嵌入式系统和集成开发技术的应用

韦祖旺

摘要：嵌入系统开发已经趋于规范化，嵌入式系统的开发并不像在普通PC机上进行软件开发那样容易，它同样需要一个高度集成的开发平台，来降低开发的难度,只需要系统中的每个对象类的属性及其操作设置，自动搭建交叉编译环境，降低操作系统裁减和移植的难度，产生驱动程序的基本框架。开发人员只需要配置好各个模块的基本信息，将更多精力集中在系统的应用上。

关键词：嵌入式系统；集成开发技术；应用  

嵌入式系统和集成开发技术,将使产品具有集成度高、体积小、反应速度快、智能化、稳定性高及可靠性强等特点。嵌入式系统领域的先进技术，我们在发展嵌入式平台和集成技术方面，应大力发展关键性、共性化的嵌入式操作系统与嵌入式软件平台；围绕行业，聚焦行业，依托龙头企业，突出重点区域．建设面向领域的嵌入式软件平台系统．提升我国嵌入式操作系统厂商的整体实力．提升整机制造行业在嵌入式软件上的核心竞争力，促进嵌入式集成技术的快速发展，并期待着在各种行业的深入渗透。

一、嵌入式技术简介

嵌入式技术是应用专用的计算机系统作为装置或设备的一部分，面向用户、面向产品、面向应用的先进技术。利用嵌入式技术构建嵌入式系统，能有效地提高系统应用效率，去除系统冗余，更好地针对系统用户的具体需求提供理想的性能和功能，是一种技术密集、高度分散，充分融合了计算机技术、半导体技术、电子技术的知识集成系统。目前，大多数嵌入式系统都采用 32 位处理器，使得嵌入式系统的性能有了极大的提高，构建起了高度专业化的计算机系统，在实践应用中能提供较长的生命周期。同时，由于嵌入式系统的软件通常固化在只读存储器中，与通用计算机软件有很大的区别，需要更强的继承性和技术衔接性，因此整体发展更为稳定。随着嵌入式技术的发展，目前嵌入式系统在任务调度、同步机制、中断处理、信息传输等方面的性能都有了很大的提高，并具有强大的功能拓展能力，具有极高的适应性。

二、嵌入式软件的开发流程

与常见的PC和服务器软件不同，嵌入式软件主要是对设备内部各部分的运行进行协调，并不与设备使用者发生直接接触。PC和服务器软件的运行环境是标准化的，而嵌入式软件的运行环境随电子设备的不同而改变，必须针对不同的电子产品进行专门的设计、开发和优化。由于嵌入式Linux操作系统在嵌入式开发中占据了主流，基于嵌入式Linux操作系统的嵌入式软件开发流程如下：(1)获取硬件系统的信息：如选取的微处理器体系，Flash型号及其他外设的信息等；(2)建立交叉编译工具：一般的gcc工具都是针对x86体系的。为了能够生产目标板执行的代码必须建立交叉编译工具；(3)开发Bootloader：建立启动系统的主引导程序；(4)移植“nux内核：如基于Linux2.6内核移植；(5)开发一个根文件系统：如M的制作；(6)开发特定硬件的驱动程序：如LCD，Keypad等；(7)开发上层的应用程序：如QT GuI开发。对于开发过程的各个环节，有的提供了辅助的开发工具，有的需要完全依赖经验手工从底层开发，嵌入式软件开发依然停留在手工作坊式的方式，很难做到工程化管理，所设计的IDE将涵盖整个开发的各个重要环节，力求最大程度上降低开发难度，在集成化开发环境里完成主要工作。

三、嵌入式系统和集成开发技术的应用

1、嵌入式系统以计算机技术为基础。软、硬件可剪裁(可编程，可重构)的专用计算机系统。它是一个技术密集，资金密集，高度分散，不断创新的知识集成系统。嵌入式系统自其诞生以来已经经历了几十年的风风雨雨。特别是进入90年代以来，以计算机技术、通信技术和软件技术为核心的信息技术取得了更加迅猛的发展．嵌入式平台和集成技术开发在人们的印象中多应用在工业控制领域以及智能机器人，但随着移动通讯以及智能家电、网络家电的发展，嵌入式平台和集成技术开发的应用越来越广，各种装备与设备上嵌入式计算与系统的广泛应用大大地推动了行业的渗透性应用。同时带来的巨大经济利益将吸引更多的厂商投入其中，随着这个领域的发展，对移动应用软件开发人员的需要将超过目前的WEB程序员。这就给个人带来很大的机会。而与此同时技术上的进步将使移动应用软件的开发变得更加容易。所谓无限商机，尽在眼前。

2、嵌入式系统技术。作为软件业界的巨头微软当仁不让，以疾风之势大规模的投入到嵌入式和集成开发技术的研发之中。微软认为在嵌入式系统方面其工作的核心和基础就是为嵌入式设备制造商建立优质设备提供所需的嵌入式开发平台，这些设备覆盖了从简单的数据采集工具到全功能Web终端的各种嵌入式智能设备。于是嵌入式系统被描述为：“以应用为中心、软件硬件可裁剪的、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格综合性要求的专用计算机系统”，由嵌入式硬件和嵌入式软件两部分组成。硬件是支撑，软件是灵魂，几乎所有的嵌入式产品中都需要嵌入式软件来提供灵活多样、而且应用特制的功能。由于嵌入式系统应用广泛．嵌入式软件在整个软件产业中占据了重要地位，并受到世界各国的广泛关注；如今已成为信息产业中最为耀眼的“明星”之一。计算无所不在，嵌入式设备将以各种形态分布在人类的生存环境中，提供更加人性化、自然化的服务。互联网的“深度”联网和普适计算“纵向”普及所带来的计算挑战，将推动嵌入式软件技术向“纵深”发展，催生了新型嵌入式软件技术。近十年来，嵌入式操作系统得到飞速的发展，微处理器从8位到16位、32位甚至64位，从支持单一品种的CPU芯片到支持多品种的，从单一内核到除了内核外还提供其他功能模块，如文件系统，TCMP网络系统，窗口图形系统等；并形成包括嵌入式操作系统、中间平台软件在内嵌入式软件体系。硬件技术的进步，推动了嵌入式系统软件向运行速度更快、支持功能更强、应用开发更便捷的方向不断发展。

3、行业性开放系统正日趋流行。统一的行业标准具有开放、设计技术共享、软硬件重用、构件兼容、维护方便和合作生产的特点。是增强行业性产品竞争能力的有效手段。嵌入式操作系统本身正走向开放化、标准化；Linux正逐渐成为嵌入式操作系统的主流；J2ME技术也将对嵌入式软件的发展产生深远影响。目前自由软件技术备受青睐，并对软件技术的发展产生了巨大的推动作用。这为我国加快发展嵌入式软件技术提供了极好机遇和条件。实践证明，仅靠设计者的经验是远远不够的。应该借助于计算机的帮助，充分利用计算机的优势和潜能。因此，必须开发实用的强有力的集成开发环境。目前，已有一些产品IDE陆续上市，但它们都有各自的局限性，还不能满足目前嵌入式系统开发者的需要。应该尽快开发功能齐全、性能完善的产品。IDE传统的设计方法在过去几十年内，电子系统的设计方法经历了很大的变化，但无论是自上向下设计，还是模块化设(Top—Down)计，都是一种重复试验方法，这种设计方法存在的主要问题是：软件、硬件独立设计。使系统中的一些潜在优势不能充分发挥，系统资源不能充分利用，系统体积庞大，速度慢，造价高。软硬件协同设计为了克服传统设计方法存在的问题，近年来人们提出了软硬件协同设计，使得能够在设计开发过程的早期发现问题，并及早解决，从而避免在设计开发的后期反复修改系统以提高系统设计的效率。

由分析可知，一个IDE优秀的产品，不仅要功能全面。而且还应该具有通用IDE性、开放性、可靠性等特点。一个产品如果能够具有功能齐全、通用开放、性能IDE可靠等特点。它一定会成为倍受用户欢迎的流行产品。这也是未来嵌入式系统集成开发环境发展的方向。

参考文献：

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［2］郭雯雯．嵌入式 Linux 操作系统通信管理机的设计研究［J］．电子技术与软件工程，2019（10）.

［3］郭兵，熊光泽.嵌入式应用软件集成开发环境的比较与分析计算机应用2019.

［4］肖永泉，马小平.实时嵌入式系统集成开发环境研究与设计微机发展2018.02