浅谈嵌入式系统论文（通用11篇）
从小学、初中、高中到大学乃至工作，大家都不可避免地要接触到论文吧，论文是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。你知道论文怎样写才规范吗？下面是小编精心整理的浅谈嵌入式系统论文，欢迎大家分享。
浅谈嵌入式系统论文 篇1
摘 要：如今，由于嵌入式系统的市场巨大、潜力无限，全球的生产商都非常看好这一领域，纷纷投入了大量的人力物力，而围绕嵌入式系统的研究、设计和开发正成为计算机发展最活跃的方向之一。笔者结合自身的工作经历，对关于嵌入式系统进行了概述，希望能为从事嵌入式开发人员提供一些帮助。
关键词：嵌入式系统
随着电子技术的快速发展，特别是大规模集成电路的产生和发展，使得现代科学研究得到了质的飞跃，而嵌入式微控制器技术的出现则是给现代工业控制领域带来了一次新的技术革命。我们已经进入了网络时代，不仅能够通过PC上网，还可以用各种各样的嵌入式设备上网。后来PC时代出现了许多信息电器，我们周围的嵌入式系统设备有很多，如掌上电脑、可视电话、传真机、手机、个人数字助理（PDA）、电视会议、TV机顶盒、数码相机等，嵌入式设备如果要上网就必需加上TCP/IP网络协议，由于8/16位的单片机的速度还不够快，内存也不够大，不容易满足嵌入式设备上网的要求。随着集成电路的发展，32位的RISC处理器更是能得到青睐，领先的是ARM处理器位内核的生产芯片的公司居多。
1.嵌入式系统的一般构成
一个以单片机为核心的比较复杂产品或实际应用系统，包含模拟量的输入、模拟量的输出，开关量的输入、开关量的输出及数据通信的部分。从嵌入式系统设计角度来看，任何一个系统都是一个输入/输出处理系统。广义地说，所处理的物理量可分为模拟量、开关量与数字量。若能了解一个实际的对象系统有哪些输入的物理量，哪些输出的物理量以及它们之间的内在关系，就可以设计出以单片机为核心的应用系统，并通过编程实现输入/输出之间的关系。
单片机工作支撑电路保障单片机能够正常运行，如电源提供、晶振电路、必要的滤波电路等。实际模拟信号一般来自相应的传感器。例如，开发非接触式的IC卡燃气表系统,要测量使用气量，就需要流量传感器。但是，一般传感器将实际的模拟信号转成的电信号都比较弱，单片机无法直接获得该信号，需要将其放大，然后经过A/D转换变为数字信号，进行处理。目前许多单片机内部包含A/D转换模块(例如:Free Scale公司系列单片机)，实际应用时也可根据需要外接A/D转换芯片。常见的模拟量有温度、湿度、压力、重量、气体浓度、液体浓度、流量等。对嵌入式来说，模拟信号通过A/D转换变成相应的数字序列进行处理。实际开关信号一般也来自相应的开关类传感器。如光电开关、电磁开关、干簧管(磁开关)、声控开关、红外开关等等，一些儿童电子玩具中就有一些类似的开关。手动开关也可作为开关信号送到嵌入式中。对单片机来说，开关信号就是只有“0”和“1”两种可能值的数字信号。
2.嵌入式系统软件的特征
嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有所不同。
2.1软件要求固态化存储为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。
2.2软件代码高质量、高可靠性尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高、片上存储器容量不断增加，但在大多数应用中,存储空间仍然是宝贵的，还存在实时性的要求。
2.3系统软件(OS)的高实时性是基本要求在多任务嵌入式系统中，对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键，单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成，因此系统软件的高实时性是基本要求。
2.4嵌入式系统开发需要开发工具和环境通用计算机具有完善的人机接口界面，在上面增加一些开发应用程序和环境即可进行对自身的开发。
2.5嵌入式系统软件需要RTOS开发平台通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口(API)，是计算机基本组成不可分离的一部分，应用程序的开发以及完成后的软件都在OS平台上面运行，但一般不是实时的。嵌入式系统则不同，应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行；但是为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。
2.6嵌入式系统开发人员以应用专家为主通用计算机的开发人员一般是计算机科学或计算机工程方面的专业人士，而嵌入式系统则是要和各个不同行业的应用相结合的，要求更多的计算机以外的专业知识，其开发人员往往是各个应用领域的专家。
3.嵌入式软件开发的难点与分析
随着技术的进步和需求的扩大，嵌入式系统的规模越来越大，嵌入式软件的复杂度和开发难度也随之不断增加。目前，嵌入式软件开发的难点主要有如下几点：
(1)嵌入式系统的一个最大特点就是软硬件紧密结合，为此，嵌入式软件(尤其是嵌入式底层软件)的设计和验证要充分考虑硬件因素。
(2)嵌入式软件运行在特定的硬件体系和环境中，在进行设计时，不但需要考虑各个节点间的通信和同步问题，还需要考虑整个系统的时序问题。
(3)嵌入式产品广泛的应用于工业、军事和航空航天等领域，这使得嵌入式系统对可靠性、防危性、和容错性等功能有更苛刻的要求，丢失数据在许多情况下是不可容忍的。
目前，结构化的软件设计方法是嵌入式软件设计领域中理论最成熟、使用最广泛的方法。结构化程序就指的是程序组成结构化、功能模块化、执行流程化，要求将特定任务的代码和数据与程序其余部分相分割，实现分割的方法是将处理特定任务的指令和数据设计成子程序或中断服务子程序，这些子程序或中断服务子程序称作功能模块，具有特定功能、可处理特定任务、能解决专门问题。结构化的嵌入式软件设计流程是：按照系统总体规划和总体设计，由设计人员分别编程设计各功能模块；接着依据软件结构和程序流程，将功能模块组成结构化程序，实现系统整体功能，满足系统要求，解决实际问题。
4.嵌入式系统的发展前景
信息时代、数字时代使得嵌入式产品在人们生活要中无处不在，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式系统技术提出了新的挑战。以下几点是嵌入式系统的发展前景。
4.1连上互联网随着网络的不断发展，嵌入设备要连上互联网，就必须要提供网络通信接口，不仅要支持TCP/IP，有些还需要支持IEEE1394、USB、蓝牙、IrDA等，同时还要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。
4.2利用最低的资源实现最恰当的功能要在小型电子设备装入嵌入式系统，就要求设计时尽量精简系统内核、算法、降低功耗和软硬件成本。这就提高了对嵌入软件的技术要求，要求软件人员要有丰富的编程经验和硬件知识，同时还要发展先进的嵌入式软件技术，如Web，WAP等。
4.3嵌入式开发需要强大的硬件开发工具和软件包支持目前很多厂家在着力推出系统的同时，也开始将开发嵌入式系统的环境作为重点推出。如Windows CE在主推系统时也推出了Embedded VC++作为开发工具。
4.4提供友好的人机交互界面嵌入式设备在人们的生活中无处不在，要让人们觉得嵌入式设备好用，那么提供有好的人机交互界面这是必然。人们的需求是无止境的，嵌入式设备要不断的满足人们的需要，就要不断的发展，提供最友好的图像用户界面。
参考文献：
[1]沈连丰,宋铁成,叶芝慧.嵌入式系统及其开发应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]张春平,戴青云.嵌入式系统及其发展前景[J].石家庄职业技术学院学报,2006(4):19-20.
[3]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京:清华大学出版社，2003(10):3.
浅谈嵌入式系统论文 篇2
随着微电子技术、通信技术和软件技术的飞速发展，嵌入式系统正在成为各个行业新技术应用的重要平台，也逐步成为研究生进行科学研究的重要实验载体。在传统的嵌入式系统课程教学中，教师进行集中式教学，学生接受的知识点和经历的实验环节都相同。然而由于每位学生的学术方向及研究兴趣不尽相同，该方法的教学成果并不明显，甚至有时候会削弱学生的学习兴趣。因而需要一种以学术兴趣为驱动的教学方法。该方法的要点是: 课程讲授内容涉及范围较广，实验平台及实验内容多样，以促进学生根据自己的兴趣及研究方向来选择嵌入式系统学习方向及相关实验内容。通过这样的课程的学习和实验，学生能够更快速、更深入地开展学术研究，取得自己的成果。
1 .传统嵌入式系统教学存在的问题
鉴于嵌入式系统的重要性，我院为全体研究生开设了公选课“嵌入式系统设计”。在该课程的传统教学中，选择32 位ARM 处理器作为唯一的平台。教师讲授ARM 的相关知识并在对应的实验平台上完成各种通用的实验。该教学方法通过大面积授课及实验，提高教学效率，降低教师的课程负担。但是还存在如下的缺点:
( 1) 教学目的性不强。课程授课的目标是通过ARM 处理器相关知识的系统学习，使学生掌握该处理器工作的基本原理，掌握常用的嵌入式处理器应用开发的一般方法。但是根据教学结果来看，由于知识陈旧，教学目的性不强，存在部分学生直到课程结束时尚不明白为何要学习该处理器，为何要做课程安排的实验内容。
( 2) 学生的接受效率较低。由于学生对课程的教学目的不甚了解，不了解在后续的科研工作中如何应用课程讲授的知识，因而对课程的学习兴趣不高，存在着为考试而学习的现象。同时由于该课程学习内容和实验内容量比较大，容易使学生产生厌学心理，因而降低了课程的学习效率。
( 3) 和学科前沿知识融合度较低。课程以讲授基于ARM 嵌入式系统的设计和开发为主，对于当前热门的物联网、无线传感器网络以及基于Android系统的高性能嵌入式系统等相关知识都没有涉及。其内容和学科前沿知识融合度较低。
针对上述问题，结合笔者多年的嵌入式控制系统教学经验，本文提出基于学术兴趣驱动的嵌入式系统教学方法的探讨。
2 .学术兴趣驱动教学的思路
目前，在高校教学实践中已经有了一些对嵌入式系统传统课程的探索性改革。其中比较突出的有“竞争驱动”和“项目驱动”两种手段。这两种手段分别以不同层级的大学生电子设计竞争、课外设计竞争以及参与教师的科研项目为载体，教学过程和内容结合这些载体展开。这两种方法能够有效的提升学生特别是本、专科生的学习积极性，但是该方法并不能很好地适用于研究生教学。这是因为:
( 1) 一般选定某一种平台的嵌入式系统展开教学并针对部分学生展开竞赛培训。由于教师个人精力限制，除了选定的平台，其他类型的嵌入式系统一般不会涉及，而这个选定的平台不一定适合研究生的研究方向。
( 2) 教师个人的科研项目与研究生的研究方向也不一定吻合。方向差距颇大的项目不仅不能引起学生的学习兴趣，甚至可能会适得其反。
本文提出的以学生的学术兴趣为驱动的嵌入式系统教学方法其要点是: 在授课内容上，以阐述嵌入式系统软、硬件设计的基本原理为基础，重点通过讲授各种嵌入式系统方案的基本组成、使用领域及各自优缺点，使研究生了解和熟悉多种平台，增加其选择机会。在实验内容上，按照学生的学术兴趣组成多个实验团队，按照选择的实验平台( 如，ARM 组、DSP 组、FPGA 组、无线通信组和物联网组等) 学生根据自己的学术研究兴趣，选择相应的( 一个或多个) 实验平台; 每个实验平台配备具有相应知识背景的授课教师; 教师对所负责的平台理论授课、实验授课和考核负责。
3 .学术兴趣驱动教学中注意的问题
在上述研究内容中，相对于传统的单平台嵌入式系统教学需要着重解决如下三个关键问题:
( 1) 教学方案的实施。由于学术驱动的教学中，理论教学着重阐述嵌入式系统的基本原理以及各个嵌入式平台的特点，促进学生选择最适合自己需要的学习平台。鉴于学生对各种处理器平台使用重点不一样，譬如有学生关注某处理器的运算性能，有学生关注某处理器的串行总线控制器，有学生关注某处理器图像编解码等，因而我们对于多个具体的嵌入式平台应依照广而浅的原则做全面讲授，将各个嵌入式平台更高层次的理解和应用留给学生结合实验内容以及自身的科研兴趣进行自学。
( 2) 资源的高效整合。在教学过程中，教师资源需要能够充分满足研究生各种不同的学术兴趣。因此本教改项目的实践需要多位教师的协同工作。换句话说，为了保证教学改革的顺利开展，除了拓宽任课教师的知识面之外，还需要统筹安排不同科研方向的多位教师的教学资源。
本方案需要配套多种实验教学平台，需要相应的下载器、调试器等教学设备。但是由于这些实验设备一般分属不同的实验室，因而需要统筹调度这些实验设备才能保证教学实验有条不紊地开展。
( 3) 课程评价体系的建立。由于在课程教学中各位研究生采用的实验平台不同，从而导致其学习内容也不尽相同。因而传统的以课程考试为主要手段的评价体系并不能适应本方案。而教学成效的科学评价是完善项目内容的一个基本支撑。因而如何客观、科学的评价课程的教学成效也将是另一个关键问题。
4. 结语
本文提出一种基于学术兴趣驱动的研究生嵌入式系统教学方案。该方案依据学生的学术兴趣，组织多位教师展开多平台的嵌入式系统教学。通过该方案的实施，能够有效整合学生的学习积极性和现有的教学资源，提升嵌入式系统课程的教学效率。进一步的，学生在学习的过程中带着明确的科研问题，因而课程的学习又能促进科研的进展。
与传统的教学模式相比，学术兴趣驱动的嵌入式系统教学在提高学生学习兴趣、提升学习效果方面都发挥了很好的作用。但与传统教学方式相比，其运作难度较大，尤其是组织多名教师联合教学，对教案设计、教学资源整合和评价体系建立等环节要求较高。但是作为一种能增强教学效果、提高教学质量的教学模式，值得进行进一步的尝试和研究。
浅谈嵌入式系统论文 篇3
1. 绪论
电控机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission,AMT)具有传动效率高、成本低、操作容易、驾驶舒适等优点，已成为车辆自动变速器发展的一个重要方向。AMT 的核心部件是电控单元(TCU)，实时采集和检测输入信号(发动机转速、输入轴转速和车速，油门踏板位置、节气门开度、变速箱油温等以及各种状态信号)并进行调理、存储，同时，TCU 根据这些运行参数进行工况判断并发出控制信号，完成车辆的平稳起步或自动换挡，从而使车辆获得优良的舒适性、燃油经济性与动力性能。较之传统的控制器，TCU 有更多的传感器，执行器以及更为复杂的控制算法，若TCU 设计不合理，难以满足实时性与可靠性的要求，同时，如果换挡规律不合理，汽车难以获得较好的燃油经济性和动力性。本文从TCU 硬件和软件设计做了相应的介绍。
2.TCU 软件设计
TCU 软件部分的核心是控制策略，其主要部分是最佳换挡规律。本控制器采用两种换挡控制策略，即经济性换挡规律，综合性换规律，通过模式选择开关进行切换，使用Simulink 搭建的换挡控制策略。
Simulink 模型无法直接烧写到单片机中运行， 编写好的程序通过Simulink 提供的RTW 工具生成可用的C 代码， 编写接口嵌入到软件系统中。生成的C 代码是上层核心算法程序，只提供与底层程序的接口，而底层程序则须自己编写并留出对应接口和上层代码对应接口进行连接[3]。然后把相应的C 代码添加到CCS 中的工程文件中，并编写代码的接口，实现软件三部分的无缝连接;其中驱动程序包括信号输入通道设置与信号处理驱动程序、输出通道设置与输出处理、通信设置与数据转换。
3. TCU 硬件设计
根据TCU 的功能需求，把硬件电路划分以下几个部分：信号采集输入调理电路、执行器控制电路以及主控电路。
(1) 、主控电路：TCU 的硬件电路选择了TMS320F2812 主控芯片，两个16 位通用定时器，以负责离合器转速信号、车速信号等脉冲信号的采集;8 个16 位的脉宽调制(PWM)通道、可以实现对离合器电磁阀、换挡电磁阀的控制;16 通道A/D 转换器，在采集节气门位置、离合器位置等传感器输入的多路模拟信号的应用中，可以简化硬件，提高系统可靠性;拥有改进的局域网络(eCAN)支持CAN2.0B 协议，以实现串行信号的输入输出以及与汽车发动机ECU 的信息交换,实现ECU 之间的CAN 通信。
(2)、 输入电路： 对于主控芯片TMS320F2812 芯片上带有AD 转换模块的处理芯片， 其输入的模拟信号需要经过简单的滤波、放大后才可接入DSP。开关量信号采用光电隔离来实现信号的转换，数字信号调理部分的作用是将仿正弦信号经过处理后，变成电平范围在DSP 允许范围内的方波信号。数字信号调理部分的设计采用先滤波后整形，最后光电隔离的办法。
(3)、 TMS320F2812 主控芯片EV 外设提供的PWM 外设功能，对电路进行控制，但，由控制器输出的PWM 波的峰值电压只有5V， 不足以驱动电磁阀， 这就需要电磁阀驱动电路将PWM 控制信号的功率进行放大，从而控制电磁阀正常工作。
4. 结论
自行设计了TCU 软硬件， 对设计的TCU 做了相应的硬件在环试验， 利用Real Time Workshop 实现控制模型向C 代码的转化，优化后下载到TCU，进行了硬件在环仿真实验，篇幅有限，本文不做具体说明。试验结果表明，设计的该TCU，能按照控制策略实时、准确、可靠的控制AMT 的换挡过程，同时，同时获得了较好的经济性以及动力性能。为AMT 控制器的开发提供了参考。
浅谈嵌入式系统论文 篇4
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。
浅谈嵌入式系统论文 篇5
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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[3]张雯,高守平,陆武魁.应用型本科嵌入式系统课程教学改革与实践[J].中国教育技术装备,2010(18):39-40.
浅谈嵌入式系统论文 篇6
摘要：此篇文章首先对嵌入式系统进行了整体的阐述，并对其在设计中存在的问题进行了分析，对其系统的优化设计提出了相关的建议，以便能够进一步促进嵌入式通信系统的发展。
关键词：嵌入式；通信系统；优化设计；问题建议
1.嵌入式通信系统的特征、工作及调度原理分析
1.1特征分析
随着科学技术的不断发展，时代的不断进步，也使得人们对通信系统的要求越来越高，因此作为通信系统的制造商就要不断发展和完善其功能、性能以及实用性，以此来提升自身的竞争力。而嵌入式通信系统就很好的符合了功能、性能以及实用性的要求，其在应用时一定要在特定的场景下，并满足特殊的应用目的，相比较其他系统的特征来说，一是能够与时间的限制性相适应，且在任务执行时具有时限属性，并需要在一定时间内将其完成；二是具备良好的可靠性，尤其是将其应用在航空器以及汽车等控制系统中，其运行的可靠性直接回影响到人们的生命财产以及国防的安全；三是通信系统还具备复杂性，主要体现在约束的时间和资源方面，约束时间也就是在通信系统执行任务时都要与其约束的时间相符合，约束资源也就是在面对多个资源时要依照资源的前后控制协议来执行，以免出现锁死，阻碍任务进行的现象。四是具有任务多类型多的特征。在对任务处理时要辨别任务的类型，主要包括：偶发式任务、周期式、非周期式以及非实时式任务等。
1.2工作原理分析
在嵌入式通信系统正常运行的过程中，需要在不同任务间通信时就需要利用到写、读以及共享变量的方式来完成。因此，只有确保共享变量不受到影响，使其一直处于一致性状态，才可以更好的保障通信系统的安全正常运行。在保证共享变量的一致性方面一般会利用原子锁进行控制，也就是访问时将其锁定，之后在解锁，若锁定或解锁失败，就会导致系统无法访问变量，同时也会导致任务不能依照原定计划进行和完成。因此通信系统一定要协调好访问变量与任务落实之间的关系。
1.3调度原理的分析
为能够保证通信系统资源能够被精准的调度，且与特定要求相适应，在对其系统进行设计前一定要注重对其目标任务的可调度行进行分析，并使之与调度理论相符合，然后在对调度方案进行确定。在对其执行任务进行调度时，其技术可以利用可调度性分析和调度策略来进行，并依据调度技术中的机制与策略来对嵌入式通信系统的可调度性进行判断。对于嵌入式通信系统来说，在对其应用时一定要在特定的环境中进行，也就是要求通信系统设备一定要具备集成化高、设备小型化的特点，并且能够与网络相结合，有较强的移动性能。而且对于嵌入式要求也要保证其嵌入式CPU体积小、功率和能耗低的特点，以便可以将通用CPU中由板卡完成的目标任务集成在芯片内部。当然，只有保证嵌入式通信系统软硬件效率，出去冗余的情况下，才能够更好的保证其性能最大化。可以说嵌入式通信系统就是将研发、资金、技术以及创新知识为一体的集成化系统。
2.嵌入式通信系统运行中存在的不足
2.1网络容量较小，内存不足
一般情况下，嵌入式通信系统主要有8个消息和4个ECU，且通信周期长度为1，各个消息之间的周期也为1，所以在通信系统的周期中都存在8个时间槽，目的就是协调消息的周期。而且当节点由嵌入式通信系统的总线进行连接，在不同ECU节点信号正常通讯的条件下，消息就会在总线上进行调度，有次可以分析到当消息全部发出后，就会使嵌入式通信系统上的时间槽全部被占满，使系统资源达到饱和，导致网络容量内存欠缺，不能及时的对其他信息进行解决。
2.2对于分支负载的支配不够均衡
由于嵌入式通信系统在的网络容量不足，导致其在静态时间槽内的容量全部被占用，而动态时间槽容量却才占到一半，这样就形成了分支负载严重不均衡的状态。而出现这样负载不均衡的现象严重情况下会使通信系统阻挡外界新消息的传输，使通信系统的升级收到制约，从而使其在扩展方面遇到困难。究根结底，造成这种问题出现的原因就是嵌入式通信系统在网络结构的设计方面存在问题，没有将负载均衡考虑到设计当中。
3.嵌入式通信系统优化设计的具体措施分析
3.1应该注重对嵌入式通信系统在消息缓存结构方面的优化设计
要想有效的扩展嵌入式通信系统的网络容量，可以利用交换机来将之前的设备进行替换，因为交换机的作用是能够将消息有效的传递给所需要此消息的分析，能够支持多个分支上CPU节点消息的同步传输，从而使嵌入式通信系统的网络得到提升，提高其宽速度。当然，要保证嵌入式通信系统的交换机与通信系统整体的总线保持一致，且保证其处于电路交换模式，只有这样才能够使其满足嵌入式通信系统的要求，发挥更大的作用。在对嵌入式通信系统的交换机进行配置时，应使其输入端口以及输出端口的连接方式不相一致，以此来对使消息能够准确的判定出输出的路径，由于此系统中的各个时间槽中都包括相应的报文，所以就需要依据时间槽内报文的不同对交换机的连接方式进行重新配置，将其更换成没有延迟、没有缓冲的嵌入式通信系统的交换机，从而使嵌入式通信系统的交换结构得到合理有效的优化，延展其网络容量，保证系统能够快速有效的运行。
3.2对嵌入式通信系统HSRN负载进行均衡优化设计
为了能够保证嵌入式通信系统在运行过程中的负载均衡，我们可以对其HSRN的不同分支的负载进行均衡化的优化设计，以此来对通信网络进行优化，并利用交换机对通信网络进行分割。这样就能够在不同分支负载均衡性相差较小的条件下，来对嵌入式通信系统网络的可扩展性进行提升。在对负载的均衡性进行设计后，当电子系统中的软件升级时，就会使嵌入式通信系统的数据量发生增多现象，就会使各个分支之间存在较大的扩展量，以便能够更加便捷的实现对系统的升级与扩展。嵌入式通信系统HSRN在结构上进行了突破和优化，利用消息缓存机构来实现系统容量的扩增，以满足系统的需求。主要实现的方式为我们在交换机中设置的缓存队列可以对一些跨分支的消息作用，从而减少约束关系，这样就能够相对的提高嵌入式通信系统消息的准确性和可调度性，自然信息的容纳量也会随之升高，最终实现对网络通信运用效率的提高。
4.总结
嵌入式通信系统在我们社会中各个领域的应用都十分广泛，随着时代的不断进步也要求通信系统的进步，所以就需要对自身的性能、功能等多方面进行全面的优化和设计，尽管在应用中存在网络容量小和负载不均衡的问题，但通过对其设备的更换以及对嵌入式通信系统的优化设计，也对两问题进行了处理。
参考文献
[1]陈沐良.嵌入式系统软件能耗分析技术的研究[J].电子技术与软件工程,2015,(14).
[2]姜忠龙.嵌入式系统可信软件栈自动化测试研究[J].计算机与数字工程,2013(02).
浅谈嵌入式系统论文 篇7
摘要：文章通分析计算机专业《嵌入式系统》教学，从系统教学的课程设置、师资队伍发展、教学结构和人才培养四个角度加强分析，探索嵌入式系统教学模式相关思路。
关键词：嵌入式系统；教学模式；计算机专业
对于嵌入式系统来说，应用是它的核心，计算机技术是它的基础。如果应用系统对计算机的型号有严格要求，才适用于嵌入式系统。由于嵌入式系统所占空间较小，有很强的功能，并且运用起来较为方便，所以现在已经被应用到多个领域。每一年，全球嵌入式系统可以带来一万亿多美元的产值。由于市场对于嵌入式系统人才的高需求，所以越来越多的高校加大对于这一专业人才培养。另外，很多高校中的电子专业和通信工程专业都加大对于嵌入式系统课程的研究。文章通过分析现在高校中对于嵌入式系统教学存在的问题，进一步分析加强嵌入式系统教学的相关措施。由于现在的高校对于嵌入式系统是探索阶段，所以主要存在以下问题。
1.计算机专业《嵌入式系统》教学存在问题
1.1缺少高质量的教材。通常情况下,由于嵌入式技术与行业背景联系密切，因此在选择课程时，高校必须考虑理论和实际应用有机结合，选择高质量的教材。通过选择高质量的教材，才能实现教学和实践有机结合，才不会使学生迷失在理论中。不过，通过近些年来的教学经验可以得知，因为技术发展速度越来越快，所以如果教材难以与时俱进，那么教学工作就难以和时代相适应，对学生产生一定的负面影响。
1.2内容深度不够。对于嵌入式系统来说，它是一门新兴技术，尽管现在很多高校开设对这门课程，但是由于师资力量不足，缺乏对相关教师的专业化培训，导致在一定时间内难以跟随时代变革，所以高校的嵌入式系统教学内容深度不足，教学质量不高。
1.3缺少实践性。对于嵌入式系统来说，它的实践性和应用性很强，在教学工作中，实践环节扮演着重要角色。举例来看，对于驱动程序设计和指令编程等环节，只有学生实践增多，才可以掌握知识，真正理解嵌入式系统。不过，对于很多学校来说，尽管开设嵌入式系统课程，但由于设备不足，导致工程和应用难以相结合，很难做出相关的课程设计和毕业设计，所以实践能力较差，难以激发学生学习兴趣。
2.计算机专业《嵌入式系统》教学的一些思考
对于嵌入式系统来说，它涉及的知识面宽泛，同时又极强的综合性，在社会上发展较快，学习难度高。事实上，对于任何专业来说，都有其自身特点，所以对于嵌入式系统来说，不能直接抄袭其它专业的教学体系，要切实根据本专业学生特征，分析课程的特点，制定适合自己的教学模式。在近几年，通过教学实践得知，在计算机开设嵌入式系统课程时，如果想实现良好的教学效果，就要解决以下几个问题：第一，在选择芯片时。是选择ARM芯片或是其它芯片；第二，在选择系统时，要选择嵌入式Linux操作系统还是其它操作系统；第三，在选择处理器时，是选择ARM7还是ARM9。
3.计算机专业《嵌入式系统》教学措施
综合来看，在对于嵌入式系统进行教学时，不仅要关注课堂教学的实际效果，还要通过多样化的手段进行辅助，以此来提高教学效果。
3.1建立开放实验室。通过购买ARM7和ARM9的《嵌入式系统》教学实验设备，实现实验室的组建。对于计算机专业《嵌入式系统》教学中，要设置两个实验层次，第一是基础性实验，第二是综合性实验。对于基础实验来说，通过实验使学生对于嵌入式软件和硬件有基本了解，掌握其开发流程与基本环境，实现基本程序开发。而对于综合应用实验来说，为了让学生对于所学知识展开运用，就要依据一定的题目，自主设计相关应用程序。对于实验室来说，实行全天开放，学生可以通过课余时间加强研究，推动课程时间教学有效实施。
3.2充分利用课程设计和毕业设计课程。在嵌入式系统的教学工作里，设计和毕业设计占据重要角色。因为程序设计周期较长，所以要通过课题探讨，使学生完成课题。而在这期间，学生一方面要进行软件设计，还要进行软件编程，同时还要兼顾电路设计，进行硬件和软件的调适。这样一来，学生的知识和实践有机结合，既培养了学生的思考探究能力，又提高了实践能力，最终实现课程建设的目的。
3.3成立兴趣小组.对于学生自身来说。要充分按照兴趣爱好，进行嵌入式系统兴趣小组组建。通过小组组建，充分利用实验设施进行小组课题研究，使学生一方面可以更深入的研究嵌入式系统，另一方面还提高了合作意识，进一步培养学生的创新意识和科研能力，实现同学间的交流与合作，把实践和知识有机结合。对于指导老师来说，他们要定期进行专题讨论，推动学生嵌入式系统研究的知识面拓宽，提高教学质量。
3.4计算机专业《嵌入式系统》师资团队建设。对于嵌入式系统来说，它是一门新兴学科，所以必须加大对于师资力量建设的关注。通过实践经验的提高，加强学习交流，以此来建立高水平嵌入式系统教学队伍。一方面，教师要有理论经验，另一方面还要有实践经验。对于高校来说，要重视嵌入式系统教师的培养，加大投入来实现培养。另外，对于嵌入式系统教师来说，要加大培训力度，进行师资队伍建设。充分利用好寒暑假等空闲时间，实现到相关企业的项目开发，增加实践经验。只有这样，教师的教学工作才能与时俱进，实现新知识和技术的引入，提高师资水平的同时，实现课堂教学效果的提高。通过开展学术交流，利用讲座的形式进行专题研究，实现学校和学习之间的合作交流，加强师资对于建设，实现合作中的共同提高。
3.5以学生为主导,开展“项目化”教学和开辟“学习论坛”。对于嵌入式系统来说，由于其自身的特殊性，所以要实现生产和实践有机结合。另外，对于学院来说，必须按照人才培养需要，实现有目的的教学。在教学方式上，要改变传统教学模式，通过项目化教学实现教学方法的改变，将重心转移到学生身上去，实现从课本教学到项目教学的转化，实现由关注课堂教学变成关注实践经验。另外，在开展项目化教学时，要充分认识学生的重要地位，发挥学生的主观能动性，实施参与式教学以提高其学习积极性。对于学院来说，必须加大对于实践能力的重视力度，实现对学生的强化训练，使老师发挥辅助作用。对于嵌入式系统的老师来说，必须有进行项目开发的经验，有强大的知识基础，引导学生独立思考的同时进行指导。在进行实际的工程实训时，通过成立项目小组的方式实现深度合作，形成别具一格的研发小组，在每个小组中要项目经理，实现人员调配和课题研究工作。另外，研发小组要自主设计和分析，在遇到技术上的难题时，要通过网络、图书馆等方式自行解决。
4.结论
在计算机专业里，嵌入式系统发展较晚，发展较快。由于高校的计算机专业里嵌入式系统发展较晚，所以必须通过实践的方式加强对师资力量建设。另外，通过小组学习和实验室的结合，实现教学水平的提高。只有通过多方努力，才可以建设计算机专业的嵌入式系统人才，为社会发展培养人才。
浅谈嵌入式系统论文 篇8
摘 要：近年来，信息技术和计算机技术的发展越来越快，已经广泛应用在社会生产的各个领域，嵌入式系统是信息处理技术和计算机技术相结合的产物，基于ARM嵌入式软硬件系统有系统精炼简洁、针对性强、功能强大、程序质量高、系统可靠性强等特点，下面就基于ARM的嵌入式软硬件系统设计进行分析。
关键词：ARM;嵌入式软硬件系统;设计
随着计算机技术和信息处理技术的飞速发展，嵌入式软硬件系统在社会各个领域的应用越来越广泛。基于ARM的嵌入式软硬件系统是一种比较特殊的计算机系统，具有系统精炼简洁、针对性强、功能强大、程序质量高、系统可靠性强等特点，能极大的提高系统处理效率。
1 .基于ARM嵌入式软硬件系统的理论概述
1.1 ARM架构
ARM是一种精简的指令集机器，基于ARM架构的产品具有功耗小、质量优越、价格低廉的特点，如RISC处理器，在教育多媒体、嵌入式控制、DSP等领域中有十分广泛的应用。基于ARM体系结构的32位嵌入式RISC微处理器结构具有良好的节能效果，特别适合移动通讯领域设计。
1.2 嵌入式系统
嵌入式系统主要由输入软件、处理器、存储器、输出软件等构成，其中处理器是嵌入式系统的关键部位，目前，全球共有上千种嵌入式处理器，并且每种处理器都有自身的优势及不足。对嵌入式系统而言，处理器的关键特性是性能高、能耗小、成本低;存储器是嵌入式系统的另一大重要部分，其稳定性及容量大小对嵌入式系统的正常运行有很大的影响，因此，在进行嵌入式系统设计时，要选择与嵌入式系统处理器相匹配的存储器，从而确保嵌入式系统的正常运行。
2 .基于ARM的嵌入式软硬件系统设计
在嵌入式系统中，系统硬件是系统软件和程序运行、操作的基础，只有确保硬件设计的合理性，才能为嵌入式系统的正常运行提供保障，下面就嵌入式系统硬件设计及软件设计进行分析。
2.1 硬件设计
2.1.1 处理器设计
ARM嵌入式处理器具有体积小、消耗资源少、质量好等特点，因此，在各种网络产品以及数字产品中有十分广泛的应用。处理器是嵌入式系统正常运行的关键部分，在进行嵌入式系统出处理器设计时，必须确保其综合性能以及质量符合相关规定，并且要将处理器冗余部分去除，从而有效地提高系统的运行性能。
2.1.2 外围接口设计
在进行嵌入式处理系统硬件设计时，要选择合理的器件，确保各个器件之间的良好连接，为各器件之间的良好配合提供保障，提高系统硬件的有效性。在进行嵌入式系统外围接口设计时，要保证外围接口的灵活多变，并且外围接口要符合嵌入式系统小型化的特点，只有这样才能为系统的灵活性、稳定性、可靠性提供保障。对于嵌入式系统，要实现外围接口和处理器之间的无缝连接，并简化外围电路，这样不仅能减小整个系统的体积，还能有效地降低系统的设计成本。
2.1.3 针对性设计
在进行嵌入式系统设计时，需要根据项目的实际情况以及用户的实际需求进行，因此，整个设计过程要针对其设计目标开展，只有这样才能为嵌入式系统的设计提供指导。由于系统设计是一个长期性工作，因此，在设计过程中，设计人员要对软件更新、系统升级等因素进行充分考虑，并在针对性设计前，对相应的程序进行仿真运行，在不断调试中，确保嵌入式系统能满足用户的需求。
2.2 嵌入指纹识别模块及软件设计
在嵌入式系统设计过程中，要在硬件设计的基础上，通过串口嵌入指纹识别模块，从而为系统的正常通信提供保障。选用的指纹识别模块需要具有良好的光学传感功能，如Flash芯片、DSP处理器等，指纹识别模块的主要功能有指纹图像处理、模板匹配、模板提取、模板保持、指纹搜索等。嵌入式系统程序主要由管理和通讯两大部分组成，以指纹识别模块的相关协议为主，对其进行编写，不仅能接收、校验相关数据，还能在数据库中添加用户信息。通过LCD液晶显示和键盘，能对现场情况进行直接控制，从而确保系统的持续运行。
2.3 嵌入式系统的软、硬件协同设计
在进行嵌入式系统设计时，需要对系统的硬件、软件进行详细的分析和设计，一般情况下，在设计过程中，需要将系统的硬件和软件看成一个整体，但在初期设计过程中，需要对系统的硬件功能和软件功能进行详细的划分，并将其相应功能区域固定好，这样才能确保嵌入式系统硬件和软件的良好组合，才能充分发挥整个系统的功效。在这个过程中，还需要进行嵌入式系统的硬件和软件的协同设计，从而确保系统硬件和软件获得最佳效益。
3. 结 语
嵌入式系统设计一项复杂的工程，基于ARM嵌入式系统的软硬件设计和整个系统的设计有很大的关联，随着信息技术的持续发展，嵌入式系统结构的应用将会越来越广泛，因此，做好嵌入式系统的设计工作是十分重要的。
参考文献
[1]李登科.基于ARM的嵌入式系统硬件设计探究[J].中国电子商务,2011(3):259.
[2]刘芳宇.基于ARM嵌入式
浅谈嵌入式系统论文 篇9
摘要：随着CPU的性能的不断提升，处理速度越来越快，运算能力不断增强，在许多嵌入式系统的开发中逐渐出现了软外设（Software Peripherals）。所谓软外设是指以软件编程为手段，模拟CPU的外围设备的功能，真正达到以软代硬的目的。软外设的出现给产品的开发带来了极大的灵活性，不但使系统体积变得更小，而且使系统的升级换代变得更为方便，从而真正实现SOC。
本文介绍软外设的设计思想以及在开发过程中应注意的事项，并结合一个嵌入式系统，分析软外设对系统的影响以及如何使设计合理化。
关键词：嵌入式系统 UART Software Peripherals
一、介绍
应该说软外设并不是一个新思想，从计算机发明以来，电子系统设计人员一直试图尽可能多地用软件编程来代替实际电路，通过这种方式把外设嵌入进系统。但由于CPU速度、计算能力有限，以及内存技术的发展不够成熟，从而束缚了软外设的发展。
近年来，随着电子技术的发展，越来越多的处理器厂家在处理器的设计中加大了对软外设的支持，象ARM公司宣称他们的32、64位RISC处理器已经能用软件实现更多更强的功能，指令集也更为丰富，甚至包括DSP方面的许多功能现在已经能够在CPU上实现。Motorola公司已经开发出基于SM56PCI接口的用纯软件实现的调制解调器。这些都说明电路设计已经进入了一个崭新的时期。
目前，电子设计中把外设嵌入进系统的方法主要有两种。方法Ⅰ是采用标准的微处理器＋一块辅助芯片，辅助芯片可以是FPGA或CPLD等可编程逻辑芯片；方法Ⅱ是采用基本的CPU内核＋附加逻辑单元，这些可以在一块高密度可编程逻辑芯片上实现，CPU内核往往为Altera和Xilinx等FPGA生产厂家提供的软件模块。以上两种方法都需要开发人员熟悉硬件描述语言，但在实际应用中CPU内核以及各种IP核的使用的往往要得到产权许可，而且可编程逻辑芯片体积大，价格昂贵，故在一些便携式装置的研制中不便采用。
软外设的设计通常是采用标准的微处理器，在满足系统稳定和系统负荷允许的条件下，设计中尽可能多地采用可配置的软件模块，用这些可配置的软件模块来实现某种外设的功能。并且可以配置、升级、重组，从而完成特定的功能。应该说明的是，并不是所有外设的功能都能完全由软件实现，这种设计方法的目的是在系统允许的条件下尽量“以软代硬”，以尽可能少的硬件开销取得最佳的性能比。
二、系统要求
下面给出具有软外设的嵌入式系统结构图。
下面给出对嵌入式系统的要求：
（1）高性能CPU内核。软外设的必须以高性能CPU内核为支持，只有采用高性能CPU内核，系统的频率才能得以提高，软外设和CPU之间才能高速传送数据，软外设才能得以高速运行而对系统整体工作不会有太多影响。建议采用带有流水线、32位以上RISC核的CPU。
（2）快速的中断响应。软外设均采用中断方式向CPU提出服务请求。可以在片上存储器与内部总线之间增加寄存器组来减少系统的中断响应时间。
（3）附加硬件模块。正如前面所提，系统有些特性是不能由软件实现的，象定时器、中断控制器。另外在信号处理中由于A/D、D/A转换如果用软件实现对系统开销太大，由硬件实现较好。
（4）快速、足够的存储器和高性能的运算单元。
三、软外设的算法设计
由于软外设要求实时性强，有时需要和别的应用程序并行执行，在设计时可以把软外设看作等待服务的任务，协调、安排好这些任务非常重要，根据任务的确定性可以把实时系统的进程调度策略划分为两类：一类是静态的，主要负责预先知道发生时间的任务；要求按进度准点完成的任务；要求固定时间发生的任务。对这类调度策略可以采用Round－robin算法或间隔算法（见3）。另外一类是动态进程调度策略，负责那些不能预测何时发生任务；不知执行周期有多长的任务。这是一些具有临时性的任务，比如含有条件循环的任务（不知何时满足条件）。以上两种策略分别适用于不同的情况，在一个复杂的系统中，往往存在几个要求并行执行的软外设，进程的调度对任务的同步和系统的优化非常重要。
另外为了设计的可移植性和简便，要进行模块化和层次化设计，复杂的软外设可以看作由几个具有层次的简单的模块构成。
四、性能分析
现以示出了一个嵌入式系统的框图，该系统采用Motorola公司生产的MCF5104型号CPU，接有三个软外设，分别为UART、LCD和键盘控制器。现在从工作速度和能量损耗方面以UART软外设为例，对软外设进行性能分析。
在UART实现程序中，共有16条汇编指令，假定每条指令需要一个时钟周期（即CPI＝1），没有奇偶校验功能。通过改变CPU主频（变化范围为30～100），计算执行的时间占有CPU时间的比率，分析UART软外设在不同波特率情况下对CPU的负担，计算过程如下：
假定CPU发送/接收一个字节的时间为t。UART软外设的CPU占有率为T，则
t=指令数×CPI＋中断响应周期×CPU主频－1。
T＝t×波特率。
结果如表1所示。
表1 UART的CPU占有率
Rate(bit/s)
MHz
19200
38400
57600
1152000
30
1.534%
3.070%
4.605%
9.215%
50
0.920%
1.843%
2.764%
5.530%
75
0.614%
1.227%
1.843%
3.687%
100
0.460%
0.921%
1.380%
2.764%
上表中的统计数据是在假定UART工作在全双工方式（FD）下，没有检错功能得到的，而系统绝大多数时间是工作在半双工方式（HD）下的，HD方式下该UART的CPU占有时间率要减少25％。如果加上奇偶校验功能，该软外设的CPU占有时间率在FD方式会增加11.45%，HD方式下增加7.60%。
由表1可知，CPU频率越高，软外设对系统的负担越小，另外随着UART的波特率增加，系统负担加重。建议软外设的运行占CPU时间不能超过20％，实验证明，软外设的CPU占有率不超过20％的情况下对系统来说是可以承受的。
接下来我们分析该软外设的能耗问题。图三示出了CPU在接有URAT软外设或URAT硬件的情况下在不同情况下的CPU消耗电流曲线。
上图表明：
1．随着波特率增加，UART软外设的能耗增加。
2．随着CPU主频增加，UART软外设的能耗增加。
3．波特率在小于70Kbit/s时UART软外设的能耗低于硬件外设，此时选用软外设可以降低能耗，即该软外设适合于数据量不是很大的场合（如语音通信）。在要求系统传输速率极快的情况下（如视频流传输），选用硬件实现较为合适。
五、结束语
本文系统地介绍了软外设的设计思想，并以一个软外设为例，分析了它的一些性能指标。软外设具有许多优点：如调试方便，系统可移植性强，能耗小，成本低。很适合在一些要求便携式、低能耗的场合应用。虽然也存在一些缺点，如速度慢，并行性差，但随着CPU相关技术的发展以及算法的完善，这些方面在一定程度上会得到改观。设计人员在设计时需要对硬件设计和软件设计进行折衷考虑。毕竟，软外设的出现给嵌入式系统设计提供了一种更为灵活的设计方案，给设计人员也提供了更多的选择余地，更广的设计空间。
浅谈嵌入式系统论文 篇10
摘要：嵌入式系统以计算机为基础，它跟传统的控制系统相比，具有专用性强、系统精简、高实时性等优点，是机电控制系统中的最佳选择。随着嵌入式系统的普及面越来越大，在机电控制系统中引用嵌入式系统已逐渐成为人们拓展嵌入式系统应用的重要方式，为机电控制系统中的硬件和软件平台的发展奠定了坚实的基础，嵌入式系统在机电控制中的广泛应用提高了企业的经济效益，同时也增强了企业之间的竞争力。文章针对嵌入式系统在机电控制中的应用进行分析。
关键词：机电控制;嵌入式系统;应用
简单来说，嵌入式系统是对计算机系统的补充和延伸，但实际上，由于其发展时间并不长，其本身还存在一定的问题，发展不够完善。工程师需要根据机电的功能要求设计芯片，通过这个芯片指导机电完成各种工作，以满足用户的各种需求。嵌入式系统对计算机的硬件要求比较低，可以在投入成本比较少的情况下，扩大嵌入式系统的应用，促进了嵌入式系统更好更快的发展。由于芯片体积比较小，将来各种机电将会越来越小，功能也越来越全面，在生产过程中也会得到更好的运用。
1.嵌入式系统的概述
嵌入式系统是一种完全嵌入受控器件的内部，为了特定的应用而专门设计的计算机系统，用来监视或者控制机器、工厂、装置等一些大规模设备。与计算机系统不同的是，嵌入式系统通常执行的是带有特定程序并且预先设定好的任务。由于嵌入式系统往往只针对一项特殊的任务，工程师能够对它进行简化，缩小体积、降低成本。嵌入式系统通常是大规模生产的，所以作为单个系统，它的成本比较低，为嵌入式系统大规模应用奠定了基础。作为嵌入式系统的基础的计算机系统，是嵌入式系统不可缺少的重要结构，同时也是嵌入式系统运行中涉及到的重要条件，而其中的运用模板不仅仅需要软件的支持，也需要硬件系统的高度配合，只有这样，才能对最后配置标准形成直接影响。如果能够将这两个部分进行改进，那么就有可能实现整体结构更完善的配置。嵌入式系统自身存在比较强的自拟功能，在它实际的运用过程中，计算机系统会在其中发挥很大的功能，从嵌入式系统运行环境的可靠性和功能消耗低的角度来说，这些为嵌入式系统提出了更高的要求。
2.嵌入式系统所具备的特点
嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心，以下四点是它所具备的特点：
①对实时的任务有比较可靠的支持能力，能同时完成多项任务并且中断响应时间比较短，从而能够做到内部的代码和实时内核心的执行时间缩短到最低的程度；
②储存区保护功能比较强。这是因为嵌入式系统的软件结构已经逐渐模块化，因此为了能够避免在软件模块之间发现错误的交叉，需要设计功能比较强大的存储区保护功能，同时也有利于诊断软件是否出现问题；
③嵌入式微处理器十分便于携带，并且能耗相对较低；
④嵌入式微处理器可以扩展处理器结构，以便能最快地开展出最高性能的满足应用的嵌入式微处理器。因此，在实际应用过程中，嵌入式系统能够拥有多任务的操作系统，因为它系统精简，所以在操作的时候不会有太复杂的操作过程，工作人员比较容易上手。技术人员将程序储存在芯片中，因为芯片集成技术的应用和普及能够给人们带来丰富的利润回报，它能够迎合了现如今信息技术部高速发展的特点，进一步在生产生活中被人们普及利用。
3.嵌入式系统需要的应用软件应用软件
一个设备的驱动程序在刚开发的时候，应按照一定顺序来启动，对硬件信息进行收集的时及寻找正确的访问方式的时，外部设备通过查询与中断等设定好的通讯程序对主体软件进行全方位查询，每一种应用情况都有相应的应用方式。通过对目标功能编写源代码来对相应的驱动程序进行软件的实时驱动。一般用嵌入式系统内核自带的PRINTKO函数对其输入相应的代码信息来进行调试，或在核内设置相应的驱动程序。当驱动程序加入到内核以后，便可以和内核一起进行程序编译，也可以利用动态的形式在运行状态下强行输入，在常规驱动软件之前，应仔细进行检查，使用软件来模拟驱动的过程，能及时找出源程序中存在的问题，并及时进行反复调试，有效减少在直接加载到实物上时出现问题的可能性。
4.结束语
嵌入式系统的应用在当今已成为研究和应用的热点，采用嵌入式系统的机电系统相较于传统的机电系统具有功耗低、体积小、性价比高、实用性强等优点。当前市场上的很多生产设备内都安装有内嵌的通讯系统，并且有能够被互联网访问的功能，这一技术为互联网将来远程遥控的发展打下了坚实的基础。嵌入式系统是在不同的软硬件上慢慢壮大的系统，随着嵌入式系统在生活中的广泛应用，逐渐形成了机电系统和嵌入式系统的共同发展的局面。通过对嵌入式系统的进一步研究，有利于研究和开发更完善的机电控制系统，为今后大规模工业化的发展打下了更加坚实的基础。更重要的是，它使人们的生活更加便利。总而言之，随着嵌入式系统的应用领域不断扩大，研究深度的不断提高，它在机电控制系统中的应用将会更加的有效化、规范化。另外，想要不断优化嵌入式发展系统，需要市场的正确导向，只有准确地把握市场动态，嵌入式系统的活力将会一直保持，迎来更好的发展。
参考文献：
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[3]牟海荣.嵌入式系统在机电控制中的应用[J].黑龙江科技信息,2013(32):28.
浅谈嵌入式系统论文 篇11
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。
2. 嵌入式系统教学改革的探索
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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