1、嵌入式系统应用设计嵌入式系统应用设计4.1嵌入式系统开发流程嵌入式系统开发流程14.2 智能家居模块设计智能家居模块设计2学生演讲学生演讲3本章小结本章小结44.1嵌入式嵌入式系统开发的一般流程系统开发的一般流程分析流程、对应岗位软件开发工程师CAD设计、美工电路板制作、硬件工程师调试工程师生产线工人架构工程师、系统工程师、开发经理嵌入式系统开发的一般流程嵌入式系统开发的一般流程下面对嵌入式系统的开发流程逐一进行分析。(1)系统需求分析。确定设计任务和设计目标，并提炼出设计规格说明书，作为正式设计指导和验收的标准。系统的需求一般分功能性需求和非功能性需求两方面。功能性需求是系统的基本功能，如输
2、入输出信号、操作方式等；非功能需求包括系统性能、成本、功耗、体积、重量等因素。此部分主要有开发部门设计人员讨论得出，经市场销售人员反馈进一步改进或升级。(2)体系结构设计。描述系统如何实现所述的功能和非功能需求，包括对硬件、软件和执行装置的功能划分，以及系统的软件、硬件选型等。一个好的体系结构是设计成功与否的关键。此部分主要有架构工程师或研发部门经理确定系统设计方案选择。(3)软硬件协同设计。嵌入式系统开发模式最大特点是软件、硬件综合开发，这是因为嵌入式产品是软硬件的结合体，软件针对硬件开发、固化、不可修改。嵌入式系统设计的工作大部分都集中在软件设计上，采用面向对象技术、软件组件技术、模块化设
3、计是现代软件工程经常采用的方法。此部分有PCB电路设计、底层驱动开发、操作系统移植、应用软件开发等技术人员合力、协同开发。(4)系统集成。把系统的软件、硬件和执行装置集成在一起进行调试，发现并改进单元设计过程中的错误。此部分力求把产品外观做的美观、实用、操作简便等，既区别于传统产品，又新颖别致，同时预留二次开发或者改进、升级余地。(5)系统测试。对设计好的系统进行测试，看其是否满足规格说明书中给定的功能要求。此部分大多先由专门测试公司进行预订功能、网络、稳定性、破坏实验等。JTAG调调试试 调试主机上必须安装的工具包括程序编辑和编译系统、调试器和程序所涉及的库文件。目标板必须含有JTAG接口。
4、在调试主机和目标板之间有一个协议转换模块，一般称为调试代理，其作用主要有两个：一个是在调试主机和目标板之间进行协议转换；另一个是进行接口转换，目标板的一端是标准的JTAG 接口，而调试主机一端可能是RS-232 串口。也可能是并口或是USB 接口等。目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG 协议，如ARM、DSP、FPGA 器件等。标准的JTAG接口引脚的定义为：TCK为测试时钟输入；TDI为测试数据输入，数据通过TDI引脚输入JTAG接口；TDO为测试数据输出，数据通过TDO引脚从JTAG接口输出；TMS为测试模式选择，TMS用来设置JTAG接口处于某种特定的测试模式；TRST为JTAG的测试
5、复位，输入引脚，低电平有效。4.2智能智能家居模块设计家居模块设计 调试主机上必须安装的工具包括程序编辑和编译系统、调试器和程序所涉及的库文件。目标板必须含有JTAG接口。在调试主机和目标板之间有一个协议转换模块，一般称为调试代理，其作用主要有两个：一个是在调试主机和目标板之间进行协议转换；另一个是进行接口转换，目标板的一端是标准的JTAG 接口，而调试主机一端可能是RS-232 串口。也可能是并口或是USB 接口等。目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG 协议，如ARM、DSP、FPGA 器件等。标准的JTAG接口引脚的定义为：智能家居系统功能设定智能家居系统功能设定智能电器控制：电器控制主
6、要针对传统的电器进行智能控制。实现的方法是打开或者关闭电器的插座，以实现对热水器、饮水机、等设备进行控制。智能视频监控：把摄像头和智能家居系统进行整合，实现视频或图片抓拍、视频远程监控等功能。智能红外控制：用一个智能主控机便可控制家中所有带红外遥控的电器设备。比如电视、DVD、机顶盒等。智能温度监控：把家庭空调和智能家居系统进行整合，可以定时或按不同时间段对家居温度实行智能化控制。定时控制：智能主机可以对家中的固定事件进行编程，例如，定时开关窗帘，定时开关热水器等，电视、音响、照明等均可设定时控制。情景控制：用户可以通过智能主控机任意编辑各种情景，之后可以按下情景控制面板或者智能主控机上对应的
7、情景按钮进行情景控制。情景控制可以包含灯光、电器、安防、红外、视频等各种设备的控制。如，可以设定一个回家情景，使其包含以下设备的控制：打开廊灯、打开客厅吊灯、打开窗帘、解除安防报警、打开电视机并调到CCTV1频道、打开热水器、打开空调并设定温度为25等。智能家居发展现状智能家居发展现状 在建设部出台的规划中，也表示未来60%以上的新房都具有一定的“智能型家居”功能。显然，智能家居正在形成一种产业，蕴含着巨大的市场潜力。热点 1）智能硬件智能硬件是近几年最热门的概念之一。智能手环、智能鞋、智能手表、智能水杯、智能插座、智能灯泡、鼾症监测仪、保温杯大小的洗衣机/豆浆机、体感输入指环(第三代鼠标)、
8、羽毛球运动追踪器、老年人用云电视、智能水杯、智能车载空气净化器、家庭安防套装等诸多创意产品不断问世，似乎家里的每一件物品都可以用手机APP操控，各众筹平台上新品研发也如火如荼，整个硬件行业的互联网化已经具备了一定的基础。智能家居发展现状智能家居发展现状 在建设部出台的规划中，也表示未来60%以上的新房都具有一定的“智能型家居”功能。显然，智能家居正在形成一种产业，蕴含着巨大的市场潜力。热点 2）互联网企业加入 许多互联网企业纷纷加入到智能家居市场，国外市场中不乏巨头的参与：uGoogle 32亿美元重金收购智能家居厂商Nest，开发出了androidHome全面推动各种物联网应用；u三星两亿美
9、元收购智能家居平台SmartThings；u苹果推出智能家居平台HomeKit等；u2015年年初，社交巨头Facebook宣布将推出了一款新的软件开发工具包Parse，并将其定位为物联网数据共享平台。u魅族、海尔联手打造智能家居生态圈，TCL联手万达进军智能家居领域，小米入股美的战略布局智能家居领域，基于现有安全、大数据、云服务等核心竞争优势，360启动了智能家居战略；u通过销售平台，京东搭建起了一个智能家电的平台，以孵化器的形式为中小企业提供智能家居解决方案。智能家居发展现状智能家居发展现状难点 1）国家缺乏统一标准 各厂商的技术路线、通讯协议和使用标准非常之多而且差别很大，市场上很多智能
10、家居产品很难实现系统兼容、信息共享以及互联互通，给消费者带来极大困扰的同时，也给企业带来经济损失、给国家造成资源浪费，对整个智能家居产业的发展极为不利。2）智能家居产品缺乏庞大的产品体系 现阶段，能够接入云服务的智能家居产品数量其实并不算多，主要表现为各种智能化的家电产品。云端的设置能够为这些日趋智能化的传统家电产品提供远程控制、数据分析等服务；而对于一些普遍没有雄厚资本支撑的中小型硬件企业来说，传媒推广、市场培育、精准渠道、O2O配套落地等则是其引入第三方云服务平台的重要原因。3）产品自身缺乏创新 目前市场上很多智能产品智能性低，甚至有些智能产品仅仅是多一块LED显示屏幕。其他弊端也很多，比
11、如功能单一、界面与操作系统差等。智能产品的诸多弊端导致用户粘性低，很多消费者当初对智能家居产品抱有很高的期望和热情，在使用或者参观几次之后就被“敬而远之”。4）智能家居产品的安全问题 信息安全、隐私安全、人身安全、财产安全等。智能家居智能家居发展发展前景前景智能家居的实现路径 智能家居的实现路径分为三个步骤，包括单品智能化、产品间的联动以及系统化的智能控制。1）让每个家电都达到智能化标准是第一步；2）通过无线Wi-Fi实现了家电的互联互通，又借助云服务器和物联网实现了智能家居数据的处理；3）未来智能家居的最大核心价值在于“大数据”，主要产品都能使用他们提供的控制器，进入公司的移动互联平台，就有
12、可能整合各个品牌，各类家电的整体数据，通过数据之间的交互共享，来实现企业之间的互利共赢。感知中国感知中国感知中国感知中国感知中国感知中国感知中国感知中国无线互联方式：蓝牙、Wi-Fi、RF射频技术、ZigBee、Z-Wave等；智能家居系统实现方案：1、LabVIEW+单片机/STM320F1052、Qt+ARM处理器3、ZigBee组网+传感器+Cortex-a8处理器等感知中国感知中国3、南京物联智能家居解决方案 TED讲堂：令人瞠目结舌的四旋翼无人机技术讲堂：令人瞠目结舌的四旋翼无人机技术1假设你现在从事某嵌入式产品开发推广工作，例如电视机顶盒或其他课堂自己演讲的课题，阐述下此类产品的市场需求或发展前景、功能分析、系统的软、硬件实现方案等。2随着人民生活水平的提高，汽车正以很快的速度步入家庭，但与之伴随的是汽车的被盗数量也逐年上升。试运用嵌入式系统、传感器、GPS（或北斗导航系统）、GPRS（或3G通信模块）等技术，设计一款电子防盗器。根据上述设计需求，给出该装置的设计过程，主要包括系统功能定义、工作原理、硬件结构图、软件主流程图等。
