海軍工程大學(xué) 王旭東

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試論嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與開發(fā)應(yīng)用

海軍工程大學(xué) 王旭東

【摘要】隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于日常生活領(lǐng)域，且在一定程度上提高了人民整體生活水平，因而在此基礎(chǔ)上，為了達(dá)到最佳的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)狀態(tài)，要求相關(guān)專家學(xué)者在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)用領(lǐng)域研究過程中應(yīng)著重提高對此問題的重視程度，且從軟件移植技術(shù)等應(yīng)用入手來營造良好的系統(tǒng)可操作環(huán)節(jié)。本文從嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)分析入手，并詳細(xì)闡述了其在社會發(fā)展領(lǐng)域的具體應(yīng)用，旨在其能推動當(dāng)前嵌入式開發(fā)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；開發(fā)

0 前言

傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行模式下逐漸凸顯出控制請求處理效率較低等問題影響到了整體系統(tǒng)開發(fā)成效，因而在此基礎(chǔ)上基于系統(tǒng)開發(fā)的環(huán)境下應(yīng)運(yùn)用C語言特點(diǎn)拓展系統(tǒng)可操作性，同時在系統(tǒng)實(shí)踐開發(fā)過程中結(jié)合人們的日常生活、工作對系統(tǒng)進(jìn)行逐步完善，滿足當(dāng)代社會發(fā)展需求。以下就是對嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與開發(fā)應(yīng)用的詳細(xì)闡述，望其能為當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)開發(fā)行為的有序開展提供有利的文字參考。

1 嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)分析

1.1 處理器特點(diǎn)

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，嵌入式微處理器在運(yùn)行過程中將電路板視為自身關(guān)鍵設(shè)備，即等同于計(jì)算機(jī)CPU系統(tǒng)。此種處理器設(shè)計(jì)模式在一定程度上節(jié)省了系統(tǒng)占用空間，就此滿足了系統(tǒng)運(yùn)行條件；第二，單片機(jī)即微系統(tǒng)控制器亦是處理器的一種設(shè)計(jì)形式，此模式下將CPU、RAM集于一體，并置入電路環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一化管理模式。如，8051單片機(jī)在運(yùn)行過程中即應(yīng)用了微系統(tǒng)控制器；第三，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中為緩解離散時間信號問題，逐步開發(fā)了起入室DSP處理器，最終在系統(tǒng)操作過程中實(shí)現(xiàn)了對圖片、FFT等的有效編輯、執(zhí)行。從以上的分析中即可看出，系統(tǒng)處理器在應(yīng)用過程中逐漸凸顯出相應(yīng)的特點(diǎn)，因而相關(guān)技術(shù)人員在對嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行操控過程中應(yīng)著重提高對此問題的重視程度[1]。

1.2 微內(nèi)核結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行過程中進(jìn)程管理、設(shè)備管理功能的發(fā)揮將受到內(nèi)核層的牽制，因而在此基礎(chǔ)上，相關(guān)技術(shù)人員在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作過程中應(yīng)深化對微內(nèi)核結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的認(rèn)知，同時基于用戶進(jìn)入系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)上，結(jié)合內(nèi)核層功能復(fù)雜、占用空間大等特性對任務(wù)進(jìn)行調(diào)度處理，最終由此滿足用戶需求。此外，隨著人們生活水平的不斷提高，其對嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理等功能的發(fā)揮提出了更高的要求，因而在此基礎(chǔ)上，當(dāng)代嵌入式系統(tǒng)在開發(fā)過程中逐漸凸顯出了裁剪便捷的優(yōu)勢，繼而提升了整體系統(tǒng)運(yùn)作效率，并穩(wěn)固了自身在市場競爭中的地位[2]。

1.3 內(nèi)核加載特點(diǎn)

在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行過程中內(nèi)核加載特點(diǎn)首先體現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)核可在Flash、內(nèi)存環(huán)境下運(yùn)行。同時基于Flash運(yùn)行模式下，內(nèi)核可對界面中的映象進(jìn)行執(zhí)行，繼而由此滿足系統(tǒng)加載條件。而內(nèi)存加載環(huán)境與Flash加載模式間存在著一定的差異性，即嵌入式系統(tǒng)壓縮文件將存放于Flash界面，同時其解壓執(zhí)行程度也相對較為復(fù)雜，因而在內(nèi)核處理過程中應(yīng)著重提高對此問題的重視程度。如，在RAM數(shù)據(jù)存取過程中即可將其置入內(nèi)存加載環(huán)境下，繼而由此提升整體運(yùn)行效率，滿足用戶操作條件，避免不規(guī)范操作行為的凸顯。

2 嵌入式系統(tǒng)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 開發(fā)技術(shù)

宿主機(jī)、目標(biāo)機(jī)是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中開發(fā)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)條件，且在系統(tǒng)運(yùn)行過程中通過宿主機(jī)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行編譯過程、定址過程的有效控制，同時在此基礎(chǔ)上以程序轉(zhuǎn)化的形式將傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制代碼置入目標(biāo)機(jī)，并通過編譯→連接→定址流程滿足嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作條件。此外，基于開發(fā)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，著重強(qiáng)調(diào)運(yùn)用交叉編譯器為其它平臺的運(yùn)行提供代碼數(shù)據(jù)，如，C++，且在代碼產(chǎn)生過程中以連接路徑編譯文件，并透過定址過程將其發(fā)送至物理存儲器指定位置，達(dá)到最佳的系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)作狀態(tài)。另外，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中應(yīng)采用宿主機(jī)——目標(biāo)機(jī)的調(diào)試形式滿足任務(wù)急、源碼及、匯編級開發(fā)條件，且基于將應(yīng)用程序下載至目標(biāo)機(jī)的方式來提升整體系統(tǒng)開發(fā)水平[3]。

2.2 軟件移植技術(shù)

2.2.1 字節(jié)

在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行過程中為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行，應(yīng)注重將移植技術(shù)應(yīng)用于PC及編程過程，同時在字節(jié)編程過程中設(shè)計(jì)字節(jié)編程順序，即小端字節(jié)順序或大端字節(jié)順序。而由于將低字節(jié)數(shù)據(jù)存放于低地址、高字節(jié)存放于高地址的形式為小端字節(jié)編程順序，因而在PC機(jī)平臺操控過程中應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)具體運(yùn)行狀況對字節(jié)存儲順序進(jìn)行變通處理。此外，在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作過程中字節(jié)對齊程度影響著整體系統(tǒng)運(yùn)作水平。例如，在嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空洞問題緩解過程中可合理添加編譯ack Struc，同時將其置入GCC的MakeFile環(huán)境下，由此達(dá)到軟件移植目的。另外，在字節(jié)問題處理過程中為了提升整體處理效果，亦可在收包位置添加拆包函數(shù)，繼而由此來保障軟件的連通性，達(dá)到較為可靠的系統(tǒng)運(yùn)作目標(biāo)[4]。

2.2.2 代碼優(yōu)化

在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)用過程中硬件平臺決定著位段分配空間，因而在分配環(huán)節(jié)開展過程中為了避免順序錯誤問題的凸顯，應(yīng)結(jié)合自右向左分配特點(diǎn)對條件編譯方式進(jìn)行合理運(yùn)用，以此來滿足系統(tǒng)開發(fā)條件。此外，基于嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作模式下其對軟件質(zhì)量提出了更高的要求，因而在此基礎(chǔ)上為了達(dá)成系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)要求相關(guān)技術(shù)人員在系統(tǒng)開發(fā)、優(yōu)化過程中應(yīng)將頻率作為排序標(biāo)準(zhǔn)，繼而在此基礎(chǔ)上節(jié)省代碼執(zhí)行時間，同時由此應(yīng)對函數(shù)傳遞參數(shù)模式下凸顯出的相應(yīng)問題，提升系統(tǒng)運(yùn)行水平。另外，由于例程在標(biāo)準(zhǔn)庫中占著較大的空間范圍，因而在嵌入式系統(tǒng)操控過程中應(yīng)秉承縮減代碼的思想，繼而為嵌入式產(chǎn)品的應(yīng)用提供有利的基礎(chǔ)條件。從以上的分析中即可看出，軟件移植技術(shù)有助于改善嵌入式系統(tǒng)開發(fā)問題，因而在此基礎(chǔ)上，應(yīng)著重提高對其的重視程度[5]。

3 嵌入式系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 日常應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)在當(dāng)代社會發(fā)展過程中得到了廣泛應(yīng)用，如，電視機(jī)、洗衣機(jī)等在產(chǎn)品研發(fā)過程中即通過將嵌入式系統(tǒng)接入無線電的形式滿足了當(dāng)代人們生活需求，并就此提升其整體生活質(zhì)量。再如，嵌入式系統(tǒng)也逐漸被應(yīng)用于玩具設(shè)計(jì)中，即以聲音控制的設(shè)計(jì)手段便于孩子在對玩具進(jìn)行操控過程中可通過“人機(jī)對話”模式達(dá)到娛樂目標(biāo)。此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)的達(dá)成主要源自于嵌入式語音芯片的實(shí)現(xiàn)，由此增強(qiáng)了當(dāng)前產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)思想。如，為了便于人們在開車過程中對手機(jī)進(jìn)行實(shí)時操控，基于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中配置嵌入式語音芯片的形式滿足了人們通訊需求，且就此提升了整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平。此外，就當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢來看，移動終端數(shù)據(jù)庫研發(fā)目標(biāo)也逐步達(dá)成，同時其可被應(yīng)用于醫(yī)護(hù)領(lǐng)域，即便于醫(yī)護(hù)人員在病人搶救過程中透過移動終端數(shù)據(jù)庫獲取附近醫(yī)院等數(shù)據(jù)信息，提升整體醫(yī)護(hù)服務(wù)水平，滿足病人需求[6]。

3.2 應(yīng)用案例

南京東大移動互聯(lián)技術(shù)公司在新產(chǎn)品研發(fā)過程中為了給予當(dāng)前家庭良好的通訊環(huán)境，運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)優(yōu)勢構(gòu)建多媒體網(wǎng)關(guān)，同時通過藍(lán)牙設(shè)備將家庭網(wǎng)絡(luò)組成部件接入固話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，繼而由此滿足家庭溝通需求，且促進(jìn)和諧家庭環(huán)境的構(gòu)建。此外，南京東大移動互聯(lián)技術(shù)公司在可持續(xù)發(fā)展過程中逐漸完善了對機(jī)器硬件設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)，且達(dá)成了家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制、檢測目標(biāo)，繼而由此滿足了設(shè)備運(yùn)行條件。

東南大學(xué)于1998年起致力于以移動通信實(shí)驗(yàn)的形式對藍(lán)牙的嵌入式系統(tǒng)展開深入的研究行為，同時在研究活動開展過程中著重倡導(dǎo)無線電系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)的有機(jī)融合，最終由此來滿足人們生活需求，并以數(shù)字電視等的設(shè)計(jì)形式來為人們營造良好的生活空間，滿足其生活需求。

4 結(jié)論

綜上可知，基于傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)作模式下逐漸凸顯出運(yùn)行效率較低等問題影響到了其價值的發(fā)揮，因而在此基礎(chǔ)上為了達(dá)到高水平嵌入式系統(tǒng)開發(fā)狀況，要求相關(guān)技術(shù)人員在研究工作開展過程中應(yīng)配置硬件平臺，且從開發(fā)技術(shù)、軟件移植技術(shù)等應(yīng)用途徑入手來改善嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中凸顯出的相應(yīng)問題，并基于滿足人們使用要求及價格成本較為合理的基礎(chǔ)上推進(jìn)開發(fā)工作的有序開展，最終由此迎合社會發(fā)展條件，提升社會發(fā)展水平。

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