嵌入式系統開發技術及應用論文
摘要：嵌入式系統開發技術伴隨著信息產業和集成電路的高速發展而快速的進步，于此同時電子產品的大量走進人們的生活，使得嵌入式系統的應用也變的越發的廣泛。本文將會對嵌入式系統開發技術進行簡要的分析并說明嵌入式系統和一般的操作系統在處理方法和處理過程方面的不同；還將對嵌入式系統開發的相應技術進行相關的介紹，對嵌入式系統開發技術中的一些簡單技巧進行相應的闡述；最后說明嵌入式系統開發技術的綜合應用。
關鍵詞：嵌入式系統；開發技術；應用
在當今時代因為信息產業和集成電路高速發展已經進入信息化時代，在信息化時代中嵌入式系統已經越發的重要，同時嵌入式系統也已經在科學研究、工程設計、商業文化、人們的日常生活方面都有著廣泛的應用。隨著現在手機產品和數碼產品的進一步的普及和推廣嵌入式系統開發技術將會更加快速的發展，也會更加廣泛的被應用。
1嵌入式系統概述
嵌入式系統主要是分為操作系統和相應的硬件兩部分，嵌入式系統和其他操作系統的一些區別主要是體現在嵌入式系統的運行環境和相應的運用上。本文將主要對嵌入式系統的處理器、微內核結構、任務調度、硬實時和軟實時、內核加載方式、內存管理進行簡要分析。嵌入式系統的處理器主要有三種：嵌入式微處理器、嵌入式DSP、嵌入式微控制器。其中微處理器就相當于計算機中的CPU，微處理器主要是配置在主板上以便于達到體積小、低能耗的優越性能；嵌入式DPS主要是對離散的時間信號進行處理計算，從而可以提高編譯效率；嵌入式微控制器俗稱單片機，是一種集CPU、存儲器、外設與一體的集成電路。嵌入式系統一般都是采用微內核結構，讓內核只是提供基本的功能，這樣就可以使系統可以更為方便的進行裁減，方便用戶更加合理的選配相應的組件。嵌入式系統一般是可以支持多任務的，任務之間通過CPU進行切換和調度，任務根據需要有著各自的優先級，現階段嵌入式系統對不同的優先級任務進行基于優先級的搶占調度法、對相同優先級的任務進行時間片輪換調度法。
嵌入式系統有專門的實時系統，主要分為硬實時和軟實時：硬實時要求系統必須在相應的時間中完成相應的任務，系統必須滿足相應的系統響應時間；軟實時則只要系統能夠盡快的將所有的任務完成，只要所用的時間足夠短就好。嵌入式系統的內核可以直接在Flash上進行運行，也可以直接在內存中進行運行，現在很多嵌入式系統采用的是Flash運行，雖然內存運行的速度更快，但是Flash運行更加的便捷。嵌入式系統的內存管理多數是沒有針對MUU的處理器設計的，所以嵌入式系統采用的多是實存儲器管理策略，對內存的訪問不經過MUU直接進行地執行上輸出，這些訪問地址都是物理地址，同時很多嵌入式系統缺乏對內存空間的保護。因此作為嵌入式系統的開發人員在進行嵌入式系統的開發時必須要參與到內存的管理中去，要在編譯內核時清楚的知道系統的開發板有多少內存，并且由此進行相應的應用程序的編寫。
2嵌入式系統開發技術
針對嵌入式系統開發技術的研究，本文將主要從嵌入式系統的開發過程、嵌入式系統平臺移植軟件這兩個主要的方面進行介紹，其中嵌入式系統平臺移植軟件是關鍵的環節又涉及到字節順序、字節對齊、位段、代碼優化等問題。首先介紹嵌入式系統的開發過程，在嵌入式系統的開發過程中分為宿主機和目標機，宿主機進行編譯、鏈接、定址過程，目標機作為嵌入式系統的硬件平臺。在進行開發時，要將程序轉化為可以在目標機上進行運行的二進制代碼，整個過程分為編譯、鏈接、定址這三個部分：所謂的編譯就是用一個平臺為另一個平臺產生代碼，這一過程一般通過交叉編譯器完成；鏈接就是將編譯過程中產生的所有的目標文件鏈接成一個目標文件，定址過程就是將物理存儲器地址指定給目標文件的每一個相對偏移處。完成以上部分后還需要對目標機上的應用程序進行調試，只有通過相應的調試才能保證系統能夠完整的發揮其想要達到的效果。
嵌入式系統平臺移植軟件主要是因為多數的嵌入式系統的開發人員都是先在PC機上進行軟件的編寫，之后將軟件進行相應的移植，在進行PC機上軟件編程過程中一定要注意軟件的可移植性，防止編程完成后無法移植。想要保證軟件的可移植性就必須要提到字節順序、字節對齊、位段、代碼優化的問題。其中字節順序是數據在內存中的排放順序，一般分為大端字節順序、小端字節順序兩種，大端字節順序是高字節排到低地址處、低字節排到高位置處，小端字節順序與大端字節順序相反，是將高字節排到高地址處、低字節排到低地址處。嵌入式系統多數都是大端字節順序的。字節對齊主要是因為嵌入式處理器的尋址方式中占據某字節的數據只能放在該字節整數倍的內存地址中去，這種處理方式使得有時進行編程時結構成員之間產生空洞，導致數據讀取錯誤或無法讀取，一般情況下我們運用在GCC的項目管理文件,MakeFile中增加編譯選項pack-struck的方式來解決字節對齊問題，有時還在收數據包處增加拆包函數、發數據包處增加組包函數來解決字節對齊問題。位段問題主要是因為位段的空間分配方向因硬件平臺而異：部分平臺的位段是從右向左分配的、部分平臺是從左向右分配的。解決位段問題可以采用條件編譯的方式也可以編碼兩個對等函數解決。代碼優化主要是嵌入式系統對代碼的質量要求較高，需要注意提高代碼效率、減小代碼的大小、避免內存泄露。
3嵌入式系統的應用
在信息化時代的今天嵌入式系統已經涉及到我們生活的方方面面，在我們的生活中隨處可以發現嵌入式系統的產品。這些應用嵌入式系統的產品有我們的智能洗衣機、智能空調、轎車、無線辦公設備、藍牙設備等。例如在21世紀的今天，人們都比較注重生活的質量水平，很多家庭都使用了智能家居系統，智能家居系統通過家居中建立的網絡結構進行全面控制家電，嵌入式系統是構成智能家居系統的關鍵，在整個智能家居體系中，無論是網關端口還是安裝在各個家電上的控制模塊都是需要嵌入式系統的，也正是因為嵌入式系統具有較好的內嵌式、實時性好的特點，所以智能家居體系才能這么完善和便于使用。嵌入式系統還可以用于嵌入式語言芯片、嵌入式移動數據庫等方面。
參考文獻
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