這篇系統(tǒng)工程師論文發(fā)表了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件的控制和應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)，所以被應(yīng)用到了很多量化范疇當(dāng)中，而計(jì)算機(jī)技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)不可或缺的部分，論文以微處理器為切入點(diǎn)，對(duì)這個(gè)應(yīng)用做出了細(xì)化的研究，在技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中獲得豐厚的成果。

　　關(guān)鍵詞：系統(tǒng)工程師論文,嵌入式系統(tǒng),機(jī)電控制

　　嵌入式系統(tǒng)實(shí)際上就是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的補(bǔ)充及延伸，實(shí)際上其該系統(tǒng)本身性能并不完善，這就需要根據(jù)功能需求進(jìn)行芯片的設(shè)計(jì)，在這一過(guò)程中芯片是較為關(guān)鍵的功能性?xún)?nèi)容，只需要通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的芯片，就能滿(mǎn)足用戶(hù)的多樣化功能，與此同時(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬性標(biāo)準(zhǔn)也普遍較低，這樣就可以將投入成本控制在最小范圍內(nèi)，并且嵌入式系統(tǒng)所應(yīng)用的空間也就更加廣闊，而后續(xù)機(jī)電控制向著體積更小的方向發(fā)展目標(biāo)也必然能夠?qū)崿F(xiàn)。從當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，其技術(shù)更新頻率普遍較高，在技術(shù)領(lǐng)域中所獲得的成果也是相當(dāng)豐厚的。

　　1嵌入式系統(tǒng)概述

　　通常情況下，計(jì)算機(jī)技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)不可或缺的重要結(jié)構(gòu)，同時(shí)這也是系統(tǒng)運(yùn)行的首要條件，其中所應(yīng)用的模塊不僅有軟件，更需要硬件的高效配合，這兩個(gè)部分都能夠?qū)ε渲脴?biāo)準(zhǔn)形成直接影響，只有將二者進(jìn)行優(yōu)化，才能實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的完善配置，因此不難發(fā)現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)本身具有較強(qiáng)的自擬功能，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能優(yōu)勢(shì)會(huì)更加凸顯，無(wú)論是運(yùn)行環(huán)境的可靠性，還是功率消耗程度低的節(jié)能功效，都為嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用提出了更高的要求，這與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比是存在較大差異的。嵌入式系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)對(duì)體積的要求是較為嚴(yán)格的，只有在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)范疇將體積最大化的縮小，才能提升其靈活性，而系統(tǒng)響應(yīng)速率也會(huì)有所提升。通過(guò)對(duì)微處理器進(jìn)行優(yōu)化選擇，并在此基礎(chǔ)上選擇與之配套的支撐軟件，就能夠進(jìn)一步達(dá)到嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)，需要注意的是，在進(jìn)行軟件選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)與標(biāo)準(zhǔn)需求做出協(xié)調(diào)性分析，只有確保其達(dá)到配套要求，才能為其高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供基礎(chǔ)條件。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中是從以下階段逐步深入的：首先，在初始化時(shí)期是嵌入式系統(tǒng)的控制主體是單片機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中控制器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了編程功能，相對(duì)的其功能拓展也逐步以需求方向?yàn)榛A(chǔ);其次是第二階段，嵌入式核心處理器中融入了初級(jí)操作系統(tǒng)，這就說(shuō)明在這一階段的嵌入式系統(tǒng)強(qiáng)化了操作功能。

　　2嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的選擇

　　在各種現(xiàn)代電子儀器、設(shè)備中，嵌入式系統(tǒng)在其內(nèi)部發(fā)揮了核心的控制作用。無(wú)需采用操作系統(tǒng)支撐，僅僅依靠匯編語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)來(lái)維持系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去。各個(gè)廠(chǎng)家紛亂復(fù)雜的匯編語(yǔ)言給不同廠(chǎng)家之間的嵌入式系統(tǒng)芯片的聯(lián)動(dòng)帶來(lái)了不必要的麻煩，每重新開(kāi)發(fā)一種系統(tǒng)功能便要耗費(fèi)大量的人力物力去重新編排匯編語(yǔ)言，無(wú)形中增加了系統(tǒng)的應(yīng)用成本，曾經(jīng)給嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)帶來(lái)了非常大的阻礙。隨著開(kāi)發(fā)人員與市場(chǎng)的不斷試煉，與相應(yīng)操作系統(tǒng)配套的嵌入式系統(tǒng)終于研制成功，嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)給嵌入式微處理器的大規(guī)模應(yīng)用鋪平了道路，未來(lái)各種電子產(chǎn)品的全方位嵌入式系統(tǒng)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。

　　嵌入式操作系統(tǒng)本質(zhì)上是一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用的系統(tǒng)軟件，用來(lái)支持嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與二次開(kāi)發(fā)，是當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)最為重要的組成部分。其軟件通過(guò)底層驅(qū)動(dòng)程序來(lái)直接進(jìn)行與硬件的信號(hào)交換和控制，設(shè)備的通信接口方便外圍設(shè)備的進(jìn)一步系統(tǒng)擴(kuò)展，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件與嵌入式系統(tǒng)的對(duì)話(huà)，通過(guò)直觀(guān)的圖形化用戶(hù)管理模塊方便用戶(hù)進(jìn)行調(diào)試與二次開(kāi)發(fā)利用。所以，嵌入式操作系統(tǒng)秉承微型操作系統(tǒng)的理念，通過(guò)對(duì)軟件進(jìn)行信息處理來(lái)達(dá)到有效管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源的目的。同時(shí)自身及庫(kù)函數(shù)調(diào)用和開(kāi)發(fā)工具于一身，極大地方便了用戶(hù)的調(diào)試與使用。其嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)最重要的運(yùn)行環(huán)境和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。高集成度和高可用性充分提升了嵌入式系統(tǒng)的使用效率。

　　3嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備

　　嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備以MCU、DSP、EMPU、SOC作為中心控制部件，廣義上來(lái)講，所有可以進(jìn)行信息存儲(chǔ)、信息通信、信號(hào)調(diào)試、數(shù)碼顯示等具有輔助功能的基本部件，均可以算作嵌入式外圍設(shè)備。嵌入式外圍設(shè)備按功能可以分為存儲(chǔ)記憶設(shè)備、通信交換設(shè)備和狀態(tài)顯示設(shè)備三大類(lèi)。其中常用的存儲(chǔ)設(shè)備如下：靜態(tài)易失型存儲(chǔ)器即RAM或者SRAM;動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM);非易失型存儲(chǔ)器(ROM，EPROM，EEPROM，F(xiàn)LASH)。其中便于程序反復(fù)重置與反復(fù)調(diào)用新程序的當(dāng)屬FLASH，即通常我們所說(shuō)的閃存。閃存憑借其存儲(chǔ)速度快、存儲(chǔ)容量大、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，大規(guī)模應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。目前的通訊設(shè)備幾乎都可以直接切入到嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)串行口和紅外線(xiàn)接口以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和通用串行接口的應(yīng)用達(dá)到融入嵌入式系統(tǒng)的目的。未來(lái)，以太網(wǎng)接口技術(shù)將成為嵌入式系統(tǒng)接口技術(shù)的前沿領(lǐng)域，以太網(wǎng)接口技術(shù)正在不斷的研發(fā)和更新中。

　　4嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件

　　當(dāng)開(kāi)發(fā)一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候，應(yīng)該遵守如下啟動(dòng)順序：硬件信息的收集階段;訪(fǎng)問(wèn)方式確定階段。外圍設(shè)備通過(guò)中斷與查詢(xún)等約定的通訊方式進(jìn)行對(duì)主體軟件的訪(fǎng)問(wèn)。每一種方式都一一對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的應(yīng)用情況;為目標(biāo)功能編寫(xiě)源代碼來(lái)對(duì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行軟件驅(qū)動(dòng);編譯和調(diào)試源代碼程序。一般用內(nèi)核自配的PRINTKO函數(shù)輸出代碼信息進(jìn)行調(diào)試;在內(nèi)核中載入相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序加入內(nèi)核后可以與內(nèi)核一并進(jìn)行編譯，也可以以動(dòng)態(tài)形式在運(yùn)行狀態(tài)下強(qiáng)制加載入內(nèi)核;驅(qū)動(dòng)軟件加載前，先要進(jìn)行應(yīng)用軟件的檢驗(yàn)。用軟件模擬驅(qū)動(dòng)過(guò)程，同時(shí)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)源程序中出現(xiàn)的問(wèn)題，并加以反復(fù)調(diào)試。從而盡可能減少直接加載到真實(shí)物理硬件的時(shí)候，因?yàn)樵闯绦蝈e(cuò)誤而出現(xiàn)的不可預(yù)知的錯(cuò)誤。同時(shí)模擬系統(tǒng)整體的可靠性與核心部件的處理速度。

　　5遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化電機(jī)控制系統(tǒng)

　　現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展結(jié)合當(dāng)代嵌入式系統(tǒng)的最新研究成果，有效地改善了服務(wù)器的功能。很多當(dāng)前市場(chǎng)上出現(xiàn)的生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部都安裝有內(nèi)嵌的通訊模塊，具有接入互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)的功能。這一技術(shù)的產(chǎn)生為嵌入式遠(yuǎn)程遙控打下了基礎(chǔ)，其最初的設(shè)計(jì)思想是：通過(guò)應(yīng)用基于DSP和MCU的網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)器的功能，從而達(dá)到省略掉現(xiàn)場(chǎng)PC機(jī)服務(wù)器的目的，大大減小了系統(tǒng)體系和復(fù)雜度。為電機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的低成本高功效之路打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化改造，使其能隨時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)，便于復(fù)雜系統(tǒng)的控制與處理。如果僅僅從通常意義上來(lái)講，利用DSP技術(shù)就可以輕松實(shí)現(xiàn)機(jī)器與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)通信功能。

　　再加上在操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議，來(lái)達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口芯片驅(qū)動(dòng)等目標(biāo)，從而徹底進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)與機(jī)電系統(tǒng)的互聯(lián)，將機(jī)電系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)的功能發(fā)揮到極致，達(dá)到嵌入式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)化的效果。基于DSP和MCU等嵌入式操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化機(jī)電控制系統(tǒng)，可以靈活運(yùn)用于遠(yuǎn)距離采集數(shù)據(jù)、傳輸監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)等。機(jī)電設(shè)備在Nucleus操作系統(tǒng)的軟件支持之下，應(yīng)用DSP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，并可以實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通訊。嵌入式系統(tǒng)強(qiáng)大的可移植性和高可靠度，為其未來(lái)在機(jī)電系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，市場(chǎng)前景廣闊。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者：王維東 姚秀君 單位：秦皇島北方管業(yè)有限公司

　　推薦閱讀：《電子知識(shí)產(chǎn)權(quán)》(月刊)創(chuàng)刊于1991年，由工業(yè)與信息化部科學(xué)技術(shù)司主管，信息產(chǎn)業(yè)部電子科技情報(bào)研究所、信息產(chǎn)業(yè)部電子知識(shí)產(chǎn)權(quán)咨詢(xún)服務(wù)中心主辦。本刊集理論性和實(shí)踐性為一體，是目前國(guó)內(nèi)信息技術(shù)領(lǐng)域唯一的知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)業(yè)期刊。