嵌入式架構微控制器系統設計

作為以計算機為基礎的技術，嵌入式架構的發展，很大程度上受到計算機技術的影響，下面yjbys小編為大家準備了關於嵌入式架構微控制器系統設計的文章，歡迎閱讀。

　　1 嵌入式架構簡述

1.1 嵌入式架構的概念

嵌入式架構是隨著計算機的發展，逐漸形成的一門學科，現在很多高校中，都開設了這門課程，為社會培養大量的相關人才，學生在畢業後，能夠掌握到充足的嵌入式架構知識，從而能進行計算機系統的設計，我國受到特殊的歷史因素影響，經濟和科技發展的起步較晚，與西方已開發國家相比，存在較大的差距，尤其是在電子資訊領域。雖然近年來隨著國家的重視，出臺了很多優惠的政策法規，鼓勵和扶持我國相關產業的發展，經過了多年的發展，現在我國嵌入式架構的研究，已經得到了很大的提高，但是通過實際的調查發現，嵌入式架構使用的微控制器等裝置，目前還都是國外的公司生產的，我國技術人員在完成系統的開發後，都需要採用國外的裝置，由於我國一直受到西方國家的技術封鎖，很多先進的裝置都無法進口，在很大程度上影響了我國嵌入式架構的發展。對於嵌入式架構的概念，國際電氣和電子工程師協會給出了具體的解釋，是控制、監視等輔助裝置工作的系統，目前對於嵌入式架構的理解，主要基於計算機技術，一般情況下，可以把帶有控制程式的處理器，看成是一個嵌入式架構，在不同的時期，人們對於嵌入式架構概念的理解，也存在一定的差異，但是從根本上來說，都是為了更好的使用嵌入式系統。

1.2 嵌入式架構的特點

與傳統的計算機技術相比，嵌入式架構具有鮮明的特點，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，進行系統的開發，但是隨著相關技術的發展，嵌入式架構自身有了很大的進步，尤其是微控制器等微型計算機的出現，使得其應用的範圍更加廣泛，從某種意義上來說，微控制器的出現，就是由於嵌入式架構應用的需要。其次嵌入式架構具有控制的特點，隨著電子資訊化的發展，很多機械裝置都採用了智慧晶片，通過這些晶片的使用，可以寫入特定的控制程式，從而達到相應的控制目的，近幾年軟體技術有了很大的發展，尤其是在人工專家模組出現後，計算機軟體可以實現一定的智慧化，在遇到一些問題時，可以通過檢索以前的經驗，對問題自行進行處理，如果將這個技術應用到嵌入式架構中，就可以實現工業生產的自動化控制。從根本上來說，工業的自動化控制技術，就是在微控制器等微型計算機的基礎上發展起來的，而微控制器的使用，大多都是在嵌入式架構，通過硬體和軟體的針對性設計，可以最大程度的提高微控制器應用的效率。

　　2 微控制器系統設計的現狀

2.1 微控制器系統設計的發展

微控制器的出現，主要是由於實際應用的需要，傳統的計算機受到體積上的限制，雖然在很多領域中得到了應用，但是在實際的工業生產中，要想對生產過程中的每個環節進行控制，必須將所有的環節通過特定的方式連線起來，然後設定一箇中央伺服器，通過硬體和軟體等方式，對生產進行實時的控制，只有這樣才能夠最大程度提高生產的效率。由此可以看出，微控制器系統的發展，可以分成硬體和軟體兩個部分，而這兩個部分都受到計算機技術的影響，尤其是軟體方面，在初期使用機器語言進行程式設計時，還沒有微控制器的出現，而彙編等低階語言使用，微控制器程式的編寫，也採用這些低階語言，隨著計算機軟體技術的'發展，逐漸的出現了C語言等高階語言，相應的微控制器系統設計，也開始使用這些高階語言，極大的提高了軟體編寫的效率。微控制器系統硬體的發展，由於其出現和發展都在西方已開發國家，而且由於社會和經濟的體制不同，這些國家對我國一直存在技術上的封鎖，因此我國很難接觸到先進的微控制器系統知識，在很大程度上影響了我國微控制器技術的發展，目前使用的微控制器裝置，都是國外公司生產的，而且一些最新的微控制器，對我國還存在進口的限制。

2.2 微控制器系統設計中存在的問題

微控制器從出現開始，到現在已經使用了多年，在應用的過程中，其自身的理論在不斷的完善，通過微控制器系統的使用，可以輕鬆的實現工業生產的自動化，進而提高生產的效率，正是由於微控制器系統的這個特點，使得每個企業都希望能夠通過這樣的方式，來提高自身的生產效率，但是在實際應用的過程中，不同公司加工的產品不同，生產裝置也存在一定的差異，如果使用同樣的微控制器系統，顯然無法最大程度的提高生產效率。因此現在微控制器系統的使用，都會根據實際的需求，對微控制器系統的功能，進行鍼對性的設計，但是通過實際的調查發現，目前微控制器系統設計中，還存在著一些問題，使得設計的系統不是很完善，在實際使用的過程中，經常會出現一些漏洞，影響產品的加工效率，由於微控制器系統設計可以分成軟體和硬體兩個部分，因此對系統設計存在的問題，也可以從這兩個方面進行分析。首先就是硬體效能不合格，在設計完實際的電路後，對各個元器件的效能，都有具體的要求，如果這些器件的效能達不到相應的指標，那麼電路顯然就無法正常的執行，其次就是軟體設計的不完善，由於軟體自身的特殊性，無法編寫出完美的程式，程式自身越複雜，存在的漏洞也就越多，如果在程式編寫完成之後，沒有經過科學的測試，那麼在應用時，就可能會出現問題。

　　3 基於嵌入式架構的微控制器系統設計分析

3.1 基於嵌入式架構的微控制器系統硬體設計

在微控制器出現的早期，由於還沒有形成嵌入式架構的概念，因此在實際的系統設計中，而且微控制器系統的使用，都是對現有的生產線進行改進，通過在生產裝置上增加一些線路，然後用微控制器對其進行控制，在這種模式下，硬體裝置的選擇，主要是根據環境來進行，對硬體裝置的體積要求比較嚴格。隨著硬體裝置的發展，現在生產微控制器的公司有很多，可以實現同樣功能的元器件有很多，而自動化技術的出現，使得生產線在設計的過程中，會根據控制的需求，進行相應的變化，這種微控制器系統使用方式上的轉變，極大的促進了其應用的發展，為了達到更高的控制效率，人們將微控制器放到生產線的每個環節中，然後將這些微控制器連線到一個伺服器上，就能夠實現對生產的全面控制。現在微控制器系統設計中，首先進行的就是硬體上的設計，通常情況下，會根據生產的實際情況，對控制的功能進行需求分析，微控制器系統硬體的設計，會和生產線的硬體設計同步進行，如果控制系統的硬體出現問題，可以根據需要，對生產線進行一定的修改。

3.2 基於嵌入式架構的微控制器系統軟體設計

嵌入式系統與傳統的應用方式相比，最明顯的特點就是多了輔助裝置，如以往應用計算機的過程中，都是計算機的單獨使用，人們直接利用計算機來處理一些問題，或者利用計算機來控制某些裝置的工作，沒有任何的輔助裝置，而嵌入式架構下，需要藉助微控制器等裝置，如一條生產線通常包括多個加工工藝，如果採用計算機的統一控制，就無法實現對每個環節的單獨控制，而利用微控制器系統，在每個加工環節中，都嵌入一個微控制器，然後將這些微控制器連線到一個計算機伺服器中，就可以實現區域性的控制。而要想完成這個過程，就要通過相應的軟體功能，對於同樣的微控制器系統，如果根據實際應用的需要，設計不同的程式，能夠實現不同的控制功能，由此可以看出，軟體設計是微控制器系統工作的核心。