淺析嵌入式系統(tǒng)關鍵技術與開發(fā)應用

鄧曉航

摘 要 隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛使用，人們對于嵌入式系統(tǒng)也進行了范圍更廣，應用更具體的研究，本文將根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的主要特點，從嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)兩個方面對于嵌入式軟件的進行一系列有針對性的分析，希望為我們嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)研究能起到一定的作用。

關鍵詞 嵌入式系統(tǒng) 微內(nèi)核 內(nèi)存管理單元

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

隨著中國的數(shù)字信息的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)程序的持續(xù)發(fā)展也更加開放和更加廣泛，它甚至已經(jīng)深入人們的生活，被利用于設計軍人，工程，研究和其他領域，可以說進入了人們的生活和工作的各個方面，并已成為人類活動密不可分的伙伴。最傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)控制的程序要控制外部，可以是簡單的請求，但不是實際的操作系統(tǒng)，這就是傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的最大的缺點。后來，由于C語言在操作應用程序的開發(fā)，嵌入式系統(tǒng)也開始涉足操作系統(tǒng)，最好的例子就是Windows CE，而且由于其具有相對較低的成本和不錯的網(wǎng)絡功能，因此在現(xiàn)代信息技術中有著廣泛的應用范圍。

1 嵌入式系統(tǒng)的關鍵技術

1.1 嵌入式開發(fā)技術

主機和目標機器的作用點在嵌入式開發(fā)過程中是不同的：主機進行編譯，鏈接，并解決計算機運行過程中的問題，而目標機器就是運行嵌入式軟件的硬件平臺。主機必須先將應用程序轉(zhuǎn)換為可以運行在目標機器上的二進制代碼。這個過程包括三個步驟：編譯、鏈接、處理。所謂翻譯就是指一個交叉編譯器實現(xiàn)的編譯過程。也就是利用交叉編譯器將運行的電腦平臺轉(zhuǎn)換至另一個平臺在通過編譯器時生成的代碼。常用工具是交叉編譯器和嘴閃光燈UC/C ++（GCC）。在編纂過程中所產(chǎn)生的所有目標文件都會鏈接到一個對象文件，這個過程被稱為連接。而在尋址物理內(nèi)存地址的過程中，系統(tǒng)會自動將被分配給每個目標的文件相對偏移。該過程生成的文件，就是可以執(zhí)行對嵌入式平臺的二進制文件。

嵌入式開發(fā)過程中的第二個重要階段是在目標機器上調(diào)試應用程序，嵌入式調(diào)試通常運用交叉調(diào)試器，通常設置成一個目標機調(diào)試模式，他們是利用電纜或直接以太網(wǎng)或串行端口BDM電纜連接。在進行任務級調(diào)試，源級和匯編級的調(diào)試時候，都需要將在主機上的應用程序和操作系統(tǒng)的內(nèi)核下載保存至目標機的RAM或直接轉(zhuǎn)換成目標機器的ROM。目標監(jiān)控調(diào)試器就是主機在目標機器上運行的用來控制應用程序的代理（DebuggerAgent） ，前者被固定在目標機器的內(nèi)存或者ROM，在目標機器上電后能夠自動啟動，并等待主機端的調(diào)試器發(fā)送命令，并與應用程序調(diào)試器下載完成后，自動運行調(diào)試功能，將目標機基本的調(diào)試信息反饋到主機。

1.2 嵌入式系統(tǒng)的軟件移植技術

1.2.1 字節(jié)順序

一般可以分為大小端字節(jié)順序，無論是大字節(jié)順序還是小字節(jié)順序，它們代表的主要是冗余的數(shù)據(jù)在程序的存放順序。低字節(jié)，高地址字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，是小字節(jié)順序。而數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，以低地址高字節(jié)順序就稱為大字節(jié)順序。根據(jù)PC字節(jié)在不同平臺的順序不同，也會有些改變的存儲順序。

1.2.2 字節(jié)對齊

在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中，我們需要字節(jié)對齊，這是一個大問題。我們經(jīng)常使用的字節(jié)對齊的方法有很多，例如在GCC編譯器和makefile添加ACK結構，這種辦法可以有效地解決文章結構的空隙，但由這種方法引起的轉(zhuǎn)換錯誤，是不能夠解決的錯誤。那么為了有效提高軟件的可移植性和互操作性，我們決定在同一個地方，同時安裝閉幕包拆包功能，添加一組發(fā)送報文的功能的數(shù)據(jù)包，這樣就可以輕松有效地解決字節(jié)序列比對問題。

1.2.3 位段

在嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的開發(fā)過程中需要確定和分配空間段，而位段分配大多是由右至左，但有的特殊的卻是由左到右，因為不同數(shù)據(jù)就導致比特分配序列段訪問錯誤。為了解決這個問題，你必須使用條件編譯的方式來編譯，這取決于不同的平臺上的定義位段的順序。

1.2.4 代碼優(yōu)化

由于嵌入式軟件的固有特性，它有一個對軟件具有非常高品質(zhì)的要求，因此在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中需要非常重要的代碼優(yōu)化，通過優(yōu)化的代碼就能夠很好地提高代碼工作效率，使代碼更小。

2 嵌入式系統(tǒng)的應用探討

2.1 人機對話

我們的手機已經(jīng)可以實現(xiàn)人機對話，甚至一些兒童玩具也可以。如一些玩具可以被輸入我們的聲音，通過他們的控制來調(diào)用它。一些智能手機也可以通過簡單地喊他們的名字就可以自動撥打?qū)Ψ降碾娫挘@主要是由于語音相關技術通過嵌入式語音芯片在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)了人與機器之間的對話，也使科技變得更加人性化。

2.2 多媒體網(wǎng)關

從南京東路移動互聯(lián)網(wǎng)技術有限公司開發(fā)的多媒體網(wǎng)關，通過藍牙設備之間的信息傳輸，使家庭的每個設備都可以連接在一起，共同使用于固網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和其他網(wǎng)絡之間。這是什么，這就是流行在今天的家庭網(wǎng)絡，可以通過網(wǎng)絡交換信息，這使我們的家庭交流更方便，其工作原理是在操作系統(tǒng)的控制下，使用本機的硬件設備和各種執(zhí)行機構，對于歸屬網(wǎng)絡中的個別設備進行控制和檢查活動。

2.3 移動數(shù)據(jù)庫

中國人正在開發(fā)自己的移動數(shù)據(jù)庫，主要是通過嵌入式系統(tǒng)，使得移動終端可以同步服務器，數(shù)據(jù)將被帶入到上述移動終端，使得它可以在一定的時間內(nèi)訪問相關的資源數(shù)據(jù)庫，也可以移動數(shù)據(jù)庫，例如，病人在救護車上搶救的過程中，醫(yī)務人員可以在汽車上查詢附近的醫(yī)院。

總之，在快速發(fā)展、科技日新月異的今天，嵌入式產(chǎn)品將會有更加廣泛的應用。我們相信，只要發(fā)現(xiàn)嵌入式產(chǎn)品的發(fā)展規(guī)律，就可以滿足市場的需求，而我們也將能夠開發(fā)出越來越多越來越好的嵌入式產(chǎn)品。

參考文獻

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