浅析单片机嵌入式系统的低消耗设计

孟江

摘 要：自改革开放以来，我国的政治、经济、文化都发生了建国以来可谓规模宏大的变化。可以说，我国的现代化是一种压缩时空的现代化，人民生活水平稳步提升的同时，对于科技上的进步变更加渴望，因此，单片机的嵌入方式与低消耗问题自然成为相关人员关注的焦点。此问题成为学界关注的焦点主要是由于单片嵌入式系统本身有着某种不成熟性，文章立足于长远眼光阐述了单片机嵌入式系统的总体设计与其在现实生活中的应用，作者以此文为基点，旨在此文基础上为相关研发人员提供某种程度上的帮助。

关键词：嵌入式；低消耗；单片机；设计

引言

嵌入式系统成为电子科技信息领域的重要领域早已不言而喻，尤其是随着第三次工业革命的到来，智能手机、GPRS定位技术的大范围推广，单片机嵌入式系统也早已成为軟件研究人员所关注的重点。嵌入式系统更是将计算机网路技术、半导体技术以及电子科技等三者相关联，涉及面积如此之广自然决定了嵌入式系统在技术上以及在资金上的强大，嵌入式系统更可以称得上是知识密集型产业，尤其是对于单片机嵌入系统低耗能方面的设计与研发，更是相关研究人员所必须解决的问题。而产生这一问题的主要原因主要是此种便捷的嵌入式系统被普遍地运用于移动性强的商品之上，然而，产生问题的关键即是这些可移动性且具有便携功能的产品并不是一直都有较为充足的电源对其进行供给，也就是说，通常情况下对具有某种嵌入式且具有较强移动性的产品都是可靠性电源对其进行供给的。

1 嵌入式操作系统的设计方法

硬件中计算机技术的大面积应用在当下早已不再罕见，也就是说，在此种背景之下，单片机嵌入系统的设计与应用成为可能，具有某种高性质的EDA程序的开发在相当长一段时间内得到了较为充裕的发展，其自身的性能早已在发展的过程中得到了完善，这种技术上的改进与发展，在某种程度上来讲也为单片机嵌入式系统的研发提供契机，也就是说，单片机软件开发在此种背景下有着较为广阔的空间与平台。上述质素的发展都较为有力地推动了单片机嵌入式系统在设计规划与研发上的进步。PCB、CAD以及ICE这三种软件使我们研发思路及方法的主要来源，而对这三中软件的研究也是当下我国单片机嵌入式系统的相关研发人员所应用的主要路径及方法，较为具体的实践步骤为：第一，在其最初阶段对其进行较为宏观的构想式设计，所谓宏观的构想式设计，是指通过单片机嵌入式软件系统实时应用来实现对其自身的功能的优化与升级，而在此种构想过程中，系统化的分离一定要在嵌入式软件系统中被应用，只有这样，嵌入式软件系统才能在宏观的视野下被分成拥有着相应功能的模块，同时对于设计图的设计也应在此步完成，系统功能设计图的构想主要是对其拥有系统功能的模块进行分工，而这种分工主要体现在硬件与软件上的划分，而这种基本的划分则使得硬件和软件在程序上的应用分工明确，硬件设计的思路大体上可以视为，通过具有显示数据性能的参数的各个功能模块进行重新地分组与归类，并对其进行重新整合，如，我们可以在市面上购买一些功能、质量及性价比较高的部件，将其布置规划成单片嵌入式系统软件实施的硬件基础。第二，实施阶段，即系统软件在实施阶段的主要研发方面的构想与相关经验的总结。任务数据分析、资源的信息化合理配置以及功能模块的数据评估和代码在相关程序上的调节被视为系统软件在研发过程中的四大模块。计算机领域的飞速发展，变成半制逻辑器的应用成为了可能，在相关硬件设施的研发设计上，我们可以通过将之前较为传统的制件通过印刷的方式制作成将其与并非制定的器件尽行功能上的替换，同时与线路板尽行连接，从而制作成在功能上较为先进的集成电路。这样也就从根本上减轻了印刷板在合理布局上的复杂性，同时将其转换成具有半定制器件的复杂性，而这种复杂性的转变主要是因为半定制器件不论是在设计还是在具体应用的过程中，都不需要极为专业的专业知识，对于线路布局的经验要求相对较低。半定制器件因此在使用数量上不断增加，集成器件也多由此构成，同时由于半定制器件在使用上的优越性，使得印制板器件线路、在调试过程中产生的经费总数不断降低，插件的应用也在某种程度上大量减少，此种替换方式可以说从根本上降低了系统研发的成本，同时可编程系统在软件替换上的灵活性被凸显，从而嵌入式系统的消耗被降低，系统的安全性及可应用性得到了实现。

2 单片机嵌入式系统操作系统的设计

大体上我们可以这样认为，嵌入式操作系统的主要控制环节是单片机系统，而其软件设计主要是通过一个十分细小且比较实时的软件操作系统，通过对其的研发，我们可以发现，在此程序中的一些应用型软件都是为其应用系统所服务的，它们的存在只是为了其程序的顺利实现而存在。软件系统的编制程序在实际的应用当中，对信息资料的处理部分相对而言要求较为严格，其速度应根据此时环境的变化进行相应的处理，也就是说，拥有着实时性能的单片机嵌入系统是根据应用程序的具体实际应运而生的，在具体的情况下可以这样认为，微型机器的系统控制方面，也就是单片机系统在嵌入过程中所产生的功能，这种操作程序单片较为密集，在对此种软件进行规划的过程中，我们仅仅只是将计算机作为一种提供程序运行的场所。例如，计算机部件中的信息管理器与软件当中的部分程序以及集成系统中的相应芯片，从硬件这一角度上来考量，单片机在此种系统上的应用事实上是一种任何系统都无法比拟的实践方法。相关的研究人员在对单片机嵌入方式进行思考时，对于taftl的相关设想有着更为明确的要求。比较固定的来自于环境上的固有特征是其必须要考量的因素。此种考量为单片机嵌入方式的实现提供了可能性，可以粗浅地说，所谓嵌入式的核心即是嵌入式操作系统的关键性技术同时也可以说是此应用系统的核心，相关任务的分配，对相关的资源数据进行统计与储存是嵌入式系统的主要功能。如若是将一些其他的系统操作方式与嵌入式操作系统进行比较的话，嵌入式系统的优越性便自然得到凸显，如，在能耗上较其他系统相比，少了SHELL等软件的消耗，这也是其他系统能耗较高的关键性问题。应用程序和操作系统的关系可谓紧密，它们在相似的环境下运行，而储存空间较小的嵌入式系统也同样有着与其他系统相似的物理地址，这种单片嵌入的优点就是相对而言运行较为方便，其体积较小的优势也成为了它们拥有微内核的可能。

3 单片机在嵌入式系统软件上的优势

嵌入式系统在软件的开发上一直秉承着较为科学的筛选方式，其自身关于编码的设计是极其科学且合理的，科学性的分析与具有优化性的设计，在相关结构上的严谨执行一直是编码得以实现的前提，单片机在嵌入式软件上的应用较传统的软件相比，在软件设计、编程以及应用形式上是十分科学且合理的，单片嵌入式这一系统软件是一种超越性的研发，对于硬件的控制实际上都是通过对代码的设计而实现的，相关硬件自身所特有的依赖性致使单片嵌入式系统不得不思考其自身的功能，因此自身功能的强大性成为了单片嵌入式系统的最大优点，如自身工具包的存在等。就当下的发展前景而言，单片嵌入式操作系统有着其他软件系统无法比拟的优越性，它所拥有的优越性如操作方式的简单化，其软件自身的强大的功能性更是在向着更为广阔的发展方向发展，所谓软件开发的环境实际上就是相关软件编辑器的应用与功能的筛选，也就是相关的研发人员在对相关硬件的研发下，以极为快速的方法找到相关软件的原型，从而更好地实现单片嵌入式系统的巨大优势。

参考文献

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[2]文桦，张亚军.嵌入式系统低消耗设计研究[J].现代电子技术，2009（22）：308.

[3]何立民.嵌入式应用中的零功耗系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2002（1）：1-3.