1.1    嵌入式系统概述

ARM在高校的嵌人式教学中占有举足轻重的地位，2002年以来国内各大高校都陆续建设了嵌入式实验室，从早期嵌入式ARM7处理器开始，嵌入式教学设备也根据产业的发展更新换代。传统嵌入式教学一直围绕ARM9处理器为主流体系架构，在此基础上嵌入式接口技术、嵌入式Linux操作系统、嵌入式WinCE操作系统都得到了很好的发展。但是从2009年3G移动互联网、无线传感物联网的蓬勃兴起，使得ARM处理器架构出现了重大革新，嵌入式ARM进入到了Cortex阶段，为适应电子技术产业的迅猛发展，在如何更好更快地培养人才等方面，高校的嵌入式教学也掀起了探索创新的热潮。

Cortex系列是ARM公司最新的ARM内核，采用ARMv7架构，为各种不同性能需求的应用提供了一整套完整的优化解决方案。该系列的技术划分完全针对不同的市场应用和性能需求，目前ARM Cortex定义了三个系列。

Cortex-A系列：针对复杂OS和应用程序的应用处理器，用于上网本、手机（如iPhone）。支持ARM、Thumb和Thumb-2指令集，强调高性能与合理的功耗，存储器管理支持虚拟地址。

Cortex-R系列：针对实时系统的嵌入式处理器，如汽车刹车控制等。支持ARM、Thumb和Thumb-2指令集，强调实时性，存储器管理只支持物理地址。

Cortex-M系列：针对价格敏感应用领域的嵌入式处理器，主要应用于工控领域如汽车控制系统和各种大型家电等，只支持Thumb-2指令集，强调操作的确定性，以及性能、功耗和价格的平衡。

嵌入式与移动互联网

以Android操作系统为主体的移动互联网产业最近几年来蓬勃发展，作为嵌入式的上层应用体现，将在整个嵌入式开发环节中需求比重最大。同时作为传统Linux+QT或者WinCE的一种更替，Android移动互联网应用开发成为当前嵌入式应用层的主流平台。

嵌入式与智慧物联网

简单的来说嵌入式作为一门工具，而物联网则是该工具展示的平台。物联网为嵌入式带来了巨大的市场机会，针对物联网智能设备的开发将成为嵌入式学科内容中的重点课题。

嵌入式与开源硬件

开源硬件平台为嵌入式开发带来了便捷，它采用硬件低成本、软硬件开源、开发工具免费等多种方式降低了嵌入式开发成本和难度。围绕开源硬件平台，我们可以获得大量低成本的硬件外设进行项目的构建，避免了硬件重新设计的开销。其中物联网智能设备即可以通过开源硬件快速开发。

嵌入式与智云中间件

物联网与移动互联网的碰撞，需要一个良好的中间件支撑，同时结合云计算大数据分析存储技术，嵌入式系统层可以提供协议的转换和数据的解析处理功能。

实验室方案框架说明：

1）智云嵌入式系统囊括了嵌入式学科的三个技术方面：嵌入式接口技术、嵌入式操作系统、嵌入式应用开发，从当前行业需求来分类，分别对应智慧物联网（狭义物联网的概念，偏重于接口技术及无线传感网络）、智云中间件（嵌入式操作系统及相关应用）、移动互联网（嵌入式应用）。

2）智慧物联网：针对于嵌入式微控制系统的开发，主要包含三个知识点：微控制器

接口技术、微控制器操作系统、无线传感网络技术：

微控制器接口技术：经久不衰的核心技术，包括：微机原理、单片机接口、ARM接口、传感器接口等，培养学生熟练使用嵌入式开发工具比如IAR/Keil进行程序的在线开发和调试，通过阅读芯片数据手册掌握寄存器、常用接口、总线等硬件编程。物联网应用技术的延伸则学习各种传感器的原理、RFID射频技术的原理，及与微控制器之间的结合。

微控制器操作系统：掌握一门开源的轻量级操作系统，比如Contiki，了解操作系统特性，掌握多任务、多线程、进程、事件、TCP/IP等技术。

无线传感网络技术：由物联网延伸而来的新技术，掌握Zigbee无线传感网技术和6LoWPAN下一代IPv6无线传感网技术，了解各种无线通信技术原理：Zigbee/Wi-Fi/Bluetooth/IPv6，能够设计智能无线微控制器设备及相关编程开发调试技术。

3）智云中间件：针对于嵌入式操作系统的开发，主要包含三个知识点：嵌入式Linux操作系统、M2M物联网技术、大数据：

嵌入式Linux操作系统：主要学习嵌入式操作系统相关知识，包括嵌入式Linux系统裁剪移植、驱动开发、Shell编程等，同时掌握基本的Linux应用开发，比如IO编程、多线程、进程通信、信号量、网络编程、BOA服务器、SQLite数据库等。

M2M物联网技术：主要学习多网络协议数据交换技术，实现传感网络与电信互联网的数据交换。包括Linux网络编程、多网络协议解析、网络路由技术、IPv4/IPv6技术、MQTT服务器技术、3G/Wi-Fi技术、服务器技术、网络加密、信息安全等。

大数据：学习云计算与大数据技术，了解嵌入式与大数据技术的交叉融合。

4）移动互联网：嵌入式系统的应用层，掌握基于Android技术为代表的移动互联网应用开发。

5）开源硬件：典型的嵌入式开发，包含以微控制器系统为代表的arduino套件和嵌入式操作系统为代表的raspberry pi套件，旨在提供最简易化的开发工具及编程方法，使得非专业人士也能快速开发出嵌入式相关应用项目。

ZDroid-s4412xA10 Cortex-A9智云嵌入式应用平台是中智讯主推的一款面向嵌入式高端教学的实验平台，该平台国内首创采用Samsung ARM Cortex-A9 Exynos4412四核处理器，搭载嵌入式Linux-3.0/Android-4.4操作系统，10.1寸高清电容触摸IPS真彩液晶屏，同时外设配置各种嵌入式/移动互联网模块：3G/4G/GPRS/GSM、GPS/北斗、Wi-Fi、Bluetooth 4.0、NFC、Zigbee、IPv6等，整体实验箱布局合理，预留大量的扩展接口便于外设硬件的升级，能够满足嵌入式接口、嵌入式操作系统、智云中间件、移动互联网、物联网应用等学科技术的学习。

Exynos4412的特性为：Quad Core、WXGA resolution、1080pHD TV display through out HDMI、ISP supports、USB Host & Device2.0、HSIC interface、LPDDR2 Package on Package。内建32/32KB数据/指令一级缓存, 1MB的二级缓存。GPU采用的是Mali 400MP四核心图形处理器, 支持2D/3D图形加速。内建HDMI1.4(3D feature)兼容HDCP 1.1和DVI 1.0。内部的MFC支持MPEG-2/4、H.263、H.264等的编解码和VC1的解码。硬件编解码器实现视频会议和数字电视。该芯片采用了最新的32nm HKMG的先进工艺制程。

 ZDroid-s4412xA10实验平台主要软件特性如下：

ZDroid-s4412xA10实验平台主要软件特性如下：

    支持Android下九轴传感器驱动应用（加速度、陀螺仪、地磁），能够完成相关应用开发；

•     提供Android下数字摄像头拍照、录像功能，模拟摄像头信号接入，PAL电视模拟信号接入；

•     提供Android下HDMI音视频输出，最高可达1080P；

•     提供ardunio IDE开发环境下对Linux应用的在线调试开发，支持Windows下Linux应用编程；

•     支持软件开关机按钮，带休眠唤醒功能；

•     提供大量的嵌入式/移动互联网开发教学案例：无线点菜系统、数字校园系统、GPS车载定位系统、3G远程视频传输系统、智能家居系统、智能医疗系统；

•     提供Windows/Linux下一键刷机软件，选择需要更新的镜像文件即可快速进行USB线缆刷机，支持Uboot参数修改配置，EMMC或外置SD卡刷机可选；

•     选配ARM Cortex-M3协处理器模块，支持ARM双U嵌入式系统开发（M3实现ARM接口技术课程学习，A9提供ARM嵌入式操作系统课程学习），提供实验指导书及实验例程。

ZDroid-s4412xA10实验平台选配应用模块如下：

1.1    产品特色功能

围绕高校嵌入式教学，立志做最好的教学实验平台，ZDroid-s4412xA10实验平台具备以下特色功

1.1.1  嵌入式软硬件的巨大革新

ZDroid-s4412xA10在硬件上采用最先进的Samsung Cortex-A9四核处理器，主频1.5GHz，内存1GB，Flash 4GB，实验平台集成丰富的应用接口及行业模块：3G、GPS、蓝牙、WI-FI、摄像头......国内首创多点触摸式电容触摸屏，屏幕分辨率达到了1024*600，真正做到“一机在手，十年无忧！”。

ZDroid-s4412xA10在软件上选用主流的嵌入式软件平台ANDROID（随着Google推出ANDROID系统，嵌入式领域将一改以往的混乱局面，开始走向标准化/平台化路线，而ANDROID将成为嵌入式平台的标准操作系统），并独家升级到KitKat（4.4）版本，各种板载硬件及扩展外设都得到了很好的支持。

ZDroid-s4412xA10板载提供丰富的扩展接口：集成USB2.0 HUB，输出8路USB通道，其中4路独立USB HOST接口（用于各种USB设备项目的教学拓展），1路USB OTG接口（Mini USB接口），4路输出TTL RS232串口（DB9公头，用于各种串口设备项目的教学拓展），2路高速SD卡（一路作为启动卡，一路作为存储卡），可以支持达32GB，1个Mini HDMI（支持音视频输出），1个DM9000以太网，1个RJ11九轴传感器的接口，1个IrDA红外遥控接收器（可进行机顶盒项目开发）。提供四组40PIN应用扩展接口，包含以下信号：3路USB、3路串口、1路SPI、1路IIC、8个GPIO（可用于中断），5V/3.3V

电源。提供2组12PIN移动互联网传感器接口，可外接：光感传感器、距离感应传感器、磁场感应传感器、运动感测传感器。提供1组12PIN工业模块接线端子，包含IIC、RS485、ADC、GPIO等。

ZDroid-s4412xA10标准搭配10.1高清寸多点触控电容屏（分辨率达到了1024*600），板载集成标准电脑全键盘，同时可以选配集成众多互联网应用模块：3G WCDMA（MW100G）通信模块（支持语音通话、短信、上网等功能，同时可更换3G CDMA20000/3G TD-SCDMA通信模块），无线协调器模块（包含一个STM32F103主控制芯片，可选择TI CC2530 zigbee射频板、ST STM32W108射频板、透传WI-FI射频板、透传WI-FI射频板），无线WI-FI模块，无线蓝牙模块，GPS/北斗位置定位模块，NFC移动支付模块，高清模拟货CMOS数字摄像头模块。

1.1.1  嵌入式智云中间件服务

物联网作为传统嵌入式技术的一种延伸，通过无线传感网络技术、M2M数据交换技术、移动互联网应用技术，真正意义上将嵌入式系统从底层接口技术、Linux系统中间件到嵌入式项目应用紧密的结合在一起，而作为数据交换的核心枢纽，Linux系统中间件将成为一个复杂的需要重点学习的内容。

ZDroid-s4412xA10实验平台内置智云中间件服务，为用户提供了一个迅速实现物联网延伸到互联网的Linux系统中间件。无需繁琐的编程和开发，用户可以快速的将硬件传感设备连接到智云云服务平台，并在该平台上存储、查询和分析的传感数据。智云中间件服务可以为用户完成海量数据的存储和处理，基于开放的API接口就可以很轻松的完成远程对硬件传感设备的采集和控制，而且不需要额外增加外网服务器，是真正将封闭的实验室成果完整的展现到公开的互联网中。智云中间件服务具备以下特点：

l  提供终生使用的智云云存储服务器，可以将用户数据采用服务器集群进行管理，多处备份，数据丢失概率小于0.1%；

l  编程接口操作方便，用户通过绑定ID和Key，即可完成与设备与智云云存储服务器，Web Service端与应用之间的数据处理；

l  两次实时数据上传时间最小时间间隔仅为3秒，最大限度满足用户的各种数据存储需求；

l  可以使用http或socket进行数据上传、获取用户数据，交互形式可以灵活选择json，xml，cvs；

l  数据采用曲线展示，形象直观，便于分析，同时绘制曲线采用了HTML5中的最新特性SVG(可伸缩矢量图形)，图片在放大或改变尺寸时可保持图像质量无损失，同时能增强与用户的交互性，提高用户体验；

l  提供后台数据服务管理，用户可以完全自主添加、管理数据通道，同时可以控制展示页面的曲线类型，数据显示的单位，传感器的名称等。

1.1.1  嵌入式创新IDE开发模式

ZDroid-s4412xA10实验平台板载提供Arduino扩展接口，可通过Arduino shields扩展模块接入各种嵌入式外设。同时在免费的Arduino IDE环境下嵌入Cortex-A9的Linux调试支持，可以在Windows下方便的进行Linux应用开发，仅通过USB线缆即可完成在线的程序下载调试及运行。ZDroid-s4412xA10实验平台针对Arduino外设：I2C、SPI、ADC、传感器、执行器、电机等，提供超过100个基于Linux的arduino示例。

1.1.1  嵌入式白盒软件测试

ZDroid-s4412xA10能够提供专业的Android白盒单元测试系统工具（AEP自动化代码级的测试工具，能实时监测软件开发中的错误），实验室能完成Android技术开发的软件测试，能开展相关测试课程：

1）AEP自动化代码级的测试工具，能实时监测软件开发中的错误；

2）完整的JAVA集成测试工具套件，开发者/测试者通过其内建编码规范指南/规则和自动生成的测试用例可以使静态代码分析，单元测试以及回归测试。它还能够在单个路径中扫描以及测试类/文件/目录；测试失败以及编码标准冲突会通过一个图形界面（GUI）报告出来以便用户评估并进行相应修改；

3）集成850多条java专家的开发规则，自动纠正违反超过250多个编码规范的错误。自动实现代码基本错误的预防，从而大大节约成本，提高软件质量和开发效率；

4）允许通过图形方式或自动创建方式来自定义符合自己要求的规则；

5）BugDetective：分析代码路径，模拟执行所有路径，找到各种潜在的严重错误，并把整个发生错误的路径报告出来。能够在静态代码阶段高速地找到程序的运行时错误，比如 Null pointer, Resource Leak，使用未初始化的变量和SQL语句异常等等，节省发现运行时错误的时间和人力成本；

6）自动执行单元测试，包括：白盒测试，黑盒测试和回归测试；

7

1.1.1  车载3G无线视频监控系统

该系统实现物联网应用中大容量数据的网络传输与处理方法。可以开展物联网中大容量视频数据采集与H263/H264等格式压缩编解码传输处理开发实验（大容量数据的压缩与编解码）；物联网中网络传输与融合技术的开发实验（如何利用3G、WI-FI等接入互联网并进行数据收发编程）、物联网中的终端应用开发方法（如何进行手机端、PC端等监控软件的实现方法等）

1.1    产品课程建设

ZDroid-s4412xA10 Cortex-A9

...................

详情请登录中智讯（武汉）科技有限公司官网，欢迎致电垂询！