浅析嵌入式系统的开发与应用*

刘桂荣

(烟台职业学院 汽车工程系，山东 烟台 264670)

浅析嵌入式系统的开发与应用*

刘桂荣

(烟台职业学院 汽车工程系，山东 烟台 264670)

对于计算机和电子技术的应用和发展来说，嵌入式系统是一个重要的组成部分，它是一项集多种功能为一体的计算机应用系统.总的来说它是一项以应用为中心，计算机技术为基础的管理系统.本文就从嵌入式系统的相关知识出发，进而结合相关的分析，集中论述和探讨了关于嵌入式系统的基本知识以及相关的选型原则等.

嵌入式系统;计算机开发;应用;分析;探讨

随着科学技术的快速发展，信息技术也在日益的发生着变化和革新，并且在广泛的领域里得到应用，对于嵌入式计算机系统来说，其在各个行业中都有着重要的作用，有着广泛的应用基础.嵌入式系统的使用，奠定在应用计算机技术基础上，利用相关软件与硬件，完成系统的功能开发，以此提高项目的可靠性，对成本、功耗等都有着严格要求的专项计算机应用管理系统.其主要的组成包括四个部分，即微处理器、嵌入式操作系统、硬件设备以及用户应用程序.通过对嵌入式系统的运用，我们可以很好的实现对其他设备的控制以及检测，从而进行更好的管理.下面，笔者就将结合相关的问题对嵌入式开发管理系统展开分析和探讨.

1 加强对嵌入式系统的认识

1.1 嵌入式系统概述

一般情况下，嵌入式系统包括硬件层、软件层、中间层、执行装置以及功能层等若干部分.这几大组成部分各自具有不同的功能和作用，对于整个嵌入式信息系统来说也具有重要的意义.关于这几大系统的组成，我们进行了相关的分析，其中硬件层主要包括嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口等组成.在该系统中，利用微处理器的作用，增加了电路设备或者相应电源，以此形成嵌入式的核心控制模式.在该操作系统中，可以实现相关应用程序的固化处理，并在ROM中保存.一般情况下，将该程序称作软件抽象或者是板极支持包.在这一系统的使用过程中，主要的就是把相关的系统软件和底层的硬件部分分离，避免该系统的硬件程序与驱动程序产生关联.在软件层，包括各种多任务的操作系统、图形用户接口、文件系统、网络系统和通用组件模块等.对于实时多任务操作系统来说正是这一应用软件的基础和重要的开发平台.这一系统是在进行系统复位之后立即执行的程序，具有嵌入式、目标代码等特征.也就是说，以此作为用户操作的主要程序，而企业用户的程序则构建在RTOS中，一般功能层主要由奠定RTOS技术基础上的开发应用程序组成，进而完成相关被指控对象的控制，这一系统主要的就是面对广大的用户的，主要的目的也就是让用户更加便捷而且有效的操作，而且在这个过程中往往需要提供一个友好的人机界面.对于执行装置而言，它主要的就是一个可以接受本系统命令的执行和控制组成，在执行的过程中需要对相关的操作或者是任务设备进行管理.当然，在不同的应用领域中，嵌入式系统的执行装置一般是不同的，应该根据具体的应用场合和系统所要求实现的功能选择不同的设备和执行装置.

1.2 嵌入式系统的基本特点

在了解了嵌入式系统的基本组成之后，我们对该系统也有了一个基本的了解，总的来说嵌入式系统是一个系统性的管理软件，其中包括了软、硬件等一体化运作“器件”.所以我们对其也进行了相关的分析和研究，其中发现其具有以下的一些特点.这些特点当然主要的就是针对不同的对象来说的，对于计算机系统的开发者来说，他可以提供软件与硬件的协同发展，完成实时操作系统的选择、多种处理器的选型等.这样一来可以进行开发和管理应用的资源就相对较少，如此对于一些比较特殊的开发工具或者是硬软件有着比较高的要求.而对于用户来说，嵌入式系统就具有开发管理简单，可以很好的进行任务操作，而且相对安全和可靠，因为对于市场、时间、价格、体积和能耗等，都提出较为严格的要求.而该嵌入式系统与计算机系统相比较，主要具备以下几方面特征:

(1)在应用嵌入式系统过程中，其应用特征具有特殊性:它的一些系统设计常常是为了一些特定的用户来进行的，例如嵌入式CPU，该CPU的重要特点，也是相对特殊的地方就是它可以很好的对相关用户群进行管理，而且具有低功耗、小体积、高集成度等特点，而且在进行利用和开发的过程中，我们可以很好的对CPU的各种任务进行集成处理，通过板卡将相关内容存储到芯片中.这样，减少嵌入式系统的体积、消耗，满足区域小型化发展目标.但是该器件的移动能力有所增加，与网络技术紧密结合.

(2)对于嵌入式系统的应用来说，可同时具备相同软件系统难以实现的功能.尤其对于嵌入式系统的硬件设计与软件设计，其要求具有高效性、科学性.同时根据需要进行设计，祛除无用的，做到精简而高效，在这个过程中是力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样一来，也就具有了和其他处理器不同的竞争优势，在系统应用中也将更加高效.

(3)嵌入式系统具有较长的生命周期.对于嵌入式系统来说，它是和相关具体的应用有机融合.在该过程中，有关产品的升级换代问题，也可同具体的产品嵌入式系统一起进行.因此，一旦嵌入式系统的研发产品进入市场，将具有较强的生命周期，能够长期有效的进行管理和应用.

(4)我们知道，在嵌入式系统的设计和管理的过程中，我们为了提高系统的运行速度以及运行可靠性，一般可以将嵌入式系统中的软件采取固化处理，存储在单片机或者芯片中(注意，不得采用磁盘等载体).这样，嵌入式系统自身已经不具备开发能力，当完成整个系统的设计之后，用户不得随意篡改程序，一切操作行为奠定在开发环境与开发工具基础上.

2 嵌入式系统的设计与开发

2.1 嵌入式系统的流程

在开发嵌入系统过程中，最重要的一点就是要进行相关的流程规划和设计，一般来说，在进行的相应流程规划与设计过程中，主要分为以下几大阶段:需求分析阶段、规格说明阶段、体系结构设计、软硬件平台的选择、系统集成与测试、产品发布.下面，笔者就将针对这些环节进行分析和探讨.

(1)需求分析阶段，在嵌入式系统的需求分析阶段，其主要的任务就要对其用户和系统管理的需求进行全面而有效分析，进而通过这些需求的分析进行研究和探讨，掌握整个系统在设计与开发初期的需求分析，了解该过程需要完成的任务，同时满足相关的功能性需求.也就是说该系统应该具有哪些基本的功能，例如操作方式、输入信号、输出信号等.同时还应满足一些非功能性的要求，如重量、体积、成本、功耗及系统性能.

(2)规格说明阶段.在进行系统的需求分析之后，我们还需要针对系统的相关组成或者是功能进行分析和阐述，这就需要我们充分了解相关需求，获得更加客观的系统规格说明.但应该注意的是，该规格的阐述和说明的过程中，我们还要对该系统的体系机构设计相关信息进行说明和表述，全面掌握和了解该系统在设计结构过程中，需要的各种参数、尺寸、信息等.以规格说明角度为出发点，这是设计中非常重要的结果分析，同时也是实现系统设计、开发、管理及验收等重要依据.因此，在对系统规格进行阐述和说明的时候一定要科学、明了而且是相对清晰和简洁的.更改规格说明需要符合顾客的需要，客户在进行阅读的过程中不能够产生相关的歧义，以便造成对信息系统的错误使用，它是一个确保所有设计者均满足构造要求、了解需求的系统.对于各项具体的规格说明，应认真填写，以便如实反映客户需求，并以此作为设计的参考依据.

(3)体系的结构设计.对于该系统中的结构设计要点来说，主要对整个系统结构进行规划、描述与操作.众所周知，当完成系统结构设计之后，我们需要对整个系统的构建进行分析和说明.在进行系统机构设计的时候，可以有效的对系统的一些功能和非功能的需求进行说明，这些功能需要如何的去进行实现，其中包括相关硬件、软件以及执行机构的功能划分，以及系统硬件与软件的选型等.一般情况下，硬件与软件的选择还包括硬件部件、处理器、操作系统、软件开发工具、软件组件以及编程语言等.都会在操作系统中进行相关的阐述和说明，以便更好的去了解和应用.

2.2 嵌入式系统的开发管理分析

随着科学技术的迅速发展以及信息系统的开发管理应用，嵌入式的系统开发已经进入了一个相对规范和科学化的过程，我们在进行嵌入式信息系统开发和管理的过程中，通常需要遵循一些原则进而来进行相关的开发和管理，并在此基础来进行研发和管理的.对嵌入式的系统开发来说，一般嵌入式开发有其自身的一些特点，而且在这个嵌入式系统开发的过程中还需要一些前期的分析和管理，上面，笔者已经进行了相关的说明，下面我们就针对相关的问题进行系统开发设计的分析.

(1)体系结构的设计.在进行体系机构的设计过程中，需要针对于该系统所提供的一系列功能性以及非功能性需求进行分析，从而使得系统在开发和管理的过程中对相关的软件、硬件以及执行装置功能划分等.同时包括系统硬件及软件的选型问题.对于嵌入式系统的开发来说，体系结构的开发具有重要的意义，因为一个好的体系结构是设计成功与否的关键.

(2)对硬件/软件协同设计.在进行了嵌入式系统体系结构设计之后，我们就要基于体系结构，进而对系统的软件、硬件进行相关的开发和设计管理.在这个过程中为了更加高效而且快速的完成，我们在产品的开发过程中设计往往是并行的.对于设计嵌入式系统的思路来说，大多关注软件的设计，包括软件的组件技术、模块设计等，这也是现代化软件工程中的常见方式.

(3)系统的集成开发和设计.在完成了相关的硬软件开发之后，我们就要进行系统的组合与集成，也就是说我们要在这个阶段把系统的软件、硬件和执行装置进行组合安装，集成在一起，完成之后还需要进行科学有效的调试管理，从而在调试的过程中发现相关的问题并改进单元设计过程中的错误.

(4)系统测试.完成相关的系统集成工作之后，对于整个系统来说就进入了测试的阶段，在这一阶段，我们主要的工作就是对设计好的系统进行测试，看其是否满足规格说明书中给定的功能要求.只有保证测试的成功并且符合相关的需要，我们的系统开发才算真正的完成.

3 嵌入式系统的应用分析

对于嵌入式的信息系统应用来说，其前景是非常广泛的，它渗透到了我们生活中的方方面面，不仅在一些家电，例如冰箱、洗衣机，还在一些交通工具上有所应用，如小汽车等，还包括一些远程的会议系统管理等，由此可见，嵌入式系统的开发应用具有很大的市场需要.因此在这个过程中，我们一定要按照相关的需求进行科学有效的管理，掌握该系统运用的相关要求以及应用操作规范，在此基础之上把该系统运用到我们的日常生活当中，这样也就大大提高我们生活的水平.

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