王騰飛 光電控制技術重點實驗室

計算機嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)主要是為了解決計算機系統(tǒng)只能借助其他系統(tǒng)來實現(xiàn)直接調控設備的運行這一難題，計算機嵌入系統(tǒng)的出現(xiàn)使得計算機對其設備的調控變得靈活和便捷，極大的方便了計算機系統(tǒng)在我們日常生活中的運用，也加快了計算機技術的跟新?lián)Q代，計算機嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)對于計算機的發(fā)展具有重要意義。

1 計算機嵌入式系統(tǒng)

1.1 什么是計算機嵌入式系統(tǒng)

計算機嵌入式系統(tǒng)一般是以應用為中心，相關技術為基礎的非PC系統(tǒng)，一般包括硬件和軟件兩個部分。同時軟件和硬件都可以進行裁剪，適用于要求較高得專業(yè)計算機系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)一般包括嵌入式微處理器、外圍硬件設備如存儲器和外設器、圖形控制器等，軟件系統(tǒng)部分包括操作系統(tǒng)和應用程序。計算機嵌入式系統(tǒng)主要是為了用于實現(xiàn)對其他設備的控制、監(jiān)視和管理。其中嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)較為核心的部分，嵌入式微處理器具有支持多任務減小任務執(zhí)行時間、保護存儲區(qū)、可擴張的處理器結構以及功耗低等特點。

1.2 計算機嵌入式系統(tǒng)特點

計算機系統(tǒng)一般有通用型計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩種，其中嵌入式計算機系統(tǒng)是一種基于計算機的以應用為中心的系統(tǒng)，具有建設運營成本低、體積小、功耗小、安全可靠等優(yōu)點。與通用型計算機系統(tǒng)相比嵌入式計算機系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

(1）個性化。傳統(tǒng)的計算機設備主要采用的是通用型計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運用功能和運用模板基本相似。而隨著計算機系統(tǒng)的發(fā)展，慢慢的出現(xiàn)了嵌入式計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是為特定使用人群所設計的，設計趨于小型化，因嵌入式計算機系統(tǒng)體積小，其移動性能好，集成度高，嵌入式計算機系統(tǒng)是將各行各業(yè)先進系統(tǒng)相結合的產(chǎn)物，結合了計算機技術、半導體技術和電子信息技術等，因其技術的先進性使其成為技術、資金高度集中和不斷更新的知識集成系統(tǒng)。

(2）綜合化。嵌入式計算機系統(tǒng)涉及行業(yè)和領域眾多，具有較強的綜合性和技術緊密性。

(3）性能化。嵌入式計算機系統(tǒng)操作功能多，執(zhí)行效率和準確度均較高，具有統(tǒng)一的內部系統(tǒng)模塊，自動化程度高。

(4）長期性。嵌入式計算機系統(tǒng)其技術要求高，一般隨著相應技術的更新?lián)Q代而做出革新，自主選擇性強，市場潛力大，因其技術的革新整個嵌入式系統(tǒng)也在不斷的革新，市場適應能力強更新?lián)Q代速度快。

(5）安全系數(shù)高。與通用型計算機系統(tǒng)相比，嵌入式計算機系統(tǒng)執(zhí)行速度更快，信息一般儲存在單片機和芯片中。

2 嵌入式計算機系統(tǒng)的開發(fā)過程分析

2.1 嵌入式計算機系統(tǒng)的開發(fā)過程分析

嵌入式計算機系統(tǒng)的開發(fā)過程一般有兩個主體即宿主機和目標機。宿主機主要以目標任務編輯、編譯、銜接和執(zhí)行等功能為主，一般是被作為軟件的開發(fā)臺使用。而所謂的目標機主要是指系統(tǒng)中的硬件平臺，主要作為軟件運行平臺使用。嵌入式計算機系統(tǒng)的開發(fā)過程一般為：

(1）將系統(tǒng)所需應用程序通過目標機轉化為二進制代碼。這個過程包括編輯應用程序、編譯代碼等過程。編譯時主要用到編譯器對相關操作進行執(zhí)行，在使用編譯器處理時，不僅僅只是將數(shù)據(jù)翻譯為人工可以解讀的代碼，而是通過計算機對平臺發(fā)射設備進行數(shù)據(jù)采集然后再對其進行翻譯。

(2）現(xiàn)階段主要采用的編譯器是將源代碼直接轉換為目標文件的arm-Linux-gcc編譯器。嵌入式軟件移植多通過儲存器將數(shù)據(jù)信息儲存在特定位置。

(3）最后是將數(shù)據(jù)通過目標文件形式發(fā)送給用戶，發(fā)送時應保證文件傳輸沒有發(fā)生偏移，同時還應注意無論是存儲還是傳輸過程，執(zhí)行的都是二進制代碼。

2.2 嵌入式計算機系統(tǒng)的平臺數(shù)據(jù)處理過程分析

平臺數(shù)據(jù)處理，主要處理的是系統(tǒng)所需軟件。該過程較為復雜，涉及面較廣，一般需要在PC機上操作，當寫好代碼后再進行軟件編寫和移植，這個過程被稱為軟件開發(fā)模式。對軟件進行編寫時需要注意系統(tǒng)的可移植性，一般移植性能越高的軟件越容易在編程時實現(xiàn)語言類型的轉化，在實際操作時需要操作者盡可能降低系統(tǒng)函數(shù)的設置次數(shù)。對不相干的內容及時進行屏蔽處理，字節(jié)的存放順序和數(shù)據(jù)空間的占用情況息息相關，因及時做好屏蔽，同時對于大端字節(jié)其位置因放于高地址處，小端字節(jié)其位置因放于低地址處。在實際操作時，應先做好順序調整，再進行儲存，以免造成工作量和資源的浪費。

3 計算機嵌入式系統(tǒng)核心技術

3.1 嵌入式計算機系統(tǒng)開發(fā)過程中的集成電路技術

嵌入式開發(fā)一般涉及嵌入式硬件開發(fā)、嵌入式驅動開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和嵌入式軟件開發(fā)，對于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)而言需要開發(fā)者熟悉操作系統(tǒng)的原理，比如內存管理、線程調度、文件系統(tǒng)等。對于操作者而言要求高，開發(fā)難度大，市場上大多數(shù)公司都是進行系統(tǒng)移植。集成電路技術的開發(fā)是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中比較重要的部分，集成電路開發(fā)主要是采用半導體工藝在單晶硅上對其導管、電容器等進行操作。根據(jù)不同的設計要求，元件有不同的組合要求。集成電路技術主要解決了嵌入式計算機系統(tǒng)中元部件的連接和使用問題，保證了小型部件的操作需求和操作準確性，集成電路技術的運用在一定程度上還提高了計算機系統(tǒng)的安全性能。全定制的集成電路技術中，往往需要先通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)對各層級實行優(yōu)化，然后再對其進行模擬匹配，在整個過程中需要保證過程的邏輯性和功能性，完成設計后需要確保產(chǎn)品的品質性能優(yōu)勢。

3.2 嵌入式新系統(tǒng)研發(fā)過程中的處理器技術

嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件系統(tǒng)、嵌入式軟件系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、用戶的應用程序和嵌入式微處理器等構成。嵌入式微處理器技術是嵌入式計算機系統(tǒng)研發(fā)過程中的核心技術。作為嵌入式系統(tǒng)中的關鍵性處理技術，處理器需要對數(shù)字、聲音、圖像等內容進行處理，處理成便于用戶獲取的信息。此外，嵌入式微處理技術還能增加數(shù)據(jù)的儲存安全，提升程序執(zhí)行效率。在新系統(tǒng)研發(fā)時，通用型處理器主要運用于通用技術方面，主要是為了方便系統(tǒng)功能的改造，同時通過數(shù)據(jù)傳輸途徑使系統(tǒng)操作流程中運用到邏輯單元。針對具有單一技術要求的用戶，需以單一性功能為主，在程序開發(fā)時滿足用戶指令。在整個研發(fā)過程中還應充分利用解碼器對相關數(shù)據(jù)進行解碼和編碼。對于專業(yè)技術而言，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)主要是為了滿足用戶功能的最優(yōu)。

3.3 嵌入式計算機開發(fā)技術中的智能優(yōu)化

智能化技術的發(fā)展的研究是時代發(fā)展的必然產(chǎn)物，嵌入式開發(fā)中的智能化技術將會對整體技術水平產(chǎn)生質的影響，在進行智能化技術開發(fā)時需要注意多個軟件相互配合同時通過相應的執(zhí)行程序代碼進行執(zhí)行。

4 結語

計算機嵌入式系統(tǒng)所涉及的技術較多，而且大多數(shù)技術都為時代前沿技術，更新速度快，研究者眾多，因此計算機嵌入式技術也應跟隨相應技術的發(fā)展，逐步的提升自己，開發(fā)者還應及時對市場相應技術進行關注，對于計算機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)所涉及的專業(yè)知識進行完整系統(tǒng)的學習，以保證在現(xiàn)有技術的基礎上最大程度的創(chuàng)新。計算機嵌入式系統(tǒng)的應用十分廣泛，涉及我們生活的方方面面，包括工業(yè)生產(chǎn)、控制等。本文主要對嵌入式計算機系統(tǒng)的定義和特定進行了介紹，然后通過嵌入式計算機系統(tǒng)的開發(fā)過程和核心技術分析，對嵌入式系統(tǒng)的核心開發(fā)技術進行了探討和研究，在未來嵌入式計算機系統(tǒng)技術還需要更多的人參與進來，以此保證技術的及時更新和相關領域效率的有效提高。