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单片机嵌入式系统的开发

摘要:随着计算机网络技术的不断发展,近年来我国单片机研发设计领域也获得了蓬勃的发展,单片机技术在社会多个领域的应用也越来越为广泛,其在有效提升社会各领域的生产力及生产效率的同时,也极大的促进了我国社会经济地迅猛发展。尤其是基于单片机的嵌入式系统在社会各个领域的广泛渗透,如在信息家电,及手持设备等领域的应用,其更是极大的推动了这些领域在产品质量方面的飞跃,实现了产品向智能化及多功能化方向的发展。然而由于我国当前在单片机嵌入式系统的开发途径方面,还尚未形成一套成熟的理论体系,因此加大对基于单片机的嵌入式系统开发的相关研究,有着积极意义。文章对嵌入式系统进行了简要的概述,在此基础上,对基于单片机的嵌入式系统开发情况进行了详细的探讨。

关键词:单片机;嵌入式系统;开发

随着社会经济的快速发展,在强大的经济实力支持下,近年来我国科学技术领域也获得了长足的进步,科学技术的快速发展及其在社会各个领域的广泛应用,在极大的提升各领域生产力及生产效率的同时,也为各领域创造了巨大的社会经济效益,其对于保障社会各领域建设事业的健康可持续发展等有着重要作用。信息技术是21世纪发展最为迅猛的科学技术之一,信息技术的快速发展,也开启了信息时代的大门,随着信息技术在社会多个领域的广泛渗透,以计算机信息技术为基础的单片机技术领域也获得了极大的发展,基于单片机的嵌入式系统的开发也成为了人们研究的热点领域之一。基于单片机嵌入式系统的研发之所以能够吸引业界如此多的注意力,究其原因主要是该系统的功能的强大性,及适用的广泛性,基于单片机的嵌入式系统能够应用到社会多个领域中,如信息家电,及手持设备等领域,不仅能够有效地提升这些领域的工作效率,为企业创造巨大的社会经济效益,还能有效地实现产品的智能化及多功能化发展,因而加大对单片机嵌入式系统开发的相关研究,有着积极意义。接下来对嵌入式系统进行简要的概述,在此基础上,对基于单片机的嵌入式系统开发情况进行详细的探讨。

1嵌入式系统概述

随着信息技术的不断发展,计算机系统在结构及性能方面,也在发生着重大的改变,原有的计算机系统已难以适应社会发展的需要,以及人们日益升高的对系统性能的要求,因此加大对计算机系统的研发,就显得尤为必要了。嵌入式系统便是在这样的社会大背景下应运而生的,其对于提升计算机性能,提升计算机系统的智能化水平等,有着重要作用。嵌入式系统,顾名思义是一种基于计算机技术,以实际应用为目标,可以实现对软硬件剪裁,同时在系统的安全稳定性、体积及成本和性能等方面,有着更高要求的专业计算机系统。基于嵌入式系统的优异性能,该系统已广泛应用于我国社会的多个领域,如信息家电领域,甚至在我国的国防工业领域,该系统也有着广泛的应用。

具体来说,嵌入式系统相较于以往的计算机系统,其具有如下主要特点:(1)体积小特点。随着信息技术的不断发展,人们对计算机系统在体积方面也提出了更高要求,为了更加方便人们的携带及使用,当前系统的研发有向小体积方向发展的趋势,而嵌入式系统就是一种具有较小体积的计算机系统,为了有效降低系统的体积,该系统将其部分控制部件,巧妙地安装进系统中,从而在有效的缩小系统体积的同时,也极大地提升了系统空间的利用率,降低了系统生产成本;(2)高性能特点。该系统相较于以往的计算机系统,具有更好的系统稳定性,及更高的运算速率,同时该系统在开发周期方面,也得到了急剧的降低,因而较高的性价比,也是该系统的主要特点之一;(3)存储容量不高。由于该系统不具有以往计算机系统的硬盘设备,其在数据信息的存储方面,主要借助FLASHmemory,及ROM等储存介质实现数据信息的保存,因而其存储容量不高;(4)实时性特点。该系统对时间较为敏感,在部分应用软件中,其对时间有一定的限制,若在某项操作中,其超过了规定的时间,其就不能达到预期的效果,因而该系统具有很强的实时性特性[1]。

2基于单片机的嵌入式系统开发

2.1单片机概述

随着计算机信息技术的快速发展,近年来我国单片机技术领域也获得了迅猛的发展,单片机,又可被称为微型计算机,其是一种将RAM,ROM,CPU等设备,采用高度集成的方式,将其全部设计在同一芯片上的一种微处理器。当前随着单片机技术的不断发展,其超大规模的集成技术领域,也获得了长足的进步,同时随着单片机在低质量、小体积方面的不断发展,当前我国单片机已形成了一套相对成熟的技术体系,在性能及功能性方面,也获得了极大的提高,因而单片机技术在当前社会的多个领域,诸如工艺控制,仪器仪表,以及通信领域等,已获得了广泛的应用,并取得了显著的成效,相信在不久的将来,其在社会的多个领域都有着良好的应用前景。

2.2操作系统微内核

2.2.1微内核结构

单片机作为一种微处理器,其是嵌入式系统最为核心的部分,其对于系统功能的充分发挥,发挥关键作用。嵌入式操作系统,其微内核在结构上主要由以下几个部分组成:(1)任务管理和调度模块。该模块的主要功能是,实现对任务的有效的控制及其调度,同时该模块还能有效实现各任务间的数据通信,以及对任务数据信息进行储存等;(2)硬件抽象层模块。该模块的主要功能是,在一定的硬件平台下,实现对某些硬件的有效映射,从而发挥系统的相关功效。嵌入式操作系统微内核的以上结构设计,不仅能够有效地降低系统核心的负荷,提升其运行效率,保障系统性能的充分发挥,还能有效地提升系统的可扩展性,及可剪裁性等方面的性能,因而系统的微内核结构,对于保障系统的正常运转,提升系统运行效率等,有着重要作用[2]。

2.2.2微内核结构对系统性能的作用

在嵌入式操作系统中,设计微内核结构,对提升系统的性能有着重要作用,也正是基于此,微内核结构的设计,已广泛地应用于系统开发中,然而随着人们嵌入式系统性能要求的不断提高,及系统应用领域及环境的不断拓展,当前的微内核结构设计已难以适应社会发展的需要,因而研发出体积更大,性能更高的微内核,对于满足社会对嵌入式系统的性能需要,就显得尤为必要了。然而增大微内核的体积,这也引起了当前社会各界的普遍争论,一部分人的观点是,在核心结构系统中,可以使用客户/服务器形式,如此一来,不仅会提高系统的开发成本,对系统性能也会造成较大影响;另一部分人则认为,微核心理论之所以存在较大问题,其主要原因是受到以往系统内涵理论的局限,因而如果在结构设计上不合理的话,将会极大地影响系统的性能。因此为了提升嵌入式系统的功能,加大对其微内核结构及性能的相关设计研究,有着重要作用[3]。

2.3EOS51系统结构

当前在基于单片机的嵌入式系统中,微内核基本上是EOS51系统结构,其实现过程大致是这样的,通过对任务实施有效的控制,并进行相应的切换,同时对任务间的互斥控制以及通信控制等,采取相应的时机控制操作,由此保障微内核引擎工作的正常进行。在运转中,当系统实施电的连接时,就能够通过系统存储器,获得相关的地址信息,然后再得到相关指令后,可以实现对系统的初始化,而剩下的存储设备,则由用户自行处理。如此一来的话,就能有效地保障系统的正常启动,同时其外部硬件设施等,用户也能够依照自身需求情况,进行适当的拓展,因而基于单盘机的嵌入式系统的开发,不仅具有较高的系统灵活性,同时其微内核结构的设计,也具有更广泛的适用性[4]。

3结语

由以上可以看出,基于单片机的嵌入式系统,相较于以往的计算机系统,具有更小的体积和质量,同时在性价比方面,也有着更高的竞争优势,因此加大对基于单片机的嵌入式系统开发的相关研究,有着深远意义。

参考文献

[1]陈丽芳.基于单片机的嵌入式系统开发[J].电子测试,2015(10):13-14.

[2]张璐璐.单片机温度测量和控制系统的设计与实现[D].吉林:吉林大学,2014.

[3]刘玉良,李刚,康凯.基于MATLAB的嵌入式系统软件开发[J].天津大学学报,2012(5):593-596.

[4]于坤,崔芮华,孟庆龙,等.一种基于单片机的抢占式实时嵌入式操作系统设计[J].工业控制计算机,2014(1):36-37.

作者:杜朝 单位:运城农业职业技术学院


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