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嵌入式架構(gòu)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
作為以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的技術(shù)，嵌入式架構(gòu)的發(fā)展，很大程度上受到計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響，下面yjbys小編為大家準(zhǔn)備了關(guān)于嵌入式架構(gòu)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文章，歡迎閱讀。
1 嵌入式架構(gòu)簡述
1.1 嵌入式架構(gòu)的概念
嵌入式架構(gòu)是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，逐漸形成的一門學(xué)科，現(xiàn)在很多高校中，都開設(shè)了這門課程，為社會培養(yǎng)大量的相關(guān)人才，學(xué)生在畢業(yè)后，能夠掌握到充足的嵌入式架構(gòu)知識，從而能進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我國受到特殊的歷史因素影響，經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的起步較晚，與西方發(fā)達(dá)國家相比，存在較大的差距，尤其是在電子信息領(lǐng)域。雖然近年來隨著國家的重視，出臺了很多優(yōu)惠的政策法規(guī)，鼓勵和扶持我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過了多年的發(fā)展，現(xiàn)在我國嵌入式架構(gòu)的研究，已經(jīng)得到了很大的提高，但是通過實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，嵌入式架構(gòu)使用的單片機(jī)等設(shè)備，目前還都是國外的公司生產(chǎn)的，我國技術(shù)人員在完成系統(tǒng)的開發(fā)后，都需要采用國外的設(shè)備，由于我國一直受到西方國家的技術(shù)封鎖，很多先進(jìn)的設(shè)備都無法進(jìn)口，在很大程度上影響了我國嵌入式架構(gòu)的發(fā)展。對于嵌入式架構(gòu)的概念，國際電氣和電子工程師協(xié)會給出了具體的解釋，是控制、監(jiān)視等輔助設(shè)備工作的系統(tǒng)，目前對于嵌入式架構(gòu)的理解，主要基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，一般情況下，可以把帶有控制程序的處理器，看成是一個嵌入式架構(gòu)，在不同的時(shí)期，人們對于嵌入式架構(gòu)概念的理解，也存在一定的差異，但是從根本上來說，都是為了更好的使用嵌入式系統(tǒng)。
1.2 嵌入式架構(gòu)的特點(diǎn)
與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相比，嵌入式架構(gòu)具有鮮明的特點(diǎn)，首先就是體積更小，在嵌入式架構(gòu)出現(xiàn)的早期，主要是在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)，但是隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式架構(gòu)自身有了很大的進(jìn)步，尤其是單片機(jī)等微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得其應(yīng)用的范圍更加廣泛，從某種意義上來說，單片機(jī)的出現(xiàn)，就是由于嵌入式架構(gòu)應(yīng)用的需要。其次嵌入式架構(gòu)具有控制的特點(diǎn)，隨著電子信息化的發(fā)展，很多機(jī)械設(shè)備都采用了智能芯片，通過這些芯片的使用，可以寫入特定的控制程序，從而達(dá)到相應(yīng)的控制目的，近幾年軟件技術(shù)有了很大的發(fā)展，尤其是在人工專家模塊出現(xiàn)后，計(jì)算機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)一定的智能化，在遇到一些問題時(shí)，可以通過檢索以前的經(jīng)驗(yàn)，對問題自行進(jìn)行處理，如果將這個技術(shù)應(yīng)用到嵌入式架構(gòu)中，就可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制。從根本上來說，工業(yè)的自動化控制技術(shù)，就是在單片機(jī)等微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，而單片機(jī)的使用，大多都是在嵌入式架構(gòu)，通過硬件和軟件的針對性設(shè)計(jì)，可以最大程度的提高單片機(jī)應(yīng)用的效率。
2 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀
2.1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展
單片機(jī)的出現(xiàn)，主要是由于實(shí)際應(yīng)用的需要，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)受到體積上的限制，雖然在很多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，但是在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，要想對生產(chǎn)過程中的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，必須將所有的環(huán)節(jié)通過特定的方式連接起來，然后設(shè)置一個中央服務(wù)器，通過硬件和軟件等方式，對生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，只有這樣才能夠最大程度提高生產(chǎn)的效率。由此可以看出，單片機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，可以分成硬件和軟件兩個部分，而這兩個部分都受到計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響，尤其是軟件方面，在初期使用機(jī)器語言進(jìn)行編程時(shí)，還沒有單片機(jī)的出現(xiàn)，而匯編等低級語言使用，單片機(jī)程序的編寫，也采用這些低級語言，隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，逐漸的出現(xiàn)了C語言等高級語言，相應(yīng)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也開始使用這些高級語言，極大的提高了軟件編寫的效率。單片機(jī)系統(tǒng)硬件的發(fā)展，由于其出現(xiàn)和發(fā)展都在西方發(fā)達(dá)國家，而且由于社會和經(jīng)濟(jì)的體制不同，這些國家對我國一直存在技術(shù)上的封鎖，因此我國很難接觸到先進(jìn)的單片機(jī)系統(tǒng)知識，在很大程度上影響了我國單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前使用的單片機(jī)設(shè)備，都是國外公司生產(chǎn)的，而且一些最新的單片機(jī)，對我國還存在進(jìn)口的限制。
2.2 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問題
單片機(jī)從出現(xiàn)開始，到現(xiàn)在已經(jīng)使用了多年，在應(yīng)用的過程中，其自身的理論在不斷的完善，通過單片機(jī)系統(tǒng)的使用，可以輕松的實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化，進(jìn)而提高生產(chǎn)的效率，正是由于單片機(jī)系統(tǒng)的這個特點(diǎn)，使得每個企業(yè)都希望能夠通過這樣的方式，來提高自身的生產(chǎn)效率，但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中，不同公司加工的產(chǎn)品不同，生產(chǎn)設(shè)備也存在一定的差異，如果使用同樣的單片機(jī)系統(tǒng)，顯然無法最大程度的提高生產(chǎn)效率。因此現(xiàn)在單片機(jī)系統(tǒng)的使用，都會根據(jù)實(shí)際的需求，對單片機(jī)系統(tǒng)的功能，進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)，但是通過實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還存在著一些問題，使得設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不是很完善，在實(shí)際使用的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些漏洞，影響產(chǎn)品的加工效率，由于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以分成軟件和硬件兩個部分，因此對系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問題，也可以從這兩個方面進(jìn)行分析。首先就是硬件性能不合格，在設(shè)計(jì)完實(shí)際的電路后，對各個元器件的性能，都有具體的要求，如果這些器件的性能達(dá)不到相應(yīng)的指標(biāo)，那么電路顯然就無法正常的運(yùn)行，其次就是軟件設(shè)計(jì)的不完善，由于軟件自身的特殊性，無法編寫出完美的程序，程序自身越復(fù)雜，存在的漏洞也就越多，如果在程序編寫完成之后，沒有經(jīng)過科學(xué)的測試，那么在應(yīng)用時(shí)，就可能會出現(xiàn)問題。
3 基于嵌入式架構(gòu)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
3.1 基于嵌入式架構(gòu)的單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
在單片機(jī)出現(xiàn)的早期，由于還沒有形成嵌入式架構(gòu)的概念，因此在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，而且單片機(jī)系統(tǒng)的使用，都是對現(xiàn)有的生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn)，通過在生產(chǎn)設(shè)備上增加一些線路，然后用單片機(jī)對其進(jìn)行控制，在這種模式下，硬件設(shè)備的選擇，主要是根據(jù)環(huán)境來進(jìn)行，對硬件設(shè)備的體積要求比較嚴(yán)格。隨著硬件設(shè)備的發(fā)展，現(xiàn)在生產(chǎn)單片機(jī)的公司有很多，可以實(shí)現(xiàn)同樣功能的元器件有很多，而自動化技術(shù)的出現(xiàn)，使得生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)的過程中，會根據(jù)控制的需求，進(jìn)行相應(yīng)的變化，這種單片機(jī)系統(tǒng)使用方式上的轉(zhuǎn)變，極大的促進(jìn)了其應(yīng)用的發(fā)展，為了達(dá)到更高的控制效率，人們將單片機(jī)放到生產(chǎn)線的每個環(huán)節(jié)中，然后將這些單片機(jī)連接到一個服務(wù)器上，就能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)的全面控制�，F(xiàn)在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先進(jìn)行的就是硬件上的設(shè)計(jì)，通常情況下，會根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，對控制的功能進(jìn)行需求分析，單片機(jī)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，會和生產(chǎn)線的硬件設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，如果控制系統(tǒng)的硬件出現(xiàn)問題，可以根據(jù)需要，對生產(chǎn)線進(jìn)行一定的修改。
3.2 基于嵌入式架構(gòu)的單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
嵌入式系統(tǒng)與傳統(tǒng)的應(yīng)用方式相比，最明顯的特點(diǎn)就是多了輔助設(shè)備，如以往應(yīng)用計(jì)算機(jī)的過程中，都是計(jì)算機(jī)的單獨(dú)使用，人們直接利用計(jì)算機(jī)來處理一些問題，或者利用計(jì)算機(jī)來控制某些設(shè)備的工作，沒有任何的輔助設(shè)備，而嵌入式架構(gòu)下，需要借助單片機(jī)等設(shè)備，如一條生產(chǎn)線通常包括多個加工工藝，如果采用計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制，就無法實(shí)現(xiàn)對每個環(huán)節(jié)的單獨(dú)控制，而利用單片機(jī)系統(tǒng)，在每個加工環(huán)節(jié)中，都嵌入一個單片機(jī)，然后將這些單片機(jī)連接到一個計(jì)算機(jī)服務(wù)器中，就可以實(shí)現(xiàn)局部的控制。而要想完成這個過程，就要通過相應(yīng)的軟件功能，對于同樣的單片機(jī)系統(tǒng)，如果根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，設(shè)計(jì)不同的程序，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的控制功能，由此可以看出，軟件設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)工作的核心。
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