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摘要：技术的不断发展深刻的改变了社会生产，随着电子信息技术的应用不断深入，嵌入式系统在各领域中益发普及，夯实了工业化生产效率提升的技术基础，部分领域甚至取得了跨越式发展。嵌入式开发的持续发展，沉淀了许多宝贵的技术经验，有基于此，本文对基于ARM的嵌入式系统硬件的设计内容展开了深入分析，以期为其他的相关实践提供一定的借鉴参考。
关键词：ARM;嵌入式系统;硬件设计
嵌入式伴随着计算机技术的发展而演变出来，其核心亦是立足于计算机技术基础而开展的，能够对系统的硬件、软件予以必要的裁剪，更好地满足计算机系统的实际要求。然而，嵌入式系统最为显著的优势为何？这也是众多研究者深入挖掘的问题，在对大量研究成果予以梳理后发现，人性化设计是其最为典型的特征。本文即由此入手，对基于ARM的嵌入式系统硬件的设计内容进行了探析，所得出的方案具备可行性，能够进行进一步的开发。
1 嵌入式系统的原理分析
通常来说，嵌入式系统主要由设备的硬件系统平台、应用软件、ARM操作系统组成，而基于ARM的嵌入式系统又存在着一些独特的优势，既可以独立工作，同时也可以将软件系统与硬件系统整合为一个整体，充分发挥其作用。和普通计算机类似，嵌入式系统的硬件系统内也存在着相同的处理器与存储器，组成嵌入式系统的硬件单元。然而，信息如何处置、如何调整功能控制却是基于ARM的嵌入式系统发展的主要方面。有基于此，为了更好地开发、应用嵌入式系统，需要从下述两个方面进行探索：一是将系统予以适当精简，通过持續引进先进技术与经验将其发展成为一个高能高效的集成系统;二是需要强化系统的针对性，结合用户的个性化需求及其变化，来不断完善自身的功能。上述两方面的探索，将对于集成系统的发展具有重要的推动作用。
2 基于ARM的嵌入式系统硬件设计及调试方法
基于ARM的嵌入式系统，硬件是支撑其软件与程序运行的关键所在，也是整个系统的框架。本文主要从处理器设置、外围接口设置、针对性设计以及软硬件写作处理设计、调试方法四个方面对硬件设计的重点进行了把控。
2.1 处理器设置
基于ARM的嵌入式系统的硬件优势较为显著，处理器的体积相对较小，在运行过程中消耗的能源亦较少，且具备了更为优越的性能及相关保护系统，这样的设计使其在实践中得到了较为广泛的应用。处理器属于系统的核心部分，故而在进行设计时需要对其性能、质量及保护予以充分重视，将部分不合宜或是繁杂的内容予以剔除，进而切实提升处理器的运行效率。
2.2 外围接口设置
嵌入式系统的硬件需要选用合适的配件，同时还应充分重视不同硬件之间的连接及其持续优化，以期让诸配件之间的配合达到最佳效果，进而提升系统的运行效率与运行质量。在进行外围接口的设计时，应坚持“巧妙灵活”的原则，力求最小化，使之同嵌入式的特点相符合。另外，对于嵌入式系统来说，最优化的外围接口应该实现处理器与接口的无缝连接，外围电路的设计亦需力求精简，这主要是基于节约成本以及进一步缩小硬件系统体积的考量。这样可以有效地保障硬件系统运作时的稳定以及持续。
2.3 针对性设计
基于ARM的嵌入式系统硬件设计，需要结合实际需要，因为不同的用户、不同的项目对设计所具有的要求不尽相同。嵌入式系统作为设计的基础目标，其他各个方面的设计都应该紧紧围绕该目标实施。另外，一般来说，嵌入式硬件系统往往具有较长的使用周期，因此，在进行设计的过程中需要把软件、硬件升级等因素纳入到考虑范围之中，从而使得整体系统能够更好地满足实际需求。在正式系统设计应用之前，通常还需要开展针对程序配置以及模拟运行方面的试验，并根据调试结果加以针对性的改善，从而切实提升系统运行的服务质量。
2.4 软硬件协作处理设计
欲充分发挥出基于ARM的嵌入式硬件系统的最大价值，软件与硬件之间相互协作是关键所在。在开展设计的初始阶段，即应对软件与硬件的功能予以科学划分，按照其各自的功能来固定对应的区域，通过部分带动整体的方式，实现嵌入式系统的优化效果。软件与硬件的功能区划分应实现在嵌入式系统中的相互结合，进行写作，并形成能够实现最佳效益的嵌入式系统组合，以此充分发挥出系统的整体功能。
2.5 调试方法
（1）指令集模拟器
一般而言，指令集模拟器由大部分集成开发环境提供，这就在一定程度上为用户提供了一些便利，然而，环境之间的差异性较大，使用指令集模拟器很有可能无法同真正环境相适应，故而，整个系统的应用与开发，还需要选择硬件平台来进行完成。
（2）驻留监控软件
驻留监控软件属于一个在目标板上运行的程序，对于集成开发下的调试软件而言，可以通过以太网口、并行端口来实现同驻留监控软件之间的交互。驻留监控软件是一种相对连接且高效的软件，在运行过程中不需要用到其他的硬件亦或是仿真设备。然而，这类软件通常对硬件具有较高的要求，只有在硬件达到稳定后方能进行开发应用软件，与此同时其会占用部分目标板上的资源，故而其对部分要求严格的情形适用性不高。
（3）JTAG仿真器
JTAG仿真器的连接较为便捷，同时其成本不高，也不需要目标存储器、目标系统端口，属于一种不用片上任何资源的高效调试方法，该设备主要通过利用ARM芯片上的JTAG边处扫描口来对系统进行持续调试。通常而言，JTAG调试多在目标办上进行，与目标之间较为接近，这就将借口的问题弱化了。现阶段广泛采用的一种方式即为集成开发环境与JTAG仿真器共同开发。
3 结语
在对数控系统的运作原理进行深入分析的基础上，同时结合了国内外关于数控系统硬件结构设计方面的研究成果，提出了基于ARM的嵌入式系统硬件平台的设计方案。这一设计方案可以将ARM的低功率优势充分发挥出来，使得整个硬件系统电路的功耗大大降低，符合当前投入应用的标准，具有一定的实践价值。
参考文献
[1]于永学，徐辉，田成富. 嵌入式系统仿真开发方法研究[A]. 中国自动化学会专家咨询工作委员会、中国计算机系统仿真应用工作委员会、中国仪器仪表学会产品信息委员会、北京国信融合信息技术研究院.2019中国系统仿真与虚拟现实技术高层论坛论文集[C].中国自动化学会专家咨询工作委员会、中国计算机系统仿真应用工作委员会、中国仪器仪表学会产品信息委员会、北京国信融合信息技术研究院：北京国信融合信息技术研究院，2019：3.
[2]吕兴朝，王泽同.基于ARM嵌入式系统QT软件模拟调试技术[J].电子技术与软件工程，2019（13）：40-41.
南京鑫晟立博科技有限公司 江苏 南京 210000
关键词：ARM;嵌入式系统;硬件设计
嵌入式伴随着计算机技术的发展而演变出来，其核心亦是立足于计算机技术基础而开展的，能够对系统的硬件、软件予以必要的裁剪，更好地满足计算机系统的实际要求。然而，嵌入式系统最为显著的优势为何？这也是众多研究者深入挖掘的问题，在对大量研究成果予以梳理后发现，人性化设计是其最为典型的特征。本文即由此入手，对基于ARM的嵌入式系统硬件的设计内容进行了探析，所得出的方案具备可行性，能够进行进一步的开发。
1 嵌入式系统的原理分析
通常来说，嵌入式系统主要由设备的硬件系统平台、应用软件、ARM操作系统组成，而基于ARM的嵌入式系统又存在着一些独特的优势，既可以独立工作，同时也可以将软件系统与硬件系统整合为一个整体，充分发挥其作用。和普通计算机类似，嵌入式系统的硬件系统内也存在着相同的处理器与存储器，组成嵌入式系统的硬件单元。然而，信息如何处置、如何调整功能控制却是基于ARM的嵌入式系统发展的主要方面。有基于此，为了更好地开发、应用嵌入式系统，需要从下述两个方面进行探索：一是将系统予以适当精简，通过持續引进先进技术与经验将其发展成为一个高能高效的集成系统;二是需要强化系统的针对性，结合用户的个性化需求及其变化，来不断完善自身的功能。上述两方面的探索，将对于集成系统的发展具有重要的推动作用。
2 基于ARM的嵌入式系统硬件设计及调试方法
基于ARM的嵌入式系统，硬件是支撑其软件与程序运行的关键所在，也是整个系统的框架。本文主要从处理器设置、外围接口设置、针对性设计以及软硬件写作处理设计、调试方法四个方面对硬件设计的重点进行了把控。
2.1 处理器设置
基于ARM的嵌入式系统的硬件优势较为显著，处理器的体积相对较小，在运行过程中消耗的能源亦较少，且具备了更为优越的性能及相关保护系统，这样的设计使其在实践中得到了较为广泛的应用。处理器属于系统的核心部分，故而在进行设计时需要对其性能、质量及保护予以充分重视，将部分不合宜或是繁杂的内容予以剔除，进而切实提升处理器的运行效率。
2.2 外围接口设置
嵌入式系统的硬件需要选用合适的配件，同时还应充分重视不同硬件之间的连接及其持续优化，以期让诸配件之间的配合达到最佳效果，进而提升系统的运行效率与运行质量。在进行外围接口的设计时，应坚持“巧妙灵活”的原则，力求最小化，使之同嵌入式的特点相符合。另外，对于嵌入式系统来说，最优化的外围接口应该实现处理器与接口的无缝连接，外围电路的设计亦需力求精简，这主要是基于节约成本以及进一步缩小硬件系统体积的考量。这样可以有效地保障硬件系统运作时的稳定以及持续。
2.3 针对性设计
基于ARM的嵌入式系统硬件设计，需要结合实际需要，因为不同的用户、不同的项目对设计所具有的要求不尽相同。嵌入式系统作为设计的基础目标，其他各个方面的设计都应该紧紧围绕该目标实施。另外，一般来说，嵌入式硬件系统往往具有较长的使用周期，因此，在进行设计的过程中需要把软件、硬件升级等因素纳入到考虑范围之中，从而使得整体系统能够更好地满足实际需求。在正式系统设计应用之前，通常还需要开展针对程序配置以及模拟运行方面的试验，并根据调试结果加以针对性的改善，从而切实提升系统运行的服务质量。
2.4 软硬件协作处理设计
欲充分发挥出基于ARM的嵌入式硬件系统的最大价值，软件与硬件之间相互协作是关键所在。在开展设计的初始阶段，即应对软件与硬件的功能予以科学划分，按照其各自的功能来固定对应的区域，通过部分带动整体的方式，实现嵌入式系统的优化效果。软件与硬件的功能区划分应实现在嵌入式系统中的相互结合，进行写作，并形成能够实现最佳效益的嵌入式系统组合，以此充分发挥出系统的整体功能。
2.5 调试方法
（1）指令集模拟器
一般而言，指令集模拟器由大部分集成开发环境提供，这就在一定程度上为用户提供了一些便利，然而，环境之间的差异性较大，使用指令集模拟器很有可能无法同真正环境相适应，故而，整个系统的应用与开发，还需要选择硬件平台来进行完成。
（2）驻留监控软件
驻留监控软件属于一个在目标板上运行的程序，对于集成开发下的调试软件而言，可以通过以太网口、并行端口来实现同驻留监控软件之间的交互。驻留监控软件是一种相对连接且高效的软件，在运行过程中不需要用到其他的硬件亦或是仿真设备。然而，这类软件通常对硬件具有较高的要求，只有在硬件达到稳定后方能进行开发应用软件，与此同时其会占用部分目标板上的资源，故而其对部分要求严格的情形适用性不高。
（3）JTAG仿真器
JTAG仿真器的连接较为便捷，同时其成本不高，也不需要目标存储器、目标系统端口，属于一种不用片上任何资源的高效调试方法，该设备主要通过利用ARM芯片上的JTAG边处扫描口来对系统进行持续调试。通常而言，JTAG调试多在目标办上进行，与目标之间较为接近，这就将借口的问题弱化了。现阶段广泛采用的一种方式即为集成开发环境与JTAG仿真器共同开发。
3 结语
在对数控系统的运作原理进行深入分析的基础上，同时结合了国内外关于数控系统硬件结构设计方面的研究成果，提出了基于ARM的嵌入式系统硬件平台的设计方案。这一设计方案可以将ARM的低功率优势充分发挥出来，使得整个硬件系统电路的功耗大大降低，符合当前投入应用的标准，具有一定的实践价值。
参考文献
[1]于永学，徐辉，田成富. 嵌入式系统仿真开发方法研究[A]. 中国自动化学会专家咨询工作委员会、中国计算机系统仿真应用工作委员会、中国仪器仪表学会产品信息委员会、北京国信融合信息技术研究院.2019中国系统仿真与虚拟现实技术高层论坛论文集[C].中国自动化学会专家咨询工作委员会、中国计算机系统仿真应用工作委员会、中国仪器仪表学会产品信息委员会、北京国信融合信息技术研究院：北京国信融合信息技术研究院，2019：3.
[2]吕兴朝，王泽同.基于ARM嵌入式系统QT软件模拟调试技术[J].电子技术与软件工程，2019（13）：40-41.
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