計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)

文/馬成

計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷的發(fā)展和進(jìn)步，相關(guān)軟件和設(shè)備的應(yīng)用也日益增多。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在設(shè)備調(diào)控方面有很大的缺陷，這就需要借助其他系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行。計(jì)算機(jī)嵌入式的出現(xiàn)完美的解決了這個(gè)難題，它可以對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理的調(diào)配和控制，實(shí)現(xiàn)自身輔助功能，使得用戶(hù)的各項(xiàng)預(yù)期功能得以實(shí)現(xiàn)。由此可見(jiàn)，對(duì)計(jì)算機(jī)嵌入式核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)進(jìn)行研究有著巨大的實(shí)用價(jià)值。

1　計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，是一項(xiàng)依托計(jì)算機(jī)發(fā)展的技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)可裁剪性較強(qiáng)，無(wú)論是在硬件方面還是在軟件方面都可以在很大程度上滿(mǎn)足所用用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求。此外，嵌入式系統(tǒng)可靠性強(qiáng)、成本較低、占用體積小，是一項(xiàng)功耗嚴(yán)格的專(zhuān)用系統(tǒng)，和用戶(hù)的需求相匹配?？偟膩?lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.1　綜合性

嵌入式系統(tǒng)涉及技術(shù)領(lǐng)域較多，比如計(jì)算機(jī)應(yīng)用、無(wú)線通訊、電子信息等方面，可以根據(jù)具體情況實(shí)現(xiàn)資源、人員等方面的再分配，嵌入式系統(tǒng)的這種特點(diǎn)決定了系統(tǒng)密集型。

1.2　長(zhǎng)期性

自主選擇性較強(qiáng)，具有較大的銷(xiāo)售預(yù)期潛力。

1.3　個(gè)性化

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)設(shè)備控制系統(tǒng)在運(yùn)用模塊和功能方面相似程度較高，通過(guò)采用通用型系統(tǒng)，不同行業(yè)之間兼容性較差。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)在不同行業(yè)之間的個(gè)性化發(fā)展，占有程度較高。

1.4　性能化

嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部解讀采用統(tǒng)一性系統(tǒng)模塊，操作功能較多、有較高的代碼執(zhí)行效率，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的發(fā)展。

2　嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)分析

2.1　嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程分析

嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)目標(biāo)機(jī)和宿主機(jī)這兩個(gè)主機(jī)。其中目標(biāo)機(jī)作為系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，軟件在這個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行；宿主機(jī)是軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它的主要功能有鏈接、編輯、執(zhí)行、編譯等。在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程有以下三點(diǎn)：首先，目標(biāo)機(jī)能有效進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用程序和二進(jìn)制代碼的相互轉(zhuǎn)換。一般情況下，這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程主要有編輯和編譯兩個(gè)步驟，在進(jìn)行編譯時(shí)，有編譯器完成相關(guān)的操作指令。其次，嵌入式系統(tǒng)使用的編譯器是arm-linux-gcc，這種編譯器在嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)中應(yīng)用較為廣泛。編譯的實(shí)質(zhì)是將源代碼轉(zhuǎn)化為目標(biāo)文件，通過(guò)鏈接實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。嵌入式軟件運(yùn)用存儲(chǔ)器通過(guò)物理形式將數(shù)據(jù)的地址信息進(jìn)行特定的存儲(chǔ)。最后，在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，數(shù)據(jù)以特定的目標(biāo)文件的方式進(jìn)行制定用戶(hù)傳送，確保文件傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。還應(yīng)該注意的是，數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)都必須以嵌入式操作平臺(tái)作為各項(xiàng)操作的前提和基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的指令操作。

2.2　平臺(tái)數(shù)據(jù)處理過(guò)程分析

平臺(tái)數(shù)據(jù)處理涉及到多個(gè)方面，其中重要的一點(diǎn)就是軟件開(kāi)發(fā)，軟件開(kāi)發(fā)通常在個(gè)人電腦上進(jìn)行，在個(gè)人電腦上可以編寫(xiě)程序代碼，進(jìn)而可以編寫(xiě)和移植軟件，通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)處理可以對(duì)軟件進(jìn)行輸送。在編寫(xiě)軟件時(shí)有一些問(wèn)題需要注意，比如系統(tǒng)的可移植性，若軟件的可移植性能比較高，則表示該軟件可以進(jìn)行相應(yīng)語(yǔ)言類(lèi)型的轉(zhuǎn)化。由此可知，軟件的編寫(xiě)要盡可能降低系統(tǒng)函數(shù)設(shè)置的次數(shù)。此外，字節(jié)的存放順利和占用內(nèi)存空間的大小成正比例的關(guān)系，具體劃分有小端、大端格式兩種。

3　計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)核心技術(shù)

3.1　嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的集成電路技術(shù)

所謂嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的集成電路技術(shù)，是指利用半導(dǎo)體的操作方法對(duì)電容器、晶體管和電阻器等進(jìn)行一系列的操作，這個(gè)操作過(guò)程主要在單晶硅片上完成。根據(jù)多層布線、隧道布線等相關(guān)要求，元件的組合要求也不盡相同，這就為操作帶來(lái)了很大的麻煩。集成電路技術(shù)的應(yīng)用很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，這種方法可以有效保證用戶(hù)對(duì)小型原件的操作需求，在提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全性能方面也有很大的成效。集成電路技術(shù)一方面可以實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)的優(yōu)化，根據(jù)不同的晶體管屬性和特點(diǎn)使用不同截面的芯片；另一方面集成電路還可以實(shí)現(xiàn)模塊之間的匹配，實(shí)現(xiàn)原件組的通用型。

3.2　新系統(tǒng)研發(fā)中的處理器技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)的基本構(gòu)成有軟件、硬件、程序、系統(tǒng)和處理器五大部分。處理器技術(shù)既是嵌入式系統(tǒng)先進(jìn)的處理技術(shù)，又是嵌入式系統(tǒng)研發(fā)中的核心技術(shù)。處理器在系統(tǒng)的處理中有著不可替代的作用，如對(duì)圖像、音頻和數(shù)字等方面的處理，通過(guò)處理器技術(shù)可以轉(zhuǎn)化為用戶(hù)要求的內(nèi)容。此外，處理器技術(shù)還能有效提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性和程序執(zhí)行的有序性。在專(zhuān)用技術(shù)方面，通過(guò)單獨(dú)配備控制元件，嵌入式系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)功能程序的傳輸，確保系統(tǒng)命令正常運(yùn)作。由此可見(jiàn)，處理器技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中是最為關(guān)鍵的技術(shù)。

3.3　嵌入式技術(shù)開(kāi)發(fā)中的智能化技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)的智能化研究是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，嵌入式系統(tǒng)的智能化程度直接影響著嵌入式的整體技術(shù)水平。在進(jìn)行嵌入式的智能化開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)注意兩個(gè)問(wèn)題：一是要注意不同軟件之間的配合，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層處理并將處理結(jié)果作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)考量的重要參考指標(biāo)；二是在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要通過(guò)相應(yīng)的程序執(zhí)行代碼，不同系統(tǒng)的功能有不同的優(yōu)化級(jí)別。在進(jìn)行硬件處理時(shí)，根據(jù)其等級(jí)的不同進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)在不同的模塊下可以協(xié)同運(yùn)作。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，嵌入式系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)為用戶(hù)提供了多功能操作模塊的設(shè)計(jì)，這種系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智能化、個(gè)性化和高效性的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)要重點(diǎn)把握集成電路技術(shù)和處理器技術(shù)，從而有效降低程序的編寫(xiě)難度，發(fā)揮應(yīng)用程序的持久效果。