它程序的運行異常；因而，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員對軟件中的一些內(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上直接運行，也可以加載到內(nèi)存中運行。Flash的運行方式，是把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫到Flash上，

系統(tǒng)啟動時從Flash的某個地址開始執(zhí)行。這種方法實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)啟動時讀取壓縮文件在內(nèi)存里解壓，然后開始執(zhí)行。這種方式相對復雜一些，但是運行速度可能更快，因為RAM的存取速率要比

Flash高。

　　由于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理機制，嵌入式操作系統(tǒng)對用戶程序采用靜態(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、鏈接生成一個二進制影像文件來運行。

2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)技術(shù)

　　相對于在Windows環(huán)境下的開發(fā)應(yīng)用程序，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)有著很多的不同。不同的硬件平臺和操作系統(tǒng)帶來了許多附加的開發(fā)復雜性。

2.1 嵌入式開發(fā)過程

　　在嵌入式開發(fā)過程中有宿主機和目標機的角色之分：宿主機是執(zhí)行編譯、鏈接、定址過程的計算機；目標機指運行嵌入式軟件的硬件

平臺。首先須把應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換成可以在目標機上運行的二進制代碼。這一過程包含三個步驟：編譯、鏈接、定址。編譯過程由交*編譯器

實現(xiàn)。所謂交*編譯器就是運行在一個計算機平臺上并為另一個平臺產(chǎn)生代碼的編譯器。常用的交*編譯器有GNU C/C++（gcc）。編譯過

程產(chǎn)生的所有目標文件被鏈接成一個目標文件，稱為鏈接過程。定址過程會把物理存儲器地址指定給目標文件的每個相對偏移處。該過程

生成的文件就是可以在嵌入式平臺上執(zhí)行的二進制文件。

　　嵌入式開發(fā)過程中另一個重要的步驟是調(diào)試目標機上的應(yīng)用程序。嵌入式調(diào)試采用交*調(diào)試器，一般采用宿主機-目標機的調(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、源碼級和匯編級的調(diào)試，調(diào)試時需將宿主機上的應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核

下載到目標機的RAM中或直接燒錄到目標機的ROM中。目標監(jiān)控器是調(diào)試器對目標機上運行的應(yīng)用程序進行控制的代理（Debugger Agent），

事先被固化在目標機的Flash、ROM中，在目標機上電后自動啟動，并等待宿主機方調(diào)試器發(fā)來的命令，配合調(diào)試器完成應(yīng)用程序的下載、

運行和基本的調(diào)試功能，將調(diào)試信息返回給宿主機。

2.2 向嵌入式平臺移植軟件 

　　大部分嵌入式開發(fā)人員選用的軟件開發(fā)模式是先在PC機上編寫軟件，再進行軟件的移植工作。在PC機上編寫軟件時，要注意軟件的可

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

問題。以下是我們在移植協(xié)議棧過程中的一些體會。

2.2.1 字節(jié)順序

　　字節(jié)順序是指占內(nèi)存多于一個字節(jié)類型的數(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

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

上應(yīng)該變換其存儲順序。通常我們認為，在空中傳輸?shù)淖止?jié)的順序即網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序為標準順序，考慮到與協(xié)議的一致以及與同類其它平臺產(chǎn)

品的互通，在程序中發(fā)數(shù)據(jù)包時，將主機字節(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)換為主機字節(jié)序。

2.2.2 字節(jié)對齊

　　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，在這些平臺上編程時有很大的不同。首先，結(jié)構(gòu)體成員之間會有空洞，比如這樣一個結(jié)

構(gòu)：

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

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

當a存儲地址為偶數(shù)時，該結(jié)構(gòu)占四個字節(jié)，在a與b之間存在一個字節(jié)的空洞。對于通信雙方都是對結(jié)構(gòu)成員操作的，這種情況不會出錯，

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），就會錯誤地讀到其它字節(jié)的內(nèi)容。其次，若對內(nèi)存中數(shù)據(jù)以強制類型轉(zhuǎn)換的方

式讀取，字節(jié)對齊的不同會引起數(shù)據(jù)讀取的錯誤。因為假如指針指在基數(shù)內(nèi)存地址處，我們想取得占內(nèi)存兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)存放在uint16型

的變量中，強制類型轉(zhuǎn)換的結(jié)果是取得了該指針所指地址與前一地址處的數(shù)據(jù)，并沒有按照我們的愿望取該指針所指地址與后一地址處的

數(shù)據(jù)，這樣就導致了數(shù)據(jù)讀取的錯誤。

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

洞，并不能解決強制類型轉(zhuǎn)換引起的錯誤。為了增強軟件的可移植性以及和同類其它平臺產(chǎn)品的互通性，我們在收數(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)。這兩個函數(shù)解決了字節(jié)序的問題，也解決了字節(jié)對齊的問題。即組包時根據(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，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

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

2.2.3 位 段

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

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

也可以在前面所述的兩個函數(shù)中加上對位段的處理。

2.2.4 代碼優(yōu)化

　　嵌入式系統(tǒng)對應(yīng)用軟件的質(zhì)量要求更高，因而在嵌入式開發(fā)中尤其須注意對代碼進行優(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，因而必須在編寫嵌入式軟件時采取必要的措施。 

（1）提高代碼的效率

　　①switch-case 語句。在程序中經(jīng)常會使用switch-case語句，每一個由機器語言實現(xiàn)的測試和跳轉(zhuǎn)僅僅是為了決定下一步要做什么，

就浪費了處理器時間。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，這樣會減少平均的代碼執(zhí)行時間。

　　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。當然，

使用全局變量會對程序有一些負作用。

（2）減小代碼的大小 

　　嵌入式系統(tǒng)編程應(yīng)避免使用標準庫例程，因為很多大的庫例程設(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

地減少使用標準庫例程。

（3）避免內(nèi)存泄漏

　　用戶內(nèi)存空間（堆）為RAM中全局數(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)存運行，必須在申請的內(nèi)存不用

后及時地將其釋放，以確保再次申請時能有空間。如果程序中存在內(nèi)存泄漏（即申請內(nèi)存后沒有及時釋放）的情況，程序最終會因為沒有

足夠的內(nèi)存空間而無法運行。

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，人們將會無時無處不接觸到嵌入式產(chǎn)品，從家里的洗衣機、電冰箱，到作為交通工具的自行車、

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

式的無線電芯片的價格可被接受時，它的應(yīng)用可能會無所不在。在家中、辦公室、公共場所，人們可能會使用數(shù)十片甚至更多這樣的嵌入

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

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

（1）嵌入式移動數(shù)據(jù)庫

　　所謂的移動數(shù)據(jù)庫是支持移動計算的數(shù)據(jù)庫，有兩層含義：① 用戶在移動的過程中可以聯(lián)機訪問數(shù)據(jù)庫資源。② 用戶可以帶