單片機技術在嵌入式系統擴展中的應用

朱鑫鑫　黃森　冀逢銳

摘要：本文首先通過對基于單片機技術的嵌入式系統進行相關概述，由淺入深分析探討了單片機嵌入式系統目前研究發展的概況、開發、工作原理及應用，希望以此為提高單片機的各項性能提供一定的指導和借鑒意義。

[關鍵詞]嵌入式單片機電機控制網絡測控

技術是應用科學中重要的一環，在過去的幾十年間，人們把研究的焦點放在了PC、交換機、服務器等上面，但是隨著硬件相關設備功能的不斷更新，大部分人們開始注意家居生活中嵌入式技術的問題。近年來，嵌入式系統的更新速度越來越超乎人們的想像，它以嵌入式系統的廣泛應用為重心、以計算機技術為支柱，正逐漸滲透在我們生活中的方方面面當中，尤其是在手持設備以及信息家電等領域。但嵌入式系統技術仍然處于起步的初級階段，距離形成一套完整通用的開發方法與規范還有一定的距離。

1單片機的嵌入式系統概述

嵌入式系統技術指通過比較系統的移植，使得設備的運行和控制朝著網絡化和智能化的方向推進。嵌入式系統和一般的系統具有明顯的區別，具有其它應用所不具有的特性：

1.1體積小

出于對產品的成本以及體積等方面的考慮，在儀器儀表以及智能化設備等工業應用場合，通常要求在系統內部來安裝計算機的控制部分，要求所占空間要盡可能小。

1.2存儲容量小

嵌入式系統一般以ROM、FLASHmemory等當做存儲的媒介，一方面FLASHmemory的成本比較昂貴，另一方面嵌入式應用過程中也要求其體積要盡可能小，所以，嵌入式系統的存儲容量一般無法特別大。

1.3 實時性比較強

作為應用的最關鍵的部分之一，其對時間特性的要求異常嚴格。在一部分應用系統中，若果超過一"定時限，即使計算出需要的結果，但是有結果和沒有結果是沒有差別的，相反，對應用系統甚至是起到反作用的。

2嵌入式系統擴展方案及工作原理

在嵌入式系統擴展的過程中，主CPU、單片機、外圍設備三部分起到了至關重要的作用，前者通過利用SPI接口實現與單片機之間數據的交互，并經過單片機現有的IO口以及UART等拓展一系列外圍設備。外圍獲取數據通過單片機的處理后，再通過SPI總線發送給主CPU。相反，主CPU如果要訪問外圍設備的話，也需要通過SPI總線傳送給單片機，并通過單片機程序最終實現對外圍設備的訪問與操作，如圖1所示。

本文中，主CPU與外圍單片機完成點對點通信的方式主要是單主單從的模式。在具體的應用過程中，能夠依照實際的需求，借助SPI總線集成與之對應的單片機控制單元，進而有助于外圍設備的集成。與此同時，外圍控制單片機也可以對全部集成設備收集到的相關信息進行相對應的前置處理，從而分擔主CPU的運算壓力，進一步提升整個嵌入系統的響應效率。

3單片機嵌入式系統的運用分析

在工業技術領域，單片機嵌入式系統不僅成本低而且功耗也低，既有良好的維護優勢，在實際應用過程中也非常靈活。為了可以持續滿足不同用戶對于網絡的需求現狀，當前流通于市場中的單片機嵌入式系統均有不同功能的網絡通信接口與之配備，值得一提的是，對不同的用戶客戶端來講，在設計過程中也采用了相應的網絡控制端口與之匹配，而且能夠同時滿足TCP/IP協議的實現。

3.1嵌入式單片機在電機控制系統中的應用

基于嵌入式操作系統，電機控制系統管理及調度工作得以有序展開，可以說嵌入式操作系統是控制軟件應用平臺核心要素之一。具體實施步驟如下所述：

（1）工作人員先對要測量的工作明確劃分等級和層次，在完成劃分后開展數據的預處理。

（2）驅動數據的輸出，使測量工作的安全性及和可靠性得到充分的保障。當然數據的過濾工作也要做好，從而保證數據的驅動輸出是在樣本數據預處理完成后進行的。

（3）進行任務創建，對任務進行合理分工和安排，從而促使電機控制系統的高效實行。3.2單片機嵌入式系統在嵌入式網絡測控系統中的應用

基于單片機的嵌入式網絡測控系統正逐漸成為當前學界研究的熱點問題，在網絡測控系統中隨處可以看到單片機嵌入式系統的身影，單片機嵌入式系統可以對從遠程傳輸過來的數據信息文本等通過科學的方法進行采集，除此之外，還對遠程控制管理設備的相關信息進行存儲并做到及時的上傳下達。在這一運行過程中，單片機系統必須要實現嵌入式系統的網絡接口以及Interneter二者之間的連接，同時，通過運用測控系統中的相關應用軟件，相關部件可以順利的被網絡系統服務器完全固化在嵌入式系統的內部相關結構中，當然，單片機嵌入式系統的IP地址也會根據一定的規則存儲在相關的位置單元中。

一般而言，網絡測控系統主要是利用網絡系統以及串行口的通信設計等來進行操作實現的。在嵌入式系統內核中通常沒有串行口控制網絡這一模塊，故在信號傳輸和編碼的解析過程中，對信息傳輸編碼的內核模塊進行相關的控制操作需要通過控制化模塊才能實現。系統中端以及單片機嵌入式系統的輸入以及輸出方式是完全一致的。通過終端系統的控制函數，可以從各個方面對網絡終端模塊里面的接口，尤其是數據通信接口進行嚴格的把關和控制，最終確保異步串口通信的任務能夠在該單片機嵌入式系統的運行下科學有效的完成。

參考文獻

[1]朱德良，一種單片機多任務操作系統的設計與應用[J].自動化與儀表，2014，29（01）：50-52.

[2]李希妍.試析嵌入式電氣安全智能監控系統的設計[J].信息通信，2015，05：85.[3]衛敏，淺談基于單片機的嵌入式系統的網絡應用[J].數字技術與應用，2013，10：30+32.