嵌入式系统相关情况的探究

文/薛凯琳,任钰

（西安交通工程学院，陕西西安 710300）

现阶段，我国特色嵌入式智能信息化技术快速发展，给人们的日常生活及工作学习提供了极大的方便。单片的电机嵌入式开发系统技术是基于FPGA的单片机系统技术的一种自动数字控制系统。单片机为其开发提供了强有力的自动计算控制单元，使其能直接完成对电机系统数据的自动分析与计算，以及向电机指令集的执行器和系统人员发送各种数字控制指令。本文主要论述了单片电机技术系统在开发设计过程中可能存在的一些重要技术问题,以及探讨未来有关单片电机系统开发技术的再开发设计的一些重要影响。

1.背景及相关情况

1.1 嵌入式系统概述

1.1.1 简介

嵌入式操作系统就是指非正常通用的子电脑系统，有别于通用计算机的非通用电脑功能，但又不能称之为是非通用电脑计算机的外围硬件控制设备或通用计算机器材。嵌入式操作系统主要是由外围嵌入式微处理器、外围应用系统具体硬件以及集成控制设备、嵌入式操作系统以及针对外围用户的具体外围应用程序等部分共同设计组成的，是集软硬件为一体并可同时独立正常运行且能系统工作的“器件”。嵌入式操作系统的外围应用软件包括操作程序具体系统外围应用软件和外围应用程序具体系统外围编程。操作程序外围系统，具有控制外围应用程序的有序的系统编程与外围系统硬件联系的作用，而其外围应用程序系统编程即控制系统能够正常工作运行。

1.1.2 嵌入式系统的分类

传统嵌入式操作系统由初始硬件、软件两大组成部分共同组成。从传统硬件设计角度来讲,嵌入式软件系统的主要核心部件是微型嵌入式处理器。嵌入式软件系统的核心硬件主要有以下几类:嵌入型的单片式微机主要有控制器（Microcontroller Unit,MCU单片式片上微机）、嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor,DSP）和一种新型嵌入式片上微机控制处理系统（System on Chip,SOC）。

1.1.3 嵌入式系统框架

嵌入式操作系统设计是以硬件三个面向设计为主，包括对软件应用、用户及硬件产品这三个子部分的三个面向。通常来讲，嵌入式操作系统的硬件框架主要包括四个子部分，即硬件处理器、硬件存储器、应用软件、硬件输入端和输出端(i/o)。

1.1.4 嵌入式系统的组成

目前,国内普遍接受的微综合嵌入式操作系统的主要控制部分核心层为中央处理器,其中主要控制部分结构包括微综合运算自动控制核心单元和最小微运算控制器自动集成处理模块这两大组成部分。并且，在原有AACPU的基础上，还分别重新配备了存储模块、电源模块和自动集成复位微控制核心模块，形成了我们目前所谓的最小微控制核心系统。

1.1.5 嵌入式系统优点

（1）提高产品设计的可连续性和裁剪性，支持一个具有高度开放性和可伸缩性的独立产品设计体系和多组织产品结构。

（2）强大的实时性，可以应用于各种电子设备实时控制中。

（3）统一的接口，提供设备统一的驱动接口。

（4）系统内核小。由于这些小型嵌入式操作系统广泛应用于一些小型化的家用电子装置中，系统资源相对有限，所以，系统中的内核较一些基于传统的大型移动设备操作系统的内核要小得多。

（5）功能专用性强。精简嵌入式软件系统功能的个性化很强，其中的专用软件操作系统和专用硬件的相互结合非常紧密。通常，系统会对专用硬件产品进行系统优化移植。

（6）软件系统功能精简。嵌入式软件系统没有做到系统控制软件和其他应用程序软件的明显功能区分，不要求其系统功能的结构设计，这样一方面有利于系统控制，降低系统运行成本，另一方面也有利于保护系统安全。

（7）高精度实时性。高精度实时性的软件操作处理系统专用软件性能是嵌入式软件的基本性能要求。而且专用软件通常要求通过固化软件存储来提高运行速度，软件运行代码一般要求提高质量和可靠性。

（8）长期性。嵌入式系统一般为自主研发，选择性较强，具有较大的市场销售额和预期增长潜力。个性化融合传统的应用计算机电子设备远程控制管理系统在实际运用软件模块和系统功能结构方面的复杂程度较高，通过综合多种通用型控制系统，在不同应用行业之间的系统兼容性相对较差。

（9）性能化。嵌入式操作系统内部代码解读软件采用统一的系统管理模块，操作系统功能较多，有较高的系统代码执行处理效率，可以实现系统自动化的产业发展。

1.2 整个系统开发的阶段

1.2.1 使用交叉式编译

该操作过程主要是通过借助各种交叉式的软件编译器操作语言软件对其进行编译，常用的各种交叉式编译器操作语言是Java或C++。

1.2.2 链接

编译文件过程中产生的一些文件信息会直接组成一个链接文件，这就是我们所谓的链接。

1.2.3 内存地址

一般将一个内存中放置一个目标系统文件的某个位置地址称为内存地址，其中经常出现的目标文件可能属于一个嵌入式操作平台中正常运行的一个二进制目标文件。

2.嵌入式系统性能测试

系统用户在安装应用嵌入式操作系统运行过程中，可能会经常同时遇到操作系统卡顿、崩溃等情况。造成这种情况的主要技术原因是，嵌入式操作系统本身无法再次且持续承载庞大的系统数据和信息。

首先，程序员应该确保整个嵌入式系统软件运行虚拟环境的安全兼容性，最大限度地提高整个嵌入式操作系统软件开发的服务质量。这就需要测试整个嵌入式操作系统的荷载运行状况，还要测试真实虚拟应用环境场景下整个嵌入式操作系统的运行情况，从而进一步要求确保安全嵌入式系统性能测试的科学性和合理性。除此之外，程序员还应及时模拟系统用户长期投入使用后对其嵌入式操作系统的基本工作运行性能情况，并及时采取各种运行测试。如果两种性能运行测试检验结果之间存在较大差异，那么程序员需要及时针对系统干扰源等因素对其进行性能调整与综合优化，从而保障嵌入式操作系统始终能够正常运行，给系统用户带来更好的使用体验感。

3.嵌入式系统的发展趋势及应用

3.1 嵌入式系统的发展趋势

微处理器技术是早期嵌入式应用系统的技术基础。我国在计算机应用系统软件开发初期，缺乏对应用微处理器的高度重视，造成了初期计算机应用系统软件开发的技术侧重点与软硬件结合应用的实际功能需求不完全相符。如今，计算机工作人员逐渐着手开发各种嵌入式操作系统。

3.2 嵌入式技术的应用

从当前经济社会的技术发展应用状况角度来看，嵌入式操作系统软件技术的广泛使用涉及范围非常宽广，其主要内容包括以下几个方面。

3.2.1 新型工业过程控制

基于各种嵌入式监控芯片的新型工业过程自动化监控设备将获得长足的市场发展，包括工业生产过程自动控制、数字数控机床、电力系统、电网安全、电网电力设备工程监测、石油化工监控系统。

3.2.2 公共交通管理

在公共车辆信息导航、流量管理控制、信息安全监测与公共汽车交通服务管理方面，嵌入式软件系统集成技术已逐渐获得广泛的实际应用。嵌入了GPS两个模块、GSM两个模块的微型移动汽车定位服务终端已经在各种公共运输交通行业领域获得了广泛使用。

3.2.3 信息家电

目前，嵌入式智能系统最大的应用领域是冰箱、空调等系统网络化、智能化，将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使不在家里，你也可以通过电话线、网络远程控制智能系统。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。

3.2.4 实现家庭餐厅智能点餐管理

安全智能防火、防盗监控系统以及远程点餐切菜器等已经充分展现出传统嵌入式管理系统的最大特点。

4.结语

嵌入式系统技术一直是各个系统行业技术研究的一大热点。科技发展水平的不断增强，推动着系统技术应用领域的持续健康发展，嵌入式软件系统的技术使用领域范畴也在逐步扩大。嵌入式系统技术广泛应用的创新产品在我们身边随处可见，为人们的生活带来方便。