嵌入式系统关键技术和开发运用研究

2020-02-02胡永立

通信电源技术 2020年20期

胡永立

（机科发展科技股份有限公司，北京 100044）

0 引言

传统嵌入式系统存在请求处理缓慢和系统开发效率低等问题，无法满足现代社会的发展需求。在这样的背景下，新型先进的嵌入式系统应运而生。该系统在具体的开发中，主要利用了C语言和单片机等的可拓展性和可操作性，并根据人们的生活需求、工作需求以及学习需求不断对其进行修改、优化以及完善，从而提高系统的运行性能，以满足现代社会的信息化发展需求。为提高嵌入式系统的开发效率和效果，如何科学利用嵌入式系统关键技术是技术人员必须思考和解决的问题。

1 嵌入式系统的特点

1.1 处理器特点

对于嵌入式系统而言，其处理器的特点主要表现在以下几个方面。一是嵌入式微处理器在具体的运用中需要借助电路板实现对计算机系统的优化和完善，这种设计模式在节省系统空间和提高系统运行性能等方面发挥出重要作用。二是通过利用单片机，充分结合CPU和RAM，并将其放置于电路环境中，为实现系统的集成化、统一化以及智能化管理提供重要的依据和参考[1]。例如，8051单片机在具体的运用中，主要借助了微系统控制器的应用优势，提高了嵌入式系统的开发水平。三是在开发嵌入式系统期间，为了解决系统信号不稳定问题，技术人员要利用DSP处理器，采用编辑图片的方式，确保系统操作行为的规范性和合理性。总之，技术人员在应用嵌入式系统关键技术的过程中，要根据该技术特征，提高嵌入式系统开发的高效性与合理性。

1.2 微内核结构特点

嵌入式系统在实际运行中，经常因内核层的束缚而影响设备管理工作的有效开展，因此技术人员要在全面了解和把握微内核结构特点的基础上，确保嵌入式系统能够可靠、稳定且安全地运行。微内核结构具有功能复杂、维护难度高以及占用空间大等特征，技术人员要根据这些特征，采用调度处理任务的方式，以提高用户的使用体验[2]。此外，随着社会经济水平的不断提高，人们为了追求更好的生活质量，逐渐加大了对嵌入式系统的应用，并对嵌入式系统的功能提出了更高的要求，因此技术人员在开发嵌入式系统期间，要重点突出该系统内存管理优势，从而最大限度地提高嵌入式系统的运行效率和效果，确保嵌入式系统在激烈的市场竞争中立于不败之地[3]。

1.3 内核加载特点

内核加载特点主要体现在以下两个方面，一方面将嵌入式系统内核运行环境设置为Flash运行环境，在Flash运行模式的应用背景下，利用内核实现对节目相关映象内容的获取和整理，以满足嵌入式系统的加载需求。另一方面与内存加载环境相比，Flash加载模式的应用存在一定的局限性，通过利用Flash界面可以呈现系统压缩文件，并对系统压缩文件进行解压和处理，但整个处理过程非常复杂。为了从根本上解决这一问题，技术人员需要在读取存储RAM数据的过程中，确保嵌入式系统在内存加载环境下稳定运行，以达到提高系统运行性能的目的[4]。

2 嵌入式系统关键技术分类

2.1 嵌入式开发技术

在对嵌入式系统进行开发的过程中，主机和目标机器所发挥的作用是不同的。主机主要负责对代码的编译和链接，以实现对计算机运行异常问题的有效解决，而目标机器为嵌入式系统的安全运行提供了重要硬件平台[5]。利用主机可以转化处理相关应用程序，然后在目标机器的应用背景下，将最终的处理结果转化为二进制代码。整个过程主要涉及到了编译、链接以及处理3个操作步骤。其中，编译主要是指通过利用交叉编译器对代码进行编译的过程，通过利用交叉编译器可以采用跨平台编译的方式快速生成并编译代码。用于编译代码的工具主要有两种，一种是交叉编译器，另一种是闪光灯编译器。链接主要是指为了提高文件编篡的效率和效果，将所有目标文件链接到同一个对象文件中，以实现对相关目标文件的快速查找和调用。处理主要是指嵌入式系统根据物理内存地址，为每一个目标文件自动分配内存地址，从而形成新的目标文件，然后利用嵌入式系统加工处理这些新目标文件，使其转换为二进制的文件[6]。

目标机器调试作为嵌入式系统开发的重要阶段，在提高嵌入式系统运行性能方面发挥着重要作用，因此技术人员要重视对目标机器的科学调试，以提高目标机器的运行效率，同时还要利用交叉调试器，根据目标机器调试需求，有效连接多条BDM电缆，以实现对串行端口的构建。此外，还要重视对任务级的科学调试，确保主机所运行的各种应用程序具有一定的稳定性、可靠性以及安全性，同时利用嵌入式系统将目标机器内的RAM转换为ROM，从而提高目标机器调试效率和效果。

为了进一步提高嵌入式系统的开发效率和效果，充分发挥和利用嵌入式开发技术的应用优势，技术人员要将目标机器固定在系统内存中，确保目标机器接通电源后能够自动开启和关闭，以实现对嵌入式系统相关功能操作的自动化和智能化控制。最后，利用主机将调试器产生的各种操作指令发送给目标机器，由目标机器利用相关应用程序实现对相关信息数据的下载，从而实现嵌入式系统自动调试功能的设计和开发，同时收集和整理目标机器在调试过程中所出现的相关信息数据，并将这些信息数据反馈给主机。

2.2 软件移植技术

2.2.1 字节顺序

为了提高嵌入式系统的运行性能，技术人员要重视对软件移植技术的科学应用，通过将该技术应用于PC编程中科学设计字节顺序。字节顺序主要有两种类型，一种是小字节顺序，另一种是大字节顺序，这种字节顺序代表冗余数据在各种程序中所存储的顺序[7]。如果相关信息数据以高地址和低字节方式存储于内存中，则这种存储方式被称为小字节顺序。如果以高字节和低地址方式存储于内存中，则这种存储方式被称为大字节顺序。平台不同，PC字节顺序也存在很大的差异性，因此技术人员要有针对性地选择合适的字节顺序，从而提高PC编程水平，只有这样才能保证嵌入式系统的开发效率和运行性功能。

2.2.2 字节对齐

为了保证嵌入式系统的开发水平，技术人员要重视对字节对齐方法的应用，确保系统所使用的字节始终处于对齐状态。例如，为了最大限度地提高软件的易操作性和易移植性，技术人员要采用安装闭幕的方式为系统设计发送报文功能，确保相关信息数据传输的稳定性、可靠性以及安全性，以解决字节无法对齐问题，提高嵌入式系统的应用价值和应用前景，为用户带来良好的使用体验[8]。

2.2.3 位段

在开发嵌入式系统期间，技术人员要做好空间段的确定和分配，尤其是位段分配。技术人员要按照从右到左的顺序，实现对位段的合理分配，同时还要根据不同信息数据的种类和数量，采用条件编译的方式对位段序列进行编译处理，确保位段在各个平台上都能够可靠、稳定且安全地运行[9]。

2.2.4 代码优化

由于嵌入式系统具有一定的固有属性，因此该系统对软件的可靠性和安全性提出了更高的要求，因此为了保证嵌入式系统的开发效率和效果，技术人员要重视对代码的优化，通过删除冗余代码，以确保代码的精简性，从而提高代码编写质量、代码执行效率以及嵌入式系统的运行性能，确保对该系统功能的完善性和实用性产生积极影响[10]。

3 嵌入式系统组成

嵌入式系统主要由硬件设备和软件系统两大核心部分组成。其中，硬件设备主要由微处理器、SDRAM、ROM以及Flash等各种存储器和通用设备接口等硬件组成。软件系统主要由实时多任务操作系统、文件处理系统、网络系统、图形用户系统以及通用组件模块等子系统组成。嵌入式系统在开发的过程中主要用到RTOS开发平台，为保证嵌入式系统的开发效率和运行性能提供了重要的平台支持。嵌入式系统整体架构如图1所示。

图1 嵌入式系统整体架构设计示意图

4 嵌入式系统的具体应用

4.1 人机对话

目前，在信息时代的发展背景下，智能手机功能越来越强大，具有人机对话功能，通过利用智能手机，采用喊对方名字的方式，无需手动操作，就可以自动拨打对方电话。此外市场上销售的儿童玩具也具有人机对话功能，通过自动输入人类的声音，就可以实现对玩具的智能化控制等。而以上功能的实现主要依赖与嵌入式系统的应用。通过应用该系统将嵌入式开发技术和软件移植技术等关键技术应用于嵌入式语音芯片设计中，从而提高嵌入式系统的运行性能，为实现人机对话以及促进我国科技向人性化和智能化方向不断发展提供重要的依据和参考。

4.2 多媒体网关

某移动互联网公司成功开发了多种功能强大且实用性强的多媒体网关，为改变人们的生活方式、学习方式以及工作方式发挥出了重要作用。多媒体网关在具体的运用中，通过借助蓝牙设备，确保相关信息数据传输的安全性和可靠性，并确保各个蓝牙设备之间能够建立起有效连接，使得相关信息数据可以利用互联网实现高效共享和传输，从而进一步提高信息数据的利用率。在多媒体网关的应用背景下出现了一种新型家庭网络，通过应用家庭网络可以实现网络信息数据的快速交换和通信，为保证人们家庭交流的高效性和方便性提供了重要的技术支持。家庭网络工作原理为在嵌入式系统的应用背景下，通过使用系统硬件设备，全面检查和控制归属网络相关设备的运行状态，确保相关设备能够可靠、稳定且安全地运行，为保证家庭网络可靠性和安全性创造良好条件。

4.3 移动数据库

目前，要想提高移动数据库的开发效率和效果，技术人员需要重视对嵌入式系统的科学应用。确保移动终端与服务器同步，然后借助服务器将相关信息数据安全稳定地传输到移动终端，也可以实现用户移动数据块对相关资源数据的快速访问。例如，在救护车上抢救重度患者的过程中，医护人员可以利用移动数据库快速查询附近医院，确保患者能够在最短时间内被送往医院及时抢救，从而避免患者因抢救不及时而影响生命安全。