C语言嵌入式系统编程修炼.pdf

### C语言嵌入式系统编程修炼 #### 一、背景篇 **嵌入式系统的特点与C语言的优势** 嵌入式系统是一种专用计算机系统，设计用于执行特定的任务，并且通常集成在其他产品中。与通用计算机系统不同，嵌入式系统通常运行在资源有限的环境中，这意味着它们必须高效地利用有限的计算资源。 - **硬件直接操作的需求**：嵌入式系统往往需要直接控制硬件组件，如传感器、驱动器等，这要求编程语言能够提供对硬件的直接访问能力。 - **汇编语言的局限性**：尽管汇编语言能够直接控制硬件，但由于其编写和维护的复杂性，通常不是首选的开发工具。 - **C语言的选择**：C语言因其简洁、高效的特性以及对底层硬件的直接控制能力，成为了嵌入式系统开发中最常用的高级语言。它被称作“高级的低级”语言，既保持了高级语言的便捷性，又不失对硬件的直接访问能力。 #### 二、系统硬件架构 **硬件平台介绍** 文章中提到的硬件平台主要包括两个模块： 1. **通用处理器为中心的协议处理模块**：负责网络控制协议的处理。 2. **数字信号处理器（DSP）为中心的信号处理模块**：用于调制、解调和数/模信号转换。 - **协议处理模块**：这是本文讨论的重点，其中包含了以下几个关键组件： - **80186 CPU**：一个16位的处理器，广泛用于早期的个人计算机中。选择80186是因为它相对简单且易于理解。 - **FLASH和RAM**：分别用于存储程序和运行时的数据。 - **实时钟**：提供系统的时间基准。 - **非易失性RAM (NVRAM)**：用于保存配置信息，即使电源断开也能保留数据。 - **UART**：实现串行通信接口。 - **键盘和显示控制器**：用于人机交互。 #### 三、软件开发环境 **交叉开发的概念** 由于嵌入式系统的资源限制，软件开发通常采用交叉开发的方式进行： - **宿主机**：用于开发和编译应用程序。 - **目标机**：最终运行应用程序的嵌入式设备。 - **交叉编译**：在宿主机上生成针对目标机的机器码。 - **交叉调试**：在宿主机上调试目标机上的程序。 **开发工具** 文章提到了CAD-UL这一开发环境，这是一个针对x86处理器的嵌入式应用软件开发工具，可以在Windows操作系统下运行。该工具支持通过PC机的串口或以太网口将编译好的代码下载到目标机上运行。 #### 四、软件架构篇 **模块化设计** 模块化设计对于嵌入式系统非常重要，它可以帮助开发者更好地组织代码，提高代码的可读性和可维护性。模块划分的原则包括： - **高内聚**：确保每个模块内部的功能紧密相关。 - **低耦合**：减少模块之间的依赖关系。 - **清晰的接口定义**：明确各模块之间如何交互。 #### 结论 C语言作为嵌入式系统开发的首选语言，不仅因为它的高效和灵活性，还因为它能够很好地平衡高级语言的便捷性和对硬件的直接控制需求。通过合理的硬件选型和软件架构设计，可以充分发挥C语言的优势，构建稳定可靠的嵌入式系统。未来篇章将继续深入探讨C语言嵌入式系统编程的各种技巧和技术细节。