單片機與嵌入式系統開發方法

史磊

摘要 隨著經濟快速發展，我國已經進入到信息化時代，各種信息技術在改變著人們的生活。其中嵌入式技術就是被廣泛應用到我們生活的各個方面，從智能穿戴到智能交通，都離不開嵌入式開發技術。本文主要介紹了單片機與嵌入式系統的開發方法，重點論述了開發者在開發過程中可能存在的問題，并結合自己的工作經驗給出了切實可行的解決方案。

【關鍵詞】信息化時代 嵌入式技術 智能穿戴單片機 解決方案 開發方法

這些年隨著信息化地不斷發展，各種智能化產品被廣泛應用在我們生活的各行各樣。這其中離不開嵌入式技術的發展。從而智能家居到智能交通，處處體現著嵌入式技術發展，給人們的生活提供了極大的方便，促進了社會智能化發展。

單片機嵌入式系統是基于單片機技術發展的一種數字系統。單片機給它提供了強有力的計算單元，是它能夠完成對于數據的分析、計算，以及向執行器發送控制指令。同時單片機能夠集成在很小的電路板上，這樣更利于嵌入式技術能夠產業化、集成化，這是因為這些特點使得單片機嵌入式技術能夠被廣泛應用在各個方面，如今基于單片機嵌入式開發技術已經很成熟了，在實際開發過程中仍然存在著很多問題，因此本文主要論述了單片機系統再設計時存在的一些問題，以及微核對于單片機技術設計的影響。希望能夠更好促進單片機嵌入式技術的發展。

1 嵌入式系統概述

單片機嵌入式系統主要使用單片機作為處理單元，同時結合傳感器、執行器以及控制算法為一體的專用系統。它組成方面包括了處理器（單片機）、硬件設備（傳感器）、操作系統（u-cos系統）等組成，具有遠程控制、數據管理等強大功能。核心的器件技術單片機，能夠對于傳感器采集的數據進行分析、處理同時像控制單元發出控制指令，對于不同的項目需求可以把傳感器、執行器與單片機集成在一塊電路板上，這塊電路板可以做的很小，像我們的運動手環，具體很高的集成度。這樣就能高效完成項目需求，提高解決問題的效率和質量，從而最大程度提高人們的生活水平。

隨著信息技術快速發展，單片機嵌入式系統往往具有了遠程控制的功能，可以通過Wi-Fi技術、以太網模塊等網絡接口實現數據的聯網功能。隨著我國的單片機嵌入式技術已經取得了很大的發展，但是和國外發達國家相比仍然有很大的差距，尤其在單片機的制造上。除了8位單片機，在16位、32位單片機以及更高位數的單片機制造上和國外仍然有著很大的差距。除了集成度需要改進外，在容量和計算速度仍然有很大的提升空間，從而更好滿足日益復雜的應用需求。

2 單片機嵌入式系統開發設計

基于單片機嵌入式系統的開發與設計主要使用的是軟件集成開發工具（Keil、IAR等）以及電路設計工具（PCB工具），在具體的開發過程中需要開發者結合項目具體的實際需求，將其項目功能具體系統級功能，然后在進行劃分為具體的模塊功能，然后根據模塊設計思想以及自項而下的設計思想進行模塊設計，這樣更容易開發，同時也更容易發現錯誤并改正錯誤。

嵌入式系統的在實際過程中需要結合具體的型號參數進行科學合理的設置，只有充分掌握單片機的內外資源才能更好地進行單片機嵌入式的設計。此外，在設計工作中，要合理配置系統中的資源，并設計相應的代碼，以達到預期的功能。嵌入式系統追求集成和模塊化，需要將各個功能模塊集成到單片機中，實現單片機的遠程調度、信號控制、數據管理等功能。在設計過程中，為了便于多設備的交叉使用，我們可以將各種應用接口設置為統一的標準，使嵌入式系統在特定的應用中能夠標準化和標準化。同時，為了確保嵌入式系統的發展的合理性，可以提前進行模擬操作，并通過仿真發現操作是否有問題，如果有問題，可以及時解決，有效地減少了開發時間和加快工作進度。

3 單片機嵌入式系統的微內核

微核結構的設計應用可以很有效地提高嵌入式系統的移植性能力和擴展能力，但是隨著項目需求難度不斷增加，微內核的設計變得越來越復雜，這樣不但沒有提高單片機系統運行的性能，反正增加了單片機的功耗，特別是嵌入式系統在微控制器的通用性。當使用單片機在進行遠程控制時，這個過程需要微核的參與，同時需要和數據進行不斷交換，這大大增加了單片機的負擔。因此設計者需要不斷優化微內核，從而提高單片機系統的運行效率。

對于微控制器來說，它主要是由系統時鐘進行驅動的，在運行過程中需要根據時鐘信號來不斷完成讀寫指令地過程，當然這個過程可以使用軟件進行控制，因此可以通過不斷優化代碼來提高微控制器的使用效率，從而最大程度發揮單片機的性能。另外在和微控制器在進行通信時主要實現的是消息機制，這樣會大大增加微內核的開銷。為了保證微內核的運行效率，需要對系統程序進行優化，使應用程序能夠直接調用庫程序，大大提高了微內核使用的靈活性。

4 嵌入式技術的應用

嵌入式技術被廣泛應用在各個行業，智能交通、智能家居、智能醫療等行業。這里我們主要介紹智能駕駛技術。首先打開汽車，選擇自動駕駛，通過傳感器采集復雜的路面信息，行人信息和交通標志信息，然后將融合的信息發給中央處理器進行處理，最后控制器控制汽車相關的執行結構，是汽車的速度方向等得到最完美的控制。

其中嵌入式結合了傳感器融合技術，人工智能算法，傳感器網絡通信技術等多種技術共同完成了無人駕駛功能。同時體現大數據處理以及需要高性能的CPU。因為汽車的行駛速度很快，要求處理處理一定要快，數據處理主要涉及的是圖像處理，用到了卷積神經網絡大大增加了計算量，所以高性能的CPU是必要的，這時候單片機就遠遠達不到要求，但是還是屬于嵌入式技術一部分。

5 結語

嵌入式技術一直是各個行業研究的熱點，研究嵌入式技術是非常必要的。而且在科技發展的今天，嵌入式技術應用的產品在我們身邊隨處可見，加上人工智能算法和大數據的輔助，我國嵌入式技術一定會迎來快速發展，一定會使我們的生活變得更加美好。

參考文獻

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