嵌入式系统低功耗软件技术分析论文（共14篇）由网友“叶孤城”投稿提供，下面小编给大家整理后的嵌入式系统低功耗软件技术分析论文，欢迎阅读与借鉴!
篇1：嵌入式系统低功耗软件技术分析论文
一、嵌入式系统功耗问题概述
目前，不断发展计算机技术，开始广泛应用嵌入式系统，越来越高要求系统功耗问题。在嵌入式系统中应用电池供电的便携设备，因为是有限的电池存储量，不能持续为设备提供电量。一般来说，为了能够具备比较高性能，需要合理安置高性能CPU，依据实际运行规范，适当提高外围设备数量，会降低系统功耗，衡量嵌入式系统性能的关键就是低耗能，为了能够具备最平衡的高耗能和高性能需求，在符合系统实际运行性能要求基础上，尽可能降低系统耗能，从而确保可以长期运行系统，从软件和硬件两方面分析系统节能问题[1]。
二、嵌入式系统低功耗软件技术设计
（一）应用软件编写的节能设计。
第一，中断替代系统中查询。系统简单应用中，不管应用哪种程序方式都不会出现很大差异，差别大的.就是消耗功率。中断方式处理系统中，中央处理器可以不做任何事，或者能够直接进入到等待或停止模式；如果是查询形式，需要中央处理器不断访问I/O寄存器，出现额外功率。第二，代替子程序。设计人员都知道，相比较读RAM来说，读Flash消耗功耗比较小，因此，在设计CPU的时候，RAM会展现低功耗性能，但是仅仅只能一次调用子程序，子程序进入到CPU以后，会暂时存储中央处理器寄存器，离开系统的时候，CPU会弹出寄存器，此时至少需多次操作RAM，因此，设计人员在设计程序系统的时候，利用宏来代替子程序来。设计中是在子程序、还是宏上调用系统没有很大区别，但是编译的时候会依据中央处理器进行实施，避免调用子程序，但是最重要的就是增加代码数量，上述方式可以适当降低系统功耗[2]。
（二）应用程序编译的节能设计。
第一，降低冗余代码。处理器处理系统时候消耗30%能量就是cache消耗的能量，此外，如果不能命中cache的时候，会交换内容，所以，外部总线被驱动的过程中会增加能量，编译程序的时候适当降低冗余代码，会极大程度降低cache活动，以便于达到降低系统功耗的目的。第二，优化I/O功耗技术。系统中比重中，驱动I/O端口需要的能量在整个系统中具备极大比重，因此，为了能够降低系统耗能量，应该适当降低应用驱动I/O端口次数，也就是依据编码设计技术来不断降低和压缩I/O数据，从而达到降低I/O频率的目的。优化和分析应用程序存储局部性访问性能和交换总线地址活动性质的时候合理应用编译器，从而达到编译编码的目的，此外，还需要系统硬件具备一定解码作用。在分析系统程序的过程中，不断优化局部高频数据性能，从而降低操作访问系统频率和次数，不仅可以降低系统功耗，还能为系统运行提供能量。
（三）硬件低功耗节能技术。
第一，DPM。动态管电源管理（DynamicPowerManagement）可以依据嵌入式系统实际运行情况来适当关闭不需要的系统设备，如，硬盘或者显示器等，第二，依据系统运行实际负载来合理调整总线频率和中央处理器波率。目前，已经具备完全智能化的管理动态电源方式，在没有人为原因接入和干扰的前提下，能够快速转换系统运行速度，一般每秒能够实施几百次，从而能够达到节能的作用。第三，APM。高级电源管理（advancedPowerManagement）主要就是用来为系统提供BISO管理电源机制，在开发系统的时候适当把硬件编程接口加入BISO中，能够成为沟通操作系统和主办的重要枢纽，建立APM-BISO，上述方式能够依据实际情况来有效合理调整系统自身硬件耗能[3]。
结语
总之，由于不断发展微电子技术，嵌入式系统开发中低耗能成为重要问题，从应用程序编译的节能设计、硬件低功耗节能技术、应用软件编写的节能设计三方面分析优化系统功耗问题，尽可能降低系统功耗。
参考文献
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篇2：嵌入式系统面向低功耗的协同设计
嵌入式系统面向低功耗的协同设计
摘要：在系统设计中，低功耗系统或低功耗协同设计系统并没作为一个整体在当前的研究中得到充分的重视。本文阐述在系统级设计中功耗的重要性，综述硬件低功耗、软件低功耗和通信低功耗的设计方法，并给出实现低功耗设计的一种可行方法。关键词：协同设计 硬件低功耗 软件低功耗 功耗估计
1 概述
对于当今的各种电子设备尤其是嵌入式系统来说，功耗是一个非常重要的问题。系统部件产生的热量和功耗成比例，为解决散热问题而采取的冷却措施进一步增加了整个系统的功耗。为了得到最好的结果，在设计初级阶段就要尽可能地考虑低功耗问题。
由于现在大部分数字系统都利用CMOS电路，因此，本文提出的思路和探讨领域，主要指CMOS电路。在CMOS电路里，功耗由下式决定：
Ptotal=Pstatic+Pshort+CswfV2dd+Pslitching （1）
式（1）中，第一项静态功耗Pstatic是由漏电流消耗的，是在电路没有正常运转时产生的，对于CMOS电路来说，这个功耗很小；后三项称为动态功耗，(本网网收集整理)Pshort是在门电路输出状态发生改变时两个CMOS晶体管同时导通产生的；第三项称为开关功耗，和时钟频率f、供电电压Vdd和开关电容Csw有关；最后一项Pglitching是由电路中不需要的开关动作产生的。从式（1）可以看出，在所有的功耗中，能够改进的部分只有开关功耗。在处理器上绑定任务将影响开关电容，选择不同处理器将影响频率和供电电压。本文所考虑的系统模型包括了常用的大部分结构：硬件部件（ASICs）、微处理器（DSPs、微控制器）、存储器和内部互连网络。这里互连网络不指一条总线，而是指多条总线和点到点的连接，甚至无线连接。
目前，对硬件的功耗估计可以在不同的抽象级别上进行：从慢而精确的门级功耗估计到快但不够精确的算法级估计。折衷速度和功耗、采用流水线技术、关断某些部件、减少开关活性等方法都是系统设计中经常使用的。
软件低功耗是一个较新的问题，主要是针对移动通信、无线通信等数字信号处理器（DSP）应用提出来的。软件功耗优化通常包括以下技术：存储器存取最小化、机器指令的最佳选择、开发处理器的低功耗特性等。软件功耗估计可以在两个基本的抽象级别上进行：在低级别上，门级指令处理系统中利用现有的门级和功耗估计工具；在高级别上，则利用每类指令或指令序列的执行频率来估计功耗。后一级方法不够准确，但比前一种速度快。
由于消耗在总线上的功耗占系统功耗的很大一部分，因此，低功耗通信综合也作为低功耗软件优化的一部分。在总线上，通常是通过采用冗余码编码来减少开关活性从而降低功耗的。
2 协同设计流程
在典型的软硬件协同设计过程中，与功耗相关的问题通常是在系统划分成硬件和软件两部分后才开始考虑的。虽然这种方法可以降低功耗，但真正地面向低功耗的协同设计过程则需要从划分开始就要考虑功耗，如图1所示。从设计流程初期就要考虑功耗和控制的原因，可以用下面的例子说明：假定个过程选择用软件来完成，软件的执行时间较长，但输出结果所用的通信时间短，这样就导致了高带宽，并占用总线。但同样的过程如果用硬件来实现，硬件的执行速度更快，从而允许更长的通信时间，并可以选择低功耗的总线编码策略。这样就降低了整个系统的功耗（因为通信过程非常耗能）。
2.1 输入和输出
如图1所示，协同设计过程的输入是系统规范，也就是通常所说的行为方式。通过设计得或自动工具软件可以将这个规范分解成通过虚拟通道通信的子过程。通过软硬件划分，其中一些子过程由硬件综合来实现，而另外的子过程将通过运行在处理器上的软件来完成。虚拟通道通常由总线、点到点的连接、共享存储器或其它类型的内部通信过程来实现。
到目前为止，研究者已提出了一些系统划分方法。每一个子过程是一个通过自动化工具从系统规范中提取的基本模块。个基本模块是一个指令序列，除了第一条或最后一条指令外，不允许跳入和跳出这个指令序列。虚拟通道仅用来完成与进程的上下文（例如存活期的变量）的通信。这种分解方法产生了大量小的子过程和密集的通信过程。另一种方法是由设计者明确地指明各个过程以及各模块之间通信的数据。用后一种方法，子过程的数量得到了控制，但却失去了增强并行性的潜能。将系统分解成通过通道相互通信的子系统以后，就可以得到图2所示的任务图。
图2中，每一个字节是一个子过程。每一条边是有向边，表示各过程之间的数据依赖性。从节点出发的有向边只有满足特定条件时才能完成通信。不同的有向边进入同一任务节点（称为联合节点），表示此任务要从不同的过程接收数据并且只有在数据接收完毕后才开始执行过
程。
2.2 部件的选择和系统分区
设计者对运行软件的处理器、总线的数目和采用仲裁协议的类型通常有一个总体的思路，可以初步决定系统包含部件的数目和类型。最简单的结构就是各种硬件加速器：微处理器、ASIC和通过总线连接的主存。对于更加复杂的系统则需要不同种类的处理器、多个ASIC、各种总线和多种存储器。
一旦部件的数目和类型确定下来，进程就要用ASIC或运行在专用部件上的软件实现。虚拟通道要和总线紧密连接，多个过程能用同一个处理器开且多个通道也可以共享同一总线。根据ASIC的面积和处理器的价格，在保持性能不变的情况下，一个典型分区的目标就是使系统代价最小。在最坏情况下，所有的过程在单一的ASIC上实现；而在理想情况下，处理器在不需要额外硬件的情况下完成所有的工作。
低功耗分区的代价函数在系统上是硬件、软件和通信过程功耗估计的总和。在分区过程中，在满足给定速度面积条件下，这个函数应该达到最小值。
2.3 功耗估计
正如通信过程中的功耗估计一样，对于每一个任务不管用硬件还是软件实现，功耗估计都是非常重要。
软件功耗和所用的处理器是密切相关的。通常它需要每一条指令或指令类的准确信息。功耗估计可以在不同准确度的级别上进行；仅用软件代码长度并假定所有指令的功耗相等；考虑指令的分类和指令序列；通过使用处理器的硬件模型和硬件模拟器来获得指令序列的功耗估计。对每一个处理器，根据规定的功耗特性可以采用不同的估计方法。例如，对于处理器P1仅用代码长度估计，可能要比P2用硬件模型估计得到更准确的结果。
硬件功耗估计可以在行为级到门级的不同级别上进行。在较低级别上的估计比在较高级别上的估计要准确，但更费时。由于同一个任务用软件实现比用硬件实现更耗能，因此对硬件功耗估计也不必太精确，在较高级别上的估计就足够了。硬件估计包括数据路径、控制部件和内部互连上的功耗。由于功耗依赖于被处理的数据，因此利用输入到硬件里的数据与信号相关的信息能获得更好的估计结果。
通信过程中的功耗与互连的类型密切相关。它不仅依赖于各部件连接的情况，同时与通信的带宽和编码类型有关。
3 实现方法
迄今为止，在低功耗协同设计领域，包含所有常用结构的研究报导不多，而且大部分都是针对比较简单且结果固定的一个ASIC和一个处理器的情况。许多低功耗综合系统都是从最初的协同设计环境中发展而来的。在高级综合中，模块库是可用的，并且每一个模块和操作数据都是研究的。本部分所用的方法和高级综合类似。
3.1 必需的数据
模块库由处理器（DSP、微控制器、通用CPU）和物理通信通道组成。对每一个处理器，我们假定以下数据是可用的：
*参考电压Vref和参考时钟频率fref；
*对于给定Vref和fref，在处理器上运行任务I所消耗的率Pi；
*处理器上任务i的执行时间ti。
以上所涉及的是系统的软件部分。在硬件上实现一个任务没有特别的方法。快速的'硬件设计给出了下限，系统级规范对执行时间的要求则确定了上限。在供电电压不变的情况下，快速电路通常需要更多的晶体管，产生了更大的开关电容，从而消耗更多的能量。我们假定一个任务在硬件实现上表示为两个极端的设计：其中一个速度最快，消耗能量最多；另一个最慢，但消耗能量最少，如图3所示。
3.2 综合过程
在一个常用的高级综合里，通常需要完成分配、调度和任务的绑定，在协同设计过程中也可采用相同的方法。分别将影响每一个执行任务的功耗，高度将决定总的执行时间，绑定则影响通信过程。
在这里，要注意切耗和能量的区别。考虑一个任务以不同的频率f1和f2在一个处理上运行，相应的时钟周期分别为T1和T2，所需的周期数都是N，如图4。由于要做同样的计算，完成该任务所需的能量与频率无关，而功耗却随时钟频率增加。另一方面，式（2）电路的延迟（Delay）与供电电压成反比，这里考虑到门限电压VT足够小：
联合式（1）和（2）可以得到式（3）。对于不同的执行时间，式（3）给出了新功耗Pnew和原功耗Pi之间的关系：
式（3）表示：在一个给定的处理器上，对于一个特定的任务，如果允许较长的执行时间，通过降低电压可以在很大程度上降低功耗。因此，一个比较好的方法是让处理器尽可能地一直处于工作的状态，因为增加执行时间比处理器空闲时关掉它更有利。
4 实验结果
从一个现有的系统综合环境出发，通过约束逻辑编程方法，们开发了一个增强型环境来实现系统综合。在我们的例子中，任务图里有九个任务和八个过程。资源库里包括三种类型的处理器，其代价是{4,5,2}，平均相对功耗是{4,6,5}，资源库还包括一条总线。结果显示，不同的任务有不同的执行时间，从而产生了不同的功耗。图5绘出了这个例子的设计空间，柱状体代表给定条件下具有最小功耗的设计。从图5中可以看出：如果最大代价和临界值条件放宽一些，功耗就可以降低。
结语
在进行系统设计时，如果在设计阶段就尽可能地考虑功耗，就可以明显地降低整个系统的功耗。上面实验结果也说明了在较高级别上重视功耗的重要性，这对设计正在广泛使用的嵌入式系统具有非常重要的指导意义。
篇3：嵌入式软件技术的现状与发展论文
嵌入式软件技术的现状与发展论文
一、嵌入式软件技术特征概述
嵌入式软件主要是针对嵌入式系统来说的，而这一系统也称为是以应用为中心，对于这方面的系统主要涵盖着外围硬件设备以及嵌入式微处理器和嵌入式操作系统、应用软件系统几个部分。嵌入式的软件主要是在一定技术下把操作系统以及其他开发软件嵌入到硬件中，从生产过程层面来看主要就是先实施芯片开发，然后对嵌入式系统软件加强设计，最后再进行嵌入式电子设备制造当中，而在嵌入式系统方面主要是独立运行的计算机系统[1]。在嵌入式的软件系统方面主要是强调着以应用作为基础，然后对软硬件的协调比较重视，在这一基础上才能够将预定的计划得以完成。从嵌入式软件技术自身的主要特征层面来看，在实用性以及灵活性上有着显著呈现。灵活性特征是因为这一软件技术能够随时性的开发，由于软件的小巧所以能比较方便的嵌入到计算机系统中，对其功能不会造成相应影响。
二、嵌入式软件技术现状分析
从当前我国嵌入式软件技术的发展过程来看，在当前还有着诸多挑战，这就需要这一技术能够结合多方面的发展需求进行创新改变。当前我国的科学技术发展的速度比较迅速，在嵌入式这一软件方面已经有了广泛应用，对人们的工作生活以及学习等都提供了方便[2]。网络技术下嵌入式软件的自身优越功能以及在操作系统作用下，能够为小型电子设备的低成本以及小型化目标的人机界面交流提供了技术层面的支持。在对嵌入式软件技术的应用层面主要是在软件应用和系统开发层面有着重要体现。从嵌入式软件的应用领域来看，在通信工程以及消费电子和工业生产等方面都有着广泛应用。通信工程方面主要是智能手机以及全球定位系统等；在消费电子方面则主要是数字电视以及数码相机、家庭网关等层面；在工业生产方面则主要是数控机床以及制造工厂等层面。除此之外在金融交易以及医疗卫生和交通运输等方面也有着比较广泛的应用。
三、嵌入式软件技术发展态势思考
3.1无线网。
嵌入式软件技术的广泛应用也说明在作用发挥层面比较显著，为能够对国际市场竞争态势有效应对，就需要对嵌入式软件技术进行升级。其中在无线网的.操作系统发展上已经逐渐得到了应用，在以后的发展过程中，移动通信网络能够在丰富的多媒体数据业务上进行提供，并且在支持功能上和更多的移动终端设备上也比较突出。为能够将第三代移动通信系统优势得到有效发挥，在无线网的操作系统开发研究上就加大的力度[3]。在嵌入式设备的不断发展以及网络发展需求的加大下，无线网的技术应用就会成为嵌入式软件的重要发展方向，当前的EPOC就是比较稳定的无线操作系统，其主要是通过C++进行编写的，然后应用全面向对象设计方法对低端智能电话到全功能个人通信器要求能得到有效满足。
3.2人工智能。
由于嵌入式软件技术的开发应用主要是对人们实际需求满足而存在，所以这就需要根据人们的需求变化及时地进行升级改造，将服务性这一特征充分体现。在人工智能的技术下就能够对实际的需求得到有效满足，在和嵌入式软件技术得到有效结合下，能实现人机交互这一目标，并能够最大范围地将嵌入式软件技术得以应用。在医疗卫生领域中的人工智能技术和嵌入式软件技术的结合应用相对比较突出，在具体应用过程中就能有效减小对你患者的伤害。人工智能技术的应用在今后将会成为必然发展趋势，例如在生活中的智能仪表以及自动控温等仪器都是人工智能技术的呈现。
3.3网络互连。
为能够将嵌入式软件技术分布处理结构对上网的需求得到满足，就需要配备标准的多网络通信接口，新一代的嵌入式设备也需提供相应通信组网协议软件以及物理层驱动软件。从以往的单片机技术的情况来看，对当前的实际需求已经不能有效满足，而在新一代嵌入式软件层面的发展就很好解决了这一问题。嵌入式处理器能够在内嵌网络接口上对TCP/IP协议有效支持，同时在USB等通信接口方面也能够支持，在新的嵌入式技术方面对通信网的协议和物理驱动软件都能够具备就能方便的上网，同时也能有效满足诸多移动用户设备的上网需求。随着我国的网络技术的进一步发展，对嵌入式软件技术的优化也会使得人们的工作生活等方面更加的方便。
四、结语
综上所述，随着当前我国科学技术的发展，一些比较先进的技术在实际生活中已经得到了广泛应用，其中在嵌入式的软件技术发展方面，这是PC时期计算机最为普遍的应用形式。在迅速发展的信息化时代，单纯的计算机机器对人们的生活以及工作需求得不到满足，所以采用嵌入式软件技术和系统就能从很大程度上满足实际的应用需求。
篇4：嵌入式系统实验小论文
嵌入式系统实验小论文
题目：嵌入式系统实验教学改革及实践
摘要：针对高校人才培养难以满足企业对嵌入式人才需求的现状，对东北农业大学计算机专业的嵌入式系统课程实验教学内容和教学模式进行了改革，提出了课堂实验教学与网上课外教学相结合的教学新模式，有效地调动了学生的学习积极性，提高了学生在嵌入式方面的综合实践能力。
关键词：嵌入式系统；实验教学；教学改革；教学模式
伴随着计算机技术的飞速发展，嵌入式技术在通信、自动化控制、计算机硬件系统设计、仪器仪表开发等领域的应用越来越广泛。面对嵌入式人才稀缺，就业形势看好的现状，高校在人才培养方面确远远跟不上嵌入式技术的发展水平，难以满足企业对实践型嵌入式人才的需求。
嵌入式系统是高校以电子信息、计算机、自动化等专业本科高年级学生为授课对象，开设的以实践应用为核心的专业技能课程，涉及到电工电子技术、微机原理、接口技术、汇编语言等综合内容。
高校在嵌入式系统课程教学过程中面临如下困难：嵌入式系统基础知识多，涉及面广，内容更新快；教学中易产生过分偏软或偏硬的现象，软硬件结合不到位，且理论和实践结合较少；高校实验经费短缺导致嵌入式实验设备投入少等。这些原因直接导致高校在培养嵌入式人才时面临课程孤立、内容不全、实践创新能力有待加强、与实际应用脱节等问题。
本文以东北农业大学电气与信息学院计算机专业的嵌入式系统课程实验教学改革为背景，通过对传统嵌入式系统实验教学中存在的问题进行分析，提出了嵌入式系统课程实验教学内容改革的新思路，并基于亚科尔多媒体教学软件和BBS在线学习交流资源共享教学平台构建了课堂实验教学与网上课外教学相结合的教学新模式。
1实验教学内容改革
基于企业对嵌入式复合型人才的需求，以计算机专业低年级开设的软硬件课程为基础，以嵌入式系统课程的硬件和软件单独实验为抓手，以培养学生软硬件交叉综合实验设计和开发能力为目标，确立嵌入式系统课程实验教学内容为基本接口实验、操作系统应用实验和综合设计实验三大类。
其中基本接口实验、操作系统应用实验为基础篇，偏重于大三学生学习，主要基于已有实验教学资料开展；而综合设计实验为提高篇，面向大四及研究生低年级学生开设，以创新项目和电子设计大赛为手段，提升学生的综合实践能力和创新能力。
2实验教学模式改革
在嵌入式系统课程实验教学内容改革的基础上，利用计算机系服务器搭建BBS在线学习交流资源共享教学平台，结合亚科尔多媒体教学软件，形成网上课外教学与课堂实验教学相结合的教学模式，实现课上重点问题和共性问题集中解答、课下个别问题BBS在线辅导的新型实验教学模式。
2.1课堂实验教学
实验教学以实践训练为主，辅以适当的讲解，重点是对学生实验过程中遇到的共性问题进行集中讲解。基于东北农业大学电气与信息学院实验室购进的亚科尔多媒体教学软件的网络教室功能，实验教师能够高效地进行课堂实验教学，对学生进行课上教学内容的讲解、管理和共性问题的辅导。
该多媒体教学软件具有易用性好、兼容性强、稳定性高等优点，通过教师端和学生端软件的安装快速地构建多媒体网络教室，实现教师和学生桌面的录制和快速切换演示、文件的分发和收集、快速关机和重启等。
2.2网上课外教学
通过BBS在线学习交流资源共享教学平台为学生进行网上课外教学辅导，实现相关学习资料的发布、学习内容的在线交流，个别问题的在线辅导，提高学生学习的主动性，增强实验教学效果。
为了使学生尽早的了解实验内容，把握实验课的重点、难点及实验安排等信息，做好实验内容预习和实验结束后相关资料的整理，实验教师可通过BBS教学平台进行实验课程介绍、实验教学大纲、实验日历、实验规划、实验指导、实验教学视频等内容的发布；通过使用该BBS教学平台，教师还可以为学生布置综合实验作业，通过学生上传的作业了解学生的完成情况，把握学生对知识的掌握程度，为课堂实验教学提供指导；通过使用该BBS教学平台，教室还可以实时与学生交流实验中遇到的问题，并为学生提供有针对性的网上在线辅导，进一步提高学生对知识的掌握程度。
3教学成效
为评测该实验教学内容和模式改革的效果，以计算机专业的学生为对象，以嵌入式系统课程的实验教学为媒介，进行实验教学模式的探讨和实验教学内容的'实施。
通过问卷调查和课后访谈，学生普遍反映如下：通过实验教学内容的改革，学生在完成基础实验内容后，通过综合性实验项目的开展，综合实践能力得到了一定的提升；通过教学模式的改革，将教师课上实验原理讲授、实验演示与学生课下预习实验、设计实验、教师网上指导等相结合，调动了学生学习的主观能动性，有效提高了学习效果。
通过教学实践对比发现，应用该实验教学内容和模式的班级与未应用班级相比，在课上实验完成情况、综合实验设计能力方面都有了一定的提高。
4结束语
在实验教学内容改革的基础上，将基于亚科尔多媒体教学软件的课堂实验教学与基于BBS教学平台的网上课外教学相结合，调动了学生的学习积极性，对学生理论知识和实践能力的提高起到了很好的作用。结合BBS教学平台和亚科尔多媒体教学软件进行网上课外教学与课堂实验教学相结合的教学模式对其他计算机类课程的理论和实验教学也具有一定的可借鉴性。
篇5：嵌入式系统教学改革模式论文
嵌入式系统教学改革模式论文
摘要：应用型本科院校重视培养实践性人才，并且要求学生要学以致用。本文基于对《嵌入式系统》课程教学的研究，总结了几点具体教学改革策略，为实现教学改革有效性，需要不断进行实践，并结合具体教学实际，制定科学的教学管理模式，从而不断培养更多具有高技术水平的应用型人才。
关键词：应用型大学；嵌入式系统；教学方法；改革策略
1引言
应用型本科院校以服务社会为根本，在培养学生过程，重视教学实践，并以提高学生学习兴趣为根本，不断实施更加科学的教学模式。为此，本文基于有效实践，总结了几点教学改革策略，希望分析能够进一步为应用型本科院校《嵌入式系统》课程教学质量提高提供有效助力。
2注重兴趣培养
兴趣是帮助学生提升学习效果的基础，只有学生拥有了学习兴趣，才能以积极主动地姿态投身到学习之中，而应用型本科院校为了激发学生对《嵌入式系统》的兴趣，通常采取以下的方法。首先，在进行理论知识的教学过程中，教师应当尽量选择较为基础、难度较低的模块进行具体的分析，以求最大程度上降低学生可能出现的挫败感。其次，在进行实验任务的布置过程中，教师应当找寻具备趣味性、对动手要求高的实验，从而有效吸引学生的学习兴趣，让学生从被动接受知识的局面转化为主动。再次，教师要提前布置好课程设计题目。教师要带领学生做好课前预习任务，从而首先了解到预先学习的内容，不仅能够降低学习任务还能够有效调度学生的好奇心，让学生带着问题去学习。最后，教师要充分深入学生群体之中，发现学生之中对嵌入式系统学习兴趣较为浓厚的同学，并鼓励其持续学习。同时，要鼓励有兴趣的学生进行更深层次的学习并参与一定的国家设计比赛，不仅能够更好激发学生的学习欲望，还能向社会输出高质量的应用型人才。
3深化教学改革
3.1课程内容及教学方法与时俱进
随着我国科学技术力量的不断发展，传统的嵌入式教学已经无法适应社会的需求。所以，教师应当做好对课程的调整与优化，让学生在理解理论知识的基础上，做出一定的拓展。我国目前正处于信息化时代，学生作为互联网用户的'最大使用群体，往往对互联网的运用相对较为娴熟，能够利用好高度资源共享的互联网资源。所以，教师应当在授课的过程中，留出一部分的内容，让学生自主使用互联网搜寻相关的资料。此外，还可以布置一定的教学任务，让学生进行自主完成探究、讨论与分析。
3.2更新教学模式
传统的嵌入式课堂相对较为结构松散，其理论课程与实验课程分开进行。这样的教学方法，即使部分学生掌握了较为扎实的理论知识，但由于时间推移较长，也无法充分将理论知识化为实践所用，实验课程质量无法保证。近年来，我国社会上出现了许多嵌入式的培训班，其培训内容为MCU与ARM为主，同时还设立了一定的C语言基础的教学课程。不仅许多有需求的社会工作人员参与到培训班之中，还有许多学校学生也报名参加了社会的培训班，也从侧面表现出学校的嵌入式课程的不足与问题，因此嵌入式课程的改革已是当前最为迫切的任务之一。在社会的培训班之中，往往最为常用的方式为“教、学、做”为一体的模式，这样的模式能够帮助学生快速掌握嵌入式系统的操作方法，但也存在明显的缺陷，即学生往往只有短期记忆，没有形成长期记忆，不利于未来踏入社会岗位之中。在转型优化的过程中，学校应当充分吸收课外培训班的“教、学、做”一体模式的优势，让学生不仅学习到理论知识，还能将其付诸为实践操作所用。教师在授课的过程中不能一味只根据教材课本进行讲解，要运用好目前高度发达的多媒体模式，落实“边做边讲”的授课模式，教师讲解一个知识点，学生落实一个知识点的操作。区别于社会的培训班，学校里的课程相对知识点更为牢固，学生有更为充足的时间进行学习，让学生成长为真正意义上的嵌入式系统的应用人才，为其后续踏入社会岗位夯实基础，为社会输出更多的应用型人才。
3.3加大实践环节培养力度
嵌入式课程，是一项高度强调实践培训的课程。普通的理论课程仅能帮助学生掌握部分知识点，却没有做好知识点上的串联。为了帮助学生更好构建更为完善的知识体系，教师的最佳方案即为做好实践环节的培养。教师要充分挖掘教材中的内容，找出具有实践价值的内容，设计具体的教学内容和方案后，让学生完成实践任务，达到锻炼学生应用能力的目的。需要注意的是，教师一定要控制好实践任务的难度系数，不然学生完成有困难，反而会造成学生的学习积极性被打击。教师可采用分等级设置实践任务的方式，每一位学生都需要完成基础的实践设计任务，而高阶段的任务则让学有余力的学生加以尝试和操作。此外，教师还要鼓励学生参加课外的实践操作活动，例如参加全国嵌入式系统的设计应用大赛等，从而不局限于书本上的应用知识内容，让学生获得更为完善、全面的知识考察，最终为其踏入社会岗位夯实基础，获得更好的学习效果。另外，嵌入式专业的教学是一项高度契合我国校企合作模式的教学，所以相关教师应当组织好学生的校企合作实践学习。教师应当找寻相对难度较低的岗位，让学生进行实习工作，以求更好夯实学生的学习基础，同时要将企业化的管理理念和建设目标给予学生，让学生真正以从业者的心态完成实践操作，以求获得更好的学习效果。同时，企业也可以将自身的建设目标告诉教师，让学校完成定向人才的培养工作，达到互惠共利的目的。
4科学设置评价体系
为了更好考察学生的实践水平，学校应当摒弃传统的考试方法，仅仅以最终的成绩评定学生的能力和水平。教师应当在考核前，考察学生原有的水平与能力，当学生在原有技术水平上有所进步和收获时，就应当予以及时的肯定，而非仅仅凭借最终的成绩来下定论。同时，要重视学生的实践过程，不能只以其最后的作品或结果给予学生定论，只有这样才能不打击学生的学习积极性，驱动其以更为积极主动地姿态投身到相关学习任务之中。
5结束语
总之，作为应用型高校，要重视教学实践，在嵌入式系统课程教学模式改革和课程建设过程。要根据自身及学生的特点，选择教学内容，调整教学方式，培养出更优秀的嵌入式系统的人才。
参考文献
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篇6：嵌入式软件开发方法分析论文
嵌入式软件开发方法分析论文
摘要：随着信息化技术的快速发展，嵌入式软件组件开发方法因其具备针对性的软件开发能力而受到业界广泛关注，相关研究也因此大量涌现。基于此，笔者简单分析了基于组件的嵌入式软件开发方法，并详细论述了Qt下基于组件的嵌入式软件开发方法。
关键词：组件；嵌入式软件；Qt
1、引言
随着科学技术的快速发展，传统代码式软件开发方法已难以满足电子产品的复杂性功能需要，使得业界对扩展性好的软件开发方法需求程度不断提升。为了最大化发挥该开发方法的优势、推动我国嵌入式软件开发领域快速发展，本文围绕基于组件的嵌入式软件开发方法进行了深入探讨。
2、基于组件的嵌入式软件开发方法
2.1组件架构
“控制、监视或辅助装置、机器和设备运行装置”被称作嵌入式系统，该系统由硬件与软件共同构成，其中的软件正是本文研究的嵌入式软件。嵌入式软件具备灵活性强、运行效率高等优势，为了保证嵌入式软件的应用效率与应用质量，基于组件的嵌入式软件开发必须重点关注系统组件架构设计，系统的.整体资源配置效率也将因此得到提升。具体来说，组件架构设计需要遵循重用原则、信息传递原则和闭包原则。此外，模板的完整性和耦合性也需要得到设计人员的重点关注[1]。
2.2接口设计
该设计需在完成各类系统组件划分后结合接口、逻辑操作一一对应原则开展。基于组件的嵌入式软件组件接口设计属于灵活性较高的工作，为提升设计的专业性和针对性，需重点关注设计中的实际情况；为提升嵌入式组件结构的抽象性，需要采用接口与实际相分离的方式进行设计；为提高设计的准确性和规范性控制，需要避免出现私自改动接口设计方案的行为。
2.3开发流程
传统的嵌入式软件开发流程可概况为：需求分析→设计→实现→测试→运行。虽然该流程可最终满足开发需求，但其中存在大量的重复劳动，使得传统嵌入式软件开发流程效率较低、开发流程较繁琐。基于组件的嵌入式软件开发流程可概括为：应用系统/应用系统/应用系统→抽取领域共性→组件库→新应用系统/新应用系统/新应用系统。其中组件库为组件构成的组件仓库，可有效解决传统嵌入式软件开发存在的不足，具有较高的实用价值[2]。
3、基于组件的嵌入式软件开发方法应用实例分析
3.1开发环境
为提升研究的实践价值，本文选择了智能气象站的嵌入式软件设计作为研究对象。在基于组件的嵌入式软件开发方法应用中，引入了Qt这一跨平台C++开发环境，moc（元对象编译器）负责C++语言的扩展。在具体设计中，Qt的良好封装机制、“信号与槽”新消息机制大大提升了嵌入式软件的实用性。前者的程序开发和配置不受平台限制；后者拥有面向对象、真正信息封装和连接灵活等优势，共同为基于组件的嵌入式软件开发提供了有力支持。
3.2框架设计
在智能气象站的嵌入式软件设计中，需首先开展功能需求分析，考虑到智能气象站主要通过ZigBee（无线）和RS232（有线）方式进行智能传感器上传数据信息的接收。图1为系统组成及数据流图。结合图1发现，该系统由主控单元、两个数据采集单元（通信器）、传感器（软）、日志处理单元、数据存储单元和状态处理单元组成，各模块功能如下所示：（1）主控单位。主要根据配置信息设置工作路径，启动系统、同步时钟、连接信号与槽、创建单元实例和停止系统也属于其功能范畴；（2）通信器、传感器（软）。主要负责数据采集，其中传感器（软）指的是软件中定义的一个组件；（3）存储器模块。负责接收TCP模块指令、传感器模块指令及数据，将数据存储至数据库也属于该模块功能组成；（4）日志模块。负责接收并记录信息，以此实现设备运行状态的诊断；（5）状态模块。负责接收各模块的心跳信息、状态信息，并以此控制LED闪烁；（6）通信器。由ZigBee通信器、串口通信器组成，主要针对通信通道设计，负责通道的开闭、数据发送、数据获取，并与传感器（软）共同完成数据采集，具体采集流程可描述为：外部时钟→时钟信号→传感器（软）→采集指令→通信器→硬件，其中传感器（软）向通信器发出采集指令，通信器则向传感器（软）传递数据信号。
3.3框架实现
3.3.1单元间通信方式单元间通信需要对单元进行抽象处理，所有单元均拥有2路输入和输出，分别用于指令和数据的传输。为实现从CUnitBase继承来的各单元间指令格式、信号格式的统一，需要进行单元通用信号和槽的定义（CUnitBase）。具体设计存在四种信号和槽，分别对应通用信息、状态信息、数据信息、指令信息的信号与槽。3.3.2类的继承关系在Qt中，基类QObject继承属于所有类的来源，Qt自带的线程类QThread、设计采用的单元基础类CUnitBase便属于其中典型。类的继承关系可概括为：QObjec类→QThread类→CUnitBase类→具体功能类，其中非线程类继承属于QObject类。在具体设计中，CUnitBase类的定义必须得到重点关注，每一个组件的细化、具体功能类的派生也在设计中占据重要位置。如CControlCenter类，围绕其开展的设计需涉及数据连接、日志连接、指令连接和状态连接等重要内容。CLedControl类、CHYTcpServer类、CHYStatusMonitor类和CHYDataStorag类等在设计中同样占据重要地位。3.3.3系统配置系统启动流程为：开始→创建核心应用程序→创建主控单元实例→调用主控单元配置函数，实现系统配置→遍历、开始所有线程→运行核心运行程序，启动事件循环。系统配置流程为：开始→读取配置文件→根据配置文件创建相应单元→连接单元间信号和槽→设置同步时钟→结束。其中的调用主控单元配置函数步骤，需先后调动setWorkPath函数、loadConfiguration()函数。3.3.4其他设计ZigBee通信器模块、ZigBee传感器模块、串口通信器模块、串口传感器模块和存储器模块同样属于设计的关键内容。存储模块的存储器接收信息处理流程为：开始→接收到数据→数据→计算QC→存储到临时缓冲区，以及：开始→接收到数据→指令→标记发送者→读取数据库并打包数据→发送报告到发送者，由此可更深入了解基于组件的嵌入式软件开发方法。
4、结语
综上所述，基于组件的嵌入式软件开发方法具备较为广阔的应用前景。在此基础上，本文涉及的开发环境、框架设计、单元间通信方式、类的继承关系、系统配置和其他设计内容，提供了可行性较高的基于组件的嵌入式软件开发路径。为更好地推动嵌入式软件领域发展，Qt下的系统实时性必须得到重点关注。
参考文献
[1]王小锋.基于组件的嵌入式软件开发方法[J].电子技术与软件工程,(8):53.
[2]戴巍,霍亚,马尚昌,等.Qt下基于组件的嵌入式软件框架设计及实现[J].计算机应用,,36(S1):257-261.
作者：王浩 吴晓玲 单位：北京动力机械研究所
篇7：嵌入式系统应用现状及发展趋势论文
嵌入式系统应用现状及发展趋势论文
论文摘要：嵌入式技术的创新和应用推动了自动化和信息化进程。阐述了嵌入式系统的基本概念并分析了应用现状及发展趋势。
论文关键词：嵌入式系统,多任务实时操作系统
信息技术的使用和纳米微电子技术的突破，正有力推动着工业生产和科学实验等领域的自动化和信息化进程。全过程自动化产品制造、高度协同科学实验以及现代化家庭起居，为嵌入式产品造就了崭新而巨大的商机。随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。
1.嵌入式的定义及组成
嵌入式系统的定义
根据IEEE的定义，嵌入式系统式是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。从中可以看出嵌入式系统式软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。
国内一个被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可以裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统的组成
一个嵌入式系统装置一般都嵌入式计算机系统和执行装置组成，嵌入式计算机系统式整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。
2.嵌入式系统的特点
系统内核小。由于嵌入式系统一般应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。
专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对部同的任务，往往需要对系统进行较大更改。
3.嵌入式操作系统的应用现状
VxWorks。VxWorks是美国WindRiver公司的产品，是目前嵌入是系统领域中应用很广泛、市场占有率比较高的嵌入式操作系统。
uC/OS-II.它是在UC/OS的基础上发展起来的，是美国嵌入是系统专家jeanJ.Labrosse用C语言编写的，有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和扩展性强等特点。
uCLinnx.uCLinux是一种优秀的嵌入式Linux版本。有良好的稳定性和移植性、强大的网路功能、出色的'文件系统支持、标准丰富的APL以及TCP/IP网路协议等。
4.嵌入式系统的发展趋势
嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。目前，许多厂商已经考虑到这一点，在主推系统的同时，将开发环境也作为重点推广。
网络互连成为必然趋势未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬件上提供各种网络硬件接口。传统的单片机对于网络支持不足，而新一代嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持TCP/IP协议，还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或几种，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。
提供友好的多媒体人机界面嵌入式设备能与用户亲密接触，而最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图象界面，灵活的控制方式，使得嵌入式软件设计者要在图形界面，多媒体技术上痛下苦功。
5结束语
嵌入式技术正飞速发展，并期待着在各种行业深入渗透。我国具有雄厚的制造业基础，与传统的制造业结合，嵌入式系统有着巨大的市场空间。文章阐述了嵌入式系统的概念、组成、特点，分析了应用现状及发展趋势。基于嵌入式技术的应用和技术创新，将会极大地推动自动化和信息化进程。
参考文献
1 浅谈嵌入式系统 wenku.baidu.com/view/d50a7e791711cc7931b71619.html
2 马义德.嵌入式系统应用及前景 www.docin.com/p-93020820.html
篇8：嵌入式系统Flash编程技术研究论文
摘要：Flash存储器具有应用成本较低、存储速度较快、支持重复擦写功能，是目前很多嵌入式系统开发中不可缺少的重要内容。Flash编程方法的应用与系统开发进度、成本息息相关，因此，本研究主要以嵌入式系统为例，对Flash的编程方式进行分析，并介绍了新型Flash模式，力求编程质量与水平能够得到显著提升，使该技术在更多系统中得到广泛应用。
关键词：嵌入式系统；Flash编程；Flash存储器
21世纪作为信息时代，网络技术、智能产品层出不穷，渗透到社会生产与生活的方方面面。其中，嵌入式系统应用范围较广、可靠性较高、应用成本较低，在移动通信、自动化控制领域中得到普遍应用。在系统开发过程中，为保障系统程序可以反复载入，对内置存储器的要求较高，而Flash具有成本低、存储快、可重复擦写特征，因此，成为嵌入式系统中不可缺少的重要部分。
篇9：嵌入式系统Flash编程技术研究论文
在现实应用中，应用频率较高的Flash编程方法包括编辑器编程、普通接口编程与JTAG编程三种。
1.1编辑器编程
为实现Flash编程，专门开发和设计了编辑器，通过配套使用，便能将指令或数据写入其中。该方式较老旧，对实施条件的要求也较严格，必须保障芯片在焊接到电路板之前进行，等到编程结束以后再进行焊接。目前，较常见的编辑器类型有LABTOOL-48、SUPERPRO/V等。编程器编程的主要优势在于使用较便利，且编程效率较理想，十分适宜DIP封装的Flash芯片。
1.2普通接口编程
在实际应用过程中，嵌入式系统为充分发挥作用，通常会在硬件设计中加入一些外围接口，这些接口包括串口、USB、网络接口等。而在Flash编程中，便可以借助这些接口、串口直接实现。接口编程的方式与JTAG编程相比，没有对特殊接口进行要求。
1.3JTAG编程
JTAG作为嵌入式调试技术，其接口标准为IEEE1149.1，主要应用于边界扫描与端口测试中。同时，采用JTAG接口不但能够完成测试操作，还可以实现对嵌入式系统中的`Flash编程。在实际应用过程中，对JTAG进行编程操作应借助接口仿真器，将目标机与宿主机联系起来。在目标机上，将处理器与Flash总线相互连接，再借助宿主机中的既定程序，将数据、指令与控制信号均传送到JTAG接口芯片中。这时，处理器中将会接收到JTAG传递过来的信息，并按照Flash芯片进行编程，将接收到的信息写入其中，完成最终编程操作。与编辑器编程、普通接口编程方式相比，JTAG编程技术更为简便，无需对芯片焊接流程进行严格规定，只需借助JTAG借口线与仿真器便能完成测试，因此，嵌入式系统中Flash编程得到了广泛应用[1]。
2通过JTAG接口实施Flash编程的实例分析
在某项目开发设计过程中，采用JTAG接口完成Flash编程。在该设计过程中，JTAG的电缆与主机并口相互连接，另一侧连接到电路板中的JTAG插座上，再与处理器PowerPC405EP相连，Flash需要经过总线与处理器相连。在上述连接完毕以后，Flash无需具备JTAG接口，使用范围也更加广阔。在对Flash进行编程的过程中，PowerPC405EP由主机软件进行控制，利用其模拟Flash的编程时序，便能对Flash进行编程。
2.1硬件配置
第一，JTAG下载电缆设计。在JTAG接口标准的基础上，对信号逻辑电平中传输要求、数据、传输方向等进行综合考虑，最终选择采用并口标准与接口并行的模式，二者间关系如下：PC并口中管脚2的功能为D0；管脚3的功能为D1；管脚4的功能为D2；管脚5的功能为D3；在JTAG接口中，管脚TDI的功能为数据输入；TCK的功能为时钟；TMS的功能为模式选择；TRST的功能为复位；TDO的功能为数据输出。第二，嵌入式处理器PowPC405EP。在本系统设计中，采用的处理器为IBMPowPC405EP，属于一款32位、RISC指令集处理器，其性能较为良好，集嵌入式软核、外围设备系统SOC于一体。通过数据手册进行描述，得知BSR的长度与指令代码等内容，具体如下：指令Bypass，代码1111111；指令Extest，代码0000000；指令Sample，代码1111010。第三，Flash。在本系统设计中，使用的Flash为富士通SPANSIONMBM29DL，工作电压为3V，用户在使用之前，需要将特定地址写入到对应的指令序列中，便可以将其启动，使其在自动化下完成指令，包括复位、自动选择、擦除、编程等[2]。
2.2软件配置
编程算法可以划分为两个内容，一是写入编程命令序列，二是数据验证，本文只对前者进行研究。写入编程命令序列需要经过四个周期完成，前两个周期属于解锁周期，将AAh写入到55h中，再将55h写入到地址2AAh中，在第三个周期中，将A0h写入到0555h中，在第四周期中对地址与数据进行编程，Flash将自动完成编程命令。在第一周期中，使用的Flash数据线为AAh，也就是与Flash相连接的PowerPC405EP中的AAh，这时PerData0位为“0”。从PowerPC405EP的描述中能够看出，与之相对应的BSC单元号为24，部分源程序为：#definepinTDI1//输出端口位地址UnsignedcharOutport_State＝0xF5//保存并口输出端口状态的全局变量writePort(pinTMS,0x00）；sclk；//进入Run-Test-Idle状态；writePort(pinTMS,0x01）；sclk（）；//进入Select-IR-Scan状态；writePort(pinTMS,0x00）；sclk（）；//进入Shift-IR状态；writePort(pinTMS,0x01）；sclk（）；//开始数据串行输入，将“0”输入到24号BSC中；writePort(pinTMS,0x01）；sclk（）；//进入Update-DR状态，在TCK的下降沿，对24号BSC中的“0”进行驱动，使其传输到PerData当中，同时//flash也为“0”。
3新型的Flash编程模式分析
在实际应用过程中，由于Flash芯片在很多场景中均可使用，因此，命令集往往不尽相同，对此通常将整个编程模式划分为四个部分：最下层为硬件适配层，能够为上层提供读与写等基本功能，能够有效解决软件程序与硬件总线协调问题。第二层属于Flash适配层，主要作用是为上层提供Flash支持命令集，并通过公共接口发出响应。该层能够良好解决与Flash相关功能的指令时序与支持作用问题，且还应实现对各类事件与模式的转移。第三层为功能适配层，具有数据或指令读写作用，能够对Flash命令集进行封装操作，还可与上层之间相互联系。最上层便是适配层，与用户端相互连接，为用户提供高级交互接口。此种分层方式能够为编程操作提供极大便利，通过多层结构使高层与底层应用相互隔离，极大提高了程序开发质量，也为用户带来了更多功能与丰富的体验[3]。
4结语
本研究对Flash编程方式进行分析，借助嵌入式系统对Flash进行编程，编程速度较快、操作简单、复用率良好，充分符合嵌入式系统的发展趋势，同时也使系统开发投入成本降低，系统价值得到显著提高。另外，本文还介绍了一种新型的Flash编程方式，希望能够使其在系统开发中获得更广阔的发展空间。
参考文献
[1]高辉辉.基于PC-MBI模块的Flash编程技术研究[J].单片机与嵌入式系统应用,,15(9):7-10.
[2]吴延军.基于FLASH芯片的加密存储技术研究[D].广州:暨南大学,.
[3]康向艳.嵌入式路由器中基于NANDFlash启动技术研究[D].西安:西安电子科技大学,.
篇10：嵌入式系统关键技术分析与开发应用
嵌入式系统关键技术分析与开发应用
摘要：基于嵌入式系统的概念，阐述嵌入式系统的关键技术、嵌入式开发以及广泛的应用。首先，分析嵌入式系统的技术特点，分别从嵌入式处理器和嵌入式操作系统两方面介绍，着重说明它不同于其它操作系统的一些处理方法和过程；在此基础上阐述嵌入式软件的开发过程，并结合作者嵌入式软件开发的实践，着重阐述嵌入式软件的一些开发技巧。接着，介绍目前嵌入式系统一些流行的应用，以及南京东大移动互联技术有限公司自行研制的基于蓝牙技术的嵌入式产品。最后，给出作者的体会，展望嵌入式系统的前景。关键词：嵌入式系统 嵌入式处理器 微内核 内存管理单元 蓝牙系统
引 言
在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC（Post-PC）时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。
1970年左右出现了嵌入式系统的概念，此时的嵌入式系统很多都不采用操作系统，它们只是为了实现某个控制功能，使用一个简单的循环控制对外界的控制请求进行处理。当应用系统越来越复杂、利用的范围越来越广泛的时候，每添加一项新的功能，都可能需要从头开始设计。没有操作系统已成为一个最大的缺点了。
C语言的出现使操作系统开发变得简单。从上世纪80年代开始，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统百家争鸣的局面，比较著名的有VxWorks、pSOS和Windows CE等等，这些操作系统大部分是为专有系统而开发的。另外，源代码开放的嵌入式Linux，由于其强大的网络功能和低成本，近来也得到了越来越多的应用。
1 嵌入式系统的技术特点
嵌入式系统通常包括构成软件的基本运行环境的硬件和操作系统两部分。嵌入式系统的运行环境和应用场合决定了嵌入式系统具有区别于其它操作系统的一些特点。
（1）嵌入式处理器
嵌入式处理器可以分为三类：嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP（Digital Signal Processor）。嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中，一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上，在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括：PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。
嵌入式微控制器又称为单片机，它将CPU、存储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其它外设封装在同一片集成电路里。常见的有8051。
嵌入式DSP专门用来对离散时间信号进行极快的处理计算，提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析、图像处理的分析等领域，DSP正在大量进入嵌入式市场。
（2）微内核结构
大多数操作系统至少被划分为内核层和应用层两个层次。内核只提供基本的功能，如建立和管理进程、提供文件系统、管理设备等，这些功能以系统调用方式提供给用户。一些桌面操作系统，如Windows、Linux等，将许多功能引入内核，操作系统的内核变得越来越大。内核变大使得占用的资源增多，剪裁起来很麻烦。
大多数嵌入式操作系统采用了微内核结构，内核只提供基本的功能，比如：任务的调度、任务之间的通信与同步、内存管理、时钟管理等。其它的应用组件，比如网络功能、文件系统、GUI系统等均工作在用户态，以系统进程或函数调用的方式工作。因而系统都是可裁减的，用户可以根据自己的需要选用相应的组件。
（3）任务调度
在嵌入式系统中，任务即线程。大多数的嵌入式操作系统支持多任务。多任务运行的实现实际是靠CPU在多个任务之间切换、调度。每个任务都有其优先级，不同的任务优先级可能相同也可能不同。任务的调度有三种方式：可抢占式调度、不可抢占式调度和时间片轮转调度。不可抢占式调度是指，一个任务一旦获得CPU就独占CPU运行，除非由于某种原因，它决定放弃CPU的使用权；可抢占式调度是基于任务优先级的，当前正在运行的任务可以随时让位给优先级更高的处于就绪态的其它任务；当两个或两个以上任务有同样的优先级，不同任务轮转地使用CPU，直到系统分配的CPU时间片用完，这就是时间片轮转调度。
目前，大多数嵌入式操作系统对不同优先级的任务采用基于优先级的抢占式调度法，对相同优先级的任务则采用时间片轮转调度法。
（4）硬实时和软实时
有些嵌入式系统对时间的要求较高，称之为实时系统。有两种类型的实时系统：硬实时系统和软实时系统。软实时系统并不要求限定某一任务必须在一定的时间内完成，只要求各任务运行得越快越好；硬实时系统对系统响应时间有严格要求，一旦系统响应时间不能满足，就可能会引起系统崩溃或致命的错误，一般在工业控制中应用较多。
（5）内存管理
针对有内存管理单元（MMU）的处理器设计的一些桌面操作系统，如Windows、Linux，使用了虚拟存储器的概念。虚拟内存地址被送到MMU。在这里，虚拟地址被映射为物理地址，实际存储器被分割为相同大小的页面，采用分页的方式载入进程。一个程序在运行之前，没有必要全部装入内存，而是仅将那些当前要运行的部分页面装入内存运行。
大多数嵌入式系统针对没有MMU的处理器设计，不能使用处理器的虚拟内存管理技术,采用的是实存储器管理策略。因而对于内存的访问是直接的，它对地址的访问不需要经过MMU，而是直接送到地址线上输出，所有程序中访问的地址都是实际的物理地址；而且，大多数嵌入式操作系统对内存空间没有保护，各个进程实际上共享一个运行空间。一个进程在执行前，系统必须为它分配足够的连续地址空间，然后全部载入主存储器的连续空间。
由此可见，嵌入式系统的开发人员不得不参与系统的内存管理。从编译内核开始，开发人员必须告诉系统这块开发板到底拥有多少内存；在开发应用程序时，必须考虑内存的分配情况并关注应用程序需要运行空间的大小。另外，由
于采用实存储器管理策略，用户程序同内核以及其它用户程序在一个地址空间，程序开发时要保证不侵犯其它程序的地址空间，以使得程序不至于破坏系统的正常工作，或导致其它程序的运行异常；因而，嵌入式系统的开发人员对软件中的一些内存操作要格外小心。
（6）内核加载方式
嵌入式操作系统内核可以在Flash上直接运行，也可以加载到内存中运行。Flash的运行方式，是把内核的可执行映像烧写到Flash上，系统启动时从Flash的某个地址开始执行。这种方法实际上是很多嵌入式系统所采用的方法。内核加载方式是把内核的压缩文件存放在Flash上，系统启动时读取压缩文件在内存里解压，然后开始执行。这种方式相对复杂一些，但是运行速度可能更快，因为RAM的存取速率要比Flash高。
由于嵌入式系统的内存管理机制，嵌入式操作系统对用户程序采用静态链接的形式。在嵌入式系统中，应用程序和操作系统内核代码编译、链接生成一个二进制影像文件来运行。
2 嵌入式系统开发相关技术
相对于在Windows环境下的开发应用程序，嵌入式系统开发有着很多的不同。不同的硬件平台和操作系统带来了许多附加的开发复杂性。
2.1 嵌入式开发过程
在嵌入式开发过程中有宿主机和目标机的角色之分：宿主机是执行编译、链接、定址过程的计算机；目标机指运行嵌入式软件的硬件平台。首先须把应用程序转换成可以在目标机上运行的二进制代码。这一过程包含三个步骤：编译、链接、定址。编译过程由交叉编译器实现。所谓交叉编译器就是运行在一个计算机平台上并为另一个平台产生代码的编译器。常用的交叉编译器有GNU C/C++（gcc）。编译过程产生的所有目标文件被链接成一个目标文件，称为链接过程。定址过程会把物理存储器地址指定给目标文件的每个相对偏移处。该过程生成的文件就是可以在嵌入式平台上执行的二进制文件。
嵌入式开发过程中另一个重要的步骤是调试目标机上的应用程序。嵌入式调试采用交叉调试器，一般采用宿主机-目标机的调试方式，它们之间由串行口线或以太网或BDM线相连。交叉调试有任务级、源码级和汇编级的调试，调试时需将宿主机上的应用程序和操作系统内核下载到目标机的RAM中或直接烧录到目标机的ROM中。目标监控器是调试器对目标机上运行的应用程序进行控制的代理（Debugger Agent），事先被固化在目标机的Flash、ROM中，在目标机上电后自动启动，并等待宿主机方调试器发来的命令，配合调试器完成应用程序的下载、运行和基本的调试功能，将调试信息返回给宿主机。
2.2 向嵌入式平台移植软件
大部分嵌入式开发人员选用的软件开发模式是先在PC机上编写软件，再进行软件的移植工作。在PC机上编写软件时，要注意软件的可移植性，选用具有较高移植性的编程语言（如C语言），尽量少调用操作系统函数，注意屏蔽不同硬件平台带来的字节顺序、字节对齐等问题。以下是我们在移植协议栈过程中的一些体会。
2.2.1 字节顺序
字节顺序是指占内存多于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，通常有小端、大端两种字节顺序。小端字节序指低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处；大端字节序是高字节数据存放在低地址处，低字节数据存放在高地址处。基于X86平台的PC机是小端字节序的，而有的嵌入式平台则是大端字节序的。因而对int、uint16、uint32等多于1字节类型的数据，在这些嵌入式平台上应该变换其存储顺序。通常我们认为，在空中传输的字节的顺序即网络字节序为标准顺序，考虑到与协议的一致以及与同类其它平台产品的互通，在程序中发数据包时，将主机字节序转换为网络字节序，收数据包处将网络字节序转换为主机字节序。
2.2.2 字节对齐
有的嵌入式处理器的寻址方式决定了在内存中占2字节的.int16、uint16等类型数据只能存放在偶数内存地址处，占4字节的int32 、uint32 等类型数据只能存放在4的整数倍的内存地址处；占8字节的类型数据只能存放在8的整数倍的内存地址处；而在内存中只占1字节的类型数据可以存放在任意地址处。由于这些限制，在这些平台上编程时有很大的不同。首先，结构体成员之间会有空洞，比如这样一个结构：
typedef struct test{
char a;
uint16 b;
}TEST
结构TEST在单字节对齐的平台上占内存三个字节，而在以上所述的嵌入式平台上有可能占三个或四个字节，视成员a的存储地址而定。当a存储地址为偶数时，该结构占四个字节，在a与b之间存在一个字节的空洞。对于通信双方都是对结构成员操作的，这种情况不会出错，但如果有一方是逐字节读取内容的（通信协议大都如此），就会错误地读到其它字节的内容。其次，若对内存中数据以强制类型转换的方式读取，字节对齐的不同会引起数据读取的错误。因为假如指针指在基数内存地址处，我们想取得占内存两个字节的数据存放在uint16型的变量中，强制类型转换的结果是取得了该指针所指地址与前一地址处的数据，并没有按照我们的愿望取该指针所指地址与后一地址处的数据，这样就导致了数据读取的错误。
解决字节对齐有许多方法，比如可以在GCC的项目管理文件MakeFile中增加编译选项--pack-struct；但这种方法只能去除结构中的空洞，并不能解决强制类型转换引起的错误。为了增强软件的可移植性以及和同类其它平台产品的互通性，我们在收数据包处增加了拆包的函数，发数据包处增加了组包的函数。这两个函数解决了字节序的问题，也解决了字节对齐的问题。即组包时根据参数中的格式字符串将内存中的不同数据类型的某段数据放在指定地址处，组成包发给下层；拆包时，根据参数中的格式字符串将收到的内存中的数据存放在不同类型的变量或结构成员中。在函数中针对不同的数据类型作不同的处理。
2.2.3 位 段
由于位段的空间分配方向因硬件平台的不同而不同，对X86平台，位段是从右向左分配的；而一些嵌入式平台，位段是从左向右分配的。分配顺序的不同导致了数据存取的错误。解决这一问题的一种方法是采用条件编译的方式，针对
不同的平台定义顺序不同的位段；也可以在前面所述的两个函数中加上对位段的处理。
2.2.4 代码优化
嵌入式系统对应用软件的质量要求更高，因而在嵌入式开发中尤其须注意对代码进行优化，尽可能地提高代码的效率，减少代码的大小。虽然现代C和C++编译器都提供了一定程度的代码优化，但大部分由编译器执行的优化技术仅涉及执行速度和代码大小的平衡，不可能使程序既快又小，因而必须在编写嵌入式软件时采取必要的措施。
（1）提高代码的效率
①switch-case 语句。在程序中经常会使用switch-case语句，每一个由机器语言实现的测试和跳转仅仅是为了决定下一步要做什么，就浪费了处理器时间。为了提高速度，可以把具体的情况按照它们发生的相对频率排序。即把最可能发生的情况放在第一，最不可能发生的情况放在最后，这样会减少平均的代码执行时间。
② 全局变量。使用全局变量比向函数传递参数更加有效率，这样做去除了函数调用前参数入栈和函数完成后参数出栈的需要。当然，使用全局变量会对程序有一些负作用。
（2）减小代码的大小
嵌入式系统编程应避免使用标准库例程，因为很多大的库例程设法处理所有可能的情况，所以占用了庞大的内存空间，因而应尽可能地减少使用标准库例程。
（3）避免内存泄漏
用户内存空间（堆）为RAM中全局数据和任务堆栈空间都分配后的剩余空间，为了使程序能有足够的内存运行，必须在申请的内存不用后及时地将其释放，以确保再次申请时能有空间。如果程序中存在内存泄漏（即申请内存后没有及时释放）的情况，程序最终会因为没有足够的内存空间而无法运行。
3 嵌入式系统的广泛应用
嵌入式系统的应用前景是非常广泛的，人们将会无时无处不接触到嵌入式产品，从家里的洗衣机、电冰箱，到作为交通工具的自行车、小汽车，到办公室里的远程会议系统等等。特别是以蓝牙为代表的小范围无线接入协议的出现，使嵌入式无线电的概念悄然兴起。当嵌入式的无线电芯片的价格可被接受时，它的应用可能会无所不在。在家中、办公室、公共场所，人们可能会使用数十片甚至更多这样的嵌入式无线电芯片，将一些电子信息设备甚至电气设备构成无线网络；在车上、旅途中，人们利用这样的嵌入式无线电芯片可以实现远程办公、远程遥控，真正实现把网络随身携带。下面介绍几种具体的应用。
（1）嵌入式移动数据库
所谓的移动数据库是支持移动计算的数据库，有两层含义：① 用户在移动的过程中可以联机访问数据库资源。② 用户可以带着数据库移动。典型的应用场合有在开着的救护车上查询最近的医院。该系统由前台移动终端、后台同步服务器组成，移动终端上有嵌入式实时操作系统和嵌入式数据库。中国人民大学正在开发该系统，他们和Hopen公司合作，开发了前台移动终端“小精灵”。
（2）嵌入式系统在智能家居网络中的应用
智能家居网络（E-Home）指在一个家居中建立一个通信网络，为家庭信息提供必要的通路；在家庭网络操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上家电和设备的控制和监测。其网络结构的组成必然有家庭网关。家庭网关主要实现控制网络和信息网络的信号综合并与外界接口，以便作远程控制和信息交换。不论是网关还是各家电上的控制模块，都需有嵌入式操作系统。这些操作系统必须具有内嵌式、实时性好、多用户的特点。南京东大移动互联技术有限公司研制的智能多媒体家庭网关，就是以嵌入式Linux作为该嵌入式设备的操作系统，设备之间的相互通信遵从蓝牙通信协议，可以支持多个设备同时接入到固定电话网、国际互联网等其它外部网络。
（3）嵌入式语音芯片
嵌入式语音芯片基于嵌入式操作系统，采用语音识别和语音合成、语音学层次结构体系和文本处理模型等技术；可以应用在手持设备、智能家电等多个领域，赋予这些设备人性化的交互方式和便利的使用方法；也可应用于玩具中，实现声控玩具、仿真宠物、与人对话的玩具；也能应用于车载通信设备实现人机交流。该芯片应用在移动通信设备中，比如，手机上短消息来时，我们不必费力地去看，而是可以听到声音。
（4）基于小范围无线通信协议的嵌入式产品
以蓝牙为代表的小范围无线接入协议与嵌入式系统的结合，必将推动嵌入式系统的广泛应用。近来，基于这些协议的嵌入式产品层出不穷，包括各种电话系统、无线公文包、各类数字电子设备以及在电子商务中的应用。这些产品以其微型化和低成本的特点为它们在家庭和办公室自动化、电子商务、工业控制、智能化建筑物和各种特殊场合的应用开辟了广阔的前景。
东南大学移动通信国家重点实验室以及依托实验室建立的南京东大移动互联技术有限公司，从开始跟踪蓝牙技术，在香港特区政府创新科技基金、江苏省“十五”重大科技攻关以及国家“十五”科技攻关的资助下，先后设计和研制了多种基于蓝牙技术的嵌入式产品。其中包括符合Bluetooth V1.1标准的嵌入式PSTN网关和语音终端。它们基于蓝牙“三合一电话”应用模型，选用了中国科学院凯思昊鹏软件技术工程有限公司提供的Hopen OS作为嵌入式开发的软件平台，选用华邦的W90221作为硬件平台。语音终端能通过PSTN网关以无线的方式接入到PSTN网络中，实现和PSTN网用户的互通。还有符合Bluetooth V1.1标准的嵌入式局域网接入点，它基于蓝牙“局域网接入”应用模型，选用嵌入式Linux操作系统作为软件平台，选用Motorola公司的CodeFire 5272作为硬件平台。通过该接入点，终端用户可以自由地接入到Internet，可以同时支持多个终端用户连接到Internet。其它一些嵌入式产品包括智能多媒体家庭网关、远程抄表系统、信息家电等等。
结 语
以上重点介绍了嵌入式系统的特点、嵌入式产品的开发和应用。我们在开发过程中体会到：嵌入式系统开发和以前从事的开发工作实质上并无区别，唯一改变的是每个硬件平台都是独特的，这一个不同点导致了许多附加的开发复杂性，因而，在嵌入式开发过程中要格外注意软件创建过程；而且，在开发嵌入式产品之前要对选用的嵌入式硬件平台有较多的了解，具备相应的硬件知识，和硬件工程师密切配合；在选用嵌入式操作系统和硬件平台时要根据所要开发的应用的需要以及成
本等方面的考虑选择合适的系统和平台。
在科技快速发展的今天，嵌入式产品将会越来越多地被广泛应用。我们相信，只要遵循嵌入式产品的开发规律，适应市场的需求，就一定能开发出越来越多的嵌入式产品。
篇11：嵌入式系统关键技术分析与开发应用
嵌入式系统关键技术分析与开发应用
摘要：基于嵌入式系统的概念，阐述嵌入式系统的关键技术、嵌入式开发以及广泛的应用。首先，分析嵌入式系统的技术特点，分别从嵌入式处理器和嵌入式操作系统两方面介绍，着重说明它不同于其它操作系统的一些处理方法和过程；在此基础上阐述嵌入式软件的开发过程，并结合作者嵌入式软件开发的实践，着重阐述嵌入式软件的一些开发技巧。接着，介绍目前嵌入式系统一些流行的应用，以及南京东大移动互联技术有限公司自行研制的基于蓝牙技术的嵌入式产品。最后，给出作者的体会，展望嵌入式系统的前景。关键词：嵌入式系统 嵌入式处理器 微内核 内存管理单元 蓝牙系统
引 言
在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC（Post-PC）时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面中。随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。
1970年左右出现了嵌入式系统的'概念，此时的嵌入式系统很多都不采用操作系统，它们只是为了实现某个控制功能，使用一个简单的循环控制对外界的控制请求进行处理。当应用系统越来越复杂、利用的范围越来越广泛的时候，每添加一项新的功能，都可能需要从头开始设计。没有操作系统已成为一个最大的缺点了。
C语言的出现使操作系统开发变得简单。从上世纪80年代开始，出现了各种各样的商用嵌入式操作系统百家争鸣的局面，比较著名的有VxWorks、pSOS和Windows CE等等，这些操作系统大部分是为专有系统而开发的。另外，源代码开放的嵌入式Linux，由于其强大的网络功能和低成本，近来也得到了越来越多的应用。
1 嵌入式系统的技术特点
嵌入式系统通常包括构成软件的基本运行环境的硬件和操作系统两部分。嵌入式系统的运行环境和应用场合决定了嵌入式系统具有区别于其它操作系统的一些特点。
（1）嵌入式处理器
嵌入式处理器可以分为三类：嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP（Digital Signal Processor）。嵌入式微处理器就是和通用计算机的微处理器对应的CPU。在应用中，一般是将微处理器装配在专门设计的电路板上，在母板上只保留和嵌入式相关的功能即可，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的要求。目前的嵌入式处理器主要包括：PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。
嵌入式微控制器又称为单片机，它将CPU、存储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其它外设封装在同一片集成电路里。常见的有8051。
嵌入式DSP专门用来对离散时间信号进行极快的处理计算，提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析、图像处理的分析等领域，DSP正在大量进入嵌入式市场。
（2）微内核结构
大多数操作系统至少被划分为内核层和应用层两个层次。内核只提供基本的功能，如建立和管理进程、提供文件系统、管理设备等，这些功能以系统调用方式提供给用户。一些桌面操作系统，如Windows、Linux等，将许多功能引入内核，操作系统的内核变得越
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篇12：嵌入式系统的应用与开发论文
嵌入式系统的应用与开发论文
一、嵌入式系统及其应用概述
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件可编程，硬件可剪裁、重构的专用计算机系统。该系统通常嵌入在对象环境中，并通过其在对象环境下运行的特定程序，完成对外界物理参数地采集、处理，达到对控制对象地响应或人机交互的功能。
目前，嵌入式系统的发展方向主要是解决接口多样性、适应性、灵活性和集成开发环境等的特定应用问题。嵌入式系统应用的底层性与对象系统的紧耦合性是其显着的基本特征。所以，最大限度的满足对象数据采集、控制、开发环境、功耗，以及适应能力、可靠性等品质因数是选择嵌入式系统的标准。
为适应技术发展需求，嵌入系统在不断追求结构紧凑、坚固可靠、技术密集、高度分散的同时，尤以不断创新为嵌入式系统的发展核心。使嵌入系统凸现了高技术门槛，主要表现在软硬件设计的紧密相关性上，特别是构建RTOS系统需透彻了解RTOS的工作机制和系统资源配制，掌握底层软件、系统软件和应用软件的设计、调试方法。
随着对嵌入式系统的智能化愈加关注，现场可编程、调试、引脚配置变得非常重要和必不可少。所以，用户可配置的SCO（在片系统）已成为现阶段嵌入式系统的核心发展技术。通过现场可编程阵列把接口应用设计和系统开发留给系统设计者，提供灵活、多样的片上电路设计平台，使电路板设计变成在片的芯片配置，将嵌入系统地设计带入了软硬件的双编程时期，进一步缩短了产品开发周期。而下一代的在片系统还将发展成一个MUC数量可缩放的集合体。
在嵌入式应用系统中，虽然高端产品不断涌现，但由于应用对象、环境的不同特点，嵌入系统的8位机产品仍因应用对象的有限响应时间、完备的集成开发环境、良好的性价比等优势仍然占据着低端应用系统的主流地位。Cygnel公司的C8051F系列产品就充分印证了这点。
回顾嵌入式系统的发展历程，已经历了由模拟向数字的演进过程，现又逐步演变为数模并存情形。由最初软件编程主宰的微处理器（嵌入式微处理器、数字信号处理器、单片机），到硬编程主宰的专用集成电路时代，再到今天的现场可编配置时代。嵌入式系统的核心技术正沿着“许氏循环”的浪潮不断前行。而配套的`软件设计平台也随着科技进步在不断得到完善。可以预期，软硬双可编程的嵌入式系统时代必会带来更加便捷的开发环境和技术支持。
二、嵌入系统的设计原则
嵌入系统设计具有很强的针对性，软硬件协同设计是系统设计的关键。需解决好软硬件的同步与集成设计问题，要结合具体应用进行综合考虑，保证设计工作的一致性与正确性。在针对具体应用系统的功能目标分析基础上，分解整个系统的各项功能指标和技术要求，结合系统的实时响应要求、接口功能定义与标准、嵌入芯片的处理能力、编程语言、开发环境、产品的升级与维护问题、开发投入能力、产品综合成本等多方面因素进行权衡考虑。
（一）在明确系统性能需求的基础上，细化以下考虑因素
1。系统功能实现手段的软硬件分配。
2。器（部）件选择和系统构建。包括微处理器芯片、外围接口电路、各种驱动电路形式、器部件类型、前后向通道处理方式、人机界面和手段等。
3。控制算法设计以及软件系统的架构形式。
4。语言选择。依据设计者熟练程度和习惯、开发环境和控制功能要求选取。
5。抗干扰问题的解决与设计。包括软件的和硬件的、常规的和特定的。
6。实现工艺和方式。包括印制板设计、走线安装、装配工艺、新材料或新技术的应用等。
在各实施阶段，对项目进度、关键技术的风险因素必须进行审查评估，评价软一硬件的功能设计与分配，以及实现的技术性能、工作量和时间进度。明确电路之间的接口参数、软一硬件功能衔接，以及项目中存在的问题和缺陷，及时发现关键部位或矛盾突出点的瓶颈问题，将隐患排除在早期设计阶段。
（二）嵌入系统中微处理器选择应考虑
1。MCU的算术、逻辑处理能力；运算速度和时钟频率；总线控制功能、中断方式和仲裁机制；RAM和FLASHROM容量；软件加密保护。
2。外围接口功能的可重构配置能力；数据通讯模式；前后向通道类型；端口电压的适应能力等；
3。开发工具的在线调试或仿真能力；FLASH代码读写环境；编程语言的支持程度；代码的可移植性等。
4。电源电压；功耗等。
三、嵌入系统的软件特点
嵌入式系统是可利用资源有限、专用性很强、实时性要求也很高的应用控制系统。故在软件设计方法和实现手段上，嵌入系统软件同PC机软件存在很大差异，主要表现在：
（一）实时性的控制方法
PC软件提升速率方法，极大依赖处理器性能提升，还体现在缓存方案、动态分配等技术手段上。但在嵌入式系统中应用这些技术就存在硬件资源不足、工作频率低的现实问题，会降低系统的可靠性。
（二）特定的异构特征
嵌入式控制软件设计既要考虑特定的硬件固有部分，也要考虑来自系统之外的各种通讯、传感器的专用信号处理接口，以及不同控制目标的实时期望和执行机构的异步并发事件处理能力。因此不同的硬件系统或控制/文秘站－您的专属秘书，中国最强免费！/目标，将会产生不同的系统构建方案。
（三）系统的性能目标
编写嵌入式软件必须着重考虑与硬件系统相匹配的功耗、不间断运行、故障恢复、高可靠性等方面的约束条件，实现特定应用环境下的控制功能、实时性响应的目标要求。因此，嵌入系统要在借鉴通用软件技术，遵循软件工程理论，规范软件开发过程的同时。还应根据嵌入式系统特点研究开发技术和算法结构，提高开发效率，确保系统软件的质量和可靠性，以及软件的复用性、可移植性和易维护性。纵观嵌入式软件设计方法的发展历程，走过了从结构化设计、面向对象设计、基于构件的设计阶段，经历了单任务到多任务的系统转变。
篇13：嵌入式系统课程的教学改革探索论文
前言
随着电子信息技术的飞速发展， 嵌入式系统在工业控制系统、航天军事、信息家电等领域中都有着广泛的应用。虽然几乎所有的高等院校都开设了嵌入式系统课程，然而由于嵌入式系统是一门综合性极强的课程，涉及到数电、模电、计算机和通信、微机原理等多学科的知识;尤其是嵌入式系统实践性很强，而且发展迅速，新的技术不断涌现，因此传统的嵌入式教学体系、授课方式、实验方法已经不能满足信息时代的培养嵌入式人才的需求。因此，本文针对传统的嵌入式系统教学实验中存在着的弊端，提出了一系列的改革和创新办法，旨在培养出适应时代发展和市场需求的嵌入式工程师。
1 传统嵌入式系统教学中存在的弊端
传统的嵌入式教学中普遍存在着以下问题：(1)教材陈旧，内容过时，不能适应市场发展的需求，而且教材普遍以生硬的讲概念说原理为主。(2)传统的授课方式以老师灌输为主，学生只能被动地接受知识，从而感到枯燥，无法激发学习的兴趣;而且教学和实验环节脱节。(3)传统的实验内容以验证性内容为主，缺乏设计性实验，不能培养学生的创新能力。另一方面，实验内容陈旧，和实际生活严重脱节。(4)传统的考核方式只重视笔试成绩，不能反映嵌入式系统这种实践性强的课程的特点，无法体现学生的实际动手能力和创新能力。
篇14：嵌入式系统课程的教学改革探索论文
为了提高嵌入式系统教学的效果，培养出符合时代发展需求的嵌入式人才，本文针对传统的嵌入式系统教学模式下存在的问题，进行了深入的调查研究和实践活动，提出了一系列的教学改革的方案。
2.1 教学内容选择针对性和合理性
嵌入式是技术与应用结合的领域， 也是交叉学科领域涉及微电子、集成电路和计算机组成原理等，覆盖范围广，发展速度快。其特点决定了嵌入式系统的教学内容也需要做到与时俱进，虽然我们无法向学生传授所有新的处理器，总线协议、嵌入式技术，不是我们应当在教学内容上，保持必要的开放性，向学生阐述嵌入式德理念，让他们具备嵌入式的大脑，授之以渔!
在教材的选择上，尽量选择系统性连续的、实验内容新颖，和实际紧密结合的教材。即便如此，在实际教学中，也应当取消或者调整教材中内容陈旧，思想过时的部分，老师应该有能力做到把教学内容和行业内技术的发展趋势保持一致，甚至把自己平常在嵌入式科研项目上的一些知识有机地融入到教学内容中，尽量保持保持教学内容的鲜活生命力和可持续发展性。
基于当前的嵌入式技术的发展现状和市场的需求，我们在教学内容上，选择把“ARM 硬件平台+嵌入式Linux 操作系统”作为主要的教学内容。目前市场上占主导地位的嵌入式系统90%依然是基于ARM处理器的硬件平台。因此，向学生传授基于ARM 的嵌入式理论知识，不仅可以帮助学生保持市场就业的竞争能力，对于学习其它的嵌入式系统也是触类旁通的， 不如正在蓬勃发展的基于INTEL 处理器的嵌入式系统。而在操作系统方面，我们选择了以嵌入式Linux 操作系统为主，但为了让学生充分理解嵌入式系统的开放性，对于Win CE 商业操作系统，我们也作了基本的讲解，这不仅能让学生通过对比，理解不同的嵌式如操作系统的流程和特点，发掘他们之间的共性，也给学生提供了更加广泛的就业空间。
另外，老师可以根据嵌入式系统课程的知识体系，结合相关的的实验内容，把一部分的实验内容作为教学内容，在课堂上利用嵌入式的实验设备演示相关的教学内容，以激起学生的学习兴趣。
2.2 授课方式的改进
传统的嵌入式教学只是注重于理论知识的单向传播，且理论课的教学和学习主要限制在课堂，而实验课则被限制在实验室并按照设定的实验程序“依样画葫芦”。学生完全是被动的学习和接收。这种禁锢在课本和实验指导书中的封闭式的教学，极大地限制了学生的创新能力的培养。
我们将改变这种传统的结论灌输的的教学模式，在讲解嵌入式的基本理论知识的时候，我们将强调嵌入式系统和通用计算机系统的基本理论中相同点和不同点，结合学生已经学习过的单片机系统，微机原理等基本理论，以类比，对照的方法进行解析。甚至启发式地引导学生把已有的通用计算机系统知识和理论进行转换、进而映射到嵌入式平台中来，从而可以更加深刻地体会和理解嵌入式系统中的一些重点理论和特点。比如，在讲解ARM 指令的时候，我们采用启发式教学，在学生已经学习的80×86 汇编语言的基础之上，通过启发、对比和完善，把ARM 指令和汇编语言的相同点和不同点分析出来。接着通过一些典型试验训练，让学生通过阅读和分析程序，领会其精髓。这样既可以节约课堂授课时间，也可以让学生更加深刻的理解到嵌入式平台和通用平台80×86 的区别所在，从而加深对嵌入式系统特点的理解。这种启发对比式的授课方式更能让学生理解嵌入式技术的发展过程和形成背景，这样比让学生单纯的死记硬背一些结论性的概念更有实际意义。
其次，我们将推行以实验为主的教学方法，打破传统的课堂教学理论与实验课完全独立的授课方式， 将理论知识的学习贯穿到试验中，以实验来促进理论知识的吸收。也就是以实例、实验为主线，实行讲授与实验一体化的教学方法。首先，在课堂上利用嵌入式仿真器、实验箱等实验设备演示实验项目， 先让学生看到实验的过程及其结果，变抽象为具体，变枯燥为有趣，激起学生的学习兴趣。其次，适当地将课堂搬到实验室，充分利用实验室的资源，结合试验，讲授理论知识。再次，根据嵌入式系统课程的知识体系，设计出与各项内容相适应的实验内容，一方面在授课的时候，以实验内容为教学内容编成讲义，以讲义为主，教材为辅;另一方面，在实验中，以实验的方式巩固教学内容。最后，鼓励学生自己动手做实验，自己去分析实验中涉及的硬件、编程方法及实验目的。让学生从试验的被动接受者变为实验的主动构建者和创新者，让学生体会到科学试验的乐趣和魔力，激发他们学习的兴趣。
2.3 改进实验内容和方法
嵌入式系统是一门实践性很强的课程。在嵌入式系统教学中，实验是学生掌握嵌入式系统设计技术的关键。通过实验，不仅可以帮助学生巩固理论知识、增加学生对嵌入式系统的感性认识，提高学生的学习兴趣; 而且可以帮助学生理解嵌入式系统的开发和设计流程，全面掌握嵌入式系统的设计技术、硬件基本体系和结构、系统运行模式嵌入式软件开发、系统调试与验证方法等，使学生具有一定的嵌入式系统开发知识和能力。
首先，我们要改变的传统的实验课的授课方式，打破先上理论课，再上试验课的传统模式，将理论课和实验课结合起来，边教学边实验，理论教学和实验练习充分结合。其次，改进传统的的实验内容设计，一方面结合教材内容，设计出一些基础实验，帮助巩固理论知识;更重要的是选择生活中能见到的嵌入式的应用实例，设计出系统实验内容，容易激发学生的学习兴趣和动手实践的愿望! 再次进一步拓展实验内容，注入一些新颖的，与现代企业嵌入式应用技术紧密联系的实验课题，引导学生尽可能多地接触国内外工业界的嵌入式系统设计开发实例，一方面来弥补课内实验教学在内容上的不足，同时还能拓展学生的视野，提高就业能力。最后，鼓励学生自己设计实验内容，自主查阅整理资料，确定实验主题和试验目的，讨论解题思路与设计原理，自主完成程序流程图、开发程序、上机调试等。这种自主式的实验训练不仅锻炼了学生的科研、创新和实际解决问题的能力，而且也帮助老师丰富了教学资源，也促进了老师的提高，真正体现了教学相长的新型教学理念。
当然，在进行实验教学时，还是应当遵循循序渐进的方式，由易及难，由浅入深。让学生基于对嵌入式理论的理解，从而系统地理解嵌入式系统的设计过程、掌握开发工具和验证方法。另外，这种实验改革的创新，决不是一味的让学生独自承担创新的任务，老师的作用不仅仅是负责实验内容的改革和创新。在实际的实验教学中我们发现，如果老师能和学习一起参与到具体的实验中， 一起实现实验中的硬件设计。比如液晶显示控制实验，当学生看到老师通过连线、编程，可以实现LCD 显示汉字字符、彩色位图等的实验结果后， 自己一定很想试试。这样就大大激发了学生的实验积极性。另外，学校在条件允许的情况下，应当提高更好的嵌入式实验条件，老师应当为学生创造宽松的实验环境。比如尽可能的开放实验室，改变传统的只能在实验课做实验的模式，让学生充分利用实验室提供的实验器材、设备和环境等资源来完成实验。不仅让学生享受到实验成功本身的成就感，而且能让学生感受到自由创新的自豪感。
所有的'实验，都是为了提高学生的知识水平和实践能力，培养他们自主创新的能力。于是，我们鼓励学生积极参加各种嵌入式竞赛，去证明自己的能力。老师则给他们必要的赛前集中培训，这种培训，不仅仅是简单的编程能力的培训，更是对嵌入式系统知识的升华，对于培养学生积极思考、努力探索、和解决实际问题的应变能力都有极大的意义。最近几年我校的学生参加了不少的嵌入式系统设计大赛，比如：大学生电子设计大赛、飞思卡尔智能车大赛、博创杯嵌入式大赛等，都取得了不错的成绩。这对培养学生的应用能力和积极参与竞争的意识有着重要的意义。
2.4 改进的课程考核办法
传统的嵌入式系统课程的考核由笔试成绩和平时实验成绩组成，而实验成绩仅仅通过实验报告来考核。这种考核方式对于嵌入式系统这种实践性很强的课程，缺乏必要的区分度，一方面会使学生陷入死记硬背理论知识的老胡同里，另一方面也很容易让学生出现重实验报告，轻实际操作的弊病，不能真正考核学生的实际能力。因此我们不仅需要改进传统的闭卷考试方式的方法，而且也要减少简单的理论成绩和实验成绩加成带来的弊端。基于对学生实践能力的培养，因此在考核的评定办法上我们应当格外强调实验中的表现。改革的考核办法如下：(1)平时成绩以参考实验中的表现为主，书面的实验报告为辅，这就要求老师要观察学生在试验中的表现，而不是仅仅通过课后的实验报告的数据和结果来打分。(2)期末评定时，不仅要减少理论课笔试成绩的比例，而且在理论笔试中，尽量避免死记硬背的题型测试，并重点考察学生对知识的理解程度和应用能力。(3)在期末考试中，不仅要增加专门的实验测试环节，而且要提高实验测试成绩载期末总评中的比例。实验测试时，有学生当场抽取自己的实验测试题;实验测试题除基本要求外，还给学生提供必要的发挥空间，能让实际动手能力较强的同学又充分发挥表现的空间。(4)对于平时或者假期参加了嵌入式大赛的学生，或者参加企业的实际嵌入式项目实践的学生，或者参加了自主创新实验实践活动的学生给与适当的附加课外创新成绩。
3 结束语
嵌入式系统是一门综合性、应用性、时效性很强的课程。本文针对传统的嵌入式系统教学中存在的弊端， 提出了一系列关于课程内容建设、授课方式改进、实验内容创新、考核办法改革的方案和措施，目的在于保持嵌入式系统课程的开放性和创新性， 保证其长期发展的生命力和活力，改善教师的教学方法和实验方法,以此来提高学生的学习兴趣,培养学生的实践能力、创新能力,培养出更多优秀的嵌入式工程师。
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★ 开发部个人总结
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