嵌入式系統(tǒng)(Embedded system),是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部,為特定應(yīng)用而設(shè)計的專用計算機系統(tǒng)”,根據(jù)英國電氣工程師協(xié)會(U.K. Institution of Electrical Engineer)的定義,嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機器或用于工廠運作的設(shè)備。與個人計算機這樣的通用計算機系統(tǒng)不同,嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特定要求的預(yù)先定義的任務(wù)。由于嵌入式系統(tǒng)只針對一項特殊的任務(wù),設(shè)計人員能夠?qū)λM(jìn)行優(yōu)化,減小尺寸降低成本。嵌入式系統(tǒng)通常進(jìn)行大量生產(chǎn),所以單個的成本節(jié)約,能夠隨著產(chǎn)量進(jìn)行成百上千的放大。
嵌入式系統(tǒng)是專用計算機系統(tǒng),是一種用來執(zhí)行獨立功能的系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)主要包括定時器、微控制器、微處理器、傳感器、存儲器等一系列的微電子芯片與器件,該系統(tǒng)與嵌在存儲子中的控制應(yīng)用軟件及微型操作系統(tǒng)組成,一起實現(xiàn)各種自動化處理任務(wù),比如實時控制、管理、移動計算、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)視等。嵌入式系統(tǒng)在以應(yīng)用為中心,微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)為基礎(chǔ)的環(huán)境下,通過強調(diào)軟件與硬件可剪裁、硬件軟件的協(xié)同與整合的性能,來滿足系統(tǒng)對其功能、體積、功耗、成本等的要求。
隨著嵌入式系統(tǒng)在金融、飛機、汽車、核電等高安全領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛,對嵌入式系統(tǒng)的安全性、可靠性、可信任性提出更高要求。各行各業(yè)產(chǎn)生了各種軟硬件研制規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及過程管控體系,研制出相應(yīng)的處理器和操作系統(tǒng)。隨著應(yīng)用復(fù)雜度的不斷提升、嵌入式系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大,滿足安全性、可靠性、可信任性等特性的設(shè)計方法仍需進(jìn)一步探索。應(yīng)用將持續(xù)牽引嵌入式各項技術(shù)協(xié)同、可持續(xù)發(fā)展。
1. 嵌入式支撐軟件:支撐軟件是用于幫助和支持軟件開發(fā)的軟件,通常包括數(shù)據(jù)庫和開發(fā)工具,其中以數(shù)據(jù)庫最為重要。嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用,隨著移動通信技術(shù)的進(jìn)步,人們對移動數(shù)據(jù)處理提出了更高的要求,嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)、工業(yè)、軍事、民用部門等各方面的重視。
2. 嵌入式應(yīng)用軟件:嵌入式應(yīng)用軟件是針對特定應(yīng)用領(lǐng)域,基于某一固定的硬件平臺,用來達(dá)到用戶預(yù)期目標(biāo)的計算機軟件。由于用戶任務(wù)可能有時間和精度上的要求,因此有些嵌入式應(yīng)用軟件需要特定嵌入式操作系統(tǒng)的支持。
3. 嵌入式操作系統(tǒng):嵌入式操作系統(tǒng)EOS(Embedded Operating System)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件,過去它主要應(yīng)用于工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作,控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動;它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征,能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。嵌入式操作系統(tǒng)通常以商業(yè)運作為主,從上世紀(jì)80年代起,商業(yè)化的嵌入式操作系統(tǒng)開始得到蓬勃發(fā)展。
嵌入式開發(fā)是基于多門學(xué)科知識、面向特定需求、以應(yīng)用為特征的技術(shù),是多種知識的綜合應(yīng)用。國內(nèi)目前專業(yè)劃分和知識傳授過于零碎,教學(xué)往往是強調(diào)基于某個軟硬件平臺上的應(yīng)用軟件、APP開發(fā),基本上是停留在應(yīng)用層面。系統(tǒng)及軟硬件平臺如何構(gòu)建,以及軟硬協(xié)同綜合開發(fā)才是關(guān)鍵及核心,這些綜合能力的培養(yǎng)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵,但明顯不足。系統(tǒng)思維、多學(xué)科綜合、軟硬件協(xié)同開發(fā)及創(chuàng)新能力等,也很難在單一學(xué)科及專業(yè)方向上能夠培養(yǎng)出來的。強調(diào)創(chuàng)新技術(shù)、應(yīng)用綜合能力培養(yǎng)的嵌入式學(xué)科建設(shè)體系,與以SCI等論文為導(dǎo)向的學(xué)科建設(shè)及評估體系存在很大不協(xié)調(diào)性,導(dǎo)致學(xué)校人才培養(yǎng)與企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展急需的嵌入式人才脫節(jié)。企業(yè)“辦大學(xué)”來培養(yǎng)所需的人才已經(jīng)成為常態(tài),亦屬無奈之舉。