基于單片機的嵌入式系統(tǒng)設計要點分析

王海珍

內(nèi)蒙古民族大學

基于單片機的嵌入式系統(tǒng)設計要點分析

王海珍

內(nèi)蒙古民族大學

計算機技術的發(fā)展日新月異，給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大變化，其中，單片機的發(fā)展使用已經(jīng)逐漸擴大到社會生活的各個領域，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)單片機的遠程調控，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)的相關設計要點，以期促進單片機的應用發(fā)展。

單片機 嵌入式系統(tǒng) 設計要點

嵌入式系統(tǒng)依托于計算機技術，是滿足特定應用要求的更高層次的計算機系統(tǒng)。其主要的作用與應用目的就是提升系統(tǒng)的結構性能，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。下面就以其設計流程為線索，對設計要點進行簡要分析。

1 分析需求，確定設計改進方向

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

嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，本身就是基于人們對計算機系統(tǒng)的更高要求而產(chǎn)生的，因此，在進行設計與開發(fā)時，首要的就是要確定改進方向，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展成效等的預測也是需要加以考慮的。

2 基于系統(tǒng)構成，優(yōu)化設計

嵌入式系統(tǒng)由軟硬件共同組成，因此，在進行設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，在實際設計運用中，要注意進行任務的支配與劃分，即根據(jù)系統(tǒng)功能等的需求，將設計工作劃分為若干模塊，在不同的任務模塊與單元選擇相應的編程代碼，合理利用CAD軟件以及PCD軟件。

在進行程序編碼的時候，一定要注意相關軟件的合理選擇，在進行嵌入式系統(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試儀器等加以利用，提升虛擬開發(fā)的技術水平，使得系統(tǒng)開發(fā)不再囿于單片機的使用環(huán)境，可以進行獨立開發(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)濟性

在嵌入式系統(tǒng)的設計中，應該注意接口設計，這是系統(tǒng)硬件層的重要組成，應該注意將應用和驅動的接口設計向通用化設計方向傾斜，這一方面實現(xiàn)了嵌入式設計的標準化，還方便于嵌入式設計在不同的單片機上進行重復使用，提升經(jīng)濟效益；另外就是要注意設計的科學合理，一個有效的方法就是利用EDA工具，對驅動以及程序的設計進行仿真模擬，對系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié)的狀態(tài)進行測試，記錄相關的周期等信息，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)的核心結構，單片機是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。

嵌入式系統(tǒng)的微內(nèi)核結構，可以降低單片機的整體運行負擔，也使得內(nèi)核集成性能得到了提升，極大提高了單片機系統(tǒng)的擴展性能和移植性能，但是，隨著單片機的系統(tǒng)逐漸變得復雜，使得相對應的內(nèi)核結構的體積也隨之變大，對單片機的整體性能造成了影響，而微內(nèi)核機構的體積變大，也在一定程度上影響了嵌入式系統(tǒng)對于單片機的通用性，其重復使用率大大降低，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，在進行嵌入式系統(tǒng)的設計時，應該將微內(nèi)核結構性能的提升與改進作為重點，這是提高單片機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、確認測試；模擬測試、實機測試等。不同階段與不同環(huán)境下，選擇的測試方法也不同，應根據(jù)具體實際決定，綜合不同測試的結果對嵌入式系統(tǒng)的運行狀況與性能進行評估。

嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)單片機的遠程調控，要通過一定的設備連接，這就要求一定的網(wǎng)絡的支撐，要將設備連接在同一網(wǎng)絡中，可以將CAN網(wǎng)絡這樣的主從結構的網(wǎng)絡作為網(wǎng)絡擴展的參考，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)進行一定的檢測，從而確保單片機系統(tǒng)的正常運作。

6 總結

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

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

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