基于单片机的设计实现方式

采用单片机是大多数嵌入式系统设计时的首选方案。由于在片上集成有丰富的外设，具有良好的控制能力，单片机天生就是为嵌放式系统度身定做的，在嵌入式市场上占据了最大的份额。

基于单片机的设计方案一般适用于对数据处理要求不高，运算量不大的远程监控系统。根据需要，单片机可以选用较为低端的4位机或8位机，如8051等，也可选用功能较强的专用芯片，如MSP430FE42X系列。单片机主要用于监测站端的系统控制。片外存储器一般为RAM、EEPROM和Flash等存储器;I/O设备一般为键盘、LCD等供设计调试用的人机交互接口;传感器一般为话筒、摄像头、扬声器和伺服马达一类的设备。无线通信接口实现相对较为复杂。编解码器是可取舍的，对于低速率数据一般没有必要。根据系统的处理任务和信息的类别，编解码器可选用不同的芯生， 如CMX639(用于音频)或LD9320等，也可用编程逻辑器件实现。监测站软件可直接通过C或汇编语言实现，也可在实时操作系统上开发应用软件。对于低档的4位或8位单片机，控制能力较低，系统简单，一般采用直接编写控制程序的方法。对于功能较强大，各设备间交互复杂的系统而言，大多数是利用操作系统来进行任务管理、设备交互，应用软件只是完成上层的数据处理等工作。

基于DSP的设计实现方式

众所周知，DSP的数字处理方面能力较强，技术已经很成熟，能处理各种运算的通用、专用芯片也很多。以DSP为核心设计开发的监测站，可以完成高速率数据处理，保证系统实时性方面的要求。

这类设计方案一般适用于数据处理运算量比较大，实时性要求高而对控制能力要求相对较低的监控系统。与以单片机为基础的监控系统不同的是，DSP除了作控制器以外，还可兼作数据计算、编/解码之用。对于较复杂的编/解码以及压缩解压运算(比如对图像视频数据的处理等)是否仍由DSP完成，须综合考虑。若DSP在系统控制和实现传输协议方面负担太重，则这部分运算需要由专门的处理芯片完成;若系统控制和传输协议较简单，或根本没有到上层协议栈，则这部分复杂的运算可由DSP完成。

基于MCU DSP的设计实现方式

显然，这种设计方式吸取了单片机和DSP各自的优点:单片机的特点决定其擅长于控制，DSP的内部结构保证较强的数据处理能力。两者的组合可实现一些相当复杂的系统功能，但由于系统中采用了两个处理器，其间的信息交互是设计这类监测站时须着重考虑的问题。只有单片机和DSP之间较好地协同工作，才能充分发挥各自的优点;否则，由于两者间的协调而耗费了大量资源，整体性能未必高于采用单一处理器的系统。实现单片机和DSP间通信协调的常用方法是采用双口RAM。

有些DSP或单片机厂家为了扩大芯片的适用范围，在原有基础上进行扩展，相互间容入了对方的特点，使同一芯片在数据处理和控制方面同时具有较好的性能。比如Microchip公司推出的dsPIC，使客户能方便地将单片机的功能转移到DSP上，推出的产品有dsPIC30FXXX系列。由于DSP和MCU两个功能模块在同一芯片内实现，提高了系统的可靠性、降低了监测站的设计难度并节省印制板空间。这类芯片得到广大用户的青睐。基于MPU的设计实现方式

设计嵌入式产品的另一可选方案是采用基于微处理器的设计方式。与工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点;同时，在该领域技术成熟、产品类型多、选择空间大，满足各种性能需求的处理器比较容易获得。随着采用RISC体系的高性能MPU(比如采用ARM构架的处理器芯片等)的出现，MPU在嵌入式领域中的地位经久不衰;但是，由于在设计监测站时，电路板上必须包括ROM、RAM、Flash、总线接口和各种外设等器件，系统的可靠性将有所下降，技术保密性差，实现难度也较大。

实时操作系统选择和嵌入式实时软件开发

已有的实时操作系统(RTOS)种类繁多，软件结构各异，可适用于复杂程度不同的各种环境，包括循环查询系统、前后台系统、实时多任务系统和多处理机系统等。具体实例有VxWorks、pSOS、QNX、Palm OS、Windows CE、lynx OS和嵌入式Linux等。选择适合监测站乃至整个无线远程监控系统的RTOS的重要性是不言而喻的，它可能关系到整个系统研制的成败。选择过程杂而又需要耐心:要了解各RTOS的特点和适用范围，比较其间的区别，才能找到最为合适的一种。选择比较时，需要考虑的因素主要有:

①RTOS能否支持在项目中使用的语言和微处理器;

②RTOS能否与ICE、编译器、汇编器、连接器及源代码调制器共同工作;

③RTOS是否支持设计中要用到的服务，如消息队列、定时和信号量等;

④RTOS能否达到应用产品的性能需求，比如实时性需求;

⑤能否获得产品开发时必要的组件，比如协议栈、能信服务、实时数据库、Web服务等;

⑥RTOS是否能为公开出售的硬件提供设备驱动程序;

⑦使用RTOS是否免费;

⑧能否获得目标代码;

⑨获得的技术支持有多少;

⑩对于需要授权的RTOS，授权方式是怎样的。

嵌入式实时软件的开发与传统软件的开发有许多相似之处，继承了许多传统软件的开发习惯;但由于嵌入式实时软件的功能和运行环境特殊，决定其与传统软件的开发有所区别。嵌入式实时软件的开发使用交叉开发方式。所谓交叉开发是指，程序代码的实现、编译和连接的环境与对其进行调试和运行的环境不同。前者基于普通微机平台，后者则基于嵌入式系统的硬件平台。调试过程多是在有通信连接的宿主机与目标机的配合下进行的，开发完成后需要进行固化和固化测试。另外，开发过程还需要相应的开发工具，包括交叉编译器、交叉调试器和一些仿真软件。嵌入式应用系统以任务为基本执行单元，用多个并发的任务代替通用软件的多个模块，并定义了应用软件任务间的接口。由于整个无线远程监控系统的实时性能受RTOS和应用软件的影响，所以，在软件的需求分析阶段就充分考虑其实时性要求。再加之嵌入式应用软件对稳定性、可靠性、抗干扰等性能的要求都比较严格，所以嵌入式实时软件的开发难度较大。

无线通信的设计实现 无线通信的设计相对于监测站而言较简单，有许多现有的产品和通信系统可以利用，重点只是在于从多种实现方式中作出最优的选择。

常用的实现方式有:利用现有的通信网络(GSM/GPRS、CDMA移动网等)和相应的无线通信产品;通过无线收发设备，如无线Modem，无线网桥等专门的无线局域网;利用收发集成芯片在监测站端实现电路板级与监控中心的无线通信。

利用现有网络实现监测站与监控中心的无线通信 现有的通信网络较多，按业务建网是3G以前通信网络的特点，无线网络也不例外。设计无线远程监控系统可以借用的无线网络主要有:全球数字移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、采用码分多址(CDMA)技术的移动网、蜂窝式数字分组数据(CDPD)系统。