海軍工程大學(xué) 王旭東

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試論嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與開(kāi)發(fā)應(yīng)用

海軍工程大學(xué) 王旭東

【摘要】隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于日常生活領(lǐng)域，且在一定程度上提高了人民整體生活水平，因而在此基礎(chǔ)上，為了達(dá)到最佳的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)狀態(tài)，要求相關(guān)專家學(xué)者在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)用領(lǐng)域研究過(guò)程中應(yīng)著重提高對(duì)此問(wèn)題的重視程度，且從軟件移植技術(shù)等應(yīng)用入手來(lái)營(yíng)造良好的系統(tǒng)可操作環(huán)節(jié)。本文從嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)分析入手，并詳細(xì)闡述了其在社會(huì)發(fā)展領(lǐng)域的具體應(yīng)用，旨在其能推動(dòng)當(dāng)前嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；開(kāi)發(fā)

0 前言

傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行模式下逐漸凸顯出控制請(qǐng)求處理效率較低等問(wèn)題影響到了整體系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成效，因而在此基礎(chǔ)上基于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的環(huán)境下應(yīng)運(yùn)用C語(yǔ)言特點(diǎn)拓展系統(tǒng)可操作性，同時(shí)在系統(tǒng)實(shí)踐開(kāi)發(fā)過(guò)程中結(jié)合人們的日常生活、工作對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行逐步完善，滿足當(dāng)代社會(huì)發(fā)展需求。以下就是對(duì)嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與開(kāi)發(fā)應(yīng)用的詳細(xì)闡述，望其能為當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)行為的有序開(kāi)展提供有利的文字參考。

1 嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)分析

1.1 處理器特點(diǎn)

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來(lái)看，嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，嵌入式微處理器在運(yùn)行過(guò)程中將電路板視為自身關(guān)鍵設(shè)備，即等同于計(jì)算機(jī)CPU系統(tǒng)。此種處理器設(shè)計(jì)模式在一定程度上節(jié)省了系統(tǒng)占用空間，就此滿足了系統(tǒng)運(yùn)行條件；第二，單片機(jī)即微系統(tǒng)控制器亦是處理器的一種設(shè)計(jì)形式，此模式下將CPU、RAM集于一體，并置入電路環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一化管理模式。如，8051單片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中即應(yīng)用了微系統(tǒng)控制器；第三，在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中為緩解離散時(shí)間信號(hào)問(wèn)題，逐步開(kāi)發(fā)了起入室DSP處理器，最終在系統(tǒng)操作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖片、FFT等的有效編輯、執(zhí)行。從以上的分析中即可看出，系統(tǒng)處理器在應(yīng)用過(guò)程中逐漸凸顯出相應(yīng)的特點(diǎn)，因而相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行操控過(guò)程中應(yīng)著重提高對(duì)此問(wèn)題的重視程度[1]。

1.2 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)程管理、設(shè)備管理功能的發(fā)揮將受到內(nèi)核層的牽制，因而在此基礎(chǔ)上，相關(guān)技術(shù)人員在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中應(yīng)深化對(duì)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的認(rèn)知，同時(shí)基于用戶進(jìn)入系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，結(jié)合內(nèi)核層功能復(fù)雜、占用空間大等特性對(duì)任務(wù)進(jìn)行調(diào)度處理，最終由此滿足用戶需求。此外，隨著人們生活水平的不斷提高，其對(duì)嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理等功能的發(fā)揮提出了更高的要求，因而在此基礎(chǔ)上，當(dāng)代嵌入式系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中逐漸凸顯出了裁剪便捷的優(yōu)勢(shì)，繼而提升了整體系統(tǒng)運(yùn)作效率，并穩(wěn)固了自身在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的地位[2]。

1.3 內(nèi)核加載特點(diǎn)

在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)核加載特點(diǎn)首先體現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)核可在Flash、內(nèi)存環(huán)境下運(yùn)行。同時(shí)基于Flash運(yùn)行模式下，內(nèi)核可對(duì)界面中的映象進(jìn)行執(zhí)行，繼而由此滿足系統(tǒng)加載條件。而內(nèi)存加載環(huán)境與Flash加載模式間存在著一定的差異性，即嵌入式系統(tǒng)壓縮文件將存放于Flash界面，同時(shí)其解壓執(zhí)行程度也相對(duì)較為復(fù)雜，因而在內(nèi)核處理過(guò)程中應(yīng)著重提高對(duì)此問(wèn)題的重視程度。如，在RAM數(shù)據(jù)存取過(guò)程中即可將其置入內(nèi)存加載環(huán)境下，繼而由此提升整體運(yùn)行效率，滿足用戶操作條件，避免不規(guī)范操作行為的凸顯。

2 嵌入式系統(tǒng)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 開(kāi)發(fā)技術(shù)

宿主機(jī)、目標(biāo)機(jī)是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)條件，且在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)宿主機(jī)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行編譯過(guò)程、定址過(guò)程的有效控制，同時(shí)在此基礎(chǔ)上以程序轉(zhuǎn)化的形式將傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制代碼置入目標(biāo)機(jī)，并通過(guò)編譯→連接→定址流程滿足嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作條件。此外，基于開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，著重強(qiáng)調(diào)運(yùn)用交叉編譯器為其它平臺(tái)的運(yùn)行提供代碼數(shù)據(jù)，如，C++，且在代碼產(chǎn)生過(guò)程中以連接路徑編譯文件，并透過(guò)定址過(guò)程將其發(fā)送至物理存儲(chǔ)器指定位置，達(dá)到最佳的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、運(yùn)作狀態(tài)。另外，在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)采用宿主機(jī)——目標(biāo)機(jī)的調(diào)試形式滿足任務(wù)急、源碼及、匯編級(jí)開(kāi)發(fā)條件，且基于將應(yīng)用程序下載至目標(biāo)機(jī)的方式來(lái)提升整體系統(tǒng)開(kāi)發(fā)水平[3]。

2.2 軟件移植技術(shù)

2.2.1 字節(jié)

在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行，應(yīng)注重將移植技術(shù)應(yīng)用于PC及編程過(guò)程，同時(shí)在字節(jié)編程過(guò)程中設(shè)計(jì)字節(jié)編程順序，即小端字節(jié)順序或大端字節(jié)順序。而由于將低字節(jié)數(shù)據(jù)存放于低地址、高字節(jié)存放于高地址的形式為小端字節(jié)編程順序，因而在PC機(jī)平臺(tái)操控過(guò)程中應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)具體運(yùn)行狀況對(duì)字節(jié)存儲(chǔ)順序進(jìn)行變通處理。此外，在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中字節(jié)對(duì)齊程度影響著整體系統(tǒng)運(yùn)作水平。例如，在嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空洞問(wèn)題緩解過(guò)程中可合理添加編譯ack Struc，同時(shí)將其置入GCC的MakeFile環(huán)境下，由此達(dá)到軟件移植目的。另外，在字節(jié)問(wèn)題處理過(guò)程中為了提升整體處理效果，亦可在收包位置添加拆包函數(shù)，繼而由此來(lái)保障軟件的連通性，達(dá)到較為可靠的系統(tǒng)運(yùn)作目標(biāo)[4]。

2.2.2 代碼優(yōu)化

在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)用過(guò)程中硬件平臺(tái)決定著位段分配空間，因而在分配環(huán)節(jié)開(kāi)展過(guò)程中為了避免順序錯(cuò)誤問(wèn)題的凸顯，應(yīng)結(jié)合自右向左分配特點(diǎn)對(duì)條件編譯方式進(jìn)行合理運(yùn)用，以此來(lái)滿足系統(tǒng)開(kāi)發(fā)條件。此外，基于嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作模式下其對(duì)軟件質(zhì)量提出了更高的要求，因而在此基礎(chǔ)上為了達(dá)成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)要求相關(guān)技術(shù)人員在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、優(yōu)化過(guò)程中應(yīng)將頻率作為排序標(biāo)準(zhǔn)，繼而在此基礎(chǔ)上節(jié)省代碼執(zhí)行時(shí)間，同時(shí)由此應(yīng)對(duì)函數(shù)傳遞參數(shù)模式下凸顯出的相應(yīng)問(wèn)題，提升系統(tǒng)運(yùn)行水平。另外，由于例程在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中占著較大的空間范圍，因而在嵌入式系統(tǒng)操控過(guò)程中應(yīng)秉承縮減代碼的思想，繼而為嵌入式產(chǎn)品的應(yīng)用提供有利的基礎(chǔ)條件。從以上的分析中即可看出，軟件移植技術(shù)有助于改善嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)問(wèn)題，因而在此基礎(chǔ)上，應(yīng)著重提高對(duì)其的重視程度[5]。

3 嵌入式系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 日常應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)在當(dāng)代社會(huì)發(fā)展過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用，如，電視機(jī)、洗衣機(jī)等在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中即通過(guò)將嵌入式系統(tǒng)接入無(wú)線電的形式滿足了當(dāng)代人們生活需求，并就此提升其整體生活質(zhì)量。再如，嵌入式系統(tǒng)也逐漸被應(yīng)用于玩具設(shè)計(jì)中，即以聲音控制的設(shè)計(jì)手段便于孩子在對(duì)玩具進(jìn)行操控過(guò)程中可通過(guò)“人機(jī)對(duì)話”模式達(dá)到娛樂(lè)目標(biāo)。此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)的達(dá)成主要源自于嵌入式語(yǔ)音芯片的實(shí)現(xiàn)，由此增強(qiáng)了當(dāng)前產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)思想。如，為了便于人們?cè)陂_(kāi)車過(guò)程中對(duì)手機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)操控，基于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中配置嵌入式語(yǔ)音芯片的形式滿足了人們通訊需求，且就此提升了整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平。此外，就當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，移動(dòng)終端數(shù)據(jù)庫(kù)研發(fā)目標(biāo)也逐步達(dá)成，同時(shí)其可被應(yīng)用于醫(yī)護(hù)領(lǐng)域，即便于醫(yī)護(hù)人員在病人搶救過(guò)程中透過(guò)移動(dòng)終端數(shù)據(jù)庫(kù)獲取附近醫(yī)院等數(shù)據(jù)信息，提升整體醫(yī)護(hù)服務(wù)水平，滿足病人需求[6]。

3.2 應(yīng)用案例

南京東大移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)公司在新產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中為了給予當(dāng)前家庭良好的通訊環(huán)境，運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)構(gòu)建多媒體網(wǎng)關(guān)，同時(shí)通過(guò)藍(lán)牙設(shè)備將家庭網(wǎng)絡(luò)組成部件接入固話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，繼而由此滿足家庭溝通需求，且促進(jìn)和諧家庭環(huán)境的構(gòu)建。此外，南京東大移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)公司在可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中逐漸完善了對(duì)機(jī)器硬件設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，且達(dá)成了家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制、檢測(cè)目標(biāo)，繼而由此滿足了設(shè)備運(yùn)行條件。

東南大學(xué)于1998年起致力于以移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)的形式對(duì)藍(lán)牙的嵌入式系統(tǒng)展開(kāi)深入的研究行為，同時(shí)在研究活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中著重倡導(dǎo)無(wú)線電系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)的有機(jī)融合，最終由此來(lái)滿足人們生活需求，并以數(shù)字電視等的設(shè)計(jì)形式來(lái)為人們營(yíng)造良好的生活空間，滿足其生活需求。

4 結(jié)論

綜上可知，基于傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作模式下逐漸凸顯出運(yùn)行效率較低等問(wèn)題影響到了其價(jià)值的發(fā)揮，因而在此基礎(chǔ)上為了達(dá)到高水平嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)狀況，要求相關(guān)技術(shù)人員在研究工作開(kāi)展過(guò)程中應(yīng)配置硬件平臺(tái)，且從開(kāi)發(fā)技術(shù)、軟件移植技術(shù)等應(yīng)用途徑入手來(lái)改善嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中凸顯出的相應(yīng)問(wèn)題，并基于滿足人們使用要求及價(jià)格成本較為合理的基礎(chǔ)上推進(jìn)開(kāi)發(fā)工作的有序開(kāi)展，最終由此迎合社會(huì)發(fā)展條件，提升社會(huì)發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

[1]苗中華,陸鳴超,胡曉東,等.基于虛擬儀器技術(shù)的采棉機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,34(23):35-42.

[2]寧寶軍,張勇.嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析與開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究[J].信息系統(tǒng)工程,2015,15(05):71.

[3]張康林.芻議嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析與開(kāi)發(fā)運(yùn)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用,2015,13(01):87-88.

[4]廖娜.嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析與開(kāi)發(fā)應(yīng)用探討[J].電子測(cè)試,2013,14(07):86-87.

[5]榮國(guó)平,劉天宇,謝明娟等.嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中敏捷方法的應(yīng)用研究綜述[J].軟件學(xué)報(bào),2014,12(02): 267-283.

[6]陳軍.指令集構(gòu)架層虛擬技術(shù)及其在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,13(04):11-13.