它程序的運(yùn)行異常；因而，嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員對(duì)軟件中的一些內(nèi)存操作要格外小心。

（6）內(nèi)核加載方式

　　嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核可以在Flash上直接運(yùn)行，也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。Flash的運(yùn)行方式，是把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫(xiě)到Flash上，

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從Flash的某個(gè)地址開(kāi)始執(zhí)行。這種方法實(shí)際上是很多嵌入式系統(tǒng)所采用的方法。內(nèi)核加載方式是把內(nèi)核的壓縮文件存放在Flash

上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)讀取壓縮文件在內(nèi)存里解壓，然后開(kāi)始執(zhí)行。這種方式相對(duì)復(fù)雜一些，但是運(yùn)行速度可能更快，因?yàn)镽AM的存取速率要比

Flash高。

　　由于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理機(jī)制，嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)用戶程序采用靜態(tài)鏈接的形式。在嵌入式系統(tǒng)中，應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼

編譯、鏈接生成一個(gè)二進(jìn)制影像文件來(lái)運(yùn)行。

2 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)

　　相對(duì)于在Windows環(huán)境下的開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)有著很多的不同。不同的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)帶來(lái)了許多附加的開(kāi)發(fā)復(fù)雜性。

2.1 嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程

　　在嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中有宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的角色之分：宿主機(jī)是執(zhí)行編譯、鏈接、定址過(guò)程的計(jì)算機(jī)；目標(biāo)機(jī)指運(yùn)行嵌入式軟件的硬件

平臺(tái)。首先須把應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換成可以在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行的二進(jìn)制代碼。這一過(guò)程包含三個(gè)步驟：編譯、鏈接、定址。編譯過(guò)程由交*編譯器

實(shí)現(xiàn)。所謂交*編譯器就是運(yùn)行在一個(gè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)上并為另一個(gè)平臺(tái)產(chǎn)生代碼的編譯器。常用的交*編譯器有GNU C/C++（gcc）。編譯過(guò)

程產(chǎn)生的所有目標(biāo)文件被鏈接成一個(gè)目標(biāo)文件，稱(chēng)為鏈接過(guò)程。定址過(guò)程會(huì)把物理存儲(chǔ)器地址指定給目標(biāo)文件的每個(gè)相對(duì)偏移處。該過(guò)程

生成的文件就是可以在嵌入式平臺(tái)上執(zhí)行的二進(jìn)制文件。

　　嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中另一個(gè)重要的步驟是調(diào)試目標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用程序。嵌入式調(diào)試采用交*調(diào)試器，一般采用宿主機(jī)-目標(biāo)機(jī)的調(diào)試方式，

它們之間由串行口線或以太網(wǎng)或BDM線相連。交*調(diào)試有任務(wù)級(jí)、源碼級(jí)和匯編級(jí)的調(diào)試，調(diào)試時(shí)需將宿主機(jī)上的應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核

下載到目標(biāo)機(jī)的RAM中或直接燒錄到目標(biāo)機(jī)的ROM中。目標(biāo)監(jiān)控器是調(diào)試器對(duì)目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序進(jìn)行控制的代理（Debugger Agent），

事先被固化在目標(biāo)機(jī)的Flash、ROM中，在目標(biāo)機(jī)上電后自動(dòng)啟動(dòng)，并等待宿主機(jī)方調(diào)試器發(fā)來(lái)的命令，配合調(diào)試器完成應(yīng)用程序的下載、

運(yùn)行和基本的調(diào)試功能，將調(diào)試信息返回給宿主機(jī)。

2.2 向嵌入式平臺(tái)移植軟件 

　　大部分嵌入式開(kāi)發(fā)人員選用的軟件開(kāi)發(fā)模式是先在PC機(jī)上編寫(xiě)軟件，再進(jìn)行軟件的移植工作。在PC機(jī)上編寫(xiě)軟件時(shí)，要注意軟件的可

移植性，選用具有較高移植性的編程語(yǔ)言（如C語(yǔ)言），盡量少調(diào)用操作系統(tǒng)函數(shù)，注意屏蔽不同硬件平臺(tái)帶來(lái)的字節(jié)順序、字節(jié)對(duì)齊等

問(wèn)題。以下是我們?cè)谝浦矃f(xié)議棧過(guò)程中的一些體會(huì)。

2.2.1 字節(jié)順序

　　字節(jié)順序是指占內(nèi)存多于一個(gè)字節(jié)類(lèi)型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放順序，通常有小端、大端兩種字節(jié)順序。小端字節(jié)序指低字節(jié)數(shù)據(jù)存放

在內(nèi)存低地址處，高字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存高地址處；大端字節(jié)序是高字節(jié)數(shù)據(jù)存放在低地址處，低字節(jié)數(shù)據(jù)存放在高地址處。基于X86平臺(tái)

的PC機(jī)是小端字節(jié)序的，而有的嵌入式平臺(tái)則是大端字節(jié)序的。因而對(duì)int、uint16、uint32等多于1字節(jié)類(lèi)型的數(shù)據(jù)，在這些嵌入式平臺(tái)

上應(yīng)該變換其存儲(chǔ)順序。通常我們認(rèn)為，在空中傳輸?shù)淖止?jié)的順序即網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)順序，考慮到與協(xié)議的一致以及與同類(lèi)其它平臺(tái)產(chǎn)

品的互通，在程序中發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，將主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，收數(shù)據(jù)包處將網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為主機(jī)字節(jié)序。

2.2.2 字節(jié)對(duì)齊

　　有的嵌入式處理器的尋址方式?jīng)Q定了在內(nèi)存中占2字節(jié)的int16、uint16等類(lèi)型數(shù)據(jù)只能存放在偶數(shù)內(nèi)存地址處，占4字節(jié)的int32 、

uint32 等類(lèi)型數(shù)據(jù)只能存放在4的整數(shù)倍的內(nèi)存地址處；占8字節(jié)的類(lèi)型數(shù)據(jù)只能存放在8的整數(shù)倍的內(nèi)存地址處；而在內(nèi)存中只占1字節(jié)的

類(lèi)型數(shù)據(jù)可以存放在任意地址處。由于這些限制，在這些平臺(tái)上編程時(shí)有很大的不同。首先，結(jié)構(gòu)體成員之間會(huì)有空洞，比如這樣一個(gè)結(jié)

構(gòu)：

typedef struct test{
char a;
uint16 b;
}TEST

　　結(jié)構(gòu)TEST在單字節(jié)對(duì)齊的平臺(tái)上占內(nèi)存三個(gè)字節(jié)，而在以上所述的嵌入式平臺(tái)上有可能占三個(gè)或四個(gè)字節(jié)，視成員a的存儲(chǔ)地址而定。

當(dāng)a存儲(chǔ)地址為偶數(shù)時(shí)，該結(jié)構(gòu)占四個(gè)字節(jié)，在a與b之間存在一個(gè)字節(jié)的空洞。對(duì)于通信雙方都是對(duì)結(jié)構(gòu)成員操作的，這種情況不會(huì)出錯(cuò)，

但如果有一方是逐字節(jié)讀取內(nèi)容的（通信協(xié)議大都如此），就會(huì)錯(cuò)誤地讀到其它字節(jié)的內(nèi)容。其次，若對(duì)內(nèi)存中數(shù)據(jù)以強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換的方

式讀取，字節(jié)對(duì)齊的不同會(huì)引起數(shù)據(jù)讀取的錯(cuò)誤。因?yàn)榧偃缰羔樦冈诨鶖?shù)內(nèi)存地址處，我們想取得占內(nèi)存兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存放在uint16型

的變量中，強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換的結(jié)果是取得了該指針?biāo)�指地址與前一地址處的數(shù)據(jù)，并沒(méi)有按照我們的愿望取該指針?biāo)�指地址與后一地址處的

數(shù)據(jù)，這樣就導(dǎo)致了數(shù)據(jù)讀取的錯(cuò)誤。

　　解決字節(jié)對(duì)齊有許多方法，比如可以在GCC的項(xiàng)目管理文件MakeFile中增加編譯選項(xiàng)--pack-struct；但這種方法只能去除結(jié)構(gòu)中的空

洞，并不能解決強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換引起的錯(cuò)誤。為了增強(qiáng)軟件的可移植性以及和同類(lèi)其它平臺(tái)產(chǎn)品的互通性，我們?cè)谑諗?shù)據(jù)包處增加了拆包的

函數(shù)，發(fā)數(shù)據(jù)包處增加了組包的函數(shù)。這兩個(gè)函數(shù)解決了字節(jié)序的問(wèn)題，也解決了字節(jié)對(duì)齊的問(wèn)題。即組包時(shí)根據(jù)參數(shù)中的格式字符串將

內(nèi)存中的不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的某段數(shù)據(jù)放在指定地址處，組成包發(fā)給下層；拆包時(shí)，根據(jù)參數(shù)中的格式字符串將收到的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存放在不

同類(lèi)型的變量或結(jié)構(gòu)成員中。在函數(shù)中針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型作不同的處理。

2.2.3 位 段

　　由于位段的空間分配方向因硬件平臺(tái)的不同而不同，對(duì)X86平臺(tái)，位段是從右向左分配的；而一些嵌入式平臺(tái)，位段是從左向右分配

的。分配順序的不同導(dǎo)致了數(shù)據(jù)存取的錯(cuò)誤。解決這一問(wèn)題的一種方法是采用條件編譯的方式，針對(duì)不同的平臺(tái)定義順序不同的位段；

也可以在前面所述的兩個(gè)函數(shù)中加上對(duì)位段的處理。

2.2.4 代碼優(yōu)化

　　嵌入式系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用軟件的質(zhì)量要求更高，因而在嵌入式開(kāi)發(fā)中尤其須注意對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，盡可能地提高代碼的效率，減少代碼的大

小。雖然現(xiàn)代C和C++編譯器都提供了一定程度的代碼優(yōu)化，但大部分由編譯器執(zhí)行的優(yōu)化技術(shù)僅涉及執(zhí)行速度和代碼大小的平衡，不可能

使程序既快又小，因而必須在編寫(xiě)嵌入式軟件時(shí)采取必要的措施。 

（1）提高代碼的效率

　　①switch-case 語(yǔ)句。在程序中經(jīng)常會(huì)使用switch-case語(yǔ)句，每一個(gè)由機(jī)器語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的測(cè)試和跳轉(zhuǎn)僅僅是為了決定下一步要做什么，

就浪費(fèi)了處理器時(shí)間。為了提高速度，可以把具體的情況按照它們發(fā)生的相對(duì)頻率排序。即把最可能發(fā)生的情況放在第一，最不可能發(fā)生

的情況放在最后，這樣會(huì)減少平均的代碼執(zhí)行時(shí)間。

　　② 全局變量。使用全局變量比向函數(shù)傳遞參數(shù)更加有效率，這樣做去除了函數(shù)調(diào)用前參數(shù)入棧和函數(shù)完成后參數(shù)出棧的需要。當(dāng)然，

使用全局變量會(huì)對(duì)程序有一些負(fù)作用。

（2）減小代碼的大小 

　　嵌入式系統(tǒng)編程應(yīng)避免使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)例程，因?yàn)楹芏啻蟮膸?kù)例程設(shè)法處理所有可能的情況，所以占用了龐大的內(nèi)存空間，因而應(yīng)盡可能

地減少使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)例程。

（3）避免內(nèi)存泄漏

　　用戶內(nèi)存空間（堆）為RAM中全局?jǐn)?shù)據(jù)和任務(wù)堆棧空間都分配后的剩余空間，為了使程序能有足夠的內(nèi)存運(yùn)行，必須在申請(qǐng)的內(nèi)存不用

后及時(shí)地將其釋放，以確保再次申請(qǐng)時(shí)能有空間。如果程序中存在內(nèi)存泄漏（即申請(qǐng)內(nèi)存后沒(méi)有及時(shí)釋放）的情況，程序最終會(huì)因?yàn)闆](méi)有

足夠的內(nèi)存空間而無(wú)法運(yùn)行。

3 嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用

　　嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景是非常廣泛的，人們將會(huì)無(wú)時(shí)無(wú)處不接觸到嵌入式產(chǎn)品，從家里的洗衣機(jī)、電冰箱，到作為交通工具的自行車(chē)、

小汽車(chē)，到辦公室里的遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)等等。特別是以藍(lán)牙為代表的小范圍無(wú)線接入?yún)f(xié)議的出現(xiàn)，使嵌入式無(wú)線電的概念悄然興起。當(dāng)嵌入

式的無(wú)線電芯片的價(jià)格可被接受時(shí)，它的應(yīng)用可能會(huì)無(wú)所不在。在家中、辦公室、公共場(chǎng)所，人們可能會(huì)使用數(shù)十片甚至更多這樣的嵌入

式無(wú)線電芯片，將一些電子信息設(shè)備甚至電氣設(shè)備構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；在車(chē)上、旅途中，人們利用這樣的嵌入式無(wú)線電芯片可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公、

遠(yuǎn)程遙控，真正實(shí)現(xiàn)把網(wǎng)絡(luò)隨身攜帶。下面介紹幾種具體的應(yīng)用。 

（1）嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)

　　所謂的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)是支持移動(dòng)計(jì)算的數(shù)據(jù)庫(kù)，有兩層含義：① 用戶在移動(dòng)的過(guò)程中可以聯(lián)機(jī)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)資源。② 用戶可以帶