基于ARM的嵌入式软硬件系统设计与实现李伟奇
发表时间：2019-07-02T15:26:13.963Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：李伟奇
[导读] 摘要：随着科学技术和互联网技术的快速发展，嵌入式软硬件系统伴随着科技发展在社会生活的各方面应用的越来越广泛。
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摘要：随着科学技术和互联网技术的快速发展，嵌入式软硬件系统伴随着科技发展在社会生活的各方面应用的越来越广泛。然而，传统的嵌入式软硬件系统在应用中有很大的缺陷，针对嵌入式系统的更好应用，将ARM的嵌入式系统进行设计，使嵌入式系统得到更好的发展和广泛地应用。
关键词：ARM；嵌入式系统；软硬件设计
ARM处理器是现下嵌入式微处理技术发展最先进的代表产品，科学技术以及人们生活水平的不断提高，使得ARM微处理器的发展随着应用需求与应用领域的不断扩大而深化。我们要及时重视基于ARM的嵌入式软硬件系统的不断完善与水平的提高，从而为社会市场的开发与人们的生活体验增加更多技术性的保障与支持。
一、嵌入式系统概况
1.嵌入式系统的概念
嵌入式系统，即“嵌入式计算机系统”。嵌入式系统通常由软件和硬件两个部分组成，是应用于机械设备的检测、操作以及监控等的计算机系统。嵌入式系统整体的组成以嵌入式微处理器、外部设备以及电路设备为主要组成主体，从而得以构成嵌入式系统的硬件层面。它的软件层面包括操作系统和应用软件。综上所述，嵌入式系统是一个以应用为核心，以计算机技术为支撑的，软硬件可以不断优化来适应系统的高要求的相区别于通用计算机系统的专用计算机系统。而ARM微处理器就是通过自身的不断进步与优化来实现嵌入式系统中软件和硬件的性能提高，进而实现嵌入式系统的完备与进步。
2.嵌入式系统的优点
首先，嵌入式系统是针对专用计算机所研发出来的，专用性高。其次，嵌入式系统的软硬件可以根据系统的优化需求进行剪裁，可利用化和效率高。最后，随着科技的不断发展，嵌入式系统在研发应用时对软硬件的性能提出更高的要求，在成本、体积、功能消耗等方面有着不断减小的趋势，可靠性能方面也在逐渐增大，应用效果和体验不断优化，朝着高品质方向发展。
二、ARM系统发展概况
ARM的开发公司是专业从事高级指令技术研究开发领域的公司。该公司的业务范围主要是技术的研发，并不直接着手于基本的ARM微处理器芯片生产活动，主要是通过研发ARM微处理核心器具经销或授权生产给世界各地的生产商，再通过生产商针对市场的需求生产出社会不同应用领域需要的ARM微处理器芯片，达到世界市场的合理化需求。微型处理器是嵌入式系统的核心要素，ARM公司在设计产品时就以应用的高级要求为行动指南，随着时代的进步和科学技术的发展，该公司已经研发了一系列ARM微处理器核。当然，通过对世界市场的调研显示，未来的ARM系统朝着高性能的方向发展，不仅更加适用于专业应用领域，同时也在成本、材料损耗等方面更加环保化、高效化。
三、基于ARM的嵌入式软硬件设计与实现
1.硬件系统的设计与实现
（1）嵌入式ARM微处理器芯片的择选
在对ARM微处理器芯片进行选择时，其选择的决定因素需要重点考虑。ARM器核是否带有MMU功能便是需要重点考虑的。MMU就是我们口中所说的内存管理单元，其主要功能是管理部分存储控制路线并通过建立一定的机制对内存访问权限进行授权，便于多用户等进行多种操作。因为有些ARM微处理器核的功能和型号具有特殊性，不能接纳所有的接触性的操作，所以有很多ARM微处理器芯片的运行是以具有MMU功能为前提的，所以说，部分ARM微处理器如果没有MMU功能的参与，就无法保证它的正常化运行。所以，在进行嵌入式ARM 微处理器芯片的选择上，最好是要多加应用可不需要MMU功能系统就能正常运转的芯片。
（2）硬件的外观及型号设计
首先我们选取的硬件在真正运行时，要首先考虑是否符合各种各样的微处理芯片的适用。那么我们在硬件的型号设计时，可以多设计几款不同的子板。同时，也为了减少硬件的占据空间和减少不必要的制作成本，要提前进行设计，选择合适的材料加以辅助。在硬件的外观以及型号设计方面，要综合考虑成本、空间大小、材料质量、多功能化、易切换模式等多种因素，这样才能将硬件系统的全面适用规格提高，将硬件的配置水平提高，从而顺应时代发展，以便更多科学技术产品与硬件的结合。
2.软件系统的设计与实现
（1）嵌入式软件系统概况
嵌入式软件系统主要包括操作系统和应用系统以及底层驱动。操作系统简称为OS，主要担任实现系统的任务处理、进程调度的角色，操作系统的核心在于嵌入式处理器。而底层驱动就指的是实现嵌入式系统软件和硬件之间的接口。但是操作系统与应用系统的发展不是完全同步的。在嵌入式系统发展的起步阶段，由于硬件的配置较低端，软件的对整个系统的应用与融合并不具有重要地位，并且嵌入式软件系统的设计与实现主要依靠硬件提供的平台，以应用为核心，对操作系统存在的专业性没有过高的要求。目前随着硬件配置水平的不断提高和科学技术的不断进步，尤其是基于ARM微处理技术的不断广泛应用，嵌入式的操作系统不断成熟。
（2）嵌入式操作系统的应用
嵌入式操作系统是嵌入式系统的主要组成部分，包括嵌入式GUI系统和电源管理等。嵌入式操作系统一直以来处于不断开发与发展的状态中，大大促进了嵌入式系统的完善和极致化，极大地增强了嵌入式应用软件的流动性，使得嵌入式系统朝着越来越科学化、进步化的方向发展，可以说没有嵌入式操作系统的不断进步，嵌入式系统的发展仍处于老化、停滞不前的境况。目前在嵌入式操作系统的选择与应用上，可以适用市场上受欢迎度最高的几款中挑选评比出性能综合比最优化的产品。比如现下比较被广泛应用的Linux、Windows CE等，它们大多具备开发性能高、应用广泛、实时功能强的特点，都能够有效服务于嵌入式系统的应用。
（3）嵌入式GUI的选择应用
GUI指的是利用图形方式显示的计算机用户操作界面，嵌入式GUI的组成部分代表之一就是桌面。GUI技术的不断发展也代表着计算机