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嵌入式系统开发技术与应用探究

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刘志欢

摘要：随着各种各样智能家居和自动化设备的不断发展，嵌入式系统的应用越来越多也越来越广泛。本文对嵌入式系统进行了简要的介绍，在此基础上进一步研究了嵌入式系统的开发技术与应用。

关键词：智能家居；嵌入式系统；应用

使用嵌入式系统的设备在生产和生活中起到至关重要的作用。可以说因为嵌入式系统的存在，方便了我们的工作和生活。

1、嵌入式系统概述

嵌入式系统本质上是一种专用的计算机系统，在广义上说，凡是带有微处理器的专用软硬件系统，都可以被称作嵌入式系统。嵌入式系统的个性化很强，软硬件结合也非常紧密。在很多情况下，系统会完全嵌入在受控系统内部，嵌入式系统对于用户为不可见状态。嵌入式系统可以用于控制，监视或是辅助设备进行专门的一种或是多种工作。由于嵌入式系统只针对专门的任务，可以很方便的根据需求进行优化，并形成规模化和小型化。且被大量生产和使用的嵌入式系统还可以很好的形成规模效应，大大的降低成本。

2、嵌入式系统的结构

2.1嵌入式微处理器

嵌入式的微处理器相当于通用计算机中的中央处理器（CPU），常见的嵌入式微处理器主要有DSP处理器，嵌入式微控制器，微处理器等三种。

嵌入式DSP是一种信号处理器，能够快速进行信号处理，一般具有很高的执行速度。

嵌入式微控制器，又称为单片机，是以微处理器内核为核心，在芯片上集成了存储器，各种接口以及运行内存等的整合芯片，应用十分广泛。

嵌入式系统中的微处理器，是由通用计算机中的处理器演变而来，与DSP和单片机相比，它具有较强的性能；与通用计算机相比，它强化了嵌入式的需要，去除了多余的部分。

2.2嵌入式系统软件

嵌入式系统的软件，与硬件和嵌入式系统的功能需求密不可分。根据功能需求，有禁止性单一功能的控制功能软件，也有可以执行非常复杂功能的嵌入式操作系统。

3、嵌入式系统的开发和应用

嵌入式系统的开发都是由嵌入式微处理器，外围硬件，嵌入式软件等部分组成。

3.1嵌入式微处理器

在嵌入式系统开发的过程中，嵌入式微处理器的选择有着至关重要的作用，需要根据实际的功能需要以及成本等情况进行综合选择。比较常见的选择有通用处理器、单用途处理器以及专用处理器等几类：

嵌入式通用处理器有着较为强大的功能和运算速度，可以用于不同类型的应用，灵活性很高，功能的改变只要进行程序的修改就可以实现。但是由于包含了较多的功能和硬件，系统的体积和功耗与其他嵌入式处理器相比都较大。

单用途处理器是用于执行特定程序的数字电路，功能单一，但是性能与通用处理器相比，其性能会更好，功耗和成本也容易降低。

专用处理器是一种针对专门类型进行优化的一种可编程处理器。可以在保证灵活性和可编程性的前提下，提供较强的性能。

这些处理器在实际应用中，各有特点与擅长，在开发工作的时候需要根据具体需求来选择和使用。

3.2外围硬件部分

外圍硬件在嵌入式系统的开中，是接受处理器控制或是担任处理器与其他设备连接桥梁的器件，有一些外围硬件还担负着保护嵌入式处理器，使处理器能够更好工作的任务。这部分涉及到的范围非常广泛，既可能包括电子方面的内容，也可能包括工业设计，各种生产工艺的设计等方面。

3.3嵌入式软件开发

嵌入式软件的开发，是许多嵌入式系统开发的核心。由于嵌入式处理器开发的成本和门槛都很高，世界上只有少数的大公司才有实力进行研发和量产，对于嵌入式系统开发来说，大多数时候，不需要也没有必要自己投入大量的人员和经费来重新开发对应的硬件。只需要在市场上采购合适的硬件和设备，由自己根据需要来进行功能的匹配和软件的研发。一般来说，嵌入式系统的软件开发由以下几个步骤：

3.3.1建立开发环境。开发环境是进行软件开发的基础，一般采用通用计算机来进行。软件的环境需要根据开发平台的需要来进行配置。目前最为常用的软件平台几乎都是X86系列CPU的计算机，但是嵌入式平台的处理器却是多种多样。比如，现在手机和平板电脑中最为常用的ARM处理器，就与X86处理器有着非常大的差异，这就需要开发环境配备有相应的交叉编译软件。

3.3.2配置开发板或仿真软件。开发板或是仿真软件是与嵌入式硬件完全一致的硬件或是模拟软件。开发完成的软件可以通过写入开发板或是仿真软件，来模拟实际的执行情况，便于发现问题和解决问题。

3.3.3根据需要进行软件的研发并写入开发机中，然后进行调试与修改。嵌入式系统软件的研发与其他类型软件的研发有着很大的相似之处，但是也有少许的不同。嵌入式软件开发不仅包括了需求分析，软件设计，代码生成这几个阶段，还包括了一个软件写入或是固化的特殊步骤。由于这一步骤的存在，对软件的代码的质量要求更高，且可靠性也更高。

3.3.4根据需求进行量产。由于嵌入式的开发试验与大批量的生产需求有很大的不同。软硬件设计和调试完毕，才能根据需求开