基于ARM的嵌入式虚拟开发平台的分析

基于ARM的嵌入式虚拟开发平台的分析

本文主要针对目前嵌入式开发平台在使用过程中存在的问题进行了深入的分析，在此基础上构建出了相应的嵌入式虚拟开发平台方案，通过对原有实验室设备的整合与改造，实现了具有嵌入式系统设计、开发软件以及硬件同步仿真调式功能的嵌入式虚拟实验室，最后对ARM开发平台的设计工作进行了深入的探究。

标签：嵌入式；虚拟；开发平台；ARM

目前，随着我国科学技术的不断发展，嵌入式设备已经在人们的日常生活和生产过程中实现了非常广泛的应用。通常情况下，这些嵌入式设备都是采用的32位RISC嵌入式处理器，其中基于ARM核的嵌入式处理器在其中占据主要地位。因为嵌入式系统本身体积较小，具有非常强的使用性能，并且在使用过程中不会对能源造成太大的消耗现象，所以目前已经在国防、网络通信以及工业控制等多个行业中实现了广泛的应用，未来具有非常广阔的发展前景。如今，在计算机技术以及半导体技术不断发展的背景下，相关部门也逐渐加大了对嵌入式系统的研究工作。

1、嵌入式的现状

1.1嵌入式系统的概念与特点

在嵌入式系统当中，应用为主要的核心内容，而计算机在其中起到了非常重要的基础作用，并且硬件与软件都可以进行裁剪，在一些对功能、可靠性以及成本等方面要求比较严格的专用计算机系统当中可以实现有效的应用。通常情况下，嵌入式系统主要是由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等几个方面组合而成，主要是针对其他设备完成相应的控制以及监督管理等过程。

如果是按照应用将计算机进行划分，主要可以划分为嵌入式计算机与通用计算机两种形似，其中通用计算机的主要标准形态为计算机，主要是在对不同应用软件使用的基础上，然后在社会各个方面中进行使用，其中比较典型的系统为PC。嵌入式计算机系统是通过嵌入式系统的形式在各种装置以及系统当中进行使用。与通用计算机系统相比，嵌入式系统的特点主要特点在了以下几个方面：

第一，专用紧凑。因为嵌入式设备在使用过程中，其用途具有一定的固定性，需要对软件与硬件进行同时使用，所以在嵌入式系统在体积、功耗以及配置等方面经常会受到一定的限制；第二，实时相应。嵌入式系统是对信号进行处理以及控制的核心过程，所以在使用过程中需要满足技术方面的时间限制，因此，在处理过程中具有一定的实时性；第三，并发处理。在对嵌入式系统进行应用的过程中，系统处理体现在了很多方面，并且很有可能会在同一时间发生，因此，嵌入式系统具有并发处理特点；第四，稳定可靠，嵌入式系统使用环境具有非常明显

的不确定性，并且条件通常都非常的恶劣，所以，稳定性与可靠性是系统所必须具备的特点；第五，技术密集。嵌入式系统将目前比较先进的计算机技术、半导体技术以及各个刚也具体应用之间实现了有效的结合，由此可以看出，嵌入式系统具有明显的技术密集性特点。

1.2 嵌入式系统目前所面临的问题

目前，嵌入式系统正处于快速发展的重要时期，随着研究工作的不断深入，嵌入式系统目前所面临的问题主要体现在了以下几个方面：第一，功耗与散热问题。在半导体工艺不断发展的背景下，集成电路的集成度也在原来的基础上实现了进一步的提升，同时人们对于嵌入式系统提出了更高的要求，这也就促进嵌入式微处理器的性能不断提升。这就造成嵌入式系统单位面积功耗现象不断增加，特别针对于微处理而言，散热问题一直没有得到有效的解决；第二，开发工具不够强大，开发环境存在限制。在嵌入式系统当中主要是实现了与其他行业之间的有效结合，其中，在所有的开发人员当中，相关领域的应用专家在其中占据着非常重要的地位，而现在大部分的人员都是电子科学与计算机学科专业的人员。主要是因为受到嵌入式开发工具以及环境等方面的限制，其中涉及到了非常多的电子以及计算机科学，这就造成相关领域专家的积极性得不到明显的提升；第三，相关标准问题。因为嵌入式系统是在非常多的硬件平台上形成的，所以很多标准都是由厂家规定的，很多标注之间不具备联系。如今，在嵌入式系统广泛应用的背景下，其中资源共享的机会不断的增多，其标准问题也逐渐引起了高度的重视，这就需要对相关标准进行合理的制定。

2、基于ARM开发平台设计

2.1 Proteus和uVision IDE简介

Proteus是英国Labcenter公司推出的一款非常好用的仿真软件，同时实现了电路仿软件、PCB设计软件以及虚拟模型仿真软件之间的有效结合。如果是在不具备硬件设施的基础上，可以通过对PC的使用，然后以虚拟仿真形式实现嵌入式系统软件以及硬件的共同调试，这样可以对嵌入式应用系统设计工作起到非常重要的优化作用。

uVision IDE是ARM所发布的一种集成开发环境，在其中涉及到了非常多的库函数以及编译工具等，主要是在微控制器与智能卡设备上进行创建和仿真嵌入式应用。uVision IDE当中实现了窗口管理系统的有效应用，可以在对多台监视器使用的基础上，然后以更加快速高效的方式来开展检验工作，从而可以为开发应用提供良好的环境。

2.2 平台设计

将Proteus和uVision IDE之间进行有效的结合，从而构建出嵌入式虚拟开发平台，在进行教学以及演示的过程中，都可以对该平台进行合理的应用，这样就可以在基于原理图的虚拟模型上完成相应的编程工作，最终可以对源码级的程序

进行有效的调试工作，其中主要包括了显示以及输出等，这样就能对最终程序运行之后的输出结果进行明确，在对各种虚拟仪器充分利用的基础上，可以将整个系统的运行过程充分的展现出来，保证嵌入式系统具有一定的直观性。另外，在对原理图进行设计的过程中，就可以针对设计过程开展相应的评估工作，这样就能对所有电路的技术指标进行明确，还可以对元器件的相关参数做出改变，保证整个电路的使用性能可以实现充分的发挥。通过这种设计方法，就不需要对元器件以及印刷電路板进行多次购买，这样就可以在很大程度上减少设计时间以及费用的投入，从而可以促进设计效率以及质量实现明显的提升。在目前现有的设备基础上，将相应的改造以及整合工作进行全面的落实，如果是在不具备单片机实际硬件的情况下，可以对PC进行充分的利用，从而以虚拟仿真方式实现ARM系统试验件以及硬件的同步仿真调试，从而形成嵌入式虚拟实验室。在经过改造之后的系统主要是由硬件环境以及软件平台共同组合而成，Proteus主要是提供硬件电路的设计以及仿真等工作，Keil主要是对应用程序进行编写，同时可以将调试好的程序下载到仿真电路MCU当中，最后在由Proteus和uVision IDE的整合调试对整个系统进行合理的部署，通过这种方式不但可以将仿真效果全面的展现出来，同时还能对最终的仿真结果进行深入的分析。

3、结语：

综上所述，本文主要针对嵌入式虚拟平台的设计工作进行了深入的分析，在目前的嵌入式系统应用中还存在着非常多的缺陷，这些问题的存在对嵌入式系统性能作用的发挥带来了严重的影响。因此，还应该加强对嵌入式系统的研究工作，加强对嵌入式平台设计，实现基于ARM的嵌入式虚拟开发平台，从而有效提升企业内部的竞争实力。

参考文献：

[1]李涛涛. 基于ARM的嵌入式虚拟PLC系统的技术研究[D].广东工业大学，2013. 19（06）：32-41.

[2]余桂兰，左敬龙.基于ARM的嵌入式虚拟开发平台[J].电子设计工程，2017，19（08）：35-37.

[3]李凌宇. 基于ARM的嵌入式虚拟智能健身系统[D].昆明理工大学，2017. 13（08）：33-34