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單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法論文
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入到信息化時(shí)代，各種信息技術(shù)在改變著人們的生活。其中嵌入式技術(shù)就是被廣泛應(yīng)用到我們生活的各個(gè)方面，從智能穿戴到智能交通，都離不開(kāi)嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)。本文主要介紹了單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法，重點(diǎn)論述了開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，并結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)給出了切實(shí)可行的解決方案。
【關(guān)鍵詞】信息化時(shí)代；嵌入式技術(shù)；智能穿戴；單片機(jī)；解決方案；開(kāi)發(fā)方法
這些年隨著信息化地不斷發(fā)展，各種智能化產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在我們生活的各行各樣。這其中離不開(kāi)嵌入式技術(shù)的發(fā)展。從而智能家居到智能交通，處處體現(xiàn)著嵌入式技術(shù)發(fā)展，給人們的生活提供了極大的方便，促進(jìn)了社會(huì)智能化發(fā)展。單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)是基于單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一種數(shù)字系統(tǒng)。單片機(jī)給它提供了強(qiáng)有力的計(jì)算單元，是它能夠完成對(duì)于數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算，以及向執(zhí)行器發(fā)送控制指令。同時(shí)單片機(jī)能夠集成在很小的電路板上，這樣更利于嵌入式技術(shù)能夠產(chǎn)業(yè)化、集成化，這是因?yàn)檫@些特點(diǎn)使得單片機(jī)嵌入式技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用在各個(gè)方面，如今基于單片機(jī)嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)已經(jīng)很成熟了，在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中仍然存在著很多問(wèn)題，因此本文主要論述了單片機(jī)系統(tǒng)再設(shè)計(jì)時(shí)存在的一些問(wèn)題，以及微核對(duì)于單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的影響。希望能夠更好促進(jìn)單片機(jī)嵌入式技術(shù)的發(fā)展。
1嵌入式系統(tǒng)概述
單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)主要使用單片機(jī)作為處理單元，同時(shí)結(jié)合傳感器、執(zhí)行器以及控制算法為一體的專(zhuān)用系統(tǒng)。它組成方面包括了處理器（單片機(jī)）、硬件設(shè)備（傳感器）、操作系統(tǒng)（u-cos系統(tǒng)）等組成，具有遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)管理等強(qiáng)大功能。核心的器件技術(shù)單片機(jī)，能夠?qū)τ趥鞲衅鞑杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理同時(shí)像控制單元發(fā)出控制指令，對(duì)于不同的項(xiàng)目需求可以把傳感器、執(zhí)行器與單片機(jī)集成在一塊電路板上，這塊電路板可以做的很小，像我們的運(yùn)動(dòng)手環(huán)，具體很高的集成度。這樣就能高效完成項(xiàng)目需求，提高解決問(wèn)題的效率和質(zhì)量，從而最大程度提高人們的生活水平。隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)往往具有了遠(yuǎn)程控制的功能，可以通過(guò)Wi-Fi技術(shù)、以太網(wǎng)模塊等網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)功能。隨著我國(guó)的單片機(jī)嵌入式技術(shù)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但是和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有很大的差距，尤其在單片機(jī)的制造上。除了8位單片機(jī)，在16位、32位單片機(jī)以及更高位數(shù)的單片機(jī)制造上和國(guó)外仍然有著很大的差距。除了集成度需要改進(jìn)外，在容量和計(jì)算速度仍然有很大的提升空間，從而更好滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用需求。
2單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)
基于單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)主要使用的是軟件集成開(kāi)發(fā)工具（Keil、IAR等）以及電路設(shè)計(jì)工具（PCB工具），在具體的開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要開(kāi)發(fā)者結(jié)合項(xiàng)目具體的實(shí)際需求，將其項(xiàng)目功能具體系統(tǒng)級(jí)功能，然后在進(jìn)行劃分為具體的模塊功能，然后根據(jù)模塊設(shè)計(jì)思想以及自頂而下的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，這樣更容易開(kāi)發(fā)，同時(shí)也更容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正錯(cuò)誤。嵌入式系統(tǒng)的在實(shí)際過(guò)程中需要結(jié)合具體的型號(hào)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，只有充分掌握單片機(jī)的內(nèi)外資源才能更好地進(jìn)行單片機(jī)嵌入式的設(shè)計(jì)。此外，在設(shè)計(jì)工作中，要合理配置系統(tǒng)中的資源，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的代碼，以達(dá)到預(yù)期的功能。嵌入式系統(tǒng)追求集成和模塊化，需要將各個(gè)功能模塊集成到單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的遠(yuǎn)程調(diào)度、信號(hào)控制、數(shù)據(jù)管理等功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了便于多設(shè)備的交叉使用，我們可以將各種應(yīng)用接口設(shè)置為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使嵌入式系統(tǒng)在特定的應(yīng)用中能夠標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，為了確保嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展的合理性，可以提前進(jìn)行模擬操作，并通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)操作是否有問(wèn)題，如果有問(wèn)題，可以及時(shí)解決，有效地減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間和加快工作進(jìn)度。
3單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的微內(nèi)核
微核結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用可以很有效地提高嵌入式系統(tǒng)的移植性能力和擴(kuò)展能力，但是隨著項(xiàng)目需求難度不斷增加，微內(nèi)核的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，這樣不但沒(méi)有提高單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的性能，反正增加了單片機(jī)的功耗，特別是嵌入式系統(tǒng)在微控制器的通用性。當(dāng)使用單片機(jī)在進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，這個(gè)過(guò)程需要微核的參與，同時(shí)需要和數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷交換，這大大增加了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。因此設(shè)計(jì)者需要不斷優(yōu)化微內(nèi)核，從而提高單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。對(duì)于微控制器來(lái)說(shuō)，它主要是由系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，在運(yùn)行過(guò)程中需要根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)不斷完成讀寫(xiě)指令地過(guò)程，當(dāng)然這個(gè)過(guò)程可以使用軟件進(jìn)行控制，因此可以通過(guò)不斷優(yōu)化代碼來(lái)提高微控制器的使用效率，從而最大程度發(fā)揮單片機(jī)的性能。另外在和微控制器在進(jìn)行通信時(shí)主要實(shí)現(xiàn)的是消息機(jī)制，這樣會(huì)大大增加微內(nèi)核的開(kāi)銷(xiāo)。為了保證微內(nèi)核的運(yùn)行效率，需要對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行優(yōu)化，使應(yīng)用程序能夠直接調(diào)用庫(kù)程序，大大提高了微內(nèi)核使用的靈活性。
4嵌入式技術(shù)的應(yīng)用
嵌入式技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)，智能交通、智能家居、智能醫(yī)療等行業(yè)。這里我們主要介紹智能駕駛技術(shù)。首先打開(kāi)汽車(chē)，選擇自動(dòng)駕駛，通過(guò)傳感器采集復(fù)雜的路面信息、行人信息和交通標(biāo)志信息，然后將融合的信息發(fā)給中央處理器進(jìn)行處理，最后控制器控制汽車(chē)相關(guān)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，是汽車(chē)的速度方向等得到最完美的控制。其中嵌入式結(jié)合了傳感器融合技術(shù)，人工智能算法，傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)共同完成了無(wú)人駕駛功能。同時(shí)體現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理以及需要高性能的CPU。因?yàn)槠?chē)的行駛速度很快，要求處理處理一定要快，數(shù)據(jù)處理主要涉及的是圖像處理，用到了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大大增加了計(jì)算量，所以高性能的CPU是必要的，這時(shí)候單片機(jī)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，但是還是屬于嵌入式技術(shù)一部分。
5結(jié)語(yǔ)
嵌入式技術(shù)一直是各個(gè)行業(yè)研究的熱點(diǎn)，研究嵌入式技術(shù)是非常必要的。而且在科技發(fā)展的今天，嵌入式技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品在我們身邊隨處可見(jiàn)，加上人工智能算法和大數(shù)據(jù)的輔助，我國(guó)嵌入式技術(shù)一定會(huì)迎來(lái)快速發(fā)展，一定會(huì)使我們的生活變得更加美好。
參考文獻(xiàn)
[1]蘇燕,張建平,阮瑩等.單片機(jī)嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].科技資訊,2016,14(13):28-29.
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