嵌入式系统在电子信息技术中的应用分析
作者：忘忧期刊网 来源：文阅范文部 日期：2022-11-15 09:58人气：
摘 要：随着经济的快速增长，科学技术发展步伐日益加快，各个领域开始引进先进的技术手段，为社会经济建设提供动力。在此环境背景之下，电子系统以及信息技术应运而生，并且为生产生活带来了便利性，推动了现代社会发展步伐。嵌入式系统是科学技术具有代表性的产物，将其应用到电子信息技术中，不仅推进产业实现集成化发展，强化物联网搭建效果，而且为自动化平台的构建提供技术支撑。本文在对嵌入式系统工作原理进行分析的基础之上，探讨嵌入式系统在电子信息技术中的应用，进而给予应用前景。
关键词:嵌入式系统;电子信息技术;应用;
科学技术在不断变革与发展中逐渐趋于成熟，作为第一生产力，科学技术为社会发展创造了较高的价值，将人类带入一个全新的时代。而科学和产业的结合，为现代工业智能化、信息化发展奠定了良好的基础。在现代工业制造中，智能技术得到了广泛应用，不仅实现了生产质量、效率的提高，而且为工业生产智能化、自动化提供了保障。基于此，本文重点针对电子信息技术中，嵌入式系统的应用情况进行分析，仅供参考与借鉴。
1 嵌入式系统工作原理
1.1 概述
嵌入式系统主要用于控制、监视以及辅助操作机器或者设备的一种先进装置。如果站在技术视角下分析嵌入式系统，此系统基于应用，结合计算机技术，使用的软件硬件可以裁剪，但是对于功能、可靠性、成本、体积、功耗、应用环境要求较高，属于专用型计算机系统；如果站在系统自身角度而言，此系统主要对复杂功能硬件、软件进行设计，将其紧密相连。
1.2 组成
一般情况下嵌入式系统由嵌入式硬件及软件组合而成。其中硬件核心集成储存器是微处理器，同时还具备了输入及输出功能；软件包含初始化代码及驱动、嵌入式操作系统、应用程序等，这些软件相结合，构成系统特定一体化软件。具体见图1所示。
1.3 关键技术
1.3.1 处理器技术
此技术和实现系统功能的计算引擎结构有着密切联系，而且无需编程，并不等同于通用处理器，根据特定功能专用化的不同，主要划分为通用处理器、单用途处理器以及专用处理器。通用处理器主要应用于不同类型可编程器件中，也被称之为是微处理器。最大的特点是程序存储，通用数据路径，大寄存器文档，一个或多个通用算术逻辑单位；优点是上市时间缩短的同时，NRE成本节省，灵活性较高；当前使用最为广泛的是Pentium系列，但除此之外，还有上百种其他的类型。
图1 嵌入式硬件平台示意图
单用途处理器主要应用于执行特定程序的数字电路，也叫做协处理器、加速器与外设；特点是只包括执行单独程序的单元，没有程序存储器；优点是快速、低功耗、小尺寸。
专用处理器主要针对的是某一特定类型应用进行优化程序处理器，通用处理器、单用途处理器的折中；特点是程序存储器、数据路径的优化、特定功能单元；优点是灵活性、性能尺寸以及功耗良好；当前具有代表性的技术是单片机和DSP。
1.3.2 IC技术
IC技术指的是如何将数字实现（逻辑门级》映射到IC的方式，IC指的就是集成电路，也被称之为是芯片。IC技术差别在于如何才能根据特定的设计来定制IC，与处理器技术没有任何关联性，任何类型处理器均可映射至任何类型IC技术中。具体见图2所示。
全定制/VISI主要是根据嵌入式系统数字实现来优化各层的，其中包括晶体管放置，目的就是为了将连线长度降低；调整晶体管大小是为了使信号传输优化；除此之外还有晶体管间的连线。优点是性能高，尺寸小，功耗低；缺点是NRE成本高，制造时间长。半定制指的是较低层全部或部分的构建，设计人员只需要连接各层或者完成逻辑门组合即可。优点是性能高，尺寸良好，而且与全定制相比较，NRE成本更低。缺点是需要几个星期才能开发及完成。PLD可编程逻辑器件，所有层都已存在，设计人员可购买的IC，编程产生或烧断逻辑门间的导线连接，FPGA是当前比较常用的编程逻辑器件。优点是成本低，几乎马上就可以拿到IC。缺点是体积大，单位成本高，功耗大，速度慢。
2 嵌入式系统在电子信息技术中的具体应用
2.1 产业集成化
产业集成化指的是产业间产业链通过横纵向完成相应连接，形成完善且新颖的产业技术核心，本质在于技术、产品、市场三大层面的创新，促进全面集成的同时，以核心产业为基础，构建与其相关联、支持性产业发展共同体。
一般情况，产业集成核心技术产业、支持性产业部门二者间是纵向关系，核心产业、技术（市场）产业部门间是横向关系。在现代社会发展中，信息技术占据主导地位，产业集成化推进行业结构升级与改造，使传统分工模式发生变化，各环间更好的结合，促进了市场经济发展步伐。产业集成化中，产业模块化是根本保障，将价值链条中企业、组织进行了细化，形成子系统，而且运行是独立的，以法律法规为重要依据，构建集成化系统。产业集成化中产业链条各个环节衔接，需要有强大且统一信息链给予支持，对产品动态追踪，达到信息共享目的。因此，嵌入式系统是集成化构建关键环节，不仅可在工业进程中产品内部集成，而且还能够实现生产机器集成，实时调控运行模式，确保信息传导更具时效性。嵌入式系统智能终端、元器件合理的应用，可保证产业集成化横纵向信息有效共享，方便对产品质量更好的控制，将产业集成优势充分发挥。
2.2 物联网搭建
智能家电以及物流管理概念逐渐被人们所熟知，而嵌入式系统也以其自身优势、强大的功能性，紧跟物联网发展步伐，在其中得到了广泛应用。物联网以互联网技术为基础，为保证功能的发挥，物品间实现信息高效互融互通，进而在物联网终端智能系统中应用嵌入式系统。物联网中的嵌入设备主要包括识别与传感功能、网络通信功能，识别与传感功能中涉及到的设备有传感器、RFID、IC卡、条码、磁卡等；网络通信功能主要包括4G/5G、LAN、WLAN、蓝牙、红外等。科学技术快速发展，物联网最大的特点便是信息强大的交互功能、传感技术、智能化、信息处理，实现有效控制物体。例如家电设备中应用嵌入式系统，软硬件构建时，可有效控制电器设备，内嵌式模块的设计使得设备操作更加方便。电视以及洗衣机中应用嵌入式系统，实现了和无线电衔接，居住者生活品质提高。另外多媒体家庭网关中应用嵌入式技术，多个设备可同时将嵌入式系统接入。在嵌入控制功能作用下，整合了平台和传感器优势，拓展了功能性，物联网物联、感知优势得以充分发挥。除此之外，嵌入式系统语音芯片在语音处理方面具备了识别、语音合成功能，实用价值较强。
2.3 智能化及其平台构建
这里所提及的智能化技术本质上是指在人们实际生活以及生产环节，不管是系统、机器，还是设备运行、生产等均实现了链条化、流水线，即使无人看管或者需要少部分人参与便能够完成，整个过程与实际需求、要求相符，也能够达到预期目标。嵌入式系统在工业、农业、国防、科研、交通等不同行业都得到了广泛应用。例如在车辆综合电子信息系统运行中核心部分便是嵌入式系统，操作过程中呈现多元化，以Linux操作系统为主，此系统在启动时主要涉及到了3个流程：一是审查CPU、具体结构，CPU通电；二是BIOS的启动，车辆综合电子信息系统软件为初始化状态；三是BootLoader为引导，初始化工作完成，启动程序。除此之外，车内娱乐系统采用的是移动媒体，由液晶屏、播放器组合而成，行驶中不需要手动操作，可通过语言识别系统便能够点播；另外智能导航、雷达限速、温度调控均采用的嵌入式系统，汽车综合性能提升，实现了智能化发展。
3 嵌入式系统在电子信息技术中的应用前景
3.1 嵌入式系统性能方面
在嵌入式系统中，单片机虽然独立发展已有一段时间，但是一直以来处于低层次的应用，研究人员在此方面涉足嵌入式系统相关内容较少，进而导致二者优势并未得到充分发挥。所以在不久的将来，将单片机与嵌入式系统统一归结成为重点，并且应用对象也逐渐会向着高层次迈进。当前嵌入式系统应用技术主要用于智能仪器仪表、计算机设备、网络、信息家电、国防、工业、电子商务、生物微电子技术等方面，微控制器、在线可编程技术、数字信号处理器三者的有效结事形成MCU+ISP+DSP嵌入式系统，这是近期发展非常重要的方向。当前单片机、嵌入式系统开发已经经历了一段很长的时间，市场体系逐渐完善，超微型嵌入式技术、产品需求日益增长，再加之半导体、系统设计方法也在不断改进与优化，嵌入式系统发展形势具体可以从以下3点谈起：一是可靠性、应用水平会不断提高，与网络技术的结合是其未来发展非常重要的路径；二是集成部件日益增多，如果从本质而言可以说是单片集成电路，但是如果从功能上来讲则是万用机；三是功耗会不断降低，与模拟电路结合度逐渐加深。国家信息部门给予了嵌入式技术开发、应用大力支持，不管是芯片开发，还是嵌入式操作系统应用，或者数据库的构建、应用等方面，政策给予引导，通过制定标准进行规范，同时还设立了基金，多方面的支持，推动了单片机与嵌入式技术的融合，促进节能降耗。
3.2 嵌入式系统软硬件开发方面
高新技术发展速度逐渐加快，市场需求也在发生变化，高速、可靠、低成本成为技术开发考虑的重点，而嵌入式视觉系统作为新型技术之一，基于计算机、半导体、电子3大技术优势，在各行各业应用的范围也会越来越广。特别是随着数字化时代的到来，嵌入式视觉系统等相关产品发展势头较猛，这也是未来嵌入式市场发展前景。网络、通讯、微电子支持下，数字化信息产品需求越来越大，为嵌入式技术带来了较好的发展空间，重点从以下5个层面进行分析：一是嵌入式开发属于系统化的工程，所以嵌入式系统开发者需要基于软件及硬件系统自身性能，在软硬件开发工具方面加大力度。二是在日益成熟的网络技术时代，信息化、网络化程度日益加深，单一功能设备，例如电话、冰箱、微波炉等家用物品将不会只是仅仅满足使用需求，在结构构建方面会变得更加复杂，更加智能，更加人性化；三是未来嵌入式设备更趋于网络化，硬件需要与各种网络通信接口有效链接，不仅给予TCP/IP协议、IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth、IrDA支持，而且还会涉及到通信组网协议软件、物理层驱动软件；四是系统内核发、计算方法更加简单易懂，功耗降低，成本减少。在不久的将来嵌入式产品会将软件与硬件有效衔接，形成集成设备，成本及功耗大幅度降低，设计人员需要将系统内核进行精简，确保系统功能性的同时，实现资源合理利用，在编程模型方面精心选择，对计算方法进行不断优化与改进，编译器性能也会创新。软件研发人员具备硬件知识的同时，加大对嵌入式软件技术（Java、Web、WAP等）开发及利用的力度；五是多媒体人机界面的应用，实现嵌入式设备和用户间更加密切联系，使用户能够享受以及体验到友好界面，不仅图像要清晰，而且控制要灵活多变。在计算机以及微电子技术不断完善与成熟中，各个领域中应用嵌入式系统的概率会越来越大，范围也会越来越广，尤其是当前人们提倡节能降耗、绿色环保理念，所以未来嵌入式系统将会逐渐朝着此方面发展。
4 结语
总而言之，科学技术的发展速度会越来越快，嵌入式系统是电子信息技术中核心技术，发挥的作用是非常重要的，不仅推进了社会生产效率的提高，而且人们生活质量得到了改善。在时代发展进程中，嵌入式系统的应用也需要不断完善与优化，才能积极应对挑战，更好的发挥自身优势，促进各行各业智能化、自动化发展，同时也为人们生活、生产带来了更多的便利性，生活品质进一步提升。
参考文献
[1] 王森.嵌入式系统的应用领域与发展研究[J].电脑编程技巧与维护,2020(05):23-24+42.
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