基于單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

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基于單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

陳麗芳

（本溪市機電工程學校，117009）

摘要：近幾年隨著技術的發(fā)展進步，作為嵌入式系統(tǒng)的核心部分嵌入式操作系統(tǒng)已經被越來越多的應用在不同的領域之中，比如手持設備、信息家電等領域尤為突出，嵌入式系統(tǒng)的應用是以計算機技術作為基礎的。然而，嵌入式系統(tǒng)的應用開發(fā)越來越復雜，一整套完整兼容的開發(fā)方法尚未形成，對于單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的研究變顯得尤為重要。因此，本文主要闡述了關于嵌入式系統(tǒng)的相關內容，并且對基于單片機的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)相關思想及運行過程進行梗概。

關鍵詞：嵌入式；單片機；系統(tǒng)；開發(fā)；研究

1　嵌入式系統(tǒng)相關概述

1.1嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)的中心為應用，基礎為計算機技術，對軟硬件可剪裁，對于系統(tǒng)的性能、成本、體積、可靠性等各種要求非常嚴格的一種專用計算機系統(tǒng)。如今，嵌入式的系統(tǒng)已經被廣泛的應用到國防和國民經濟的各個領域之中，發(fā)展速度之快，嵌入式系統(tǒng)已經成為二十一世紀信息產業(yè)新的經濟增長點。嵌入式系統(tǒng)不同于其他的系統(tǒng)，具備著許多特點。

（1）在如今智能化盛行的時代，對于產品的體積和成本各個因素的考慮，會要求將計算機的控制部分安裝在系統(tǒng)之內，這就要求所占用的空間要小，而嵌入式系統(tǒng)剛好具有體積小的特點。

（2）嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)周期短，性能較為優(yōu)越，嵌入式系統(tǒng)的設計目標之一就是要擁有良好的性能，因此，良好的性價比成為嵌入式系統(tǒng)的又一特點。

（3）嵌入式系統(tǒng)中一般是以ROM、FLASH memory等作為存儲的介質，是不具備硬盤設備的，由于嵌入式系統(tǒng)體積小，因此容量一般不大。

（4）嵌入式系統(tǒng)對于時間的特性要求很嚴格，在一些的應用系統(tǒng)中，超過了一定的時限，有時即使得出需要的結果，也不能得到預期的效果，因此嵌入式的又一特點就是實時性比較強。

1.2嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

嵌入式系統(tǒng)在如今的應用越來越廣泛，但是正如之前所說，嵌入式系統(tǒng)目前仍缺少完整的、有效的、通用的一套開發(fā)方法，因此，在嵌入式的軟件設計的環(huán)節(jié)仍然是處于起步的初級階段，這就要求，嵌入式系統(tǒng)要對于包括關鍵技術、單片機的微內核的研究、嵌入式系統(tǒng)的集成軟件的相應測試等問題都要具體的研究。基于上述關于嵌入式系統(tǒng)的特點的分析之后，可以看出如今的嵌入式的操作系統(tǒng)仍存在一些問題，比如性能和效率方便應當是目前所為關注的熱點問題，還有另外一個特點就是體積小，導致的內存容量不是很大，加上基于單片機的微內核的體積的發(fā)展則是越來越大，這就要求對于嵌入式系統(tǒng)的體積和內容方面也應當有所改進，來滿足應用復雜化的發(fā)展趨勢。

2　基于單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

2.1單片機概述

單片機又被稱為微處理器或者是單片微型計算機，單片機的原理就是將CPU、ROM、RAM以及I/O等設備全部集成在硅片上的一種微型計算機?，F(xiàn)在的這些單片機大多數是采用了超大規(guī)模的集成技術，并且將小體積、輕質量等特點完善利用。如今的單片機的應用技術也發(fā)展的更加成熟，比如在通信行業(yè)、汽車領域、儀器儀表、工業(yè)控制等方面都有應用，并且在市場的份額也是逐年遞增。

2.2操作系統(tǒng)微內核

單片機是嵌入式系統(tǒng)的主控單元，這些軟件都是一個微觀的實時的操作系統(tǒng)，并且專門為某一應用而設計的。實時性就要求對隨機發(fā)生的問題及外部事件及時快速的做出處理，上面說過單片機又稱微控制器（MCU），在硬件上，單片機系統(tǒng)照比分時操作系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)來說是無法比擬的，盡管如此，單片機系統(tǒng)的設計過程對最終的應用需求是非常明確的，所使用的環(huán)境相對單一，這樣便對于嵌入單片機的實時操作系統(tǒng)提供了可能性。

2.2.1嵌入式操作系統(tǒng)微內核結構

嵌入式應用系統(tǒng)的微內核主要包括兩個部分，即任務管理與調度和硬件抽象層。其中任務管理與調度主要完成的任務包括對任務的調度與控制，任務之間的通信與存儲等功能，硬件抽象層則是將特定的硬件平臺中的基本硬件進行映射，在系統(tǒng)中進行功能的實現(xiàn)，這樣的結構對于減輕核心的負擔以及提高核心的性能與效率都有較大的幫助，同時，也使得系統(tǒng)的可剪裁性、可移植性以及可擴展性的各項性能大大提高。

2.2.2微內核結構對系統(tǒng)性能的影響

嵌入式系統(tǒng)的微內核的結構在應用過程中取得了較大的成功，但是同時隨著應用的復雜化加深，微內核的體積需要不斷加大，這樣在設計的過程中便會出現(xiàn)通用性低于嵌入式上市時間中出現(xiàn)了矛盾，學術界有不同的觀點，一方認為可以在為核心的結構系統(tǒng)當中采用客戶/服務器的模式，因為客戶在對服務器進行訪問的時候可以通過通信設備來實現(xiàn)此功能，在這個通信過程中加入了核心的參與，使得大量基礎核心被引入，與此同時便導致了多頻率的對數據進行拷貝，這樣大大的增加了開銷并影響了系統(tǒng)的性能；另一觀點則認為，微核心的思想存在問題的關鍵便是被傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)內核的實現(xiàn)所制約，對采用的具體結構不合理，這樣對系統(tǒng)的各種性能均會帶來不利的影響。

所以說，對于微內核操作系統(tǒng)的性能及效率的改善以及越來越成為當前基于單片機的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的熱點討論問題。

2.3EOS51系統(tǒng)結構

基于單片機的嵌入式操作系統(tǒng)的微內核主要的是EOS51，微內核的時間線過程首先要清楚設計的系統(tǒng)結構。

EOS51的基本實現(xiàn)思想是在這樣整個的微內核中是由始終控制的，然后進行任務的控制以及上下文的切換，對于任務之間的通信和互斥的控制模塊進行工作機制和時機的控制，這樣才能勝任整個微內核運轉引擎的工作，在運行的過程中，都是基于時鐘控制模塊的，當單片機嵌入式的應用系統(tǒng)進行電的連接時，就可以從程序的存儲器進行地址的讀取，得到指令之后，便進行程序的引導，對系統(tǒng)進行前期的初始化工作，其他的存儲設備則留給用戶進行書寫，這樣就能夠很好的確保系統(tǒng)的正常啟動，外部的硬件設備可以用戶根據需要進行擴展，這些的操作都為基于單片機的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)提供了很大的靈活性，同時，對于微內核的通用性也得到了增強。

3　總結

總之，基于單片機的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)盡管尚未完善，但是也稱得上日趨成熟，將單片機嵌入到操作系統(tǒng)當中進行軟件的開發(fā)與設計已經成為嵌入式應用系統(tǒng)的核心，也成為學術界相關專家人員的研究熱點問題，隨著越來越廣泛的應用，更顯得基于單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的重要性，因此，本文認為對基于單片機的嵌入式系統(tǒng)的設計與開發(fā)對于各個領域的應用都有著重要的實用價值與實踐意義！

參考文獻

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[3] 何立民.單片機應用系統(tǒng)設計[M].北京北京航天航空大學出版社，1990.

陳麗芳，女，漢族，1969.10，高級講師，本溪市機電工程學校主任

Development of embedded system based on MCU

Chen Lifang

（Benxi mechanical and electrical engineering school，117009）

Abstract：In recent years, with the development and progress of technology,as a core part of embedded operating system of embedded system has been more and more applications in different fields,such as handheld devices,information household appliances,especially,the application of embedded system is to computer technology as the foundation.However,the application and development of the embedded system is more and more complex,and a complete set of compatible development methods are not yet formed,and it is very important for the research of the embedded system development of SCM..Therefore,this paper mainly expounds the relevant content on the embedded system,and the outline of the development thought and operation process based on embedded system.

Keywords：embedded;SCM;system;development;research

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