利用仿真器進行模擬測試，如QEMU、ModelSim等。版本控制采用版本控制系統（如Git）進行代碼管理，便于團隊協作和版本追溯。嵌入式軟件開發的工具與技術單元測試對每個模塊進行單元測試，確保模塊功能正確。集成測試對系統各部分進行集成測試，驗證系統整體功能和性能。壓力測試模擬高負載情況下系統的運行狀況，檢查系統穩定性和可靠性。代碼審查通過代碼審查確保代碼質量，遵循編碼規范，減少潛在的錯誤和缺陷。嵌入式軟件的質量保證與測試PART05嵌入式系統安全惡意用戶通過各種手段對嵌入式系統進行攻擊，如病毒、蠕蟲、特洛伊木馬等。外部攻擊內部破壞軟硬件缺陷物理攻擊內部人員出于某種目的對嵌入式系統進行篡改、破壞或竊取敏感信息。由于設計或實現上的缺陷，嵌入式系統存在安全漏洞，容易被利用。攻擊者通過直接接觸嵌入式系統硬件，進行篡改、竊取或破壞。嵌入式系統面臨的安全威脅數據加密對傳輸和存儲的數據進行加密，防止數據被竊取或篡改。及時發布安全補丁，修復已知的安全漏洞。安全更新通過身份認證、權限管理等手段，限制對嵌入式系統的訪問。訪問控制對嵌入式系統的操作和事件進行記錄和監控，及時發現異常行為。安全審計嵌入式系統的安全防護措施1對稱加密加密和解密使用相同的密鑰，常見的算法有AES、DES等。非對稱加密加密和解密使用不同的密鑰，常見的算法有RSA、ECC等。哈希算法將數據轉換為固定長度的哈希值，常見的算法有MD5、SHA-1等。數字簽名利用加密技術對數據進行簽名，以驗證數據的完整性和來源。加密與解密技術PART06嵌入式系統應用案例智能家居系統概述01智能家居系統是一種集成了自動化、智能化和互聯網功能的家庭居住環境控制系統，旨在提高家庭生活的便利性、舒適性和安全性。智能家居系統的應用02智能家居系統廣泛應用于家庭安全監控、照明控制、空調控制、窗簾控制、音樂播放等方面，通過手機APP或智能語音助手進行遠程控制和定時設置。嵌入式系統在智能家居中的作用03嵌入式系統作為智能家居系統的核心，負責處理和控制各種傳感器、執行器等硬件設備，實現家庭環境的智能化監測和控制，提高家庭生活的便利性和舒適性。智能家居系統智能交通系統概述智能交通系統是一種集成了信息技術、通信技術、傳感器技術和控制技術的交通管理系統，旨在提高道路交通的安全性、效率和便利性。智能交通系統的應用智能交通系統廣泛應用于交通信號燈控制、車輛監測、違章拍照、停車位管理等方面，通過實時監測和數據分析，實現交通流量的優化和交通安全的保障。嵌入式系統在智能交通中的作用嵌入式系統作為智能交通系統的核心，負責處理和控制各種傳感器、執行器等硬件設備，實現道路交通的智能化監測和控制，提高道路交通的安全性和效率。智能交通系統工業自動化控制系統概述工業自動化控制系統是一種集成了計算機技術、通信技術、傳感器技術和執行器技術的工業生產控制系統，旨在提高工業生產的效率和質量。工業自動化控制系統的應用工