- 相關(guān)推薦
嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)
嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)
摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)在日常生活與工作中的作用越來越大，信息技術(shù)的發(fā)展日益迅速。
嵌入式計算機系統(tǒng)作為當今信息技術(shù)的核心部分，對我國的各行各業(yè)產(chǎn)生了深遠影響。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)嵌入式開發(fā)就是對于除了電腦之外的所有電子設(shè)備上操作系統(tǒng)的開發(fā)，開發(fā)對象有手機，掌上電腦，機電系統(tǒng)等。
嵌入式計算機系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，則是嵌入式計算機系統(tǒng)開發(fā)的核心環(huán)節(jié)。
更高的應(yīng)用需求，對嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)提出了更高的要求。
與此同時，嵌入式系統(tǒng)本身的升級，也使得嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)面臨更大的挑戰(zhàn)。
本文主要分析了嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)為更好的適應(yīng)和滿足市場，而需要面對的諸多挑戰(zhàn)。
關(guān)鍵詞：嵌入式;設(shè)計技術(shù);挑戰(zhàn);市場;性能
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
嵌入式計算機系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)有著本質(zhì)上的不同，嵌入式計算機系統(tǒng)在很多情況下需要考慮的是為其產(chǎn)品性能，生命周期和商業(yè)驅(qū)動做優(yōu)化，而不是努力提高其最大計算吞吐量。
對于一個有市場適應(yīng)能力的嵌入式計算機系統(tǒng)來說，產(chǎn)品的成功與否更重要的是其在性價比上的優(yōu)勢。
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。
嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場，具有較長的生命周期。
由于嵌入式計算機系統(tǒng)自身功能和具體應(yīng)用環(huán)境的限制，其在設(shè)計技術(shù)上會面臨如下兩個方面的挑戰(zhàn)：
1 系統(tǒng)自身發(fā)展升級挑戰(zhàn)
應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大和用戶要求的逐漸提高推動了嵌入式計算機系統(tǒng)功能的升級，而在升級過程中，嵌入式計算機系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)作為系統(tǒng)開發(fā)的核心環(huán)節(jié)，無法避免的要面對來自整個系統(tǒng)的全面挑戰(zhàn)。
1.1 單片機向多模塊組合轉(zhuǎn)變
隨著用戶對備選方案數(shù)量要求的提高，嵌入式系統(tǒng)從過去單一的單片機應(yīng)用模式，轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛱峁└嗖煌瑢哟畏桨傅亩鄻踊Ｊ健?/p>
通過重用和組合IP核構(gòu)件技術(shù)實現(xiàn)的片上SoC系統(tǒng)，是目前嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的最高形式。
通過利用FPGA和IP模塊進行功能組合PSoC/SOPC設(shè)計，徹底改變了過去單片機從底層全權(quán)包攬的單一設(shè)計局面。
1.2 對設(shè)計技術(shù)的要求更高
經(jīng)過幾年發(fā)展，目前高端嵌入式系統(tǒng)都是建立在RTOS基礎(chǔ)之上的，所以很多非計算機專業(yè)技術(shù)人員就要學(xué)習(xí)全新的RTOS技術(shù)。
這無疑是一次設(shè)計技術(shù)的重頭再來，需要設(shè)計人員做到從觀念認識到設(shè)計技術(shù)的一次徹底轉(zhuǎn)變。
1.3 運用新開發(fā)工具進行系統(tǒng)開發(fā)
嵌入式設(shè)計從8/16位轉(zhuǎn)向功能更強大的32位MCU，升級之后，開發(fā)工具的投入就成為了系統(tǒng)開發(fā)過程中最大的障礙。
升級之后的開發(fā)環(huán)境不僅加大了系統(tǒng)投資數(shù)目，對其使用的技術(shù)有了更高要求，其開發(fā)工具較之前也有了更復(fù)雜的變化。
使用新系統(tǒng)進行開發(fā)時，如何正確選擇處理器架構(gòu)、評估嵌入式操作系統(tǒng)，以及使用陌生的開發(fā)工具，都是一個新的挑戰(zhàn)。
1.4 多種技術(shù)協(xié)同設(shè)計
嵌入式系統(tǒng)對軟硬件的協(xié)同配合有著超高的要求，所以在設(shè)計過程中，軟硬件設(shè)計的同步與集成是主要問題。
由于技術(shù)細節(jié)處的不斷增加，控制軟硬件一致性與正確性需要消耗極大的時間。
目前業(yè)界已經(jīng)開發(fā)Polis、CosYma及Chinook等多種方法和工具來支持集成式軟硬件的協(xié)同設(shè)計。
這使得系統(tǒng)可以跨越硬件和軟件平臺復(fù)用，并支持設(shè)計空間探索。
是一種統(tǒng)一軟硬件的開發(fā)方法。
2 應(yīng)對市場的重點性能挑戰(zhàn)
嵌入式計算機系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)在滿足用戶多樣性需求和自身不斷升級方面的提升與完善是信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，但是其最根本的基礎(chǔ)性能提高則是市場判定該系統(tǒng)是否卓越，亙古不變的標準。
在設(shè)計過程中，基礎(chǔ)性能設(shè)計的重點如下：
2.1 操作實時響應(yīng)
嵌入式計算機系統(tǒng)嵌入到對象系統(tǒng)中的計算機應(yīng)用系統(tǒng)，嵌入系統(tǒng)在運行時不僅要求得到正確的結(jié)果，更要滿足時間交互過程的響應(yīng)要求。
在設(shè)計過程中，有時需要要求設(shè)計技術(shù)按照軟件運行最壞情況下的時間進行預(yù)留，因為軟件運行耗費的時間會立刻增加系統(tǒng)響應(yīng)的時間，致使系統(tǒng)不能滿足嵌入對象系統(tǒng)提出的響應(yīng)時間。
“信號處理系統(tǒng)”、“緊急任務(wù)處理系統(tǒng)”就是典型的實時性要求很強的系統(tǒng)。
2.2 嵌入系統(tǒng)安全性
嵌入式計算機系統(tǒng)通常應(yīng)用于安全性很高的情況下，這就要求設(shè)計技術(shù)能夠保證系統(tǒng)極高的安全性能和可靠性能。
(1)可靠性能。
嵌入式計算機系統(tǒng)的可靠性是衡量其設(shè)計技術(shù)的重要標準，它要求設(shè)計技術(shù)滿足增長系統(tǒng)生命周期，拓寬系統(tǒng)適用范圍，減少系統(tǒng)中的錯誤，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至要降低嵌入式系統(tǒng)的維護費用。
為滿足如上諸多要求，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)應(yīng)該從工作溫度，抗震動，抗電磁干擾，抗輻射等方面著手進行全面加強。
(2)可用性能。
嵌入式計算機系統(tǒng)為達到提供預(yù)期的功能要求提高系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)設(shè)計時，通常需要采用故障避免、故障檢測與故障容錯等設(shè)計技術(shù)。
(3)安全性能。
嵌入式計算機系統(tǒng)的安全性，要求系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)盡量使系統(tǒng)能夠無錯誤的完成預(yù)期功能，同時降低系統(tǒng)的危害程度，安全完成運行任務(wù)。
(4)保密性能。
保密性能在網(wǎng)絡(luò)嵌入式計算機系統(tǒng)中尤為重要。
通過現(xiàn)有的保密技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全措施基本可以保證數(shù)據(jù)的安全，但也無法做到完全保證。
這就需要我們通過系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)加入入侵檢測模塊來提升嵌入系統(tǒng)的保密性。
使入侵模塊成為整個系統(tǒng)的最后防線，在系統(tǒng)遭受威脅或被攻擊后，通過分析攻擊行為，有效保護系統(tǒng)免受同樣攻擊。
通常在設(shè)計時，都是利用技術(shù)通過提高嵌入系統(tǒng)的抗入侵能力來提高保密性，在遭到入侵時，嵌入計算機系統(tǒng)能夠進行安全的現(xiàn)場重編程及提供重建保護等。
3 結(jié)語
互聯(lián)網(wǎng)在日常生活與工作中的作用越來越大，信息技術(shù)的發(fā)展日益迅速。
嵌入式計算機系統(tǒng)作為當今信息技術(shù)的核心部分，對我國的各行各業(yè)產(chǎn)生了深遠影響。
嵌入式計算機系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，則是嵌入式計算機系統(tǒng)開發(fā)的核心環(huán)節(jié)。
更高的應(yīng)用需求，對嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)提出了更高的要求。
與此同時，嵌入式系統(tǒng)本身的升級，也使得嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)面臨更大的挑戰(zhàn)。
本文通過以上對嵌入式計算機系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的幾點分析，主要分析了嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)為更好的適應(yīng)和滿足市場，而需要面對的諸多挑戰(zhàn)。
可以看出，嵌入式計算機系統(tǒng)在市場上的需求日益增大，用戶的要求也在向多樣化和高標準的趨勢發(fā)展。
這就要求系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，一方面要不斷與時俱進熟練掌握新升級技術(shù)，來適應(yīng)市場滿足多樣化需求;另一方面要保證系統(tǒng)基本的實時性與安全性。
只有這樣抓牢基礎(chǔ)，不斷提高才能在當今的信息化社會中站穩(wěn)腳跟，不會被市場淘汰。
參考文獻：
[1]劉洪濤，孫天澤.嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)計[J].21世紀高等學(xué)校計算機規(guī)劃教材，2009，1：12-13.
[2]馮立杰，傅民倉，李文波.多CPU嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，6：33-34.
[3]張濤.嵌入式計算機系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[J].中國計算機報，2000，7：D10.
[4]徐敏，林瑞金，關(guān)健生.嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革與實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，3：21-22.
[5]陳文智，王總輝.嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計[J].計算機工程與應(yīng)用，2011.5：49-62.
【嵌入式計算機系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)】相關(guān)文章：
計算機輔助質(zhì)量設(shè)計系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)10-26
嵌入式計算機工程化設(shè)計分析論文10-08
基于Web技術(shù)的計算機輔助系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用研究10-26
面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計技術(shù)在金融信息系統(tǒng)的應(yīng)用論文10-12
煉化企業(yè)工藝技術(shù)管理系統(tǒng)設(shè)計分析論文10-09
系統(tǒng)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計教案10-08
探析技術(shù)集成的校園公共自行車管理系統(tǒng)的設(shè)計思路論文10-08
標識系統(tǒng)設(shè)計合同04-17
標識系統(tǒng)設(shè)計合同10-28