王海珍

內(nèi)蒙古民族大學(xué)

基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計要點分析

王海珍

內(nèi)蒙古民族大學(xué)

計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大變化，其中，單片機(jī)的發(fā)展使用已經(jīng)逐漸擴(kuò)大到社會生活的各個領(lǐng)域，大大提升了人們?nèi)粘Ｉ畹闹悄芑潭?，尤其是嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)利用，不僅可以實現(xiàn)單片機(jī)的遠(yuǎn)程調(diào)控，還能更好的實現(xiàn)信息處理以及數(shù)據(jù)存儲，但目前發(fā)展還未成熟，本文將分析探討嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計要點，以期促進(jìn)單片機(jī)的應(yīng)用發(fā)展。

單片機(jī) 嵌入式系統(tǒng) 設(shè)計要點

嵌入式系統(tǒng)依托于計算機(jī)技術(shù)，是滿足特定應(yīng)用要求的更高層次的計算機(jī)系統(tǒng)。其主要的作用與應(yīng)用目的就是提升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能，實現(xiàn)途徑就是對軟硬件的剪裁，優(yōu)勢特征就是體積小、成本低、性能優(yōu)、實時性強，這與現(xiàn)今的社會要求相符合，但是其存儲容量目前還是待解決的一個突出問題。下面就以其設(shè)計流程為線索，對設(shè)計要點進(jìn)行簡要分析。

1 分析需求，確定設(shè)計改進(jìn)方向

需求分析是進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的指導(dǎo)，是確定設(shè)計與改進(jìn)方向的依據(jù)。

嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，本身就是基于人們對計算機(jī)系統(tǒng)的更高要求而產(chǎn)生的，因此，在進(jìn)行設(shè)計與開發(fā)時，首要的就是要確定改進(jìn)方向，也即依據(jù)使用者的實際需求和目前存在的問題出發(fā)，對用戶方提出的有關(guān)于系統(tǒng)功能、性能、系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境以及安全性、可靠性進(jìn)行分析，對于用戶對于界面以及資源等的要求要注意借鑒，而在系統(tǒng)開發(fā)的成本以及可行性和進(jìn)展成效等的預(yù)測也是需要加以考慮的。

2 基于系統(tǒng)構(gòu)成，優(yōu)化設(shè)計

嵌入式系統(tǒng)由軟硬件共同組成，因此，在進(jìn)行設(shè)計時一定要綜合考慮系統(tǒng)的不同組成部分在系統(tǒng)中的作用，在實際設(shè)計運用中，要注意進(jìn)行任務(wù)的支配與劃分，即根據(jù)系統(tǒng)功能等的需求，將設(shè)計工作劃分為若干模塊，在不同的任務(wù)模塊與單元選擇相應(yīng)的編程代碼，合理利用CAD軟件以及PCD軟件。

在進(jìn)行程序編碼的時候，一定要注意相關(guān)軟件的合理選擇，在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)時，可以對程序編輯器、編碼運行模擬器以及一定的調(diào)試儀器等加以利用，提升虛擬開發(fā)的技術(shù)水平，使得系統(tǒng)開發(fā)不再囿于單片機(jī)的使用環(huán)境，可以進(jìn)行獨立開發(fā)，這可以大大提高開發(fā)的效率，也可以減少調(diào)試的時間，是增強其時效性的重要途徑。

3 注重合理性與經(jīng)濟(jì)性

在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)該注意接口設(shè)計，這是系統(tǒng)硬件層的重要組成，應(yīng)該注意將應(yīng)用和驅(qū)動的接口設(shè)計向通用化設(shè)計方向傾斜，這一方面實現(xiàn)了嵌入式設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化，還方便于嵌入式設(shè)計在不同的單片機(jī)上進(jìn)行重復(fù)使用，提升經(jīng)濟(jì)效益；另外就是要注意設(shè)計的科學(xué)合理，一個有效的方法就是利用EDA工具，對驅(qū)動以及程序的設(shè)計進(jìn)行仿真模擬，對系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié)的狀態(tài)進(jìn)行測試，記錄相關(guān)的周期等信息，這不僅可以加快系統(tǒng)開發(fā)的效率，還使得開發(fā)人員的工作難度降低，也降低了系統(tǒng)后期的調(diào)試以及測試障礙。

4 要注意將操作系統(tǒng)微內(nèi)核作為重點

嵌入式系統(tǒng)中的所有軟件都是獨立的微觀實時操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)中最重要的部分，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)利用，其最主要的目的就是為了增強信息傳輸與處理的時效性，就在于提高系統(tǒng)的功能以及性能，解決資源遭受限制的問題，作為嵌入式系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)，單片機(jī)是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

嵌入式系統(tǒng)的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，可以降低單片機(jī)的整體運行負(fù)擔(dān)，也使得內(nèi)核集成性能得到了提升，極大提高了單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展性能和移植性能，但是，隨著單片機(jī)的系統(tǒng)逐漸變得復(fù)雜，使得相對應(yīng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)的體積也隨之變大，對單片機(jī)的整體性能造成了影響，而微內(nèi)核機(jī)構(gòu)的體積變大，也在一定程度上影響了嵌入式系統(tǒng)對于單片機(jī)的通用性，其重復(fù)使用率大大降低，一方面平均成本的降低受到影響，另一方面也對信息傳輸處理的時效性產(chǎn)生一定的影響，因此，在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計時，應(yīng)該將微內(nèi)核結(jié)構(gòu)性能的提升與改進(jìn)作為重點，這是提高單片機(jī)運行效率的最直接的途徑。

5 嵌入式系統(tǒng)的功能測試與網(wǎng)絡(luò)拓展

和其他軟件類似，嵌入式系統(tǒng)的測試也分為很多種，也有不同的劃分方式，如靜態(tài)測試與動態(tài)測試；單元測試與集成測試、系統(tǒng)測試、確認(rèn)測試；模擬測試、實機(jī)測試等。不同階段與不同環(huán)境下，選擇的測試方法也不同，應(yīng)根據(jù)具體實際決定，綜合不同測試的結(jié)果對嵌入式系統(tǒng)的運行狀況與性能進(jìn)行評估。

嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)單片機(jī)的遠(yuǎn)程調(diào)控，要通過一定的設(shè)備連接，這就要求一定的網(wǎng)絡(luò)的支撐，要將設(shè)備連接在同一網(wǎng)絡(luò)中，可以將CAN網(wǎng)絡(luò)這樣的主從結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的參考，分布不同的主從節(jié)點，通過主從節(jié)點之間的命令的下達(dá)與接收執(zhí)行來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的運作。還可對運行狀態(tài)進(jìn)行一定的檢測，從而確保單片機(jī)系統(tǒng)的正常運作。

6 總結(jié)

單片機(jī)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)均為計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的分支，都對人們的生產(chǎn)生活以及社會的進(jìn)步發(fā)展起到促進(jìn)作用，將嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)發(fā)展的實踐相結(jié)合，對于提升系統(tǒng)性能，促進(jìn)單片機(jī)的集成化發(fā)展具有重要意義。

[1]張志.基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及實踐要點研究論述[J].電腦知識與技術(shù),2016,12(1)

[2]魏娟.基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)研究[J].課程教育研究:學(xué)法教法研究,2016(22)

[3]鄭學(xué)宇.基于單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)研究[J].教育,2016(8)