計算機嵌入式系統開發的核心技術

周宏洋

摘 要 現階段計算機技術快速發展，更新換代速度不斷加快。計算機操作系統執行程序代碼時不能直接調控控制設備，需要配合其他輔助系統完成調試，計算機嵌入式系統的開發就可以滿足這個條件，實現自動化控制。有鑒于此，本研究中筆者以計算機嵌入式系統開發為切入點，分析與之相關的核心技術，提高計算機系統運行效率。

關鍵詞 嵌入式系統 核心技術 分析

一、引言

計算機核心技術高速發展，不斷出現各式各樣連接計算機系統的控制設備。嵌入式系統開發可以在維持操作系統運行的情況下進行控制，還可以通過其他設備實現自動化控制，本文就此展開相關論述。

二、嵌入式系統概述

嵌入式系統是一種可以完全嵌入控制件內部的計算機系統，本身為滿足特定應用功能設計的系統。現階段網絡技術與計算機技術迅速普及，促進嵌入式系統的進步完善，在很多行業中發揮著重要作用。近些年互聯網技術高速發展，直接將嵌入式系統推動到新的高度，對其功能提出更高的要求，造成設計與開發難度增大，有必要做好相關研究工作。本文中筆者主要分析嵌入式系統軟件設計方法及應用。

嵌入式系統依托應用，借助計算機技術，通過可以隨意裁剪的軟硬件，滿足有著嚴格要求的專用計算機系統。在滿足用戶需求的基礎上，該系統也表現出成本低、體積小等優勢。首先鮮明的個性化特點，在此之前計算機設備控制系統大多采用“通用型”，這種系統可以滿足所有用戶群體，本身不存在什么區別。但隨著計算機進步及應用廣泛，很多時候通用型系統不能滿足一些相對苛刻的條件，而嵌入式系統憑借自身優勢在各行各業中得到廣泛應用；其次嵌入式系統高度整合多項學科技術，可以滿足計算機多功能需求；再次嵌入式系統與其他系統不同，本身由多重復雜結構元件構成，簡單模式的組合處理，借助模塊處理系統專業解讀系統內部，將微型處理器加入到部分系統元件內，實現一定程度的自動化處理；最后就是本身的長期性，借助智能化的數據分析與處理技術，依托用戶真實性體驗完成，同時具有一定的自主選擇性，這表明該系統有著更加廣闊的應用前景。

三、嵌入式系統開發技術分析

（一）開發過程分析

開發嵌入式過程中有著角色之分，分為宿主機與目標機，前者指的是執行編譯、鏈接與定址過程的計算機，后者則是運行嵌入式軟件的硬件平臺。第一步轉化應用程序，將其變成可以在目標機上運行的二進制代碼。整個過程分成編譯、鏈接與定址。交叉編譯器完成整個編譯過程，交叉編譯器借助計算機采集代碼平臺發射的代碼并完成翻譯處理，較常用的編譯器為GNUC/C++。編譯將目標文化轉成可以供選擇的數據文件類型，通過數據顯在鏈接完成數據處理；定制過程則是通過物理形式的存儲器在固定數據庫中記錄數據地址，將數據目標文件發送給制定用戶群體，保證文件傳輸安全。在嵌入式平臺上完成整個數據傳輸與存儲，主要為二進制文件。此外開發嵌入式文件時目標機要轉載目標，運轉相應的開發程序指令。

（二）處理平臺數據

開發大軟件時通常在PC機上進行軟件編寫，完成后進行移植軟件工作。軟件編寫時注意系統軟件的可移植程度，如果可移植度高意味著可采用變成語言轉化，實際中盡量減少設置系統函數，同時屏蔽通用硬件平臺帶來的字節順序。考慮X86平臺的PC機屬于小端字節序，但嵌入式平臺則是大端，因為對于1字節的數據應該變換存儲順序才能在嵌入式平臺上使用。

四、嵌入式系統開發集成電路技術的應用

集成電路指的是采用半導體操作工藝，嵌入式系統開發電子元器件的相關鏈接使用問題可以利用IC技術有效解決，充分滿足用戶需求，促進專用計算機系統安全性能的提高。一般可以將其分成三類，筆者一一進行分析。

（一）全定制技術要點

全定制IC技術主要依據制定嵌入式系統的數字實現各層優化，技術設計人員依據晶體管大小版圖、設計位置及連線設計，實現芯片面積最小化，達成提高利用效率、運算速度及節能降耗。芯片制造生產過程中依此制定的IC設計稱為集成電路設計，整個設計過程中有著較高的NRE成本與制造時間，一般用于制造大量或高性能的芯片。

（二）半定制技術要點

這是一種具有約束類型的設計方法，實際中常用的有兩種：門陣列與標準單元法，主要要求嵌入式系統結構設計與應用模塊兩者相匹配。設計人員設計過程中重點關注電路邏輯與各功能相互的操作的合理性、元件組的半成品硬件與芯片通用性單元元件。綜合分析次設計方法，優勢明顯，主要表現為操作簡單、設計靈活且性能極高，設計過程中可以大幅度縮短設計周期，減低設計成本，提高成品率。

（三）可編程技術要點

可編程期器件中已存在的各層設計完成后，可以在實驗室中直接生產出芯片，整體設計周期補償，整個設計過程中可以不需要IC廠家參與其中。此外變成ASIC的NRE成本不高，但單位成本與功耗卻很高，運算速度不是很快。在高級技術產業中嵌入式系統開發是主要環節，通過可編程技術控制系統芯片，達成提高系統操作利用率的目的。

混合編程指的是在變成軟件時，同時利用高級語言與匯編語言，這種編程方法是一種新的發展趨勢。軟件變成中，依據變成要求選擇合適的編程語言，比如，某些程序編程有著較高的執行能力要求或實時性要求；而亞歐這較高智能性要求的程序采用具有一定智能的高級編程語言進行。這樣可以有效提高軟件執行力與分析力，顯著提高嵌入式系統智能程度。

五、結語

總的來說，借助嵌入式系統有效改善計算機技術的實踐環境，協調軟硬件的關系確保系統高效運轉。相信在不久的將來，開發嵌入式系統是計算機行業發展的重要內容，改變現階段不足的情況。希望通過本文論述，可以為同行從業者提供一定的理論借鑒與參考，共同努力促進行業技術水平的提高。

（作者單位為電子科技大學成都學院）

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