计算机嵌入式系统核心技术的开发探讨

王腾飞 光电控制技术重点实验室

计算机嵌入式系统的出现主要是为了解决计算机系统只能借助其他系统来实现直接调控设备的运行这一难题，计算机嵌入系统的出现使得计算机对其设备的调控变得灵活和便捷，极大的方便了计算机系统在我们日常生活中的运用，也加快了计算机技术的跟新换代，计算机嵌入式系统的研发对于计算机的发展具有重要意义。

1 计算机嵌入式系统

1.1 什么是计算机嵌入式系统

计算机嵌入式系统一般是以应用为中心，相关技术为基础的非PC系统，一般包括硬件和软件两个部分。同时软件和硬件都可以进行裁剪，适用于要求较高得专业计算机系统。硬件系统一般包括嵌入式微处理器、外围硬件设备如存储器和外设器、图形控制器等，软件系统部分包括操作系统和应用程序。计算机嵌入式系统主要是为了用于实现对其他设备的控制、监视和管理。其中嵌入式微处理器是嵌入式系统较为核心的部分，嵌入式微处理器具有支持多任务减小任务执行时间、保护存储区、可扩张的处理器结构以及功耗低等特点。

1.2 计算机嵌入式系统特点

计算机系统一般有通用型计算机系统和嵌入式计算机系统两种，其中嵌入式计算机系统是一种基于计算机的以应用为中心的系统，具有建设运营成本低、体积小、功耗小、安全可靠等优点。与通用型计算机系统相比嵌入式计算机系统具有如下优点：

(1）个性化。传统的计算机设备主要采用的是通用型计算机系统，该系统的运用功能和运用模板基本相似。而随着计算机系统的发展，慢慢的出现了嵌入式计算机系统，该系统主要是为特定使用人群所设计的，设计趋于小型化，因嵌入式计算机系统体积小，其移动性能好，集成度高，嵌入式计算机系统是将各行各业先进系统相结合的产物，结合了计算机技术、半导体技术和电子信息技术等，因其技术的先进性使其成为技术、资金高度集中和不断更新的知识集成系统。

(2）综合化。嵌入式计算机系统涉及行业和领域众多，具有较强的综合性和技术紧密性。

(3）性能化。嵌入式计算机系统操作功能多，执行效率和准确度均较高，具有统一的内部系统模块，自动化程度高。

(4）长期性。嵌入式计算机系统其技术要求高，一般随着相应技术的更新换代而做出革新，自主选择性强，市场潜力大，因其技术的革新整个嵌入式系统也在不断的革新，市场适应能力强更新换代速度快。

(5）安全系数高。与通用型计算机系统相比，嵌入式计算机系统执行速度更快，信息一般储存在单片机和芯片中。

2 嵌入式计算机系统的开发过程分析

2.1 嵌入式计算机系统的开发过程分析

嵌入式计算机系统的开发过程一般有两个主体即宿主机和目标机。宿主机主要以目标任务编辑、编译、衔接和执行等功能为主，一般是被作为软件的开发台使用。而所谓的目标机主要是指系统中的硬件平台，主要作为软件运行平台使用。嵌入式计算机系统的开发过程一般为：

(1）将系统所需应用程序通过目标机转化为二进制代码。这个过程包括编辑应用程序、编译代码等过程。编译时主要用到编译器对相关操作进行执行，在使用编译器处理时，不仅仅只是将数据翻译为人工可以解读的代码，而是通过计算机对平台发射设备进行数据采集然后再对其进行翻译。

(2）现阶段主要采用的编译器是将源代码直接转换为目标文件的arm-Linux-gcc编译器。嵌入式软件移植多通过储存器将数据信息储存在特定位置。

(3）最后是将数据通过目标文件形式发送给用户，发送时应保证文件传输没有发生偏移，同时还应注意无论是存储还是传输过程，执行的都是二进制代码。

2.2 嵌入式计算机系统的平台数据处理过程分析

平台数据处理，主要处理的是系统所需软件。该过程较为复杂，涉及面较广，一般需要在PC机上操作，当写好代码后再进行软件编写和移植，这个过程被称为软件开发模式。对软件进行编写时需要注意系统的可移植性，一般移植性能越高的软件越容易在编程时实现语言类型的转化，在实际操作时需要操作者尽可能降低系统函数的设置次数。对不相干的内容及时进行屏蔽处理，字节的存放顺序和数据空间的占用情况息息相关，因及时做好屏蔽，同时对于大端字节其位置因放于高地址处，小端字节其位置因放于低地址处。在实际操作时，应先做好顺序调整，再进行储存，以免造成工作量和资源的浪费。

3 计算机嵌入式系统核心技术

3.1 嵌入式计算机系统开发过程中的集成电路技术

嵌入式开发一般涉及嵌入式硬件开发、嵌入式驱动开发、嵌入式系统开发和嵌入式软件开发，对于嵌入式系统开发而言需要开发者熟悉操作系统的原理，比如内存管理、线程调度、文件系统等。对于操作者而言要求高，开发难度大，市场上大多数公司都是进行系统移植。集成电路技术的开发是嵌入式系统开发中比较重要的部分，集成电路开发主要是采用半导体工艺在单晶硅上对其导管、电容器等进行操作。根据不同的设计要求，元件有不同的组合要求。集成电路技术主要解决了嵌入式计算机系统中元部件的连接和使用问题，保证了小型部件的操作需求和操作准确性，集成电路技术的运用在一定程度上还提高了计算机系统的安全性能。全定制的集成电路技术中，往往需要先通过系统数据对各层级实行优化，然后再对其进行模拟匹配，在整个过程中需要保证过程的逻辑性和功能性，完成设计后需要确保产品的品质性能优势。

3.2 嵌入式新系统研发过程中的处理器技术

嵌入式系统由嵌入式硬件系统、嵌入式软件系统、嵌入式系统开发、用户的应用程序和嵌入式微处理器等构成。嵌入式微处理器技术是嵌入式计算机系统研发过程中的核心技术。作为嵌入式系统中的关键性处理技术，处理器需要对数字、声音、图像等内容进行处理，处理成便于用户获取的信息。此外，嵌入式微处理技术还能增加数据的储存安全，提升程序执行效率。在新系统研发时，通用型处理器主要运用于通用技术方面，主要是为了方便系统功能的改造，同时通过数据传输途径使系统操作流程中运用到逻辑单元。针对具有单一技术要求的用户，需以单一性功能为主，在程序开发时满足用户指令。在整个研发过程中还应充分利用解码器对相关数据进行解码和编码。对于专业技术而言，嵌入式系统的开发主要是为了满足用户功能的最优。

3.3 嵌入式计算机开发技术中的智能优化

智能化技术的发展的研究是时代发展的必然产物，嵌入式开发中的智能化技术将会对整体技术水平产生质的影响，在进行智能化技术开发时需要注意多个软件相互配合同时通过相应的执行程序代码进行执行。

4 结语

计算机嵌入式系统所涉及的技术较多，而且大多数技术都为时代前沿技术，更新速度快，研究者众多，因此计算机嵌入式技术也应跟随相应技术的发展，逐步的提升自己，开发者还应及时对市场相应技术进行关注，对于计算机嵌入式系统开发所涉及的专业知识进行完整系统的学习，以保证在现有技术的基础上最大程度的创新。计算机嵌入式系统的应用十分广泛，涉及我们生活的方方面面，包括工业生产、控制等。本文主要对嵌入式计算机系统的定义和特定进行了介绍，然后通过嵌入式计算机系统的开发过程和核心技术分析，对嵌入式系统的核心开发技术进行了探讨和研究，在未来嵌入式计算机系统技术还需要更多的人参与进来，以此保证技术的及时更新和相关领域效率的有效提高。