wifi模块的数据传输应用与开发.doc

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1、大学毕业设计 摘要随着互联网越来越快的发展，以及手机、笔记本电脑的普及，用户对能够随时随地上网的需求越来越迫切，WiFi通信技术在手机上网、电脑上网的应用越来越广泛，WiFi的发展与应用在实际生活中得到了越来越快的发展。WiFi的全称是Wireless Fidelity，又叫802.11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准,是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，它可以帮助用户访问电子邮件、Web和流媒体。其主要特性为：速度快、可靠性高、通信距离远。在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，在家庭上网、办

2、公室上网和旅途上网方便快捷。由于WiFi覆盖范围广、速度快、可靠性高、无需布线、健康安全及计费便宜等特点，已成为当今无线网络接入的主流标准，只要随身携带的电子设备集成了 WiFi 无线通信终端用户，就可以在WiFi覆盖区域内随时拨打或接听电话、快速浏览网页、下载或上传音视频文件、收发电子邮件，而无需担心花费太高和网速太慢等问题。目前，我国许多的车站、机场、学校、办公密集区、繁华商场、图书馆、知名旅游景点都有WiFi信号的覆盖。鉴于ARM微处理器的众多优点，随着国内外嵌入式应用领域的逐步发展，ARM微处理器必然会获得广泛的重视和应用1。但是，由于ARM微处理器有多达十几种的内核结构，几十个芯片生

3、产厂家，以及千变万化的内部功能配置组合，给开发人员在选择方案时带来一定的困难，所以，对ARM芯片做一些对比研究是十分必要的2。 基于WiFi的许多优点，我们对进行便携式电子产品开发的主流芯片ARM 架构下 WiFi 无线技术的研究，我使用并编写串口调试工具，成功的利用WiFi实现了电脑与电脑之间的数据传输。关键词：WIFI；嵌入式系统；ARM微处理器；串口调试ABSTRACTWith the development of Internet, more and more quickly, and the popularization of mobile phone, notebook compu

4、ter, the user can access on demand whenever and wherever possible the more urgent, the application of WiFi communication technology in mobile phone, computer Internet is more and more widely, the development and application of WiFi is developed more and more rapidly in real life.WiFi is the abbrevia

5、tion of Wireless Fidelity, also called 802.11b, is a IEEE definition of a wireless network communication industry standards, is a personal computer, handheld devices (such as PDA, mobile phone), terminal in wireless connection with each other, which can help users to access e-mail, Web and streaming

6、 media. Its main characteristics are: speed, high reliability, long communication distance. In an open area, communication distance up to 305 meters, in the closed area, communication distance of 76 meters to 122 meters, in the family, office and travel on the Internet convenience. Due to the charac

7、teristics of WiFi covering a wide range, fast speed, high reliability, no wiring, health security and billing is cheap, has become the mainstream standard of wireless internet access, as long as the electronic equipment to carry the integrated WiFi wireless communication terminal users, WiFi can cov

8、er the area at any time to make or receive a call, fast browsing webpage, download or upload audio and video files, e-mail, without having to worry about the costs are too high and too slow speed etc. At present, many of Chinas railway station, airport, school, office area, bustling shopping malls,

9、library, the well-known tourist attractions are the WiFi signal coverage.In view of the many advantages of ARM microprocessor, with the gradual development of the embedded application field, the ARM microprocessor will receive widespread attention and application. However, due to the ARM microproces

10、sor core structure up to a dozen, dozens of chip manufacturers, as well as the myriads of changes of the internal function combination, development staff brought certain difficulty, in the selection of programmes so, on the ARM chip do some comparative study is very necessary In view of the many adv

11、antages of ARM microprocessor, with the gradual development of the embedded application field, the ARM microprocessor will receive widespread attention and application. However, due to the ARM microprocessor core structure up to a dozen, dozens of chip manufacturers, as well as the myriads of change

12、s of the internal function combination, development staff brought certain difficulty, in the selection of programmes so, on the ARM chip do some comparative study is very necessary In view of the many advantages of ARM microprocessor, with the gradual development of the embedded application field, t

13、he ARM microprocessor will receive widespread attention and application. However, due to the ARM microprocessor core structure up to a dozen, dozens of chip manufacturers, as well as the myriads of changes of the internal function combination, development staff brought certain difficulty, in the sel

14、ection of programmes so, on the ARM chip do some comparative study is very necessaryMost of the advantages of WiFi Based on wireless technology research, we carried on portable electronic product development mainstream chip under the framework of ARM WiFi, I use and write the serial debugging tools,

15、 WiFi successfully applied to realize the data transmission between the computer and the computer.Most of the advantages of WiFi Based on wireless technology research, we carried on portable electronic product development mainstream chip under the framework of ARM WiFi, I use and write the serial de

16、bugging tools, WiFi successfully applied to realize the data transmission between the computer and the computer.Keywords: WIFI; embedded system; ARM；Serial debugging 目录摘要1ABSTRACT2引言5第一章 WiFi技术及其特点61.1 WiFi的概述61.2 WiFi的主要技术优势71.3 WIFI组建方法91.4 WiFi的应用与未来91.5 WiFi 是高速优先技术的补充11第二章 嵌入式系统与ARM11122.1嵌入式系统

17、122.2 ARM11微处理器132.2.1 ARM处理器特点142.2.2 ARM内核142.2.3 ARM微处理器的应用选型15第三章 ARM11在wince下的WIFI数据传输测试173.1 WinCE系统概述173.2 WinCE系统组成17第四章 WIFI模块194.1产品综述19产品技术规格：204.2硬件说明204.2.1机械尺寸204.2.2功能说明214.3串口配置工具234.4搜索模块244.5设置各选项参数254.6提交配置264.7用户数据保存26设计总结28致谢词30参考文献31附录一 参考文献33附录二 串口程序42引言WiFi的全称是Wireless Fideli

18、ty，又叫802.11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准。其主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。 根据无线网卡使用的标准不同，WIFI的速度也有所不同。其中IEEE802.11b最高为11Mbps（部分厂商在设备配套的情况下可以达到22Mbps），IEEE802.11a为54Mbps、IEEE802.11g也是54Mbps。该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。随着技术的发展，各种传输方式不断的更新，WiFi所谓一种可移动的高速

19、传输方式，受到了世界各国的广泛关注。目前我们上网主要采用的是有线接入的方式，正因为这样的接入方式，导致了我们享受网络咨询的同时，受到了上网地点的限制，从而使网络咨询的快速传达大打折扣。而WiFi技术，就解决了这一难题。不仅如此，WiFi作为一种更加方便的接入方式，在同样身为无线接入方式的3G技术，WiMAX等技术中也有着自己的优势。3G传输速率只有2M，而且还只限于话音跟数据业务，而WiMAX的构建更加的复杂，WiFi与之相比，有着更快的传输速率，更丰富的业务和更简单的构建方法，所以WiFi必将在未来很长一段时间内占据这无线接入方式的主流地位。我国目前也在大力发展WiFi技术，无线网络覆盖的热

20、点也越来越多，相信WiFi这个方便快捷的无线接入技术，必将有美好的前景。在WiFi的诸多优势之下，其本身也得到了越来越快的发展与应用，强大的前景也是毋庸置疑的，作为系统发射和接收电磁波的重要前段器件天线，其性能对整个系统的通信质量至关重要。天线的小型化、多频带和多天线等技术成为研究的热点；与此同时，准确测了小天线也面临着很大的困难。而一个好的WiFi天线也决定了WiFi的应用前景，因此，便宜高质量WIFI天线将会是无线网络用户喜爱的产品。第一章 WiFi技术及其特点1.1 WiFi的概述WiFi技术由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利。( U

21、S Patent Number 5,487,069)发明人是悉尼大学工程系毕业生Dr John OSullivan领导的一群由悉尼大学工程系毕业生组成的研究小组 。WiFi被澳洲媒体誉为澳洲有史以来最重要的科技发明，其发明人John OSullivan被澳洲媒体称为”WiFi之父“并获得了澳洲的国家最高科学奖和全世界的众多赞誉,其中包括欧盟机构，欧洲专利局，European Patent Office (EPO)颁发的European Inventor Award 2012 ，即2012年欧洲发明者大奖。 WiFi 英文全称为wireless fidelity,，实质上是一种商业认证，具有Wi

22、 Fi 认证的产品符合IEEE 802.11a /b /g /n 无线网络规范，它是当前应用最为广泛的WLAN 标准，一般工作在2.4Ghz 频段。IEEE 80211第一个版本发表于1997 年，1999年加上了两个补充Ieee802.11a 和Ieee802.11b。目前最新的标准为2009 年得到IEEE 批准的Ieee802.11n。在传输速率方面，802.11n 可以将WLAN 的传输速率由目前802.11a 及802.11g 提供的54Mbps，提高到300Mbps 甚至高达600Mbps，信号的覆盖范围也扩大到好几平方公里。现在IEEE 802.11 这个标准已被统称作WiFi。

23、从应用层面来说，WiFi 能够帮助用户访问电子邮箱、Web 和流媒体，与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。它为用户提供了访问互联网的无线途径。同时，它也是一种在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷途径。WiFi上网可以简单的理解为无线上网，2010年不少智能手机与多数平板电脑都支持WiFi上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。 实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，使用无线路由器供支持其技术的相关电脑，手机，平板等接收。WiFi信号也是由有线网提供的，比如家里的ADSL啊，小区宽带之类的，只要接一个无线路由器，就可以把有线信号转换成WiFi信号。国外很多发达国

24、家城市里到处覆盖着由政府或大公司提供的WiFi信号供居民使用，我国2010年该技术还没得到推广。所以WiFi上网当前还是非常容易实现的，只要将我们家用传统的路由器换成无线路由器，简单设置下即可实现WiFi无线网络共享了，一般WiFi信号接收半径约95米，但会受墙壁等影响，实际距离会小一些，但办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用，因为距离也不是很远了。Wi-Fi产品的标准是遵循IEEE 美国电工电子技术协会所制定的802.11系列标准，它是美国电机电子工程师协会为解决无线网络设备互连，于1997年6月制定发布的无线局域网标准。所以一般所谓的802.11X系列标准都属于Wi-Fi。IEEE80

25、2.11主要用于解决办公室局域网和校园中用户与用户终端的无线连接，其业务主要局限于数据访问，速率最高只能达到2Mbps。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE又相继推出了802.11b，802.11a和802.11g3个新标准，下面分别进行简要的介绍。IEEE802.11标准的制定推动了无线网络的发展，但由于传输速率只有12Mbps，该标准未能得到广泛的发展与应用。1999年，IEEE通过了新的IEEE802.11a和IEEE802.11b标准。IEEE802.11b定义了使用直接序列扩频调制技术，在2.4GHz频带实现速率为11Mbps的无线传输。由于DSSS技术的实现

26、比OFDM容易，IEEE802.11b标准的发展比IEEE802.11a快得多，在1999年年末首先出现了支持IEEE802.11b标准的产品，随后得到广泛商用，并通过互通性测试。IEEE802.11b已成为当今WLAN的主流标准。随着用户需求的增加，又诞生了IEEE802.11a标准，该标准工作在5GHz频段，最大速率可达54Mbps。采用OFDM调制技术的IEEE802.11a标准与IEEE802.11b相比，具有两个明显的优点：第一，提高了每个信道的最大传输速率（1154Mbps）第二，增加了非重叠的信道数。因此，采用IEEE802.11a标准的WLAN可以同时支持多个相互不干扰的高速W

27、LAN用户。不过这些优点是以兼容性和传输距离为代价。IEEE802.11a和IEEE802.11b工作在不同的频段，俩个标准的产品不能兼容。由于传输距离的减小，要覆盖相同的范围，就需要更多的IEEE802.11a接入点。2002年年初，首次出现了支持IEEE802.11a标准的产品。2001年1月，IEEE802.11g标准以草案的形式面世，在2003年5月以成为正式标准。IEEE802.11g标准既能提供与IEEE802.11a相同的传输速率，又能与已有的IEEE802.11b设备后向兼容。IEEE802.11g也工作在ISM2.4GHz频段，在速率不大于11Mbps时，仍采用DSSS调制技

28、术；当传输速率高于11Mbps时，则采用传输效率更高的OFDM调制技术。与IEEE802.11a相比，IEEE802.11g的优点是以性能的降低为代价的。虽然OFDM调制技术能达到更高的速率，但2.4GHz频带的可用带宽是固定的，IEEE802.11g只能使用2.4Hz频段的3个信道，而IEEE802.11a在5GHz频带室内室外可用的信道各有8个。由于IEEE802.11a的可用信道数比IEEE802.11g多，在相同传输速率下，频道重叠少，干扰就小。所以，IEEE802.11a与IEEE802.11g相比，具有较强的抗干扰能力。 1.2 WiFi的主要技术优势 WiFi 的技术优势主要体现

29、在:1. 建设便捷。因为WiFi 是无线技术，所以组建网络时免去了布线工作，只需一个或多个无线AP，就可以满足一定范围的上网需求。节省了安装成本，缩短了安装时间。ADSL、光纤等有线网络到户后，只需连接到无线AP，再在电脑中安装一块无线网卡即可。一般家庭只需一个AP，如果用户的邻居得到授权，也可以通过同一个无线AP 上网。2. 无线电波覆盖范围广。最新的WiFi 半径可达900 英尺左右，约合300 米，而蓝牙的电波半径只有50 英尺左右，约合15 米，差距非常大。3. 投资经济。缺乏灵活性是有线网络的固有缺点。在规划有线网络的时候，需要提前考虑到以后的发展需求，这就会导致大量的超前投资，进而

30、出现线路利用率低的情况。而WiFi 网络可以随着用户数的增加而逐步扩展。一旦用户数量增加，只需增加无线AP，不需要重新布线，与有线网络相比节约了很多网络建设成本。4. 传输速度快。可达到375Mbit /s，能够满足绝大多数个人和社会信息化的需求。5. 业务可集成。WiFi 技术在OSI 参考模型的数据链路层上与以太网完全一致，所以可以利用已有的有线接入资源，迅速部署无线网络，形成无缝覆盖。6. 较低的厂商进入门槛。在机场、长途客运站、酒店、图书馆等人员较密集的地方设置无线网络“热点”，并与高速互联网连接。只要用户的无线上网设备处于“热点”所覆盖的区域内，即可高速接入因特网。也就是说厂商因不用

31、耗费资金来进行网络布线而节省了大量的成本。根据无线网卡使用的标准不同，网络接入速度也有所不同。其中IEEE802 11b 最高为11 Mbps，在设备配套的情况下可以达到22Mbps，IEEE80211a /g 为54Mbps，最新的IEEE80211n 为300Mbps。较有线网络相比的优势:( 1) 无须布线。作为无线网络WiFi 最主要的优势就是无须布线从而摆脱了布线的烦恼，因此非常适合移动办公用户，市场前景非常广阔。目前WiFi 已经从医疗保健、管理等特殊行业拓展进了家庭、公共服务、办公等领域。( 2) 健康安全。IEEE802 11 规定的发射功率在100 毫瓦以内，实际发射功率约6

32、0 70 毫瓦。而蜂窝电话的发射功率在200 毫瓦至1 瓦之间，手持式对讲机的发射功率高达5 瓦，另外无线网络在使用时不会直接接触人体，更加健康安全。( 3) 简单的组建方法。组建无线网络只需要无线网卡、无线AP 和有线架构，费用和复杂度远远低于有线网络。如果要用几台电脑组建对等网，也可不要无线AP，只需要为每台电脑配备一个无线网卡。它的作用主要是在媒体存取控制层中扮演无线工作站和有线局域网的桥梁。无线AP 就像有线网络的Hub，无线工作站可以快速且容易地与网络相连。( 4) 长距离工作。在网络建设完备的情况下，最新的802 11 n 标准的真实工作距离可以达到300 米以上，得益于将MIMO

33、( 多入多出) 与OFDM( 正交频分复用) 技术相结合而应用的MIMO OFDM 技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。1.3 WIFI组建方法 WIFI是由AP（Access Point）和无线网卡组成的无线网络。一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程序远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。AP一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器”。它主要当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一 台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有

34、线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。有了AP就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势，有线宽带网络（ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。 1.4 WiFi的应用与未来基于Wi-Fi的组网架构，市场上出现了三种Wi-Fi的应用模式。第一，企业或者家庭内部接入模式，在企业内部或者家庭架设A

35、P，所有在覆盖范围内的Wi-Fi终端，通过这个AP实现内部通信，或者通过AP作为宽带接入出口链接到互联网，这是最普及的应用方式，这时Wi-Fi提供的就是网络接入功能；第二，电信运营商提供的无线宽带接入服务，通过运营商，在很多宾馆，机场等公众服务场所纷纷架设AP，为公众用户提供Wi-Fi接入服务；第三，“无线城市”的综合服务，基本是由市政府全部或部分投资建设，是一种类似于城市基础建设的一种模式。由于WiFi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的免费频段，因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的，费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在WiFi覆盖区域内快速浏览网页，随时

36、随地接听拨打电话。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用，如流媒体、网络游戏等功 能更是值得用户期待。有了WiFi功能我们打长途电话（包括国际长途），浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等，再无需担心速度慢和花费高的问题。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用，如流媒体、网络游戏等功能更是值得用户期待。有了Wi-Fi功能我们打长途电话（包括国际长途）、浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等，再无需担心速度慢和花费高的问题。Wi-Fi(WirelessFidelity)无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。Wi-Fi技术最让人耳熟能详也是最主要的

37、应用，莫过于掌上移动终端的应用。如智能手机，又如苹果系列的ipad,itouch等等。近两年，市场上支持UMA（Unlicensed Mo-bile Access非授权移动接入）等技术，具备WLAN连接功能的智能手机越来越多。它们除了可以借助GSM/CDMA移动通信网络通话外，还能在WiFi无线局域网覆盖的区域内，共享PC上网或VoIP通话。WiFi手机通过无线路由器共享上网非常方便，多数WiFi手机不需要做任何设置，在无线路由器的信号覆盖范围内，WiFi手机和无线路由器的默认设置下，WiFi手机就能自动获取IP地址进行无线连接，并利用手机自带的IE、MSN等软件无线上网。当然，如果在WiFi

38、手机和无线路由器都正常开启的情况下，WiFi手机无法通过无线路由器共享上网，我们就需要检查一下设备的设置。而ipad,itouch等设备，也大体于此类似。Wi-Fi技术就目前来看多数还是在手持掌上终端上的应用。除了手机的上述功能，还有其他掌上移动终端的各种功能外，Wi-Fi技术还能用于导航等其他有利于人们生活的方面。例如可以利用Wi-Fi的技术，制造出高增益的全向天线，比以往的天线有更大的作用。基于现在Wi-Fi技术还处在一个发展的阶段，所以很多功能还不能完全比拟现有的成熟技术，但是相信随着Wi-Fi的发展，这一天终将到来。WiFi是目前无线接入的主流标准，但是，WiFi会走多远呢？在Inte

39、l的强力支持下，WiFi已经有了接班人。它就是全面兼容现有WiFi的WiMAX，对比于WiFi的802.11X标准，WiMAX就是802.16x。与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，预计会在未来几年间成为无线网络的一个主流标准，Intel计划将来采用该标准来建设无线广域网络。这相比于现时的无线局域网或城域网，是质的变革，而且现有设备仍能得到支持，保护人们的每一分钱投资。 总而言之，家庭和小型办公网络用户对移动连接的需求是无线局域网市场增长的动力，虽然到目前为止，美国、日本等发达国家仍然是目前WiFi用户最多的地区，但随着电子商务和移动办公的进一步普及

40、，廉价的WiFi，必将成为那些随时需要进行网络连接用户的必然之选。 不可否认，WIFI技术的商用目前碰到了许多困难。一方面是受制于WIFI技术自身的限制，比如其漫游性、安全性和如何计费等都还没有得到妥善的解决。另一方面，由于WIFI的赢利模式不明确，如果将WIFI作为单一网络来经营，商业用户的不足会使网络建设的投资收益比较低，因此也影响了电信运营商的积极性。 但从WIFI技术定位看，我认为，对于电信运营商而言，WIFI技术的定位主要是作为高速有线接入技术的补充，将来逐渐也会成为蜂窝移动通信的补充。 虽然WIFI技术的商用在目前碰到了一些困难，但这种先进的技术也不可能包办所有功能的通信系统。可以

41、说只有各种接入手段相互补充使用才能带来经济性、可靠性和有效性。因而，它可以在特定的区域和范围内发挥对3G的重要补充作用，WIFI技术与3G技术相结合将具有广阔的发展前景。1.5 WiFi 是高速优先技术的补充目前，有线接入技术主要包括基于双绞线的ADSL 技术、基于HFC 网的Cable Modem 技术、光纤宽带有线接入技术等。WiFi 作为高速有线接入技术的补充，具有可移动性、价格低廉的优点，广泛应用于需要无线延伸的领域，如飞机场、客运站等。在最新的802 11 n 标准中，应用了MIMO、OFDM 等新技术，提升了WiFi 的性能，数据传输速率成倍提高、传输距离和信号质量显著提高。这些新

42、技术使WiFi 作为高速有线接入技术的补充的力度大大增加。( 1) WiFi 是蜂窝移动技术的补充。作为蜂窝移动通信的补充是WiFi 技术的另一个定位。蜂窝移动通信的特点是覆盖范围广、移动能力强且具有中低等速率的数据传输能力，它可以利用WiFi 数据传输速率高的特点来弥补本身数据传输速率低的不足。而WiFi 不仅可以利用蜂窝移动通信网络完善的鉴权与计费机制，还可以结合蜂窝移动通信网络广泛的覆盖范围来实现多接入切换功能。这样取长补短之后WiFi 便成为蜂窝移动通信的良好补充，使蜂窝移动通信锦上添花，进一步扩大了其应用范围，为运营商提供更多种的数据服务创造了条件，从而吸引更多的用户来定制服务。(

43、2) WiFi 是现有通信系统的补充。现有主要的无线接入技术包括IEEE 的80211、802 15、80216 和80220 标准，分别对应了WLAN、无线个域网WPAN: 蓝牙与UWB、无线城域网WMAN: WIMAX 和宽带移动接入WBMA 等。一般来讲无线个域网提供超近距离的无线高速数据传输连接; 无线城域网提供覆盖城域的高速数据传输;宽带移动接入则提供覆盖广泛、移动性高的高速数据传输。作为现有主要通信系统的补充，WiFi 可以提供覆盖热点、移动性低的高速数据传输第二章嵌入式系统与ARM112.1嵌入式系统嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特

44、定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电器工程师协会（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。由于嵌入式系统通常进行大量生产。所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大3。嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。与通用计算机能够运行用户选择的软件不同，嵌入式系统

45、上的软件通常是暂时不变的；所以经常称为“固件” 4。国内普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。5嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。因此可以这样理解上述三个面向的含义，即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。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和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。所

46、以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。例如Palm之所以在PDA领域占有70%以上的市场，就是因为其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面和多任务管理；而风河的Vxworks之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和高可靠性。嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几K到几十K微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。实际上，嵌入式系统本身是

47、一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很难以给它下一个准确的定义。现在人们讲嵌入式系统时，某种程度上指近些年比较热的具有操作系统的嵌入式系统，本文在进行分析和展望时，也沿用这一观点。一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处理器、存储器、输入输出（I/O）和软件（由于多数嵌入式设备的应用软件和操作系统都是紧密结合的，在这里我们对其不加区分，这也是嵌入式系统和一般的PC操作系统的最大区别）。2.2 ARM11微处理器随着微电子技术的快速发展，ARM处理器经历了包括ARM7、ARM9在内的多个发展历程，而ARM11的成熟应用必将为嵌入式的

48、发展带来新的活力，使更高端的产品应用成为可能。ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它是ARM新指令架构ARMv6的第一代设计实现。该系列主要有ARM1136J，ARM1156T2和ARM1176JZ三个内核型号，分别针对不同应用领域6。对于各种无线移动应用，毫无节制的提供高性能处理器是无用的。同成本控制类似，功耗的控制也是一个重要因素。ARM11系列处理器展示了在性能上的巨大提升，首先推出350M500MHz时钟频率的内核，在未来将上升到1GHz时钟频率ARM11处理器在提供高性能的同时，也允许在性能和功耗间做权衡以满足某些特殊应用。通过动态调整时钟频率和供应电压，开发者完全可以控制这两者的平衡。在0.13um工艺，1.2v条件下，ARM11处理器的功耗可以低至0.4mW/MHz。ARM11处理器同时提供了可综合版本和半定制硬核两种实现。可综合版本可以让客户根据自己的半导体工艺开发出各有特色的处理器内核，并保持足够灵活性。ARM实现的硬核则是为了满足那些极高