基于ARM的嵌入式系統硬件設計研究

白文哲

摘 要：本文主要介紹了嵌入式系統的原理、特點，在此基礎上，針對基于ARM嵌入式的系統進行整體設計以及內容設計，為以后的發展進行了具體分析。

關鍵詞：ARM；嵌入式；系統；硬件設計

隨著互聯網技術的迅猛發展，對各個產業都產生了深遠的影響。尤其是對現代化通訊技術的影響更是深遠。嵌入式系統在信息技術處理得到了很好的應用，并在通信技術上取得了長足發展，嵌入式系統越來越引起業內的關注，使專家學者對其進行深入的研究，它的重要性慢慢的讓更多的人所認識，并逐漸引起關注。在今后一段時間內，其功能會越來越豐富，實用性也會越來越強，最終發展成為以數字為導向的技術，數據處理、數據管理、數據等系統。嵌入式系統隨著計算機技術的發展而演變出來的，它的核心是圍繞計算機技術基礎展開的，應用才是最核心的內容，系統的硬件有可裁剪性，系統的軟件也有其可裁剪性，可以滿足專用計算機系統的要求，進而其功能、成本、功能以及體積等方面的要求也就自然而然的得到了滿足。嵌入式系統最突出的優勢是什么呢？這也是很多研究者深入挖掘的一個問題，它的人性化設計使其最大的特點，一切都是從用戶的現實需求出發，裁剪對系統的硬件及軟件發揮著重要的作用，在滿足條件的基礎上，有效的提升集成度，對今后發展系統的智能化、網絡化有著很大的意義。

一、嵌入式系統原理綜述

基于ARM視域下的嵌入式系統有其自身的獨特性，它以計算機系統為依托，開發相應的特色的功能，滿足市場的需要，嵌入式系統的構成是有很多的因素構成的，它基本上包含軟硬件兩個部分，硬件包括硬件系統設備平臺，軟件包括ARM操作系統以及嵌入式的應用軟件。嵌入式的系統不是一個孤立硬件或軟件的系統，它能夠集硬件與軟件為一體，并且在雙方互不干擾的情況下獨立完成工作的效果，與其他系統的相關的硬件系統尤其相似性，如硬件系統中有的設備平臺，這與一般的計算機處理器有著同樣的功效，儲存器和處理器這兩種輸入和輸出的設備在ARM系統與一般的計算機系統都是有的，這些共同構成了嵌入式系統的基本硬件。

基于ARM的嵌入式系統在實際應用中與一般的計算機系統也有其不同之處，它的容量和信息儲存處理非常的簡單，摒棄了之前繁雜的計算，最后也不能有效的進行輸出。嵌入式的操作系統是先進的系統，在系統信息處理中占據主體地位，嵌入式系統的信息處理的主要方向是什么，功能調整控制的主要方向是什么，嵌入式系統操縱進入了人們的眼簾，并能展示出來其有效性。嵌入式的操作系統是以嵌入式的系統軟件為核心，并進行相應的處理，最終實現嵌入式系統應用，在一定程度上完善嵌入式系統的開發。

它有著以下兩個主要特點。（1）系統精簡。嵌入式的系統融合了先進的計算機技術，并吸取了電子行業的經驗，并將其現成的技術貫穿到了該系統里面，實現了揚長避短的效果，進而實現了前所未有的高效高能的集成系統，這種系統在現有的市場中也形成了一個良性的發展模式，并采取兼收并包的措施，積極的建立起在相應的行業中，不斷吸收先進的經驗來完善自身。（2）針對性強。定向設計是最近這幾年流行的詞匯，這個詞在該領域也是有其深遠的意義。嵌入式系統其實就是定向設計，在使用上更具有針對性，也突出了其專業性。嵌入式系統以客戶的需求進行相應的定向設計與開發，當客戶的需求滿足的時候，必然會提升自身的性能，它在體量上就與以往的系統發生了很大的變化，它的集成能力就是非常大的，有利于集成系統的豐富和發展。

二、基于ARM的嵌入式系統硬件的整體設計與細節內容研究

對于數控系統的整體方案設計過程來說，該項設計內容不是孤立存在的，而是要從整體的數控系統出發，能夠符合整體數控操作系統的要求，把這個方案設計的更加完美，才能稱之為完善的設計方案。數控裝置實質我們要剖析清楚，把計算機技術的支撐做牢，搭建操作控制硬件平臺。在對傳統的數控系統構造更新改造的基礎上，基于ARM的嵌入式數控系統硬件平臺就發生了很大的變化，其功能有了較大的改善，為實際生產工作帶來了諸多便利。

現階段，我國專家學者對于數控系統內容的探究一直在繼續，因其對社會生產實踐具有極大的研究價值。隨著電子計算機技術的應用，網絡信息技術的迅猛發展，嵌入式數控系統的硬件設計內容也在逐年更新換代，并進行了多次的改革，使得升級后的硬件系統發生了質的飛躍，更能夠符合現代工農業生產對技術領域的要求。

（一）處理器設置。基于ARM視域下的嵌入式系統硬件有其獨特性，尤其是在處理器上更是有著非同的反響，其自身特有的優勢是很多處理器無法抗衡的，它的處理器有很多的優點，不僅在體積上有其靈活性，在資源的消耗上也有它的獨特性，屬于低耗能的能源，同時還有較好的性能，保護系統也是獨一無二的。所以ARM的嵌入式處理器的優勢是顯而易見的，它的應用性在網絡產品中運用得十分廣泛。處理器是硬件系統的大門，是非常重要的一個環節，它是系統運行的核心，針對處理器的設計要注重性能、質量以及保護，要摒棄繁雜的成分，不斷提升處理器的運用效率，從而實現整個系統的高效使用。

（二）外圍接口設置。嵌入式的硬件系統需要選擇合理的配件，各個硬件之間的連接和組合都要做到優化，從而讓個配件之間的配合取得良好的效，能夠有效地提升運作質量和效率。外圍接口的設計要注重巧妙和靈活，盡量小化，要符合嵌入式的特點。通過設計較為精簡的外圍接口，可以有效地保證硬件系統運行的穩定性和持續性。針對嵌入式系統最好的外圍接口設計要能夠完美地將處理器和接口連接在一起，達到無縫的效果。外圍的電路要盡量精簡，不僅能夠有效地節省成本，還能夠適當地壓縮硬件系統的體積。

（三）針對性設計。基于ARM的嵌入式硬件系統特點，要根據實際需求來進行設計，不同的用戶有著不同的需求，不同 的項目需要不同的設計需求。嵌入式系統設計為最關鍵，其他的各項設計都是起輔助作用，圍繞這個最關鍵的嵌入式系統展開并繼續的。因為嵌入式硬件系統有著自身的特點，它的使用周期長，所以要考慮系統軟件的設計，對硬件的升級也要有所考慮，從而實現整體系統的正常運營，并且合理的迎合實際需要。在正式的系統設計投入運用前，我們也要考慮相關的因素，需要調試現行試驗程序的配置，在有限的時間內進行必要的模擬運行，通過不斷的調試來不斷系統，進而滿足用戶和項目的實際需求，使其更好地為系統運行提供服務。

（四）軟硬件協作處理設計。嵌入式的硬件系統運行要有軟硬件的相互協作才能實現其最大的價值。該系統需要有對應的軟件來配套，硬件也不能馬虎，對硬件要進行周密的設計，在設計的基礎上進行詳細的分析。嵌入式在設計過程中需要軟件硬件的通力協作，剛開始的設計就要考慮到軟硬件的在某種程度上的劃分，根據某種程度上的劃分，對軟件硬件的功能用固定區域來進行限制，使部分的功能發揮最大的作用，進而實現整體效果的優化，讓整體的功能和效益得到最大價值的發揮。

結束語：通過對數控系統的運作機理進行研究，并結合國內外在實踐過程中常用的數控系統硬件結構的設計內容，提出了基于ARM的嵌入式數據控制系統硬件平臺的設計方案。該設計能夠將ARM、FPGA低功率的特征發揮出來，采用低功率的設備及器件組合，構建了低功耗的硬件系統電路。總之，該系統設計的內容符合當前工業生產所需達到的標準，具備一定的實踐價值。

參考文獻：

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