嵌入式架構的單片機系統設計

　　嵌入式架構和單片機的出現，都是由于實(shí)際應用的需要，而單片機在實(shí)際應用的過(guò)程中，還存在很多問(wèn)題，如果能夠采用嵌入式架構，那么就能夠極大的提高單片機系統的使用效果。 下面YJBYS小編為大家整理了關(guān)于嵌入式架構單片機系統設計的文章，僅供大家閱讀交流~

　　1 嵌入式架構簡(jiǎn)述

　　1.1 嵌入式架構的概念

　　嵌入式架構是隨著(zhù)計算機的發(fā)展，逐漸形成的一門(mén)學(xué)科，現在很多高校中，都開(kāi)設了這門(mén)課程，為社會(huì )培養大量的相關(guān)人才，學(xué)生在畢業(yè)后，能夠掌握到充足的嵌入式架構知識，從而能進(jìn)行計算機系統的設計，我國受到特殊的歷史因素影響，經(jīng)濟和科技發(fā)展的起步較晚，與西方發(fā)達國家相比，存在較大的差距，尤其是在電子信息領(lǐng)域。雖然近年來(lái)隨著(zhù)國家的重視，出臺了很多優(yōu)惠的政策法規，鼓勵和扶持我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，現在我國嵌入式架構的研究，已經(jīng)得到了很大的提高，但是通過(guò)實(shí)際的調查發(fā)現，嵌入式架構使用的單片機等設備，目前還都是國外的公司生產(chǎn)的，我國技術(shù)人員在完成系統的開(kāi)發(fā)后，都需要采用國外的設備，由于我國一直受到西方國家的技術(shù)封鎖，很多先進(jìn)的設備都無(wú)法進(jìn)口，在很大程度上影響了我國嵌入式架構的發(fā)展。對于嵌入式架構的概念，國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì )給出了具體的解釋?zhuān)�是控制、監視等輔助設備工作的系統，目前對于嵌入式架構的理解，主要基于計算機技術(shù)，一般情況下，可以把帶有控制程序的處理器，看成是一個(gè)嵌入式架構，在不同的時(shí)期，人們對于嵌入式架構概念的理解，也存在一定的差異，但是從根本上來(lái)說(shuō)，都是為了更好的使用嵌入式系統。

　　1.2 嵌入式架構的特點(diǎn)

　　與傳統的計算機技術(shù)相比，嵌入式架構具有鮮明的特點(diǎn)，首先就是體積更小，在嵌入式架構出現的早期，主要是在計算機的基礎上，進(jìn)行系統的開(kāi)發(fā)，但是隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式架構自身有了很大的進(jìn)步，尤其是單片機等微型計算機的出現，使得其應用的范圍更加廣泛，從某種意義上來(lái)說(shuō)，單片機的出現，就是由于嵌入式架構應用的需要。其次嵌入式架構具有控制的特點(diǎn)，隨著(zhù)電子信息化的發(fā)展，很多機械設備都采用了智能芯片，通過(guò)這些芯片的使用，可以寫(xiě)入特定的控制程序，從而達到相應的控制目的，近幾年軟件技術(shù)有了很大的發(fā)展，尤其是在人工專(zhuān)家模塊出現后，計算機軟件可以實(shí)現一定的智能化，在遇到一些問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)檢索以前的經(jīng)驗，對問(wèn)題自行進(jìn)行處理，如果將這個(gè)技術(shù)應用到嵌入式架構中，就可以實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。從根本上來(lái)說(shuō)，工業(yè)的自動(dòng)化控制技術(shù)，就是在單片機等微型計算機的基礎上發(fā)展起來(lái)的，而單片機的使用，大多都是在嵌入式架構，通過(guò)硬件和軟件的針對性設計，可以最大程度的提高單片機應用的效率。

　　2 單片機系統設計的現狀

　　2.1 單片機系統設計的發(fā)展

　　單片機的出現，主要是由于實(shí)際應用的需要，傳統的計算機受到體積上的限制，雖然在很多領(lǐng)域中得到了應用，但是在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，要想對生產(chǎn)過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節進(jìn)行控制，必須將所有的環(huán)節通過(guò)特定的方式連接起來(lái)，然后設置一個(gè)中央服務(wù)器，通過(guò)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，單片機系統的發(fā)展，可以分成硬件和軟件兩個(gè)部分，而這兩個(gè)部分都受到計算機技術(shù)的影響，尤其是軟件方面，在初期使用機器語(yǔ)言進(jìn)行編程時(shí)，還沒(méi)有單片機的出現，而匯編等低級語(yǔ)言使用，單片機程序的編寫(xiě)，也采用這些低級語(yǔ)言，隨著(zhù)計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，逐漸的出現了C語(yǔ)言等高級語(yǔ)言，相應的單片機系統設計，也開(kāi)始使用這些高級語(yǔ)言，極大的提高了軟件編寫(xiě)的效率。單片機系統硬件的發(fā)展，由于其出現和發(fā)展都在西方發(fā)達國家，而且由于社會(huì )和經(jīng)濟的體制不同，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)的單片機系統知識，在很大程度上影響了我國單片機技術(shù)的發(fā)展，目前使用的單片機設備，都是國外公司生產(chǎn)的，而且一些最新的單片機，對我國還存在進(jìn)口的限制。

　　2.2 單片機系統設計中存在的問(wèn)題

　　單片機從出現開(kāi)始，到現在已經(jīng)使用了多年，在應用的過(guò)程中，其自身的理論在不斷的完善，通過(guò)單片機系統的使用，可以輕松的實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，進(jìn)而提高生產(chǎn)的效率，正是由于單片機系統的這個(gè)特點(diǎn)，使得每個(gè)企業(yè)都希望能夠通過(guò)這樣的方式，來(lái)提高自身的生產(chǎn)效率，但是在實(shí)際應用的過(guò)程中，不同公司加工的產(chǎn)品不同，生產(chǎn)設備也存在一定的差異，如果使用同樣的單片機系統，顯然無(wú)法最大程度的提高生產(chǎn)效率。因此現在單片機系統的使用，都會(huì )根據實(shí)際的需求，對單片機系統的功能，進(jìn)行針對性的設計，但是通過(guò)實(shí)際的調查發(fā)現，目前單片機系統設計中，還存在著(zhù)一些問(wèn)題，使得設計的系統不是很完善，在實(shí)際使用的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )出現一些漏洞，影響產(chǎn)品的加工效率，由于單片機系統設計可以分成軟件和硬件兩個(gè)部分，因此對系統設計存在的問(wèn)題，也可以從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析。首先就是硬件性能不合格，在設計完實(shí)際的電路后，對各個(gè)元器件的性能，都有具體的要求，如果這些器件的性能達不到相應的指標，那么電路顯然就無(wú)法正常的運行，其次就是軟件設計的不完善，由于軟件自身的特殊性，無(wú)法編寫(xiě)出完美的程序，程序自身越復雜，存在的漏洞也就越多，如果在程序編寫(xiě)完成之后，沒(méi)有經(jīng)過(guò)科學(xué)的測試，那么在應用時(shí)，就可能會(huì )出現問(wèn)題。

 　　3 基于嵌入式架構的單片機系統設計分析

　　3.1 基于嵌入式架構的單片機系統硬件設計

　　在單片機出現的早期，由于還沒(méi)有形成嵌入式架構的概念，因此在實(shí)際的系統設計中，而且單片機系統的使用，都是對現有的生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)在生產(chǎn)設備上增加一些線(xiàn)路，然后用單片機對其進(jìn)行控制，在這種模式下，硬件設備的選擇，主要是根據環(huán)境來(lái)進(jìn)行，對硬件設備的體積要求比較嚴格。隨著(zhù)硬件設備的發(fā)展，現在生產(chǎn)單片機的公司有很多，可以實(shí)現同樣功能的元器件有很多，而自動(dòng)化技術(shù)的出現，使得生產(chǎn)線(xiàn)在設計的過(guò)程中，會(huì )根據控制的需求，進(jìn)行相應的變化，這種單片機系統使用方式上的轉變，極大的促進(jìn)了其應用的發(fā)展，為了達到更高的控制效率，人們將單片機放到生產(chǎn)線(xiàn)的每個(gè)環(huán)節中，然后將這些單片機連接到一個(gè)服務(wù)器上，就能夠實(shí)現對生產(chǎn)的全面控制�，F在單片機系統設計中，首先進(jìn)行的就是硬件上的設計，通常情況下，會(huì )根據生產(chǎn)的實(shí)際情況，對控制的功能進(jìn)行需求分析，單片機系統硬件的設計，會(huì )和生產(chǎn)線(xiàn)的硬件設計同步進(jìn)行，如果控制系統的硬件出現問(wèn)題，可以根據需要，對生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行一定的修改。

　　3.2 基于嵌入式架構的單片機系統軟件設計

　　嵌入式系統與傳統的應用方式相比，最明顯的特點(diǎn)就是多了輔助設備，如以往應用計算機的過(guò)程中，都是計算機的單獨使用，人們直接利用計算機來(lái)處理一些問(wèn)題，或者利用計算機來(lái)控制某些設備的工作，沒(méi)有任何的輔助設備，而嵌入式架構下，需要借助單片機等設備，如一條生產(chǎn)線(xiàn)通常包括多個(gè)加工工藝，如果采用計算機的統一控制，就無(wú)法實(shí)現對每個(gè)環(huán)節的單獨控制，而利用單片機系統，在每個(gè)加工環(huán)節中，都嵌入一個(gè)單片機，然后將這些單片機連接到一個(gè)計算機服務(wù)器中，就可以實(shí)現局部的控制。而要想完成這個(gè)過(guò)程，就要通過(guò)相應的軟件功能，對于同樣的單片機系統，如果根據實(shí)際應用的需要，設計不同的程序，能夠實(shí)現不同的控制功能，由此可以看出，軟件設計是單片機系統工作的核心。

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