单片机技术在嵌入式系统扩展中的应用

朱鑫鑫　黄森　冀逢锐

摘要：本文首先通过对基于单片机技术的嵌入式系统进行相关概述，由浅入深分析探讨了单片机嵌入式系统目前研究发展的概况、开发、工作原理及应用，希望以此为提高单片机的各项性能提供一定的指导和借鉴意义。

[关键词]嵌入式单片机电机控制网络测控

技术是应用科学中重要的一环，在过去的几十年间，人们把研究的焦点放在了PC、交换机、服务器等上面，但是随着硬件相关设备功能的不断更新，大部分人们开始注意家居生活中嵌入式技术的问题。近年来，嵌入式系统的更新速度越来越超乎人们的想像，它以嵌入式系统的广泛应用为重心、以计算机技术为支柱，正逐渐渗透在我们生活中的方方面面当中，尤其是在手持设备以及信息家电等领域。但嵌入式系统技术仍然处于起步的初级阶段，距离形成一套完整通用的开发方法与规范还有一定的距离。

1单片机的嵌入式系统概述

嵌入式系统技术指通过比较系统的移植，使得设备的运行和控制朝着网络化和智能化的方向推进。嵌入式系统和一般的系统具有明显的区别，具有其它应用所不具有的特性：

1.1体积小

出于对产品的成本以及体积等方面的考虑，在仪器仪表以及智能化设备等工业应用场合，通常要求在系统内部来安装计算机的控制部分，要求所占空间要尽可能小。

1.2存储容量小

嵌入式系统一般以ROM、FLASHmemory等当做存储的媒介，一方面FLASHmemory的成本比较昂贵，另一方面嵌入式应用过程中也要求其体积要尽可能小，所以，嵌入式系统的存儲容量一般无法特别大。

1.3 实时性比较强

作为应用的最关键的部分之一，其对时间特性的要求异常严格。在一部分应用系统中，若果超过一"定时限，即使计算出需要的结果，但是有结果和没有结果是没有差别的，相反，对应用系统甚至是起到反作用的。

2嵌入式系统扩展方案及工作原理

在嵌入式系统扩展的过程中，主CPU、单片机、外围设备三部分起到了至关重要的作用，前者通过利用SPI接口实现与单片机之间数据的交互，并经过单片机现有的IO口以及UART等拓展一系列外围设备。外围获取数据通过单片机的处理后，再通过SPI总线发送给主CPU。相反，主CPU如果要访问外围设备的话，也需要通过SPI总线传送给单片机，并通过单片机程序最终实现对外围设备的访问与操作，如图1所示。

本文中，主CPU与外围单片机完成点对点通信的方式主要是单主单从的模式。在具体的应用过程中，能够依照实际的需求，借助SPI总线集成与之对应的单片机控制单元，进而有助于外围设备的集成。与此同时，外围控制单片机也可以对全部集成设备收集到的相关信息进行相对应的前置处理，从而分担主CPU的运算压力，进一步提升整个嵌入系统的响应效率。

3单片机嵌入式系统的运用分析

在工业技术领域，单片机嵌入式系统不仅成本低而且功耗也低，既有良好的维护优势，在实际应用过程中也非常灵活。为了可以持续满足不同用户对于网络的需求现状，当前流通于市场中的单片机嵌入式系统均有不同功能的网络通信接口与之配备，值得一提的是，对不同的用户客户端来讲，在设计过程中也采用了相应的网络控制端口与之匹配，而且能够同时满足TCP/IP协议的实现。

3.1嵌入式单片机在电机控制系统中的应用

基于嵌入式操作系统，电机控制系统管理及调度工作得以有序展开，可以说嵌入式操作系统是控制软件应用平台核心要素之一。具体实施步骤如下所述：

（1）工作人员先对要测量的工作明确划分等级和层次，在完成划分后开展数据的预处理。

（2）驱动数据的输出，使测量工作的安全性及和可靠性得到充分的保障。当然数据的过滤工作也要做好，从而保证数据的驱动输出是在样本数据预处理完成后进行的。

（3）进行任务创建，对任务进行合理分工和安排，从而促使电机控制系统的高效实行。3.2单片机嵌入式系统在嵌入式网络测控系统中的应用

基于单片机的嵌入式网络测控系统正逐渐成为当前学界研究的热点问题，在网络测控系统中随处可以看到单片机嵌入式系统的身影，单片机嵌入式系统可以对从远程传输过来的数据信息文本等通过科学的方法进行采集，除此之外，还对远程控制管理设备的相关信息进行存储并做到及时的上传下达。在这一运行过程中，单片机系统必须要实现嵌入式系统的网络接口以及Interneter二者之间的连接，同时，通过运用测控系统中的相关应用软件，相关部件可以顺利的被网络系统服务器完全固化在嵌入式系统的内部相关结构中，当然，单片机嵌入式系统的IP地址也会根据一定的规则存储在相关的位置单元中。

一般而言，网络测控系统主要是利用网络系统以及串行口的通信设计等来进行操作实现的。在嵌入式系统内核中通常没有串行口控制网络这一模块，故在信号传输和编码的解析过程中，对信息传输编码的内核模块进行相关的控制操作需要通过控制化模块才能实现。系统中端以及单片机嵌入式系统的输入以及输出方式是完全一致的。通过终端系统的控制函数，可以从各个方面对网络终端模块里面的接口，尤其是数据通信接口进行严格的把关和控制，最终确保异步串口通信的任务能够在该单片机嵌入式系统的运行下科学有效的完成。

参考文献

[1]朱德良，一种单片机多任务操作系统的设计与应用[J].自动化与仪表，2014，29（01）：50-52.

[2]李希妍.试析嵌入式电气安全智能监控系统的设计[J].信息通信，2015，05：85.[3]卫敏，浅谈基于单片机的嵌入式系统的网络应用[J].数字技术与应用，2013，10：30+32.