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嵌入式架構(gòu)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
嵌入式架構(gòu)和單片機(jī)的出現(xiàn)，都是由于實(shí)際應(yīng)用的需要，而單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)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(gòu)，那么就能夠極大的提高單片機(jī)系統(tǒng)的使用效果。 下面YJBYS小編為大家整理了關(guān)于嵌入式架構(gòu)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文章，僅供大家閱讀交流~
1 嵌入式架構(gòu)簡(jiǎn)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(huì)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(shí)，從而能進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我國(guó)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(guó)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)隨著國(guó)家的重視，出臺(tái)了很多優(yōu)惠的政策法規(guī)，鼓勵(lì)和扶持我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，現(xiàn)在我國(guó)嵌入式架構(gòu)的研究，已經(jīng)得到了很大的提高，但是通過(guò)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(guó)外的公司生產(chǎn)的，我國(guó)技術(shù)人員在完成系統(tǒng)的開發(fā)后，都需要采用國(guó)外的設(shè)備，由于我國(guó)一直受到西方國(guó)家的技術(shù)封鎖，很多先進(jìn)的設(shè)備都無(wú)法進(jìn)口，在很大程度上影響了我國(guó)嵌入式架構(gòu)的發(fā)展。對(duì)于嵌入式架構(gòu)的概念，國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)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(duì)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(gè)嵌入式架構(gòu)，在不同的時(shí)期，人們對(duì)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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(guò)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(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)檢索以前的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)問(wèn)題自行進(jìn)行處理，如果將這個(gè)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(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(jī)等微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，而單片機(jī)的使用，大多都是在嵌入式架構(gòu)，通過(guò)硬件和軟件的針對(duì)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(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，必須將所有的環(huán)節(jié)通過(guò)特定的方式連接起來(lái)，然后設(shè)置一個(gè)中央服務(wù)器，通過(guò)硬件和軟件等方式，對(duì)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(gè)部分，而這兩個(gè)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(yǔ)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(jí)語(yǔ)言使用，單片機(jī)程序的編寫，也采用這些低級(jí)語(yǔ)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(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)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(jí)語(yǔ)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(guó)家，而且由于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的體制不同，這些國(guó)家對(duì)我國(guó)一直存在技術(shù)上的封鎖，因此我國(guó)很難接觸到先進(jìn)的單片機(jī)系統(tǒng)知識(shí)，在很大程度上影響了我國(guó)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(guó)外公司生產(chǎn)的，而且一些最新的單片機(jī)，對(duì)我國(guó)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(wèn)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(guò)程中，其自身的理論在不斷的完善，通過(guò)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(dòng)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(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(yīng)用的過(guò)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(wú)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(huì)根據(jù)實(shí)際的需求，對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的功能，進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，但是通過(guò)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(wèn)題，使得設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不是很完善，在實(shí)際使用的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)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(gè)部分，因此對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)完實(shí)際的電路后，對(duì)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(dá)不到相應(yīng)的指標(biāo)，那么電路顯然就無(wú)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(wú)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(guò)科學(xué)的測(cè)試，那么在應(yīng)用時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)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(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)在生產(chǎn)設(shè)備上增加一些線路，然后用單片機(jī)對(duì)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(lái)進(jìn)行，對(duì)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(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)，使得生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，會(huì)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(gè)環(huán)節(jié)中，然后將這些單片機(jī)連接到一個(gè)服務(wù)器上，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的全面控制。現(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(huì)根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，對(duì)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(huì)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(wèn)題，可以根據(jù)需要，對(duì)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(guò)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(lái)處理一些問(wèn)題，或者利用計(jì)算機(jī)來(lái)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(gè)加工工藝，如果采用計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的單獨(dú)控制，而利用單片機(jī)系統(tǒng)，在每個(gè)加工環(huán)節(jié)中，都嵌入一個(gè)單片機(jī)，然后將這些單片機(jī)連接到一個(gè)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(gè)過(guò)程，就要通過(guò)相應(yīng)的軟件功能，對(duì)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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