嵌入式系統關鍵技術和開發運用研究

胡永立

（機科發展科技股份有限公司，北京 100044）

0 引 言

傳統嵌入式系統存在請求處理緩慢和系統開發效率低等問題，無法滿足現代社會的發展需求。在這樣的背景下，新型先進的嵌入式系統應運而生。該系統在具體的開發中，主要利用了C語言和單片機等的可拓展性和可操作性，并根據人們的生活需求、工作需求以及學習需求不斷對其進行修改、優化以及完善，從而提高系統的運行性能，以滿足現代社會的信息化發展需求。為提高嵌入式系統的開發效率和效果，如何科學利用嵌入式系統關鍵技術是技術人員必須思考和解決的問題。

1 嵌入式系統的特點

1.1 處理器特點

對于嵌入式系統而言，其處理器的特點主要表現在以下幾個方面。一是嵌入式微處理器在具體的運用中需要借助電路板實現對計算機系統的優化和完善，這種設計模式在節省系統空間和提高系統運行性能等方面發揮出重要作用。二是通過利用單片機，充分結合CPU和RAM，并將其放置于電路環境中，為實現系統的集成化、統一化以及智能化管理提供重要的依據和參考[1]。例如，8051單片機在具體的運用中，主要借助了微系統控制器的應用優勢，提高了嵌入式系統的開發水平。三是在開發嵌入式系統期間，為了解決系統信號不穩定問題，技術人員要利用DSP處理器，采用編輯圖片的方式，確保系統操作行為的規范性和合理性。總之，技術人員在應用嵌入式系統關鍵技術的過程中，要根據該技術特征，提高嵌入式系統開發的高效性與合理性。

1.2 微內核結構特點

嵌入式系統在實際運行中，經常因內核層的束縛而影響設備管理工作的有效開展，因此技術人員要在全面了解和把握微內核結構特點的基礎上，確保嵌入式系統能夠可靠、穩定且安全地運行。微內核結構具有功能復雜、維護難度高以及占用空間大等特征，技術人員要根據這些特征，采用調度處理任務的方式，以提高用戶的使用體驗[2]。此外，隨著社會經濟水平的不斷提高，人們為了追求更好的生活質量，逐漸加大了對嵌入式系統的應用，并對嵌入式系統的功能提出了更高的要求，因此技術人員在開發嵌入式系統期間，要重點突出該系統內存管理優勢，從而最大限度地提高嵌入式系統的運行效率和效果，確保嵌入式系統在激烈的市場競爭中立于不敗之地[3]。

1.3 內核加載特點

內核加載特點主要體現在以下兩個方面，一方面將嵌入式系統內核運行環境設置為Flash運行環境，在Flash運行模式的應用背景下，利用內核實現對節目相關映象內容的獲取和整理，以滿足嵌入式系統的加載需求。另一方面與內存加載環境相比，Flash加載模式的應用存在一定的局限性，通過利用Flash界面可以呈現系統壓縮文件，并對系統壓縮文件進行解壓和處理，但整個處理過程非常復雜。為了從根本上解決這一問題，技術人員需要在讀取存儲RAM數據的過程中，確保嵌入式系統在內存加載環境下穩定運行，以達到提高系統運行性能的目的[4]。

2 嵌入式系統關鍵技術分類

2.1 嵌入式開發技術

在對嵌入式系統進行開發的過程中，主機和目標機器所發揮的作用是不同的。主機主要負責對代碼的編譯和鏈接，以實現對計算機運行異常問題的有效解決，而目標機器為嵌入式系統的安全運行提供了重要硬件平臺[5]。利用主機可以轉化處理相關應用程序，然后在目標機器的應用背景下，將最終的處理結果轉化為二進制代碼。整個過程主要涉及到了編譯、鏈接以及處理3個操作步驟。其中，編譯主要是指通過利用交叉編譯器對代碼進行編譯的過程，通過利用交叉編譯器可以采用跨平臺編譯的方式快速生成并編譯代碼。用于編譯代碼的工具主要有兩種，一種是交叉編譯器，另一種是閃光燈編譯器。鏈接主要是指為了提高文件編篡的效率和效果，將所有目標文件鏈接到同一個對象文件中，以實現對相關目標文件的快速查找和調用。處理主要是指嵌入式系統根據物理內存地址，為每一個目標文件自動分配內存地址，從而形成新的目標文件，然后利用嵌入式系統加工處理這些新目標文件，使其轉換為二進制的文件[6]。

目標機器調試作為嵌入式系統開發的重要階段，在提高嵌入式系統運行性能方面發揮著重要作用，因此技術人員要重視對目標機器的科學調試，以提高目標機器的運行效率，同時還要利用交叉調試器，根據目標機器調試需求，有效連接多條BDM電纜，以實現對串行端口的構建。此外，還要重視對任務級的科學調試，確保主機所運行的各種應用程序具有一定的穩定性、可靠性以及安全性，同時利用嵌入式系統將目標機器內的RAM轉換為ROM，從而提高目標機器調試效率和效果。

為了進一步提高嵌入式系統的開發效率和效果，充分發揮和利用嵌入式開發技術的應用優勢，技術人員要將目標機器固定在系統內存中，確保目標機器接通電源后能夠自動開啟和關閉，以實現對嵌入式系統相關功能操作的自動化和智能化控制。最后，利用主機將調試器產生的各種操作指令發送給目標機器，由目標機器利用相關應用程序實現對相關信息數據的下載，從而實現嵌入式系統自動調試功能的設計和開發，同時收集和整理目標機器在調試過程中所出現的相關信息數據，并將這些信息數據反饋給主機。

2.2 軟件移植技術

2.2.1 字節順序

為了提高嵌入式系統的運行性能，技術人員要重視對軟件移植技術的科學應用，通過將該技術應用于PC編程中科學設計字節順序。字節順序主要有兩種類型，一種是小字節順序，另一種是大字節順序，這種字節順序代表冗余數據在各種程序中所存儲的順序[7]。如果相關信息數據以高地址和低字節方式存儲于內存中，則這種存儲方式被稱為小字節順序。如果以高字節和低地址方式存儲于內存中，則這種存儲方式被稱為大字節順序。平臺不同，PC字節順序也存在很大的差異性，因此技術人員要有針對性地選擇合適的字節順序，從而提高PC編程水平，只有這樣才能保證嵌入式系統的開發效率和運行性功能。

2.2.2 字節對齊

為了保證嵌入式系統的開發水平，技術人員要重視對字節對齊方法的應用，確保系統所使用的字節始終處于對齊狀態。例如，為了最大限度地提高軟件的易操作性和易移植性，技術人員要采用安裝閉幕的方式為系統設計發送報文功能，確保相關信息數據傳輸的穩定性、可靠性以及安全性，以解決字節無法對齊問題，提高嵌入式系統的應用價值和應用前景，為用戶帶來良好的使用體驗[8]。

2.2.3 位 段

在開發嵌入式系統期間，技術人員要做好空間段的確定和分配，尤其是位段分配。技術人員要按照從右到左的順序，實現對位段的合理分配，同時還要根據不同信息數據的種類和數量，采用條件編譯的方式對位段序列進行編譯處理，確保位段在各個平臺上都能夠可靠、穩定且安全地運行[9]。

2.2.4 代碼優化

由于嵌入式系統具有一定的固有屬性，因此該系統對軟件的可靠性和安全性提出了更高的要求，因此為了保證嵌入式系統的開發效率和效果，技術人員要重視對代碼的優化，通過刪除冗余代碼，以確保代碼的精簡性，從而提高代碼編寫質量、代碼執行效率以及嵌入式系統的運行性能，確保對該系統功能的完善性和實用性產生積極影響[10]。

3 嵌入式系統組成

嵌入式系統主要由硬件設備和軟件系統兩大核心部分組成。其中，硬件設備主要由微處理器、SDRAM、ROM以及Flash等各種存儲器和通用設備接口等硬件組成。軟件系統主要由實時多任務操作系統、文件處理系統、網絡系統、圖形用戶系統以及通用組件模塊等子系統組成。嵌入式系統在開發的過程中主要用到RTOS開發平臺，為保證嵌入式系統的開發效率和運行性能提供了重要的平臺支持。嵌入式系統整體架構如圖1所示。

圖1 嵌入式系統整體架構設計示意圖

4 嵌入式系統的具體應用

4.1 人機對話

目前，在信息時代的發展背景下，智能手機功能越來越強大，具有人機對話功能，通過利用智能手機，采用喊對方名字的方式，無需手動操作，就可以自動撥打對方電話。此外市場上銷售的兒童玩具也具有人機對話功能，通過自動輸入人類的聲音，就可以實現對玩具的智能化控制等。而以上功能的實現主要依賴與嵌入式系統的應用。通過應用該系統將嵌入式開發技術和軟件移植技術等關鍵技術應用于嵌入式語音芯片設計中，從而提高嵌入式系統的運行性能，為實現人機對話以及促進我國科技向人性化和智能化方向不斷發展提供重要的依據和參考。

4.2 多媒體網關

某移動互聯網公司成功開發了多種功能強大且實用性強的多媒體網關，為改變人們的生活方式、學習方式以及工作方式發揮出了重要作用。多媒體網關在具體的運用中，通過借助藍牙設備，確保相關信息數據傳輸的安全性和可靠性，并確保各個藍牙設備之間能夠建立起有效連接，使得相關信息數據可以利用互聯網實現高效共享和傳輸，從而進一步提高信息數據的利用率。在多媒體網關的應用背景下出現了一種新型家庭網絡，通過應用家庭網絡可以實現網絡信息數據的快速交換和通信，為保證人們家庭交流的高效性和方便性提供了重要的技術支持。家庭網絡工作原理為在嵌入式系統的應用背景下，通過使用系統硬件設備，全面檢查和控制歸屬網絡相關設備的運行狀態，確保相關設備能夠可靠、穩定且安全地運行，為保證家庭網絡可靠性和安全性創造良好條件。

4.3 移動數據庫

目前，要想提高移動數據庫的開發效率和效果，技術人員需要重視對嵌入式系統的科學應用。確保移動終端與服務器同步，然后借助服務器將相關信息數據安全穩定地傳輸到移動終端，也可以實現用戶移動數據塊對相關資源數據的快速訪問。例如，在救護車上搶救重度患者的過程中，醫護人員可以利用移動數據庫快速查詢附近醫院，確保患者能夠在最短時間內被送往醫院及時搶救，從而避免患者因搶救不及時而影響生命安全。

5 結 論

為了提高嵌入式系統的開發效率和效果，技術人員要在科學配置硬件平臺相關參數的基礎上，通過綜合運用嵌入式開發技術和軟件移植技術，解決嵌入式系統在開發過程中出現的各種問題，以滿足用戶使用需求，確保嵌入式系統開發工作能夠正常、穩定且有序地開展，為提高現代社會經濟水平和促進科學技術的全面發展提供有力的保障。