淺析單片機嵌入式系統的低消耗設計

孟江

摘 要：自改革開放以來，我國的政治、經濟、文化都發生了建國以來可謂規模宏大的變化。可以說，我國的現代化是一種壓縮時空的現代化，人民生活水平穩步提升的同時，對于科技上的進步變更加渴望，因此，單片機的嵌入方式與低消耗問題自然成為相關人員關注的焦點。此問題成為學界關注的焦點主要是由于單片嵌入式系統本身有著某種不成熟性，文章立足于長遠眼光闡述了單片機嵌入式系統的總體設計與其在現實生活中的應用，作者以此文為基點，旨在此文基礎上為相關研發人員提供某種程度上的幫助。

關鍵詞：嵌入式；低消耗；單片機；設計

引言

嵌入式系統成為電子科技信息領域的重要領域早已不言而喻，尤其是隨著第三次工業革命的到來，智能手機、GPRS定位技術的大范圍推廣，單片機嵌入式系統也早已成為軟件研究人員所關注的重點。嵌入式系統更是將計算機網路技術、半導體技術以及電子科技等三者相關聯，涉及面積如此之廣自然決定了嵌入式系統在技術上以及在資金上的強大，嵌入式系統更可以稱得上是知識密集型產業，尤其是對于單片機嵌入系統低耗能方面的設計與研發，更是相關研究人員所必須解決的問題。而產生這一問題的主要原因主要是此種便捷的嵌入式系統被普遍地運用于移動性強的商品之上，然而，產生問題的關鍵即是這些可移動性且具有便攜功能的產品并不是一直都有較為充足的電源對其進行供給，也就是說，通常情況下對具有某種嵌入式且具有較強移動性的產品都是可靠性電源對其進行供給的。

1 嵌入式操作系統的設計方法

硬件中計算機技術的大面積應用在當下早已不再罕見，也就是說，在此種背景之下，單片機嵌入系統的設計與應用成為可能，具有某種高性質的EDA程序的開發在相當長一段時間內得到了較為充裕的發展，其自身的性能早已在發展的過程中得到了完善，這種技術上的改進與發展，在某種程度上來講也為單片機嵌入式系統的研發提供契機，也就是說，單片機軟件開發在此種背景下有著較為廣闊的空間與平臺。上述質素的發展都較為有力地推動了單片機嵌入式系統在設計規劃與研發上的進步。PCB、CAD以及ICE這三種軟件使我們研發思路及方法的主要來源，而對這三中軟件的研究也是當下我國單片機嵌入式系統的相關研發人員所應用的主要路徑及方法，較為具體的實踐步驟為：第一，在其最初階段對其進行較為宏觀的構想式設計，所謂宏觀的構想式設計，是指通過單片機嵌入式軟件系統實時應用來實現對其自身的功能的優化與升級，而在此種構想過程中，系統化的分離一定要在嵌入式軟件系統中被應用，只有這樣，嵌入式軟件系統才能在宏觀的視野下被分成擁有著相應功能的模塊，同時對于設計圖的設計也應在此步完成，系統功能設計圖的構想主要是對其擁有系統功能的模塊進行分工，而這種分工主要體現在硬件與軟件上的劃分，而這種基本的劃分則使得硬件和軟件在程序上的應用分工明確，硬件設計的思路大體上可以視為，通過具有顯示數據性能的參數的各個功能模塊進行重新地分組與歸類，并對其進行重新整合，如，我們可以在市面上購買一些功能、質量及性價比較高的部件，將其布置規劃成單片嵌入式系統軟件實施的硬件基礎。第二，實施階段，即系統軟件在實施階段的主要研發方面的構想與相關經驗的總結。任務數據分析、資源的信息化合理配置以及功能模塊的數據評估和代碼在相關程序上的調節被視為系統軟件在研發過程中的四大模塊。計算機領域的飛速發展，變成半制邏輯器的應用成為了可能，在相關硬件設施的研發設計上，我們可以通過將之前較為傳統的制件通過印刷的方式制作成將其與并非制定的器件盡行功能上的替換，同時與線路板盡行連接，從而制作成在功能上較為先進的集成電路。這樣也就從根本上減輕了印刷板在合理布局上的復雜性，同時將其轉換成具有半定制器件的復雜性，而這種復雜性的轉變主要是因為半定制器件不論是在設計還是在具體應用的過程中，都不需要極為專業的專業知識，對于線路布局的經驗要求相對較低。半定制器件因此在使用數量上不斷增加，集成器件也多由此構成，同時由于半定制器件在使用上的優越性，使得印制板器件線路、在調試過程中產生的經費總數不斷降低，插件的應用也在某種程度上大量減少，此種替換方式可以說從根本上降低了系統研發的成本，同時可編程系統在軟件替換上的靈活性被凸顯，從而嵌入式系統的消耗被降低，系統的安全性及可應用性得到了實現。

2 單片機嵌入式系統操作系統的設計

大體上我們可以這樣認為，嵌入式操作系統的主要控制環節是單片機系統，而其軟件設計主要是通過一個十分細小且比較實時的軟件操作系統，通過對其的研發，我們可以發現，在此程序中的一些應用型軟件都是為其應用系統所服務的，它們的存在只是為了其程序的順利實現而存在。軟件系統的編制程序在實際的應用當中，對信息資料的處理部分相對而言要求較為嚴格，其速度應根據此時環境的變化進行相應的處理，也就是說，擁有著實時性能的單片機嵌入系統是根據應用程序的具體實際應運而生的，在具體的情況下可以這樣認為，微型機器的系統控制方面，也就是單片機系統在嵌入過程中所產生的功能，這種操作程序單片較為密集，在對此種軟件進行規劃的過程中，我們僅僅只是將計算機作為一種提供程序運行的場所。例如，計算機部件中的信息管理器與軟件當中的部分程序以及集成系統中的相應芯片，從硬件這一角度上來考量，單片機在此種系統上的應用事實上是一種任何系統都無法比擬的實踐方法。相關的研究人員在對單片機嵌入方式進行思考時，對于taftl的相關設想有著更為明確的要求。比較固定的來自于環境上的固有特征是其必須要考量的因素。此種考量為單片機嵌入方式的實現提供了可能性，可以粗淺地說，所謂嵌入式的核心即是嵌入式操作系統的關鍵性技術同時也可以說是此應用系統的核心，相關任務的分配，對相關的資源數據進行統計與儲存是嵌入式系統的主要功能。如若是將一些其他的系統操作方式與嵌入式操作系統進行比較的話，嵌入式系統的優越性便自然得到凸顯，如，在能耗上較其他系統相比，少了SHELL等軟件的消耗，這也是其他系統能耗較高的關鍵性問題。應用程序和操作系統的關系可謂緊密，它們在相似的環境下運行，而儲存空間較小的嵌入式系統也同樣有著與其他系統相似的物理地址，這種單片嵌入的優點就是相對而言運行較為方便，其體積較小的優勢也成為了它們擁有微內核的可能。

3 單片機在嵌入式系統軟件上的優勢

嵌入式系統在軟件的開發上一直秉承著較為科學的篩選方式，其自身關于編碼的設計是極其科學且合理的，科學性的分析與具有優化性的設計，在相關結構上的嚴謹執行一直是編碼得以實現的前提，單片機在嵌入式軟件上的應用較傳統的軟件相比，在軟件設計、編程以及應用形式上是十分科學且合理的，單片嵌入式這一系統軟件是一種超越性的研發，對于硬件的控制實際上都是通過對代碼的設計而實現的，相關硬件自身所特有的依賴性致使單片嵌入式系統不得不思考其自身的功能，因此自身功能的強大性成為了單片嵌入式系統的最大優點，如自身工具包的存在等。就當下的發展前景而言，單片嵌入式操作系統有著其他軟件系統無法比擬的優越性，它所擁有的優越性如操作方式的簡單化，其軟件自身的強大的功能性更是在向著更為廣闊的發展方向發展，所謂軟件開發的環境實際上就是相關軟件編輯器的應用與功能的篩選，也就是相關的研發人員在對相關硬件的研發下，以極為快速的方法找到相關軟件的原型，從而更好地實現單片嵌入式系統的巨大優勢。

參考文獻

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