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單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法論文
隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，我國已經(jīng)進入到信息化時代，各種信息技術(shù)在改變著人們的生活。其中嵌入式技術(shù)就是被廣泛應(yīng)用到我們生活的各個方面，從智能穿戴到智能交通，都離不開嵌入式開發(fā)技術(shù)。本文主要介紹了單片機與嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法，重點論述了開發(fā)者在開發(fā)過程中可能存在的問題，并結(jié)合自己的工作經(jīng)驗給出了切實可行的解決方案。
【關(guān)鍵詞】信息化時代；嵌入式技術(shù)；智能穿戴；單片機；解決方案；開發(fā)方法
這些年隨著信息化地不斷發(fā)展，各種智能化產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在我們生活的各行各樣。這其中離不開嵌入式技術(shù)的發(fā)展。從而智能家居到智能交通，處處體現(xiàn)著嵌入式技術(shù)發(fā)展，給人們的生活提供了極大的方便，促進了社會智能化發(fā)展。單片機嵌入式系統(tǒng)是基于單片機技術(shù)發(fā)展的一種數(shù)字系統(tǒng)。單片機給它提供了強有力的計算單元，是它能夠完成對于數(shù)據(jù)的分析、計算，以及向執(zhí)行器發(fā)送控制指令。同時單片機能夠集成在很小的電路板上，這樣更利于嵌入式技術(shù)能夠產(chǎn)業(yè)化、集成化，這是因為這些特點使得單片機嵌入式技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用在各個方面，如今基于單片機嵌入式開發(fā)技術(shù)已經(jīng)很成熟了，在實際開發(fā)過程中仍然存在著很多問題，因此本文主要論述了單片機系統(tǒng)再設(shè)計時存在的一些問題，以及微核對于單片機技術(shù)設(shè)計的影響。希望能夠更好促進單片機嵌入式技術(shù)的發(fā)展。
1嵌入式系統(tǒng)概述
單片機嵌入式系統(tǒng)主要使用單片機作為處理單元，同時結(jié)合傳感器、執(zhí)行器以及控制算法為一體的專用系統(tǒng)。它組成方面包括了處理器（單片機）、硬件設(shè)備（傳感器）、操作系統(tǒng)（u-cos系統(tǒng)）等組成，具有遠程控制、數(shù)據(jù)管理等強大功能。核心的器件技術(shù)單片機，能夠?qū)τ趥鞲衅鞑杉臄?shù)據(jù)進行分析、處理同時像控制單元發(fā)出控制指令，對于不同的項目需求可以把傳感器、執(zhí)行器與單片機集成在一塊電路板上，這塊電路板可以做的很小，像我們的運動手環(huán)，具體很高的集成度。這樣就能高效完成項目需求，提高解決問題的效率和質(zhì)量，從而最大程度提高人們的生活水平。隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，單片機嵌入式系統(tǒng)往往具有了遠程控制的功能，可以通過Wi-Fi技術(shù)、以太網(wǎng)模塊等網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)功能。隨著我國的單片機嵌入式技術(shù)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但是和國外發(fā)達國家相比仍然有很大的差距，尤其在單片機的制造上。除了8位單片機，在16位、32位單片機以及更高位數(shù)的單片機制造上和國外仍然有著很大的差距。除了集成度需要改進外，在容量和計算速度仍然有很大的提升空間，從而更好滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用需求。
2單片機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計
基于單片機嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計主要使用的是軟件集成開發(fā)工具（Keil、IAR等）以及電路設(shè)計工具（PCB工具），在具體的開發(fā)過程中需要開發(fā)者結(jié)合項目具體的實際需求，將其項目功能具體系統(tǒng)級功能，然后在進行劃分為具體的模塊功能，然后根據(jù)模塊設(shè)計思想以及自頂而下的設(shè)計思想進行模塊設(shè)計，這樣更容易開發(fā)，同時也更容易發(fā)現(xiàn)錯誤并改正錯誤。嵌入式系統(tǒng)的在實際過程中需要結(jié)合具體的型號參數(shù)進行科學(xué)合理的設(shè)置，只有充分掌握單片機的內(nèi)外資源才能更好地進行單片機嵌入式的設(shè)計。此外，在設(shè)計工作中，要合理配置系統(tǒng)中的資源，并設(shè)計相應(yīng)的代碼，以達到預(yù)期的功能。嵌入式系統(tǒng)追求集成和模塊化，需要將各個功能模塊集成到單片機中，實現(xiàn)單片機的遠程調(diào)度、信號控制、數(shù)據(jù)管理等功能。在設(shè)計過程中，為了便于多設(shè)備的交叉使用，我們可以將各種應(yīng)用接口設(shè)置為統(tǒng)一的標準，使嵌入式系統(tǒng)在特定的應(yīng)用中能夠標準化和標準化。同時，為了確保嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展的合理性，可以提前進行模擬操作，并通過仿真發(fā)現(xiàn)操作是否有問題，如果有問題，可以及時解決，有效地減少了開發(fā)時間和加快工作進度。
3單片機嵌入式系統(tǒng)的微內(nèi)核
微核結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)用可以很有效地提高嵌入式系統(tǒng)的移植性能力和擴展能力，但是隨著項目需求難度不斷增加，微內(nèi)核的設(shè)計變得越來越復(fù)雜，這樣不但沒有提高單片機系統(tǒng)運行的性能，反正增加了單片機的功耗，特別是嵌入式系統(tǒng)在微控制器的通用性。當使用單片機在進行遠程控制時，這個過程需要微核的參與，同時需要和數(shù)據(jù)進行不斷交換，這大大增加了單片機的負擔。因此設(shè)計者需要不斷優(yōu)化微內(nèi)核，從而提高單片機系統(tǒng)的運行效率。對于微控制器來說，它主要是由系統(tǒng)時鐘進行驅(qū)動的，在運行過程中需要根據(jù)時鐘信號來不斷完成讀寫指令地過程，當然這個過程可以使用軟件進行控制，因此可以通過不斷優(yōu)化代碼來提高微控制器的使用效率，從而最大程度發(fā)揮單片機的性能。另外在和微控制器在進行通信時主要實現(xiàn)的是消息機制，這樣會大大增加微內(nèi)核的開銷。為了保證微內(nèi)核的運行效率，需要對系統(tǒng)程序進行優(yōu)化，使應(yīng)用程序能夠直接調(diào)用庫程序，大大提高了微內(nèi)核使用的靈活性。
4嵌入式技術(shù)的應(yīng)用
嵌入式技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)，智能交通、智能家居、智能醫(yī)療等行業(yè)。這里我們主要介紹智能駕駛技術(shù)。首先打開汽車，選擇自動駕駛，通過傳感器采集復(fù)雜的路面信息、行人信息和交通標志信息，然后將融合的信息發(fā)給中央處理器進行處理，最后控制器控制汽車相關(guān)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，是汽車的速度方向等得到最完美的控制。其中嵌入式結(jié)合了傳感器融合技術(shù)，人工智能算法，傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種技術(shù)共同完成了無人駕駛功能。同時體現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理以及需要高性能的CPU。因為汽車的行駛速度很快，要求處理處理一定要快，數(shù)據(jù)處理主要涉及的是圖像處理，用到了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大大增加了計算量，所以高性能的CPU是必要的，這時候單片機就遠遠達不到要求，但是還是屬于嵌入式技術(shù)一部分。
5結(jié)語
嵌入式技術(shù)一直是各個行業(yè)研究的熱點，研究嵌入式技術(shù)是非常必要的。而且在科技發(fā)展的今天，嵌入式技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品在我們身邊隨處可見，加上人工智能算法和大數(shù)據(jù)的輔助，我國嵌入式技術(shù)一定會迎來快速發(fā)展，一定會使我們的生活變得更加美好。
參考文獻
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