徐　倫

（三江學(xué)院工程教育學(xué)院，江蘇南京，210012）

基于單片機的嵌入式系統(tǒng)研究

徐倫

（三江學(xué)院工程教育學(xué)院，江蘇南京，210012）

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，近幾年來，我國在單片機的研究開發(fā)方面也相繼取得了較大的進步。單片機技術(shù)逐漸被應(yīng)用于社會各領(lǐng)域，不僅能夠有效提高我國社會各領(lǐng)域的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)力，還能夠有效促進我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。特別是單片機嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，極大地推動了我國手持設(shè)備及其信息家電等產(chǎn)品質(zhì)量的發(fā)展，使產(chǎn)品逐步朝著智能化、功能多樣化的方向發(fā)展。然而，就當(dāng)前的發(fā)展形勢來看，單片機嵌入式系統(tǒng)仍未形成完善的理論體系。本文首先介紹了嵌入式系統(tǒng)，并進一步分析了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，最后就單片機嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用進行了探討。

單片機；嵌入式系統(tǒng)；應(yīng)用開發(fā)

單片機的嵌入式系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)單片機的遠程調(diào)控，還能夠加強資源儲存管理并使通信信息同步等。計算機技術(shù)作為嵌入式專用系統(tǒng)的主核心，在單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中占據(jù)著重要地位，并作為開發(fā)系統(tǒng)平臺存在著，而基于我國近年來科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在社會各行業(yè)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。這是因為該系統(tǒng)具有強大的功能性和廣泛的適用性，使其在眾多領(lǐng)域中都能被充分應(yīng)用。不僅為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益，還能夠提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，為此，有必要對單片機的嵌入式系統(tǒng)進行研究，這對企業(yè)及其國家的經(jīng)濟發(fā)展有積極意義。

1　嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)概述

1.1嵌入式系統(tǒng)簡介

所謂的嵌入式系統(tǒng)主要是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，可裁剪軟硬件，并對系統(tǒng)的性能、體積、成本等方面要求相對嚴格，以實際的應(yīng)用為中心的專用計算機系統(tǒng)。當(dāng)前，嵌入式系統(tǒng)更是廣泛的應(yīng)用到國防系統(tǒng)、國民經(jīng)濟等領(lǐng)域當(dāng)中，嵌入式系統(tǒng)具有相對優(yōu)異的性能。而較之以往的計算機系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)還有以下幾個特征。

其一，高性能。較之以往的計算機系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性，其運算速率也相對較高，在開發(fā)周期方面，所耗用時間也較短，因此該系統(tǒng)具有較高的性價比；其二，體積較小。在科技信息不斷發(fā)展的背景之下，人們對于計算機系統(tǒng)的體積大小也提出了相應(yīng)的要求，為了便于人們輕松攜帶和使用，嵌入式系統(tǒng)以一種體積較小的狀態(tài)逐步呈現(xiàn)在人們眼前，而為了能夠保障系統(tǒng)的正常運用并有效縮短系統(tǒng)體積，該系統(tǒng)更是巧妙地安裝了部分控制部件，不僅有效的提高了系統(tǒng)空間使用率，縮小系統(tǒng)體積，更進一步降低了系統(tǒng)的成本費用；其三，實時性較強。嵌入式系統(tǒng)對于時間異常敏感，在某些軟件應(yīng)用中，有一定的時間限制，若是無意間超過了某項軟件所規(guī)定的操作時間，就算得出了所需要的結(jié)果，也不能達到所預(yù)期的效果，所以嵌入式系統(tǒng)還具有實時性較強的特點；最后，應(yīng)該注意的是該系統(tǒng)的存儲容量較少。由于其缺少硬盤設(shè)備，且其數(shù)據(jù)信息的存儲仍是借用ROM、FLASH memory等存儲介質(zhì)來進行保存，所以存儲容量相對不高。

1.2嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

當(dāng)前，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不斷被擴展，但也正如上述所說，嵌入式系統(tǒng)仍舊缺乏完整、通用、有效的開發(fā)方法，所以，在嵌入式的軟件環(huán)節(jié)設(shè)計上我國仍處于初級開發(fā)階段。這就意味著若想更好地促進嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)就必須對單片機的微內(nèi)核、關(guān)鍵技術(shù)及其嵌入式系統(tǒng)的集成軟件的相關(guān)測試等方面進行研究和考慮。而分析嵌入式系統(tǒng)自身的特點之后還可以發(fā)現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)仍存在著些許不足之處，例如雖然該系統(tǒng)具有體積較小，便于攜帶的特點，但卻導(dǎo)致該系統(tǒng)的存儲容量不足，此外，由于單片機微內(nèi)核的體積也逐步朝著越變越大的趨勢發(fā)展，這也要求要不斷完善和改進單片機的儲存容量，才能更好適應(yīng)當(dāng)前的復(fù)雜化發(fā)展趨勢。

2　單片機的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)

2.1單片機簡介

單片機主要基于CPU、ROM等設(shè)備全部集成于硅片上的原理所形成的微型計算機。當(dāng)前的單機片基本采用了超大規(guī)模集成技術(shù)，綜合嵌入式系統(tǒng)體積小等特點。而隨著單片機應(yīng)用技術(shù)趨向成熟，其應(yīng)用范圍也逐步擴寬，在市場中的地位也愈發(fā)重要。

2.2單機片嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用

依據(jù)單機片的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，該系統(tǒng)具有減少耗能損失，節(jié)約能源的優(yōu)勢，所耗費的成本費用相對較少，且便于修理維護?；诖颂攸c，著重分析嵌入式Web服務(wù)器，來進一步探討單片機嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。

嵌入式Web服務(wù)器，主要是利用以太網(wǎng)得以運轉(zhuǎn)，并完成通信領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備的運行，使其信息傳輸?shù)男视兴岣撸⒐蚕頂?shù)據(jù)資源。在嵌入式Web服務(wù)器中，科學(xué)運用單片機不僅能夠有效解決資源遭受限制的狀況，還能通過遠程實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)，在嵌入式設(shè)備連入網(wǎng)絡(luò)之后，即可實行遠程設(shè)備管理，還可瀏覽該服務(wù)器中的內(nèi)容。此外，該服務(wù)器的客戶端，主要是作為嵌入式系統(tǒng)與其服務(wù)器連接的路局，并根據(jù)相關(guān)協(xié)議，該服務(wù)器會自動分析單片機嵌入式系統(tǒng)的指令，并通過腳本語言的形式傳入到放武器中，最終將符合指令的信息輸送到嵌入式系統(tǒng)。通常來說，嵌入式Web服務(wù)器接收了嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)指令后，能夠?qū)TTP請求進行自動解析，并與遠程設(shè)備迅速連接成功，使管理和配置能夠方便實行，就算嵌入式Web服務(wù)器在實施信息監(jiān)測時，也能夠與接口通信進行準確的連接，使得嵌入式Web服務(wù)器信息的交互水平能夠有所提升。

2.3單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

（1）微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的影響

嵌入式系統(tǒng)的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)在實際開發(fā)過程中取得了較高的成果，然而，在實際應(yīng)用不斷復(fù)雜化的背景之下，微內(nèi)核的體積也相應(yīng)不斷增大，這就使得單片機的嵌入式系統(tǒng)受其原始操作系統(tǒng)的內(nèi)核所限，不能夠合理使用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致嵌入式的各種性能遭受影響。因此，改善微內(nèi)核操作系統(tǒng)的性能、提高功能效率也愈發(fā)成為當(dāng)前單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的重點研究問題。

（2）開發(fā)設(shè)計

在設(shè)計單片機的嵌入式系統(tǒng)時，不僅要確保嵌入式系統(tǒng)具有實時控制、良好的信息處理能力等特點，還要保障所需數(shù)據(jù)存儲器與網(wǎng)絡(luò)接口等都集成在同一塊芯片上，才能使單片機的嵌入式系統(tǒng)有效實現(xiàn)遠程控制、資源信息存儲、資源共享等功能。此外，在設(shè)計過程中，還應(yīng)將驅(qū)動與其應(yīng)用的接口設(shè)定為指定的接口，讓嵌入式系統(tǒng)的實際應(yīng)用軟件能夠符合設(shè)計標(biāo)準，這也直接避免了多個單片機出現(xiàn)重復(fù)使用的現(xiàn)象。在設(shè)計組合硬件及其驅(qū)動程序時，應(yīng)利用EDA工具來展開模擬調(diào)試開發(fā)，以檢驗嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計流程是否具有科學(xué)性和合理性，還能夠減少嵌入式系統(tǒng)開發(fā)時間的損耗。最后，在該系統(tǒng)軟件的開發(fā)過程中，應(yīng)先測試程序的運行流程及其運行邏輯，加以分析系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及其各種訪問的周期信息。如此測試，對于確保嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試階段穩(wěn)序進行有其重要意義。若是能夠充分利用EDA工具來開發(fā)單片機的嵌入式系統(tǒng)，這對于開發(fā)人員工作難度的降低也是有其益處的。同時，在計算機軟件最后的開發(fā)階段完成后，應(yīng)該將軟件直接移植到單片機的嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，使得單片機的嵌入式系統(tǒng)最終開發(fā)完成。

3　結(jié)束語

作為嵌入式系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)，單片機決定著嵌入式系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運行。而依據(jù)當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)的運行狀況，還必須不斷加強對單片的開發(fā)力度，并逐步推動嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，才能夠使嵌入式系統(tǒng)的功能更加完善和增強，確保單片機的地位。此外，對于單片機嵌入操作系統(tǒng)中以便進行軟件設(shè)計開發(fā)也逐步成為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的主流，并成為各研究者的熱點研究對象，所以，基于單片機的嵌入式系統(tǒng)研究，還應(yīng)加強其實踐性和理論性的結(jié)合，才能保證嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)自身的運行價值。

［1］陳麗芳.基于單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)［J］.電子測試，2015，10：13-14.

［2］查加林，孫小美，王寧.基于單片機的嵌入式系統(tǒng)探究［J］.通訊世界，2015，14：234.

［3］杜朝.基于單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)［J］.無線互聯(lián)科技，2016，01：56-57.

［4］張志.基于單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及實踐要點研究論述［J］.電腦知識與技術(shù)，2016，01：258-259+262.

徐倫（1982.02—），男，漢族，江蘇贛榆人，三江學(xué)院工程教育學(xué)院，碩士，實驗師，從事智能化控制與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用研究。

Research of embedded system based on single chip microcomputer

Xu Lun
（College of engineering education， Sanjiang University Nanjing Jiangsu 210012）

With the continuous development of computer technology，in recent years，China has made great progress in the research and development of SCM. SCM technology has gradually been applied in various fields of society，not only can effectively improve the production efficiency and productivity in various fields of our country，but also can effectively promote the rapid development of social economy in our country.Especially the development and application of the embedded system，which has greatly promoted the development of the quality of handheld devices and information appliances in China，and make the products develop towards the direction of intelligent and functional diversification.However，in terms of the current development situation，SCM embedded system has not yet formed a perfect theoretical system.This paper first introduces the embedded system，and further analyzes the development of embedded system，and finally the development and application of SCM embedded system is discussed.

single chip microcomputer；embedded system；application and development