嵌入式系統開發技術與應用探究

劉志歡

摘要：隨著各種各樣智能家居和自動化設備的不斷發展，嵌入式系統的應用越來越多也越來越廣泛。本文對嵌入式系統進行了簡要的介紹，在此基礎上進一步研究了嵌入式系統的開發技術與應用。

關鍵詞：智能家居；嵌入式系統；應用

使用嵌入式系統的設備在生產和生活中起到至關重要的作用。可以說因為嵌入式系統的存在，方便了我們的工作和生活。

1、嵌入式系統概述

嵌入式系統本質上是一種專用的計算機系統，在廣義上說，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統，都可以被稱作嵌入式系統。嵌入式系統的個性化很強，軟硬件結合也非常緊密。在很多情況下，系統會完全嵌入在受控系統內部，嵌入式系統對于用戶為不可見狀態。嵌入式系統可以用于控制，監視或是輔助設備進行專門的一種或是多種工作。由于嵌入式系統只針對專門的任務，可以很方便的根據需求進行優化，并形成規模化和小型化。且被大量生產和使用的嵌入式系統還可以很好的形成規模效應，大大的降低成本。

2、嵌入式系統的結構

2.1嵌入式微處理器

嵌入式的微處理器相當于通用計算機中的中央處理器（CPU），常見的嵌入式微處理器主要有DSP處理器，嵌入式微控制器，微處理器等三種。

嵌入式DSP是一種信號處理器，能夠快速進行信號處理，一般具有很高的執行速度。

嵌入式微控制器，又稱為單片機，是以微處理器內核為核心，在芯片上集成了存儲器，各種接口以及運行內存等的整合芯片，應用十分廣泛。

嵌入式系統中的微處理器，是由通用計算機中的處理器演變而來，與DSP和單片機相比，它具有較強的性能；與通用計算機相比，它強化了嵌入式的需要，去除了多余的部分。

2.2嵌入式系統軟件

嵌入式系統的軟件，與硬件和嵌入式系統的功能需求密不可分。根據功能需求，有禁止性單一功能的控制功能軟件，也有可以執行非常復雜功能的嵌入式操作系統。

3、嵌入式系統的開發和應用

嵌入式系統的開發都是由嵌入式微處理器，外圍硬件，嵌入式軟件等部分組成。

3.1嵌入式微處理器

在嵌入式系統開發的過程中，嵌入式微處理器的選擇有著至關重要的作用，需要根據實際的功能需要以及成本等情況進行綜合選擇。比較常見的選擇有通用處理器、單用途處理器以及專用處理器等幾類：

嵌入式通用處理器有著較為強大的功能和運算速度，可以用于不同類型的應用，靈活性很高，功能的改變只要進行程序的修改就可以實現。但是由于包含了較多的功能和硬件，系統的體積和功耗與其他嵌入式處理器相比都較大。

單用途處理器是用于執行特定程序的數字電路，功能單一，但是性能與通用處理器相比，其性能會更好，功耗和成本也容易降低。

專用處理器是一種針對專門類型進行優化的一種可編程處理器。可以在保證靈活性和可編程性的前提下，提供較強的性能。

這些處理器在實際應用中，各有特點與擅長，在開發工作的時候需要根據具體需求來選擇和使用。

3.2外圍硬件部分

外圍硬件在嵌入式系統的開中，是接受處理器控制或是擔任處理器與其他設備連接橋梁的器件，有一些外圍硬件還擔負著保護嵌入式處理器，使處理器能夠更好工作的任務。這部分涉及到的范圍非常廣泛，既可能包括電子方面的內容，也可能包括工業設計，各種生產工藝的設計等方面。

3.3嵌入式軟件開發

嵌入式軟件的開發，是許多嵌入式系統開發的核心。由于嵌入式處理器開發的成本和門檻都很高，世界上只有少數的大公司才有實力進行研發和量產，對于嵌入式系統開發來說，大多數時候，不需要也沒有必要自己投入大量的人員和經費來重新開發對應的硬件。只需要在市場上采購合適的硬件和設備，由自己根據需要來進行功能的匹配和軟件的研發。一般來說，嵌入式系統的軟件開發由以下幾個步驟：

3.3.1建立開發環境。開發環境是進行軟件開發的基礎，一般采用通用計算機來進行。軟件的環境需要根據開發平臺的需要來進行配置。目前最為常用的軟件平臺幾乎都是X86系列CPU的計算機，但是嵌入式平臺的處理器卻是多種多樣。比如，現在手機和平板電腦中最為常用的ARM處理器，就與X86處理器有著非常大的差異，這就需要開發環境配備有相應的交叉編譯軟件。

3.3.2配置開發板或仿真軟件。開發板或是仿真軟件是與嵌入式硬件完全一致的硬件或是模擬軟件。開發完成的軟件可以通過寫入開發板或是仿真軟件，來模擬實際的執行情況，便于發現問題和解決問題。

3.3.3根據需要進行軟件的研發并寫入開發機中，然后進行調試與修改。嵌入式系統軟件的研發與其他類型軟件的研發有著很大的相似之處，但是也有少許的不同。嵌入式軟件開發不僅包括了需求分析，軟件設計，代碼生成這幾個階段，還包括了一個軟件寫入或是固化的特殊步驟。由于這一步驟的存在，對軟件的代碼的質量要求更高，且可靠性也更高。

3.3.4根據需求進行量產。由于嵌入式的開發試驗與大批量的生產需求有很大的不同。軟硬件設計和調試完畢，才能根據需求開始量產工作。在量產的過程中，一般先進行小批量試生產，通過小批量試生產來發現和解決可能出現的問題，然后再進行大批量生產與銷售。

3.4嵌入式系統的應用與展望

信息化已經成為現代化的一個標識。在信息化飛速發展的今天，嵌入式系統已經進入到我們生活的方方面面。現在我們使用的電視機、洗衣機、空調、手機等等電子設備，他們的內部都有嵌入式系統的身影。甚至在一些家庭中，已經開始使用智能家居系統。通過智能家居系統，可以方便的對家里的很多家具完成控制。比如通過語音就可以控制燈光的開關或是燈光的亮度，打開或是關閉窗簾，控制和設置空調等等。

4、結束語

嵌入式系統在我們的生活中，已經有了非常廣泛的應用，在方便我們的同時，也在不斷的發展進步。嵌入式系統的開發前景仍然十分的廣闊，值得我們不斷的去探索和研究。

參考文獻：

[1]李薇.嵌入式系統開發技術與應用探究[J].電子技術與軟件工程，2016（4）

[2]朱巧明.遠程調試系統的關鍵技術分析[J]計算機應用與軟件，2010，15（10）：166-175.

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（作者單位：南京熊貓電子制造有限公司）