单片机与嵌入式系统开发方法

史磊

摘要 随着经济快速发展，我国已经进入到信息化时代，各种信息技术在改变着人们的生活。其中嵌入式技术就是被广泛应用到我们生活的各个方面，从智能穿戴到智能交通，都离不开嵌入式开发技术。本文主要介绍了单片机与嵌入式系统的开发方法，重点论述了开发者在开发过程中可能存在的问题，并结合自己的工作经验给出了切实可行的解决方案。

【关键词】信息化时代 嵌入式技术 智能穿戴单片机 解决方案 开发方法

这些年随着信息化地不断发展，各种智能化产品被广泛应用在我们生活的各行各样。这其中离不开嵌入式技术的发展。从而智能家居到智能交通，处处体现着嵌入式技术发展，给人们的生活提供了极大的方便，促进了社会智能化发展。

单片机嵌入式系统是基于单片机技术发展的一种数字系统。单片机给它提供了强有力的计算单元，是它能够完成对于数据的分析、计算，以及向执行器发送控制指令。同时单片机能够集成在很小的电路板上，这样更利于嵌入式技术能够产业化、集成化，这是因为这些特点使得单片机嵌入式技术能够被广泛应用在各个方面，如今基于单片机嵌入式开发技术已经很成熟了，在实际开发过程中仍然存在着很多问题，因此本文主要论述了单片机系统再设计时存在的一些问题，以及微核对于单片机技术设计的影响。希望能够更好促进单片机嵌入式技术的发展。

1 嵌入式系统概述

单片机嵌入式系统主要使用单片机作为处理单元，同时结合传感器、执行器以及控制算法为一体的专用系统。它组成方面包括了处理器（单片机）、硬件设备（传感器）、操作系统（u-cos系统）等组成，具有远程控制、数据管理等强大功能。核心的器件技术单片机，能够对于传感器采集的数据进行分析、处理同时像控制单元发出控制指令，对于不同的项目需求可以把传感器、执行器与单片机集成在一块电路板上，这块电路板可以做的很小，像我们的运动手环，具体很高的集成度。这样就能高效完成项目需求，提高解决问题的效率和质量，从而最大程度提高人们的生活水平。

随着信息技术快速发展，单片机嵌入式系统往往具有了远程控制的功能，可以通过Wi-Fi技术、以太网模块等网络接口实现数据的联网功能。随着我国的单片机嵌入式技术已經取得了很大的发展，但是和国外发达国家相比仍然有很大的差距，尤其在单片机的制造上。除了8位单片机，在16位、32位单片机以及更高位数的单片机制造上和国外仍然有着很大的差距。除了集成度需要改进外，在容量和计算速度仍然有很大的提升空间，从而更好满足日益复杂的应用需求。

2 单片机嵌入式系统开发设计

基于单片机嵌入式系统的开发与设计主要使用的是软件集成开发工具（Keil、IAR等）以及电路设计工具（PCB工具），在具体的开发过程中需要开发者结合项目具体的实际需求，将其项目功能具体系统级功能，然后在进行划分为具体的模块功能，然后根据模块设计思想以及自项而下的设计思想进行模块设计，这样更容易开发，同时也更容易发现错误并改正错误。

嵌入式系统的在实际过程中需要结合具体的型号参数进行科学合理的设置，只有充分掌握单片机的内外资源才能更好地进行单片机嵌入式的设计。此外，在设计工作中，要合理配置系统中的资源，并设计相应的代码，以达到预期的功能。嵌入式系统追求集成和模块化，需要将各个功能模块集成到单片机中，实现单片机的远程调度、信号控制、数据管理等功能。在设计过程中，为了便于多设备的交叉使用，我们可以将各种应用接口设置为统一的标准，使嵌入式系统在特定的应用中能够标准化和标准化。同时，为了确保嵌入式系统的发展的合理性，可以提前进行模拟操作，并通过仿真发现操作是否有问题，如果有问题，可以及时解决，有效地减少了开发时间和加快工作进度。

3 单片机嵌入式系统的微内核

微核结构的设计应用可以很有效地提高嵌入式系统的移植性能力和扩展能力，但是随着项目需求难度不断增加，微内核的设计变得越来越复杂，这样不但没有提高单片机系统运行的性能，反正增加了单片机的功耗，特别是嵌入式系统在微控制器的通用性。当使用单片机在进行远程控制时，这个过程需要微核的参与，同时需要和数据进行不断交换，这大大增加了单片机的负担。因此设计者需要不断优化微内核，从而提高单片机系统的运行效率。

对于微控制器来说，它主要是由系统时钟进行驱动的，在运行过程中需要根据时钟信号来不断完成读写指令地过程，当然这个过程可以使用软件进行控制，因此可以通过不断优化代码来提高微控制器的使用效率，从而最大程度发挥单片机的性能。另外在和微控制器在进行通信时主要实现的是消息机制，这样会大大增加微内核的开销。为了保证微内核的运行效率，需要对系统程序进行优化，使应用程序能够直接调用库程序，大大提高了微内核使用的灵活性。

4 嵌入式技术的应用

嵌入式技术被广泛应用在各个行业，智能交通、智能家居、智能医疗等行业。这里我们主要介绍智能驾驶技术。首先打开汽车，选择自动驾驶，通过传感器采集复杂的路面信息，行人信息和交通标志信息，然后将融合的信息发给中央处理器进行处理，最后控制器控制汽车相关的执行结构，是汽车的速度方向等得到最完美的控制。

其中嵌入式结合了传感器融合技术，人工智能算法，传感器网络通信技术等多种技术共同完成了无人驾驶功能。同时体现大数据处理以及需要高性能的CPU。因为汽车的行驶速度很快，要求处理处理一定要快，数据处理主要涉及的是图像处理，用到了卷积神经网络大大增加了计算量，所以高性能的CPU是必要的，这时候单片机就远远达不到要求，但是还是属于嵌入式技术一部分。

5 结语

嵌入式技术一直是各个行业研究的热点，研究嵌入式技术是非常必要的。而且在科技发展的今天，嵌入式技术应用的产品在我们身边随处可见，加上人工智能算法和大数据的辅助，我国嵌入式技术一定会迎来快速发展，一定会使我们的生活变得更加美好。

参考文献

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[2]彭铁牛.嵌入式实时操作系统在单片机上的开发应用研究[J]，山东工业技术，2016 （03）：43-43.