基于ARM的嵌入式系統(tǒng)硬件設計研究

白文哲

摘 要：本文主要介紹了嵌入式系統(tǒng)的原理、特點，在此基礎上，針對基于ARM嵌入式的系統(tǒng)進行整體設計以及內容設計，為以后的發(fā)展進行了具體分析。

關鍵詞：ARM；嵌入式；系統(tǒng)；硬件設計

隨著互聯網技術的迅猛發(fā)展，對各個產業(yè)都產生了深遠的影響。尤其是對現代化通訊技術的影響更是深遠。嵌入式系統(tǒng)在信息技術處理得到了很好的應用，并在通信技術上取得了長足發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)越來越引起業(yè)內的關注，使專家學者對其進行深入的研究，它的重要性慢慢的讓更多的人所認識，并逐漸引起關注。在今后一段時間內，其功能會越來越豐富，實用性也會越來越強，最終發(fā)展成為以數字為導向的技術，數據處理、數據管理、數據等系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)隨著計算機技術的發(fā)展而演變出來的，它的核心是圍繞計算機技術基礎展開的，應用才是最核心的內容，系統(tǒng)的硬件有可裁剪性，系統(tǒng)的軟件也有其可裁剪性，可以滿足專用計算機系統(tǒng)的要求，進而其功能、成本、功能以及體積等方面的要求也就自然而然的得到了滿足。嵌入式系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢是什么呢？這也是很多研究者深入挖掘的一個問題，它的人性化設計使其最大的特點，一切都是從用戶的現實需求出發(fā)，裁剪對系統(tǒng)的硬件及軟件發(fā)揮著重要的作用，在滿足條件的基礎上，有效的提升集成度，對今后發(fā)展系統(tǒng)的智能化、網絡化有著很大的意義。

一、嵌入式系統(tǒng)原理綜述

基于ARM視域下的嵌入式系統(tǒng)有其自身的獨特性，它以計算機系統(tǒng)為依托，開發(fā)相應的特色的功能，滿足市場的需要，嵌入式系統(tǒng)的構成是有很多的因素構成的，它基本上包含軟硬件兩個部分，硬件包括硬件系統(tǒng)設備平臺，軟件包括ARM操作系統(tǒng)以及嵌入式的應用軟件。嵌入式的系統(tǒng)不是一個孤立硬件或軟件的系統(tǒng)，它能夠集硬件與軟件為一體，并且在雙方互不干擾的情況下獨立完成工作的效果，與其他系統(tǒng)的相關的硬件系統(tǒng)尤其相似性，如硬件系統(tǒng)中有的設備平臺，這與一般的計算機處理器有著同樣的功效，儲存器和處理器這兩種輸入和輸出的設備在ARM系統(tǒng)與一般的計算機系統(tǒng)都是有的，這些共同構成了嵌入式系統(tǒng)的基本硬件。

基于ARM的嵌入式系統(tǒng)在實際應用中與一般的計算機系統(tǒng)也有其不同之處，它的容量和信息儲存處理非常的簡單，摒棄了之前繁雜的計算，最后也不能有效的進行輸出。嵌入式的操作系統(tǒng)是先進的系統(tǒng)，在系統(tǒng)信息處理中占據主體地位，嵌入式系統(tǒng)的信息處理的主要方向是什么，功能調整控制的主要方向是什么，嵌入式系統(tǒng)操縱進入了人們的眼簾，并能展示出來其有效性。嵌入式的操作系統(tǒng)是以嵌入式的系統(tǒng)軟件為核心，并進行相應的處理，最終實現嵌入式系統(tǒng)應用，在一定程度上完善嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。

它有著以下兩個主要特點。（1）系統(tǒng)精簡。嵌入式的系統(tǒng)融合了先進的計算機技術，并吸取了電子行業(yè)的經驗，并將其現成的技術貫穿到了該系統(tǒng)里面，實現了揚長避短的效果，進而實現了前所未有的高效高能的集成系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在現有的市場中也形成了一個良性的發(fā)展模式，并采取兼收并包的措施，積極的建立起在相應的行業(yè)中，不斷吸收先進的經驗來完善自身。（2）針對性強。定向設計是最近這幾年流行的詞匯，這個詞在該領域也是有其深遠的意義。嵌入式系統(tǒng)其實就是定向設計，在使用上更具有針對性，也突出了其專業(yè)性。嵌入式系統(tǒng)以客戶的需求進行相應的定向設計與開發(fā)，當客戶的需求滿足的時候，必然會提升自身的性能，它在體量上就與以往的系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化，它的集成能力就是非常大的，有利于集成系統(tǒng)的豐富和發(fā)展。

二、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)硬件的整體設計與細節(jié)內容研究

對于數控系統(tǒng)的整體方案設計過程來說，該項設計內容不是孤立存在的，而是要從整體的數控系統(tǒng)出發(fā)，能夠符合整體數控操作系統(tǒng)的要求，把這個方案設計的更加完美，才能稱之為完善的設計方案。數控裝置實質我們要剖析清楚，把計算機技術的支撐做牢，搭建操作控制硬件平臺。在對傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)構造更新改造的基礎上，基于ARM的嵌入式數控系統(tǒng)硬件平臺就發(fā)生了很大的變化，其功能有了較大的改善，為實際生產工作帶來了諸多便利。

現階段，我國專家學者對于數控系統(tǒng)內容的探究一直在繼續(xù)，因其對社會生產實踐具有極大的研究價值。隨著電子計算機技術的應用，網絡信息技術的迅猛發(fā)展，嵌入式數控系統(tǒng)的硬件設計內容也在逐年更新換代，并進行了多次的改革，使得升級后的硬件系統(tǒng)發(fā)生了質的飛躍，更能夠符合現代工農業(yè)生產對技術領域的要求。

（一）處理器設置。基于ARM視域下的嵌入式系統(tǒng)硬件有其獨特性，尤其是在處理器上更是有著非同的反響，其自身特有的優(yōu)勢是很多處理器無法抗衡的，它的處理器有很多的優(yōu)點，不僅在體積上有其靈活性，在資源的消耗上也有它的獨特性，屬于低耗能的能源，同時還有較好的性能，保護系統(tǒng)也是獨一無二的。所以ARM的嵌入式處理器的優(yōu)勢是顯而易見的，它的應用性在網絡產品中運用得十分廣泛。處理器是硬件系統(tǒng)的大門，是非常重要的一個環(huán)節(jié)，它是系統(tǒng)運行的核心，針對處理器的設計要注重性能、質量以及保護，要摒棄繁雜的成分，不斷提升處理器的運用效率，從而實現整個系統(tǒng)的高效使用。

（二）外圍接口設置。嵌入式的硬件系統(tǒng)需要選擇合理的配件，各個硬件之間的連接和組合都要做到優(yōu)化，從而讓個配件之間的配合取得良好的效，能夠有效地提升運作質量和效率。外圍接口的設計要注重巧妙和靈活，盡量小化，要符合嵌入式的特點。通過設計較為精簡的外圍接口，可以有效地保證硬件系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和持續(xù)性。針對嵌入式系統(tǒng)最好的外圍接口設計要能夠完美地將處理器和接口連接在一起，達到無縫的效果。外圍的電路要盡量精簡，不僅能夠有效地節(jié)省成本，還能夠適當地壓縮硬件系統(tǒng)的體積。

（三）針對性設計?；贏RM的嵌入式硬件系統(tǒng)特點，要根據實際需求來進行設計，不同的用戶有著不同的需求，不同 的項目需要不同的設計需求。嵌入式系統(tǒng)設計為最關鍵，其他的各項設計都是起輔助作用，圍繞這個最關鍵的嵌入式系統(tǒng)展開并繼續(xù)的。因為嵌入式硬件系統(tǒng)有著自身的特點，它的使用周期長，所以要考慮系統(tǒng)軟件的設計，對硬件的升級也要有所考慮，從而實現整體系統(tǒng)的正常運營，并且合理的迎合實際需要。在正式的系統(tǒng)設計投入運用前，我們也要考慮相關的因素，需要調試現行試驗程序的配置，在有限的時間內進行必要的模擬運行，通過不斷的調試來不斷系統(tǒng)，進而滿足用戶和項目的實際需求，使其更好地為系統(tǒng)運行提供服務。

（四）軟硬件協作處理設計。嵌入式的硬件系統(tǒng)運行要有軟硬件的相互協作才能實現其最大的價值。該系統(tǒng)需要有對應的軟件來配套，硬件也不能馬虎，對硬件要進行周密的設計，在設計的基礎上進行詳細的分析。嵌入式在設計過程中需要軟件硬件的通力協作，剛開始的設計就要考慮到軟硬件的在某種程度上的劃分，根據某種程度上的劃分，對軟件硬件的功能用固定區(qū)域來進行限制，使部分的功能發(fā)揮最大的作用，進而實現整體效果的優(yōu)化，讓整體的功能和效益得到最大價值的發(fā)揮。

結束語：通過對數控系統(tǒng)的運作機理進行研究，并結合國內外在實踐過程中常用的數控系統(tǒng)硬件結構的設計內容，提出了基于ARM的嵌入式數據控制系統(tǒng)硬件平臺的設計方案。該設計能夠將ARM、FPGA低功率的特征發(fā)揮出來，采用低功率的設備及器件組合，構建了低功耗的硬件系統(tǒng)電路?？傊?，該系統(tǒng)設計的內容符合當前工業(yè)生產所需達到的標準，具備一定的實踐價值。

參考文獻：

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