基于单片机的嵌入式系统的开发研究

1、    基于单片机的嵌入式系统的开发研究    魏娟【摘 要】 近几年随着我国科学技术的发展，嵌入式系统的应用越来越广泛，但是单片机的嵌入式系统目前还没有完整的开发方法。通过对嵌入式系统的设计思路进行分析，研究基于单片机的嵌入式系统开发，希望可以使单片机的操作运行实现集成化发展。【关键词】 单片机；嵌入式系统；操作系统g64.23 a 2095-3089（2016）22-00-011、嵌入式操作系统的定义单片机是在嵌入式系统程序应用的基础上产生的，它就是其该系统的主控单元。其大部分软件的应用性都非常的广泛，不是凭空制造出来了，都有很强的目的性。在与其他程

2、序做对比时，它把其他的程序的一些无关紧要的功能都剔除了，做到了简单，但是功能非常的强大，只有一个微内核。外加上该程序的嵌入性和专用性等特点，使得应用程序与操作系统处于同一个空间，使得操作系统和应用程序融为一体。这个时候存储管理模块非常的简单。就成了人们熟知的微内核。2、基于单片机的嵌入式系统开发设计嵌入式系统的设计需要以计算机技术为基础，利用cad软件和pcb软件对系统进行设计，在设计过程中，要根据嵌入式系统需要实现的功能，将功能进行细致区分，划分成不同的模块，对各个模块来分配具体的功能。嵌入式系统的设计就是根据实际使用过程中的性能参数需求，对相关的元件进行组合划分，以便达到最佳的使用效果，所

3、以不同设备应用的嵌入式系统在功能上都是不同的。在设计过程中需要将系统内的资源进行调配，并编制具体的应用编码，使系统实现相应的功能。基于单片机的嵌入式系统在进行设计时，要使嵌入式系统具有实时控制和信息处理能力，所以需要将数据存储器和网络接口等全部集成在一块芯片上，实现单片机的远程控制、信息同步、资源存储等功能。基于单片机的嵌入式系统在设计过程中，可以将应用与驱动的接口设置为统一的接口，使嵌入式系统的应用软件实现标准化设计，也方便了在多个单片机之间重复使用。在对驱动程序和硬件组成进行设计时，可以利用eda工具进行模拟调试开发，将设计程序在eda工具上进行模拟运行，保证了嵌入式系统程序设计的合理性，

4、缩短了系统开发时间。在单片机嵌入式系统软件开发的过程中，可以先将程序的运行流程和运行逻辑进行测试，分析嵌入式系统运行的状态，以及各类访问周期信息。这些信息的测试可以使系统的调试阶段更加顺利。利用eda工具对单片机嵌入式系统进行开发，降低了开发人员的工作难度，在计算机软件开发完成后，直接将软件移植到嵌入式系统中，基于单片机的嵌入式系统即为开发完成。3、基于单片机的嵌入式系统微内核3.1嵌入式系统的微内核结构嵌入式系统的微内核结构主要由两个部分组成，分别是资源管理调度系统和硬件映射系统。资源管理调度系统可以对单片机的控制程序进行存储，并实现单片机与计算机的通信功能。硬映射系统可以将单片机的硬件结构

5、映射在操作平台上，实现单片机的系统功能。微内核结构降低了单片机整体的运行负担，并提高了内核的集成性能，使单片机嵌入系统的移植性能和扩展性能都得到了极大程度的提高。单片机嵌入式系统的微内核一般没有shell以及图形用户接口，所以嵌入式微内核的部分功能是可以去掉的；嵌入式系统微内核的操作系统和应用程序不是特别明确，也可以说操作系统也属于应用程序中的一部分；嵌入式系统微内核的内存容量比较小，存储模块非常简单，一般都是使用实际的物理地址，所以结构比较简单。嵌入式微内核的任务划分不是特别详细，很多操作人员都具有可预见性。3.2微内核结构对单片机系统整体性能的影响微内核结构虽然提高了单片机嵌入系统的移植性

6、和扩展性，但是随着单片机系统越来越复杂，使微内核的体积不断增加，影响了单片机的整体性能，降低了嵌入式系统在单片机中的通用性。使用者在使用单片机的过程中是利用远程设备来进行操作，在操作过程中，微内核全程参与，对大量数据进行频发拷贝，增加了单片机运行系统的负担，同时嵌入式微内核受到传统操作内核的限制，会对单片机的操作系统带来不利影响，所以需要对嵌入式微内核的性能进行改进，以便提高单片机的运行效率。单片机在运行过程中，嵌入式微内核是基于时钟对内部模块进行控制，当单片机运行时，可以自动提取微内核内的运行程序，同时也可以自行书写，提高了嵌入式系统的扩展性能，使嵌入式微内核的通用性得到了极大的提高。微内核

7、结构中各个系统服务全部由内核进行控制，主要利用消息机制进行通信，所以微内核核心性能的优劣主要取决于系统通信开销的大小，为了保证微内核结构的能效，需要对单片机的系统程序库进行优化，保证嵌入式的应用程序可以直接对库内程序进行使用，这种结构有效地提高了单片机嵌入式系统的可扩展性和可裁剪性，使微内核的使用灵活性大大提高。4、基于单片机嵌入式系统编码程序的实现在单片机嵌入式系统编码程序的开发过程中，需要对单片机的使用环境进行分析，确定单片机具体的使用需求，再针对相应的功能需求进行程序设计。程序设计需要经过结构设计、程序编写、编码功能实现、集成检测等几个步骤，嵌入式系统编码程序的开发与普通的软件开发没有太

8、大差异，但是嵌入式系统编码程序的开发属于跨平台的编码开发，编码程序需要直接对设备进行操控，所以对于程序准确性要求比较高，对整个编码过程的时序要求也异常精准。很多单片机的运行不能对运行过程进行重现，所以编码程序的开发要求特别高，为了保证程序开发的有效性，需要在程序不同的设计阶段使用不同的工具包。对单片机初期运行阶段的程序进行设计时，可以利用电路模拟器，分析单片机程序输入端和输出端，避免单片机电路运行不稳定造成程序编写的混乱，同时开发人员也能清晰的观测到整个设备的运行过程，避免程序编写需要从最底层进行预设计。基于单片机的嵌入式系统在实践过程中要采用相应的抗干扰措施，避免对嵌入式系统的硬件和软件造成干扰。在硬件抗干扰方面可以利用光电耦合器来进行控制电路的切断，实现电磁隔离功能，降低电磁对嵌入式系统硬件的影响，也可以将金属箱体对嵌入式系统进行隔离，消除外界的电磁干扰。利用指令冗余技术也可以对嵌入式系统的软件操作进行调节，避免嵌入式程序出现跑飞现象