嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)是指用于執(zhí)行獨立功能的專用計算機系統(tǒng)。它由包括微處理器、定時器、 微控制器、存儲器、傳感器等一系列微電子芯片與器件，和嵌入在存儲器中的微型操作系 統(tǒng)、控制應(yīng)用軟件組成，共同實現(xiàn)諸如實時控制、監(jiān)視、管理、移動計算、數(shù)據(jù)處理等各 種自動化處理任務(wù)。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)和 通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，強調(diào)硬件軟件的協(xié)同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以滿足系統(tǒng)對功 能、成本、體積和功耗等要求。 最簡單的嵌入式系統(tǒng)僅有執(zhí)行單一功能的控制能力，在唯一的ROM 中僅有實現(xiàn)單一功 能的控制程序，無微型操作系統(tǒng)。復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)，例如個人數(shù)字助理（PDA）、手持電 腦（HPC）等，具有與PC 幾乎一樣的功能。實質(zhì)上與PC 的區(qū)別僅僅是將微型操作系統(tǒng)與應(yīng) 用軟件嵌入在ROM、RAM 和/或FLASH 存儲器中，而不是存貯于磁盤等載體中。很多復(fù)雜的 嵌入式系統(tǒng)又是由若干個小型嵌入式系統(tǒng)組成的。嵌入式系統(tǒng)的背景近些年來，隨著以計算機技術(shù)，通訊技術(shù)為主的信息技術(shù)的快速發(fā)展和Internet 的廣泛 應(yīng)用，傳統(tǒng)的控制學(xué)科正在發(fā)生變革，出現(xiàn)了許多新的生長點。伴隨而來的一個現(xiàn)象是控制 專業(yè)的相當多的學(xué)生在畢業(yè)后進入了計算機，通訊行業(yè)，以致有人說學(xué)控制沒有用，自動 化專業(yè)可以取消了。這些情況的出現(xiàn)使我們控制教育工作者反復(fù)思考，傳統(tǒng)的控制應(yīng)如何 拓寬它的領(lǐng)域？控制專業(yè)應(yīng)該教什么才使學(xué)生感到有用？嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史1.早期的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法，通常是采用“硬件優(yōu)先”原則。即在只粗略估計軟件任 務(wù)需求的情況下，首先進行硬件設(shè)計與實現(xiàn)。然后，在此硬件平臺之上，再進行軟件設(shè)計。 因而很難達到充分利用硬件軟件資源，取得最佳性能的效果。同時，一旦在測試時發(fā)現(xiàn)問 題，需要對設(shè)計進行修改時，整個設(shè)計流程將重新進行，對成本和設(shè)計周期的影響很大。 這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法只能改善硬件/軟件各自的性能，在有限的設(shè)計空間不可能對系統(tǒng)做出 較好的性能綜合優(yōu)化，在很大程度上依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗和反復(fù)實驗。 年代以來隨著電子系統(tǒng)功能的日益強大和微型化，系統(tǒng)設(shè)計所涉及的問題越來越 多，難度也越來越大。同時硬件和軟件也不再是截然分開的兩個概念，而是緊密結(jié)合、相 互影響的。因而出現(xiàn)了軟硬件協(xié)同（codesign）設(shè)計方法，即使用統(tǒng)一的方法和工具對軟 ，協(xié)同設(shè)計軟硬件體系結(jié)構(gòu)，以最大限度地挖掘系統(tǒng)軟硬件能力，避免由 于獨立設(shè)計軟硬件體系結(jié)構(gòu)而帶來的種種弊病，得到高性能低代價的優(yōu)化設(shè)計方案。嵌入式操作系統(tǒng)分類目前流行的嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類： 一類是從運行在個人電腦上的操作系統(tǒng)向 下移植到嵌入式系統(tǒng)中，形成的嵌入式操作系統(tǒng)，如微軟公司的Windows CE 及其新版本， SUN 公司的Java 操作系統(tǒng)，朗訊科技公司的Inferno，嵌入式Linux 等。這類系統(tǒng)經(jīng)過個 人電腦或高性能計算機等產(chǎn)品的長期運行考驗，技術(shù)日趨成熟，其相關(guān)的標準和軟件開發(fā) 方式已被用戶普遍接受，同時積累了豐富的開發(fā)工具和應(yīng)用軟件資源。 另一類是實時操作系統(tǒng)，如WindRiver 公司的VxWorks，ISI 的pSOS，QNX 系統(tǒng)軟件 公司的QNX，ATI 的Nucleus，中國科學(xué)院凱思集團的Hopen 嵌入式操作系統(tǒng)等，這類產(chǎn) 品在操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)上都針對所面向的應(yīng)用領(lǐng)域，對實時性高可靠性等進行了精巧 的設(shè)計，而且提供了獨立而完備的系統(tǒng)開發(fā)和測試工具，較多地應(yīng)用在軍用產(chǎn)品和工業(yè)控 制等領(lǐng)域中。 Linux 是90 年代以來逐漸成熟的一個開放源代碼的操作系統(tǒng)。 PC 機上的Linux 版本 在全球數(shù)以百萬計愛好者的合力開發(fā)下，得到了非常迅速的發(fā)展。90 年代末uClinux， RTLinux 等相繼推出，在嵌入式領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注，它擁有大批的程序員和現(xiàn)成的應(yīng) 用程序，是我們研究開發(fā)工作的寶貴資源。嵌入式系統(tǒng)的新曙光近些年我們在嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用的科研工作中采用了信息產(chǎn)業(yè)中的最新技術(shù)，打破 了學(xué)科之間的界限，感到控制的出路原來很多，盡管處處是挑戰(zhàn)。過去我們熟悉的“控制” 有很大的局限性.：一是不考慮硬件的限制， 二是不考慮控制器的復(fù)雜性及計算能力， 三是 不注重實用性和效益。在微處理器，微傳感器和微型執(zhí)行元件不斷推出新產(chǎn)品的形勢下， 控制的思路與手段正經(jīng)歷著巨大的變化。在經(jīng)過一番艱苦的實踐摸索之后，我們對控制學(xué) 科的研究和教學(xué)有了一些新的認識。本教材就是在我們這些年科研工作的基礎(chǔ)上總結(jié)出來 的，它還比較粗糙，還需要今后花大力氣把它完善與提高。嵌入式系統(tǒng)的硬件/軟件特征嵌入式系統(tǒng)的硬件必須根據(jù)具體的應(yīng)用任務(wù)，以功耗，成本，體積， 可靠性，處理能力等 為指標來選擇。嵌入式系統(tǒng)的核心是系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，由于存儲空間有限，因而要求 軟件代碼緊湊，可靠，大多對實時性有嚴格要求。學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的意義從控制意義上說，嵌入式系統(tǒng)涉及系統(tǒng)最底層的，芯片級的信息處理與控制。在某種 意義上，對這些“微觀”世界的了解與駕馭正是控制的真正目的。嵌入式系統(tǒng)與通常意義 上的控制系統(tǒng)在設(shè)計思路和總體架構(gòu)方面有許多不同之處，而這些不同之處恰恰是傳統(tǒng)控 制學(xué)科教學(xué)中較少教給學(xué)生的。在當今信息化社會中，嵌入式系統(tǒng)在人們的日常工作和生 活中所占的份額，可能已超過傳統(tǒng)意義的控制系統(tǒng)，這就是為什么我們的學(xué)生感到學(xué)的沒 有用，而有用的又沒有學(xué)的原因。在嵌入式系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境方面，目前仍有許多問題尚在 研究發(fā)展之中，如，嵌入式系統(tǒng)的硬件軟件協(xié)同設(shè)計方法；面向多目標，多任務(wù)的微內(nèi)核 嵌入式操作系統(tǒng)；分布嵌入式系統(tǒng)的實時性問題，分布式計算，分布式信息交互與綜合處 理；以及嵌入式系統(tǒng)的多目標交叉編譯和交叉調(diào)試工具的研究等。通過實驗開發(fā)平臺，學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的一些基本理論和硬件軟件綜合設(shè)計的方法與技能，親自動手，實現(xiàn)一個嵌入式系統(tǒng)的解決方案，為今后的深入研究打下一個初步基礎(chǔ)。 結(jié)語：“嵌入式系統(tǒng)”作為自動化學(xué)科一門理論與實際密切結(jié)合的，知識與技術(shù)含量較高的綜 合性專業(yè)課程，必將隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而逐漸趨于成熟。希望對你能有所幫助。