操作系统是软件产业的基础和龙头，能左右软件产业发展的方向，是世界软件产业最大的利润来源。对于后PC时代和普适计算（pervasive compung）而言，嵌入式系统无处不在，其中关键的软件核心技术包括嵌入式操作系统和网络互联中间件等。

对于想进行嵌入式系统软件开发和学习，或者想研究嵌入式Linux等操作系统和一些底层系统软件（如TCP/IP等）的研究和开发人员来说，可能存在如下几方面的问题：①经常苦于经费不足，缺少足够的硬件开发板和完善的软件开发环境；相关的书籍对一些最新软件的分析还不够全面，无法深研究和开发嵌入式软件。②高层次的软件设计和开发一般不用过多考虑底层硬件的实现细节，如果直接处于一具体的硬件环境下，在开发和研究中可能会陷入硬件的具体细节中不能自拔，而不能把精力放到高层次的软件设计和开发上。③如果硬件开发环境不太稳定（这种情况经常见到），且对身体的硬件不是很了解，则可能在排除问题上花费大量不必要的时间。

对于想了解、学习一般操作系统的实现原理、Linux/μClinux操作系统或TCP/IP等系统级软件的实现的人员，目前一般采用的方法是看书和读源代码。这是一种静态的学习方法，但效率较低，比较枯燥，缺少一种动态和亲自实践的感觉。要想深入分析和开发软件，就要动手编程，不能只是看看书，读读代码，只有通过亲手实践才能够掌握软件设计的核心内容。

SkyEye是开源软件（OpenSource Software）项目，中文名字是“天目”。SkyEye的目标是在通用的Linux和Windows平台实现一个仿真集成开发环境，模拟常见的嵌入式计算机系统；可在SkyEye上运行μClinux以及μC/OS-II等多种嵌入式操作系统和各种系统软件（如TCP/IP、图形子系统、文件子系统等），并可对它们进行源码级的分析和测试。SkyEye的推出具有下面三方面的意义。

①通过SkyEye仿真集成环境可以很方便地进入嵌入式系统软件学习和开发的广阔天地中。尤其对于缺少嵌入式硬件开发环境和软件开发环境的用户来说，它将是一个非常有效的学习工具和开发手段，因为SkyEye的整个软件系统都是Open Source的，且基于GPL协议（μC/OS-II除外）。因此，如果要学习Linux操作系统或者进行嵌入式系统开发，但苦于没有硬件支持，SkyEye仿真环境软件是一个很好的选择！

②如果想研究与具体硬件无关的系统软件（如TCP/IP协议栈等），采用SkyEye可以有效地提高工作效率，因为你可以直接在μCOS-II和μClinux for SkyEye上进行开发和调试，而与具体硬件打交道的各种Driver已经存在，且有源码级调试环境，只需关心高层的逻辑设计和实现就可以了。

③SkyEye本身作为一个开放式的项目体系，可以划分为多个独立的子项目系统。通过参与SkyEye的各个子项目，与大家共同交流、协议，可以进一步学习、分析、精通Linux内核，掌握ARM嵌入式CPU编程。

在32位嵌入式CPU领域中，ARM系列CPU所占比例相当大，而ARM7TDMI是其中使用最广泛的CPU之一，因此，SkyEye首先选择了ARM7TDMI作为仿真的目标CPU。目前，SkyEye上可运行并进行源码级调试的有μClinux、μC/OS-II操作系统和LwIP（一个著名的嵌入式TCP/IP实现）、ARM Linux等系统软件。SkyEye可用于学习、分析、开发这些系统软件，了解ARM嵌入式CPU编程，而这一切都可在一个集成环境中完成。如果能够改进SkyEye本身，则大家对ARM、8019Ethernet网络芯片等硬件的了解也会更深入。

SkyEye并不能完全取代开发板等硬件的功能，但通过它可以比较容易地进入到嵌入式软件开发的广阔天地中。由于SkyEye建立在GDB基础之上，使用者可以方便地使用GDB提供的各种调试手段对SkyEye仿真系统上的软件进行源码级的调试，还可以进行各种分析，如执行点分析、程序执行覆盖度分析等。由于SkyEye提供了源代码和相关文档，有经验的用户完全可以修改和扩展SkyEye来满足自已的需求。

①用户接口模块：包括命令行用户界面和图形用户界面，及时处理用户的输入命令，并把相关调试数据输出给用户。

②符号处理模块：主要处理执行文件的头信息，解释执行文件中嵌的debuger调试信息，管理符号表，解析源代码表达式，定位源代码中的语句位置和机器码的位置关系等。

③目标控制模块：主要完成执行控制（如执行断程序，设置中断条件等），程序栈结构分析，对具体目标硬件的控制（如本地调试、远程调试和仿真调试的控制）。

④目标仿真模块：主要是模仿计算机系统中的主要硬件（包括CPU、内存和各种硬件外设等）的执行，对执行文件的机器指令进行解释，并仿真执行每一条机器指令，产生相应的硬件响应。

管理单元，是用来管理虚拟内存系统的操作。MMU的两具主要功能是：*将虚地址转换成物理地址；

）。TLB表中保存的是虚地址及其对应的物理地址、权限、域和映射类型。当CPU对一虚拟地址进行存取时，首先搜索TLB表以查找对应的物理地址等信息。如果没有查到，则进行查找Translation Table，称为TTW（Translation Table Walk）。经过TTW后，将查到的信息保存到TLB，然后根据TLB表项的物理地址进行读写。MMU/Cache的仿线T处理器的体系结构进行的。ARM720T可以看成ARM7TDMI加上MMU/Cache模块，主要是仿真控制MMU/Cache的寄存器结构、TLB结构、Cache结构、Translation Table Walk的控制逻辑以及在此基础上内存的读取操作。

网络芯片，支持8位数据通路，仿真实现了远程DMA信道和本地DMA信道两个部分。本地DMA完成控制器与仿真网络的数据交换，主处理器（Host）收发数据只需对远程DMA操作。当主处理器要向以太网络发送数据时，先将一帧（frame）数据经过远程DMA信道，送到以太网络控制器中发送缓存（Ring Buffer），然后发出传送命令。以太网络控制器在送出前一帧的数据后，继布完成此帧的发送。以太网络控制器接收到的数据通过MAC比较后，由FIFO存到接收缓冲区，收满1帧后，以中断或缓存器标志的方式通知主处理器。为了有效支持网络仿真，SkyEye还设计了一个虚拟HUB-vnet，可以在一台Host主机上支持多个在SkyEye上运行的OS实例进行网络的通信互联，从而更有助于针对网络方面的开发和研究。

μClinux是应用于嵌入式设备的一个Linux版本，是主要针对不带MMU的CPU而设计的Linux系统。ΜClinux系统对于内存的访问地址都是实际的物理地址。操作系统对内存空间没有保护（这实际上是很多嵌入式系统的特点），各个进程实际上共享一个运行空间（没有独立的地址转换表）。目前，SkyEye上可以运行μClinux的2003年最新版本。

AT91X40开发板的仿真环境，在它上面可以移植各种适合地嵌入式开发应用的操作系统，将μC/OS-II移植琶SkyEye上是我们对此做的又一次尝试。ΜC/OS-II是一个简单、高效的嵌入式实时操作系统内核。自从1992年以来，已经被应用到各种嵌入式系统中。目前，它可以支持x86、ARM、PowerPC、MIPS等众多体系结构，并有上百个商业应用式系统中。目前，它可以支持x86、ARM、PowerPC、MIPS等众多体系结构，并有上百个商业应用实例，其稳定性和可用性是经过实践验证的。同时，它的源代码公开，任何人都可以从ucos3.3 ARM Linux

μClinux上面有完整的TCP/IP协议栈，但缺少对SkyEye的网络仿线as）的驱动程序。我们实现的驱动程序主要包括了初始化、中断处理、接收数据包的处理、发送数据包的处理等工作，再加上SkyEye的虚拟HUB-vet的协议，使μClinux on SkyEye的多个实例之间、实例与主机之间可以进行TCP/IP通信。

μC/OS-II本身没有TCP/IP协议栈，目前的一些第三方TCP/IP支持都是完全商业化的，很少给出源代码，影响了μC/OS-II的研究和推广。通过把开放源代码的TCP/IP协议栈LwIP移植到μC/OS-Ii上来，就获得了一套可免费研究、学习的嵌入式网络软件平台。其系统示意图如图1所示。

of Computer Science）的Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。LwIP的含义是Light Weight（轻型）IP协议。LwIP可以移植到操作系统上，也可以在无操作系统的情况下独立运行。我们目前使用的是LwIP的最新稳定版V0.5.3。LwIP协议栈在设

就考虑到了将来的移植问题，因此把所有与硬件、OS、编译器相关的部分独立出来，放在/src/arch目录下。因此，LwIP在μC/OS-II上的实现就是修改这个目录下的文件，其它的文件一般不应该修改。我们在SkyEye中所仿线，所以目前实现的网络设备驱动是针对NE2000的，其它类型的网络芯片驱动可以在LwIP的网站上找到。现在LwIP已经顺利运行在μC/OS-II上了，目前可以从Host主机和SkyEye上运行的μC/OS-II+LwIP顺利进行TCP/IP的通信。

除了LwIP之外，还有很多开源的嵌入式TCP/IP协议栈。它们各有各的特点，有些功能较全面，有些占用资源出奇的少，能适合不同场合的需要，而且多接触一些不同的思路，对协议和编码能有更好的理解。其中的代表有tinyTCP、ucIP、uIP等，它们的基本思路应该都是一致的。SkyEye小组希望能有列多对TCP/IP协议栈感兴趣的人参与进来，特别是ucIP，实际上它是专门为μC/OS-II设计的。

做完LwIP的移植修改工作以后，就可以在μC/OS-II中初始化LwIP，并创建TCP或UDP任务进行测试了。值得注意的是：LwIP的初始化必须在μC/OS-II完全启动之后也就是在任务中进行，因为它的初始化用到了信号量等与OS相关的操作。

第一种是BSD API。这种API非常像BSD标准UNIX中的socket API，所以对其这样命名。它跟普通的socket API一样，是基于open-read-write-close模型的。它提供了一种标准的方法来使用LwIP协议栈。但这种API效率较低，消耗资源较多，因此不推荐使用。

第二种称为RAW API。这种API接口实际上是直接使用了LwIP协议栈中的回调函数（call back functions），从而使应用程序和协议栈代码能够更好地集成在一起，运行同一个线程即任务中。RAW API相对于普通BSD API来说，速度更快，消耗内存资源更少；唯一的缺点是编程复杂，对程序员的要求高。考虑到我们是在嵌入式设备中工作，这样的缺点是可以接受的。事实上，BSD API就是用RAW API来实现的。

C中最简单Echo协议：收到什么，就往回发同样的内容。编译运行后，用ping IP地址命令可以得到ICMP reply响应。用telnet IP地址7（登录7号端口）命令可以看到Echo Server的回显效果。说明ARP、ICMP、IP、TCP协议都已正确运行。5.2μC/OS-II只提供了操作系统内核，用户要自己添加文件处理、人机界面、网络接口等重要部分。大部分人认识OS都是从这里开始的。

由于SkyEye下的仿真串口UART已经实现了中断方式的接收（实际是从键盘接收输入）和输出（实际上是输出到终端屏幕），所以实现一个类似Bash的简化版Shell并不困难。其本质思想就是：Shell作为一个μC/OS-II下的任务，工作于内核之外，占用一个任务号。它接收用户输入的

存储到缓冲区，并回显到屏幕上，以回车键为用户输入的结束信号，随后解析用户输入的命令名称、参数，调用相应的命令函数。一直到这个命令函数运行返回，才继续Shell的人机交互界面。我们目前在μC/OS-II下实现的Shell被命名为Genie Shell。它实现了最基本的命令输入、解析参数、调用命令函数功能，以及两条示例性的命令。这个Shell的特色是采用了一些面向对象的思路来实现Shell的各种命令。Genie Shell把每个命令看成一个对象，对象的属性是命令名，而对象的方法就是命令的执行函数本身。用户输入命令及参数后，将参数传递给对象的方法并执行。要Shell中增加一条命令，就是增加一个对象，并实现这个对象的方法，以利于今后做进一步的扩充。

系统重要的输出设备，LCD屏幕用得非常广泛，因此，我们认为有必要为SkyEye加入LCD控制器设备仿真。我们使用GTK+图形函数库在Xwindow中模拟出一个LCD屏幕，这样在SkyEye上运行的OS，其LCD驱动程序会像驱动真正的LCD控制器一样发送控制命令，而SkyEye解释这些控制命令，并且应地在GTK+绘出的窗口中画不同灰度或颜色的点。这里对GTK+的使用仅限于绘制窗口和画点，因为这是LCD屏幕的最基本动作，其它所有的工作如画图、GUI的实现都应该由应用程序利用画点的功能去实现，与SkyEye本身无关。LCD的buffer

是映射到内存RAM中的。LCD屏幕的每个点对应内存中的1位或几位，各个点所对应的内存按行序连续存放。LCD上显示什么内容，完全由这块内存决定。LCD仿真控制器会根据这块内存去刷新屏幕显示，嵌入式应用开发方向刷新频率等参数要根据具体使用的LCD屏幕来决定。OS中的LCD驱动程序要往LCD屏幕上写东西，就是写这块内存。6.2 基于ARM的其它体系结构的仿线B是

，是一款应用十分广泛的嵌入式处理器。该微控制器专为以太网通信系统的集线器和路由器而设计，具有低成本和高性能的特点。S3C4510B中内置了ARM公司设计的16/32位ARM7TDMI处理器，可以执行32位的ARM指令，也可执行16位的THUMB指令，并集成了多种外围部件。目前，SkyEye仿真的体系结构还比较少，尝试对S3C4510B的仿真，一方面是使SkyEye能够支持更多的体系结构；另一方面，通过仿线B，有助于为SkyEye设计可扩展框架，使SkyEye更具通用性和模块化。Intel公司的StrongARM芯片SA1110的最高运行速度可达206MHz；其内部有强大的指令操作能力、高速缓冲能力、寄存器管理能力、读/写缓冲器能力。SA1110寄存器总线接口可与DRAM、SDRAM、

、SMROM、SRAM以及其它潜在的I/O器件共享数据信号，其寄存器与PCMCIA模块支持4个快速大同小页操作模式（FPM）、扩展数据输出（EDO）、同步DRAM、6个静态存储器、6个ROM/SDRAM等。SA1110可提供系统支持逻辑、多个串行通信通道、1个彩色/灰度LCD控制器、2个PCMCIA插槽、28个GPIO口；内部提供定时器电源管理、指令控制、复位控制、时钟产生、中断控制等功能。SA1110电源管理提供正常、空闲、睡眠三种工作状态，其内部包含六通道的DMA控制器，用于支持串行通信过程中的数据高速运行，如串行通道与外部寄存器、DRAM、SRAM、Flash、ROM等之间的通信；此外，还有1个用于支持LCD控制器工作的独立的DMA控制器SA1110，它有5个独立的串行通道，可分别执行半双工被动协议的通用串行总线（USB）通信、红外数据（IrDA）通信、多媒体通信口/同步串行口（MCP/SSP）通信等。SA1110通过指令和数据断点提供调试支持，还提供JTAG口，用于进行系统连续检查。通过对StrongARM芯片的仿真，除了有助于SkyEye设计可扩展框架外，还将推动下一步对Intel的XScale系列CPU的研究。6.3 SkyEye集成开发环境的实现集成开发环境是SkyEye的一个重要组成部分，利用它，可以直接在可视环境中编辑、编译、调试和修改OS代码，方便了软件开发和称一。由于SkyEye的用户接口是基于GDB的，所有支持GDB的集成开发环境都可以很容易地移植为SkyEye的集成开发环境。目前的Windows版本借鉴Dev-Cpp的源代码，主要与Cygwin版本的SkyEye进行通信，以进行方便的、可视化的调试。Linux版本的IDE采用的是修改过的KDevelop3.0，目前它能和SkyEye进行很好的集成，完成全以充分利用Kdevelop3.0的强大功能。

的，各仿真模块之间的接口还不够清晰，这不利于SkyEye的扩展。如果要支持更多的CPU和嵌入式环境，需要很大的工作量，而且用户也无法进行二次开发，阻碍了SkyEye的进一步推广和应用。这就需要为SkyEye设计一个可扩展框架。目前，框架的设计要集中于定义和实现CPU的内部接口，如内存接口和协议处理器接口等，以让它支持更多的CPU；下一步会为SkyEye设计虚拟外部接口，让用户可以根据自己的硬件或者应用，来定义外设的功能，并能在SkyEye上方便地仿零点和验证，从而为用户增加二次开发的功能，让SkyEye得到更广泛的应用。

7 、总结与展望经过几个月的努力，SkyEye已经有了很大的发展，各方面的工作已经按照计划有条不紊地进行着。可以说，SkyEye作为嵌入式系统的仿真环境，已经成为学习嵌入式系统十分有效的工具。同时，SkyEye在许多方面还有待手改进：一是要提高SkyEye的易用性，这就需要完善SkyEye的集成开发环境，改善其用户接口；再就是提高SkyEye的通用性，这需要SkyEye支持更多的外围设备、更多的体系结构乃至更多的CPU类型。

量子计算正日益成为物理和化学等领域的科学家以及制药，飞机和汽车行业的工业家的焦点。

基于S3C4480的μC／GUI操作系统实现嵌入式智能电镦控制系统的设计

模糊自整定PID是在PID算法的基础上，通过计算当前系统误差e和误差变化ec，利用模糊规则进行模糊推….

你好，问一个简单的问题。 我最近，在用SiMetrix研究IGBT的功耗问题时，碰到一个令我不理解的现象。 像下面这个IGBT…

一、内核源码之我见 Linux内核代码的庞大令不少人“望而生畏”，也正因为如此，使得人们对Linux的了解仅处于泛泛的层次。如果…

三相鼠笼式异步电动机的Maxwell与Simplorer联合仿真资料详细说明

本文所采用的电机是参照《Ansoft12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数….

当计算机算法AlphaZero仅靠四个小时就学会了击败基于人类专业知识的最佳国际象棋程序时，国际象棋….

依据网络的规模和所跨的地域，可以将计算机网络划分为局域网、城域网和广域网。

很多人在主板的购买会很疑惑，比起CPU显卡等硬件，主板似乎没有直接评判性能差别的参数，因此很多也不知….

初学者必知：ARM与单片机到底有啥区别？ 1、软件方面 这应该是最大的区别了。引入了操作系统。为什么引入操作系统？有什么好…

每一次前行，都有创新的力量 每一次创新，都是极致突破 我们积极探索，不断尝试，力求改变 一次又一次，….

问候语！这可能是一个非常愚蠢的问题，但我就是不明白，而且我的想法已经用完了。当我调试我的汇编程序代码MOVLW 0x10 AD…

我用GUIBuilder生成了一个.c文件，将.c文件添加到vs2013中，又在VS中新建了一个.h文件用来声明函数，操作步骤跟视频中一样…

几乎每个人都通过动感的音乐来响应音乐，无论是通过细微的脚趾敲击还是全力以赴的布吉舞。

由罗格斯(Rutgers)领导的工程师团队已开发出一种自动生产聚合物的方法，从而可以更轻松地创建旨在….

导读： 嵌入式Linux开发大体上可以分为三个部分BSP开发、系统集成、应用开发，一般公司开发会有不….

研究结果描述了考克雷尔学院电气与计算机工程系的助理教授让·安妮·Incorvia与二年级研究生Can….

据外媒报道，由欧盟委员会资助的法国半导体创企SiPearl日前宣布，已获得代号为Zeus的ARM下一….

利用两个或更多的独立LED，当今的驱动器能够控制可用于便携系统中的新潮装饰光。不仅ILED峰值电流完….

本源量子采取的路线是超导和半导体两种体系同时推进。IBM和谷歌的技术路线主要是超导，英特尔是两种路线….

本文档的主要内容详细介绍的是计算机控制技术的基础知识点说明包括了：1 计算机控制系统的概念，2 计算….

第 1 章 计算机网络原理 1.1 计算机网络概论（P1-10） 1、定义与应用计算机网络是一个将分….

现代航空器采用电传操纵系统进行飞行控制。电传操纵意味着飞控计算机输入或飞行员手动输入以电气方式传输到….

互联网全面普及，未来网络安全这块的发展空间很大的。随着物联网的不断应用，人们的生活和网络已经密不可分….

香蕉派 BPI-F2P工业级应用开发板，支持PoE网络供电功能.有RS232,RS485接口

香蕉派 BPI-F2P Sunplus 工业级芯片方案设计, 是完全按照工业级应用标准设计的开发板. 使用 Plus1(sp7021) 芯片设计，跟[…

在计算机中实现人类智能：它将有助于在计算机中创造相同的认知模式，帮助他们像人类一样行为，并采取适当的….

在肯尼亚的一个难民营中，一个少年的布隆迪男孩，一个索马里男孩和两个来自南苏丹丁卡族的女孩一起工作，制….

如今的视频监控行业正处于一个转变模式中，随着互联网普及使得IP监控摄像机需求不断增多。

兰州重离子加速器冷却存储环工程（HIRFL_CSR） 控制系统是一个由CSR 电源系统、注入引出系统….

在自动控制领域，模糊控制理论及其应用的研究取得了很大的进展，美国NeuraLogix公司推出的NLX….

基于GEME-3000主控制器和计算机视觉组件实现自动化定位系统的设计

计算机视觉的应用大致上可以分成定位、量测、识别、缺陷检测四大类，其中以定位的应用最为广泛。机器视觉系….

在自动控制领域，模糊控制理论及其应用的研究取得了很大的进展，美国NeuraLogix公司推出的NLX….

可配置处理器允许嵌入式开发人员来定制适合目标算法的处理器，使得处理器和算法能够更好地匹配。设计人员可….

如图1所示，本系统建立了一套基于PXA270嵌入式处理器技术、视频图像处理技术、车辆识别技术、GSM….

FPGA的仿真与调试在FPGA开发过程中起着至关重要的作用，也占用了FPGA开发的大部分时间。所以适当减少或简化FPGA…

2019年全球风电激增，但可持续吗?全球超过340,000台风力涡轮机产生了超过591吉瓦的电力。

我自己买了个百度云服务器来学习嵌入式使用，云服务器上有两个ip地址，一个公网的一个内网的，在服务器上配置好了nfs和tftp，自测…

城市污水管网流量在线监测系统是以流量监测仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量、自动控制技术、计算机….

嵌入式编程是物联网设备工作方式的重要组成部分。您可能需要学习C/C++并获得一些实际的电子经验，以掌….

凸优化问题经常出现在许多不同的领域。这本书是对这一主题的全面介绍，它详细地说明了如何用数值方法高效地….

矩阵的半张量积：理论与应用本书是在修订第一版的基础上增加了近期的一些进展，适合系统科学、控制理论、计….

4月22日，阿里巴巴达摩院发布了全球首个自动驾驶“混合式仿真测试平台”，官方称模拟一次极端场景只需3….

14英寸的PortégéX40-G可能是最有趣的，其动态隐私屏幕技术可缩小显示视野，因此只有正前方的….

据俄罗斯卫星通讯4月22日消息，俄罗斯远东联邦大学自然科学学院和中国科学院的科学家联合研发出能够以三….

移动即服务(MaaS)被认为是智能移动的一个关键要素，而机器人汽车技术将是智能移动的一个重要因素，它….

目前，作为监测系统核心器件的微处理器一般采用高性能单片机、数字信号处理器（DSP）等提高系统的处理速….

处理器是1款系统的心脏部分，所有功能的达成几乎都要依靠处理器，而在嵌入式系统方面，由于针对的应用层次….

人工智能是计算机学科的一个分支，自二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术（空间技术、能源技术、人….

在嵌入式系统中经常需要采集模拟信号，采集模拟信号的信号链中难免引入干扰，那么如何滤除干扰呢？今天就来个一步一步描述如何设…

首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同….

在传统的互联网中，从网络协议角度来看，其设备是无差别的。但是物联网终端设备具有众多的标识方式：二维码….

物联网正在各个市场领域中成为主流技术，我们的愿景是使Azure成为全球的计算工具，使企业能够实时了解….

在大数据和人工智能的新思维背景下，政府应急部门的信息资源数字化转型是社会发展大势所向

LED显示屏控制系统（LED Display Control System），是按照用户需求控制LE….

LED显示屏（LED display）是一种平板显示器，由一个个小的LED模块面板组成，用来显示文字….

Nlos是Altera公司推出的一款采用流水线位RISC软核处理器，并针对Alt….