基于單片機的嵌入式系統開發

杜朝

摘要：隨著計算機網絡技術的不斷發展，近年來我國單片機研發設計領域也獲得了蓬勃的發展，單片機技術在社會多個領域的應用也越來越為廣泛，其在有效提升社會各領域的生產力及生產效率的同時，也極大的促進了我國社會經濟地迅猛發展。尤其是基于單片機的嵌入式系統在社會各個領域的廣泛滲透，如在信息家電，及手持設備等領域的應用，其更是極大的推動了這些領域在產品質量方面的飛躍，實現了產品向智能化及多功能化方向的發展。然而由于我國當前在單片機嵌入式系統的開發途徑方面，還尚未形成一套成熟的理論體系，因此加大對基于單片機的嵌入式系統開發的相關研究，有著積極意義。文章對嵌入式系統進行了簡要的概述，在此基礎上，對基于單片機的嵌入式系統開發情況進行了詳細的探討。

關鍵詞：單片機；嵌入式系統；開發

隨著社會經濟的快速發展，在強大的經濟實力支持下，近年來我國科學技術領域也獲得了長足的進步，科學技術的快速發展及其在社會各個領域的廣泛應用，在極大的提升各領域生產力及生產效率的同時，也為各領域創造了巨大的社會經濟效益，其對于保障社會各領域建設事業的健康可持續發展等有著重要作用。信息技術是21世紀發展最為迅猛的科學技術之一，信息技術的快速發展，也開啟了信息時代的大門，隨著信息技術在社會多個領域的廣泛滲透，以計算機信息技術為基礎的單片機技術領域也獲得了極大的發展，基于單片機的嵌入式系統的開發也成為了人們研究的熱點領域之_。基于單片機嵌入式系統的研發之所以能夠吸引業界如此多的注意力，究其原因主要是該系統的功能的強大性，及適用的廣泛性，基于單片機的嵌入式系統能夠應用到社會多個領域中，如信息家電，及手持設備等領域，不僅能夠有效地提升這些領域的工作效率，為企業創造巨大的社會經濟效益，還能有效地實現產品的智能化及多功能化發展，因而加大對單片機嵌入式系統開發的相關研究，有著積極意義。接下來對嵌入式系統進行簡要的概述，在此基礎上，對基于單片機的嵌入式系統開發情況進行詳細的探討。

1.嵌入式系統概述

隨著信息技術的不斷發展，計算機系統在結構及性能方面，也在發生著重大的改變，原有的計算機系統己難以適應社會發展的需要，以及人們日益升高的對系統性能的要求，因此加大對計算機系統的研發，就顯得尤為必要了。嵌入式系統便是在這樣的社會大背景下應運而生的，其對于提升計算機性能，提升計算機系統的智能化水平等，有著重要作用。嵌入式系統，顧名思義是一種基于計算機技術，以實際應用為目標，可以實現對軟硬件剪裁，同時在系統的安全穩定性、體積及成本和性能等方面，有著更高要求的專業計算機系統。基于嵌入式系統的優異性能，該系統已廣泛應用于我國社會的多個領域，如信息家電領域，甚至在我國的國防工業領域，該系統也有著廣泛的應用。

具體來說，嵌入式系統相較于以往的計算機系統，其具有如下主要特點：（1）體積小特點。隨著信息技術的不斷發展，人們對計算機系統在體積方面也提出了更高要求，為了更加方便人們的攜帶及使用，當前系統的研發有向小體積方向發展的趨勢，而嵌入式系統就是一種具有較小體積的計算機系統，為了有效降低系統的體積，該系統將其部分控制部件，巧妙地安裝進系統中，從而在有效的縮小系統體積的同時，也極大地提升了系統空間的利用率，降低了系統生產成本；（2）高性能特點。該系統相較于以往的計算機系統，具有更好的系統穩定性，及更高的運算速率，同時該系統在開發周期方面，也得到了急劇的降低，因而較高的性價比，也是該系統的主要特點之_；（3）存儲容量不高。由于該系統不具有以往計算機系統的硬盤設備，其在數據信息的存儲方面，主要借助FLASH memory，及ROM等儲存介質實現數據信息的保存，因而其存儲容量不高；（4）實時性特點。該系統對時間較為敏感，在部分應用軟件中，其對時間有一定的限制，若在某項操作中，其超過了規定的時間，其就不能達到預期的效果，因而該系統具有很強的實時性特性。

2.基于單片機的嵌入式系統開發

2.1單片機概述

隨著計算機信息技術的快速發展，近年來我國單片機技術領域也獲得了迅猛的發展，單片機，又可被稱為微型計算機，其是一種將RAM，ROM，CPU等設備，采用高度集成的方式，將其全部設計在同一芯片上的一種微處理器。當前隨著單片機技術的不斷發展，其超大規模的集成技術領域，也獲得了長足的進步，同時隨著單片機在低質量、小體積方面的不斷發展，當前我國單片機已形成了一套相對成熟的技術體系，在性能及功能性方面，也獲得了極大的提高，因而單片機技術在當前社會的多個領域，諸如工藝控制，儀器儀表，以及通信領域等，己獲得了廣泛的應用，并取得了顯著的成效，相信在不久的將來，其在社會的多個領域都有著良好的應用前景。

2.2操作系統微內核

2.2.1微內核結構

單片機作為一種微處理器，其是嵌入式系統最為核心的部分，其對于系統功能的充分發揮，發揮關鍵作用。嵌入式操作系統，其微內核在結構上主要由以下幾個部分組成：（1）任務管理和調度模塊。該模塊的主要功能是，實現對任務的有效的控制及其調度，同時該模塊還能有效實現各任務間的數據通信，以及對任務數據信息進行儲存等；（2）硬件抽象層模塊。該模塊的主要功能是，在一定的硬件平臺下，實現對某些硬件的有效映射，從而發揮系統的相關功效。嵌入式操作系統微內核的以上結構設計，不僅能夠有效地降低系統核心的負荷，提升其運行效率，保障系統性能的充分發揮，還能有效地提升系統的可擴展性，及可剪裁性等方面的性能，因而系統的微內核結構，對于保障系統的正常運轉，提升系統運行效率等，有著重要作用。

2.2.2微內核結構對系統性能的作用

在嵌入式操作系統中，設計微內核結構，對提升系統的性能有著重要作用，也正是基于此，微內核結構的設計已廣泛地應用于系統開發中，然而隨著人們嵌入式系統性能要求的不斷提高，及系統應用領域及環境的不斷拓展，當前的微內核結構設計已難以適應社會發展的需要，因而研發出體積更大，性能更高的微內核，對于滿足社會對嵌入式系統的性能需要，就顯得尤為必要了。然而增大微內核的體積，這也引起了當前社會各界的普遍爭論，一部分人的觀點是，在核心結構系統中，可以使用客戶/服務器形式，如此一來，不僅會提高系統的開發成本，對系統性能也會造成較大影響；另一部分人則認為，微核心理論之所以存在較大問題，其主要原因是受到以往系統內涵理論的局限，因而如果在結構設計上不合理的話，將會極大地影響系統的性能。因此為了提升嵌入式系統的功能，加大對其微內核結構及性能的相關設計研究，有著重要作用。

2.3EOS51系統結構

當前在基于單片機的嵌入式系統中，微內核基本上是EOS51系統結構，其實現過程大致是這樣的，通過對任務實施有效的控制，并進行相應的切換，同時對任務間的互斥控制以及通信控制等，采取相應的時機控制操作，由此保障微內核引擎工作的正常進行。在運轉中，當系統實施電的連接時，就能夠通過系統存儲器，獲得相關的地址信息，然后再得到相關指令后，可以實現對系統的初始化，而剩下的存儲設備，則由用戶自行處理。如此一來的話，就能有效地保障系統的正常啟動，同時其外部硬件設施等，用戶也能夠依照自身需求情況，進行適當的拓展，因而基于單盤機的嵌入式系統的開發，不僅具有較高的系統靈活性，同時其微內核結構的設計，也具有更廣泛的適用性。

3.結語

由以上可以看出，基于單片機的嵌入式系統，相較于以往的計算機系統，具有更小的體積和質量，同時在性價比方面，也有著更高的競爭優勢，因此加大對基于單片機的嵌入式系統開發的相關研究，有著深遠意義。