摘要：嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，有計算機功能但又不稱之為計算機的設備或器材。它是以應用為中心，軟硬件可裁減的，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。簡單地說，嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)的應用軟件與硬件于一體，類似于PC中BIOS的工作方式，具有軟件代碼小、高度自動化、響應速度快等特點，特別適合于要求實時和多任務的體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨立工作的“器件”。

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；發(fā)展現(xiàn)狀；特點；關鍵技術

Abstract:Embedded systems generally refers to non-PC system,a computer function but do not call the computer equipmentorequipment.It is based on application-centric,software and hardware can be reduced,to adapt applications to the functionality,reliability,cost,volume,power consumption,demanding a comprehensive dedicated computer system.In short,embedded system set System software and hardware in one,similar to the PC in the BIOS works with the software code for small,highly automated,fast response characteristics,especially suitable for tasks that require real-time and multi-system.Embedded system consists of embedded processors,associated support hardware,embedded operating system and application software,system,etc,it can work independently of the "device."

Keywords:Embedded system;Development Status;Characteristics;Key technology

嵌入式計算機在應用數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機，一臺通用計算機的外部設備中就包含了5-10個嵌入式微處理器，鍵盤、鼠標、軟驅、硬盤、顯示卡、顯示器、Modem、網卡、聲卡、打印機、掃描儀、數(shù)字相機、USB集線器等均是由嵌入式處理器控制的。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產品等方面均是嵌入式計算機的應用領域。嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業(yè)的具體應用相結合后的產物，這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。

一、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著信息化，智能化，網絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術也將獲得廣闊的發(fā)展空間。2008年達到53000億美元，預計2009年，銷售額將達68000億美元。進入20世紀90年代，嵌入式技術全面展開，目前已成為通信和消費類產品的共同發(fā)展方向。在通信領域，數(shù)字技術正在全面取代模擬技術。在廣播電視領域，美國已開始由模擬電視向數(shù)字電視轉變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術已在全球大多數(shù)國家推廣。數(shù)字音頻廣播（DAB）也已進入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。所有上述產品中，都離不開嵌入式系統(tǒng)技術。象前途無可計量的維納斯計劃生產機頂盒，核心技術就是采用32位以上芯片級的嵌入式技術。在個人領域中，嵌入式產品將主要是個人商用，作為個人移動的數(shù)據(jù)處理和通訊軟件。由于嵌入式設備具有自然的人機交互界面，GUI屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫文字輸入、語音撥號上網、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。

二、嵌入式系統(tǒng)的主要特點

（一）系統(tǒng)內核小。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內核只有5K，而Windows的內核？簡直沒有可比性。

（二）專用性強。嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進行修改。同時針對不同的任務，往往需要對系統(tǒng)進行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全兩個概念。

（三）系統(tǒng)精簡。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設計及實現(xiàn)上過于復雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。

（四）高實時性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高質量和高可靠性。

（五）嵌入式軟件開發(fā)要想走向標準化，就必須使用多任務的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行；但是為了合理地調度多任務、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real－Time Operating System）開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質量。

三、嵌入式系統(tǒng)的關鍵技術

隨著后電腦時代的來臨，消費電子成為市場的主要驅動力；而在消費電子中，32位嵌入式CPU占了主導地位。針對不同的消費產品，消費者的要求也不盡相同。例如：汽車電子產品的穩(wěn)定和安全性非常重要，而對藍牙產品可能更關心價格。當然，對于功耗問題的關注卻是幾乎涵蓋所有消費產品的要求。對于開發(fā)者而言，ARM架構以及相關軟件的前后兼容性對于他們加快開發(fā)周期、縮短產品上市時間是非常重要的。并且，對于消費電子產品而言，傳統(tǒng)的“摩爾定律”已經不是特別重要的，更重要的是在提供性能的同時，能夠有效地降低功耗和芯片面積。

為了滿足市場對消費電子產品的種種需求，ARM也不斷開發(fā)和完善技術，推出了一系列有針對性的創(chuàng)新技術。例如：智能能源管理(IEM)技術能夠有效地降低嵌入式系統(tǒng)的功耗；TrustZone技術能夠為系統(tǒng)提供硬件級的安全保護，滿足了用戶、內容提供商以及運營商對內容安全性的要求；Thumb2指令集有效地降低了代碼密度，節(jié)省了系統(tǒng)內存使用，從而降低了系統(tǒng)成本；Jazelle技術提供了在硬件中執(zhí)行Java加速功能，為系統(tǒng)提供了更好的多媒體性能。

四、嵌入式系統(tǒng)的方向

嵌入式系統(tǒng)無疑是當前最熱門最有發(fā)展前途的IT應用領域之一。嵌入式系統(tǒng)用在一些特定專用設備上，通常這些設備的硬件資源（如處理器、存儲器等）非常有限，并且對成本很敏感，有時對實時響應要求很高等。嵌入式系統(tǒng)是軟硬結合的東西，搞嵌入式開發(fā)的人有兩類。

一類是學電子工程、通信工程等偏硬件專業(yè)出身的人，他們主要是搞硬件設計，有時要開發(fā)一些與硬件關系最密切的最底層軟件，如BootLoader、BoardSupport Package(像PC的BIOS一樣，往下驅動硬件，往上支持操作系統(tǒng)），最初級的硬件驅動程序等。他們的優(yōu)勢是對硬件原理非常清楚，不足是他們更擅長定義各種硬件接口，但對復雜軟件系統(tǒng)往往力不從心（例如嵌入式操作系統(tǒng)原理和復雜應用軟件等）。

另一類是學軟件、計算機專業(yè)出身的人，主要從事嵌入式操作系統(tǒng)和應用軟件的開發(fā)。如果我們學軟件的人對硬件原理和接口有較好的掌握，我們完全也可寫B(tài)SP和硬件驅動程序。嵌入式硬件設計完后，各種功能就全靠軟件來實現(xiàn)了，嵌入式設備的增值很大程度上取決于嵌入式軟件，這占了嵌入式系統(tǒng)的最主要工作（目前有很多公司將硬件設計包給了專門的硬件公司，稍復雜的硬件都交給臺灣或國外公司設計，國內的硬件設計力量很弱，很多嵌入式公司自己只負責開發(fā)軟件，因為公司都知道，嵌入式產品的差異很大程度在軟件上，在軟件方面是最有“花頭“可做的），所以我們搞軟件的人完全不用擔心我們在嵌入式市場上的用武之地，越是智能設備越是復雜系統(tǒng)，軟件越起關鍵作用，而且這是目前的趨勢。

參考文獻：

[1]呂京建,肖海橋.嵌入式處理器分類與現(xiàn)狀

[2]桑楠.嵌入式系統(tǒng)原理及應用開發(fā)技術.北京:北京航空航天大學出版社,2002

[3][美]李(Li， Q.)等.嵌入式系統(tǒng)的實時概念.王安生譯.北京:北京航空航天大學出版社,2004,6轉

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