基于单片机的嵌入式系统设计要点分析

时间：2024-05-04

王海珍

内蒙古民族大学

基于单片机的嵌入式系统设计要点分析

王海珍

内蒙古民族大学

计算机技术的发展日新月异，给人们的生产生活带来了极大变化，其中，单片机的发展使用已经逐渐扩大到社会生活的各个领域，大大提升了人们日常生活的智能化程度，尤其是嵌入式系统的开发利用，不仅可以实现单片机的远程调控，还能更好的实现信息处理以及数据存储，但目前发展还未成熟，本文将分析探讨嵌入式系统的相关设计要点，以期促进单片机的应用发展。

单片机嵌入式系统设计要点

嵌入式系统依托于计算机技术，是满足特定应用要求的更高层次的计算机系统。其主要的作用与应用目的就是提升系统的结构性能，实现途径就是对软硬件的剪裁，优势特征就是体积小、成本低、性能优、实时性强，这与现今的社会要求相符合，但是其存储容量目前还是待解决的一个突出问题。下面就以其设计流程为线索，对设计要点进行简要分析。

1 分析需求，确定设计改进方向

需求分析是进行嵌入式系统设计的指导，是确定设计与改进方向的依据。

嵌入式系统的出现，本身就是基于人们对计算机系统的更高要求而产生的，因此，在进行设计与开发时，首要的就是要确定改进方向，也即依据使用者的实际需求和目前存在的问题出发，对用户方提出的有关于系统功能、性能、系统内部环境以及安全性、可靠性进行分析，对于用户对于界面以及资源等的要求要注意借鉴，而在系统开发的成本以及可行性和进展成效等的预测也是需要加以考虑的。

2 基于系统构成，优化设计

嵌入式系统由软硬件共同组成，因此，在进行设计时一定要综合考虑系统的不同组成部分在系统中的作用，在实际设计运用中，要注意进行任务的支配与划分，即根据系统功能等的需求，将设计工作划分为若干模块，在不同的任务模块与单元选择相应的编程代码，合理利用CAD软件以及PCD软件。

在进行程序编码的时候，一定要注意相关软件的合理选择，在进行嵌入式系统开发时，可以对程序编辑器、编码运行模拟器以及一定的调试仪器等加以利用，提升虚拟开发的技术水平，使得系统开发不再囿于单片机的使用环境，可以进行独立开发，这可以大大提高开发的效率，也可以减少调试的时间，是增强其时效性的重要途径。

3 注重合理性与经济性

在嵌入式系统的设计中，应该注意接口设计，这是系统硬件层的重要组成，应该注意将应用和驱动的接口设计向通用化设计方向倾斜，这一方面实现了嵌入式设计的标准化，还方便于嵌入式设计在不同的单片机上进行重复使用，提升经济效益；另外就是要注意设计的科学合理，一个有效的方法就是利用EDA工具，对驱动以及程序的设计进行仿真模拟，对系统运行的各个环节的状态进行测试，记录相关的周期等信息，这不仅可以加快系统开发的效率，还使得开发人员的工作难度降低，也降低了系统后期的调试以及测试障碍。

4 要注意将操作系统微内核作为重点

嵌入式系统中的所有软件都是独立的微观实时操作系统，操作系统是嵌入式系统中最重要的部分，单片机嵌入式系统的开发利用，其最主要的目的就是为了增强信息传输与处理的时效性，就在于提高系统的功能以及性能，解决资源遭受限制的问题，作为嵌入式系统的核心结构，单片机是保证系统稳定运行的关键。

嵌入式系统的微内核结构，可以降低单片机的整体运行负担，也使得内核集成性能得到了提升，极大提高了单片机系统的扩展性能和移植性能，但是，随着单片机的系统逐渐变得复杂，使得相对应的内核结构的体积也随之变大，对单片机的整体性能造成了影响，而微内核机构的体积变大，也在一定程度上影响了嵌入式系统对于单片机的通用性，其重复使用率大大降低，一方面平均成本的降低受到影响，另一方面也对信息传输处理的时效性产生一定的影响，因此，在进行嵌入式系统的设计时，应该将微内核结构性能的提升与改进作为重点，这是提高单片机运行效率的最直接的途径。

5 嵌入式系统的功能测试与网络拓展

和其他软件类似，嵌入式系统的测试也分为很多种，也有不同的划分方式，如静态测试与动态测试；单元测试与集成测试、系统测试、确认测试；模拟测试、实机测试等。不同阶段与不同环境下，选择的测试方法也不同，应根据具体实际决定，综合不同测试的结果对嵌入式系统的运行状况与性能进行评估。

嵌入式系统实现单片机的远程调控，要通过一定的设备连接，这就要求一定的网络的支撑，要将设备连接在同一网络中，可以将CAN网络这样的主从结构的网络作为网络扩展的参考，分布不同的主从节点，通过主从节点之间的命令的下达与接收执行来实现整个系统的运作。还可对运行状态进行一定的检测，从而确保单片机系统的正常运作。