嵌入式系統（ES）是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、半導體技術(shù)、微電子技術(shù)、語(yǔ)音圖象數據傳輸技術(shù)，甚至傳感器等先進(jìn)技術(shù)和具體應用對象相結合后的更新?lián)Q代產(chǎn)品。因此往往是技術(shù)密集、投資強度大、高度分散、不斷創(chuàng )新的知識密集型系統。反映當代最新技術(shù)的先進(jìn)水平。 嵌入式系統不僅和一般的PC 機上的應用系統不同，就是針對不同的具體應用而設計的嵌入式系統之間差別也很大。嵌入式系統一般功能單一、簡(jiǎn)單，且在兼容性方面要求不高，但是在大小，成本方面限制較多。 嵌入式計算機基本上不能算是嵌入式系統。它仍然是計算機一類(lèi)，不過(guò)是工作條件有所不同而已，因為它還保留了計算機的基本。
嵌入式系統是指操作系統和功能軟件集成于計算機硬件系統之中。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是系統的應用軟件與系統的硬件一體化，類(lèi)似與BIOS的工作方式。具有軟件代碼小，高度自動(dòng)化，響應速度快等特點(diǎn)。特別適合于要求實(shí)時(shí)的和多任務(wù)的體系。
嵌入式系統回顧
事實(shí)上，在很早以前，嵌入式這個(gè)概念就已經(jīng)存在了。在通信方面，嵌入式系統在20世紀60年代就用于對電子機械電話(huà)交換的控制，當時(shí)被稱(chēng)為“存儲式程序控制系統”（Stored Program Control）。
嵌入式計算機的真正發(fā)展是在微處理器問(wèn)世之后。1971年11月，Intel公司成功地把算術(shù)運算器和控制器電路集成在一起，推出了第一款微處理器Intel 4004，其后各廠(chǎng)家陸續推出了許多8位、16位的微處理器，包括Intel 8080/8085、8086，Motorola 的6800、68000，以及Zilog的Z80、Z8000等。以這些微處理器作為核心所構成的系統，廣泛地應用于儀器儀表、醫療設備、機器人、家用電器等領(lǐng)域。微處理器的廣泛應用形成了一個(gè)廣闊的嵌入式應用市場(chǎng)，計算機廠(chǎng)家開(kāi)始大量地以插件方式向用戶(hù)提供OEM產(chǎn)品，再由用戶(hù)根據自己的需要選擇一套適合的CPU板、存儲器板以及各式I/O插件板，從而構成專(zhuān)用的嵌入式計算機系統，并將其嵌入到自己的系統設備中。
為靈活兼容考慮，出現了系列化、模塊化的單板機。流行的單板計算機有Intel公司的iSBC系列、Zilog公司的MCB等。后來(lái)人們可以不必從選擇芯片開(kāi)始來(lái)設計一臺專(zhuān)用的嵌入式計算機，而是只要選擇各功能模塊，就能夠組建一臺專(zhuān)用計算機系統。用戶(hù)和開(kāi)發(fā)者都希望從不同的廠(chǎng)家選購最適合的OEM產(chǎn)品，插入外購或自制的機箱中就形成新的系統，這樣就希望插件是互相兼容的，也就導致了工業(yè)控制微機系統總線(xiàn)的誕生。1976年Intel公司推出Multibus，1983年擴展為帶寬達40MB/s的MultibusⅡ。1978年由Prolog設計的簡(jiǎn)單STD總線(xiàn)廣泛應用于小型嵌入式系統。
20世紀80年代可以說(shuō)是各種總線(xiàn)層出不窮、群雄并起的時(shí)代。隨著(zhù)微電子工藝水平的提高，集成電路制造商開(kāi)始把嵌入式應用中所需要的微處理器、I/O接口、A/D、D/A轉換、串行接口以及RAM、ROM等部件統統集成到一個(gè)VLSI中，從而制造出面向I/O設計的微控制器，也就是我們俗稱(chēng)的單片機，成為嵌入式計算機系統異軍突起的一支新秀。其后發(fā)展的DSP產(chǎn)品則進(jìn)一步提升了嵌入式計算機系統的技術(shù)水平，并迅速地滲入到消費電子、醫用電子、智能控制、通信電子、儀器儀表、交通運輸等各種領(lǐng)域。
20世紀90年代，在分布控制、柔性制造、數字化通信和信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統進(jìn)一步加速發(fā)展。面向實(shí)時(shí)信號處理算法的DSP產(chǎn)品向著(zhù)高速、高精度、低功耗發(fā)展。Texas推出的第三代DSP芯片TMS320C30，引導著(zhù)微控制器向32位高速智能化發(fā)展。在應用方面，掌上電腦、手持PC機、機頂盒技術(shù)相對成熟，發(fā)展也較為迅速。特別是掌上電腦，1997年在美國市場(chǎng)上掌上電腦不過(guò)四五個(gè)品牌，而1998年底，各式各樣的掌上電腦如雨后春筍般紛紛涌現出來(lái)。此外，Nokia推出了智能電話(huà)，西門(mén)子推出了機頂盒，Wyse推出了智能終端，NS推出了WebPAD。裝載在汽車(chē)上的小型電腦，不但可以控制汽車(chē)內的各種設備（如音響等），還可以與GPS連接，從而自動(dòng)操控汽車(chē)。21世紀無(wú)疑是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )的時(shí)代，使嵌入式計算機系統應用到各類(lèi)網(wǎng)絡(luò )中去也必然是嵌入式系統發(fā)展的重要方向。在發(fā)展潛力巨大的“信息家電”中，人們非常關(guān)注的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)設備，即IP電話(huà)，就是一個(gè)代表。該設備可以簡(jiǎn)單到像普通電話(huà)一樣，可它卻是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現雙方通話(huà)的，花市話(huà)的錢(qián)可以打長(cháng)途電話(huà)！
嵌入式系統具備的特性
（1）通常只執行特定功能，這一點(diǎn)與一般桌上型辦公設備或數據庫系統有很大區別。
（2）以微電腦與周邊器件構成核心，其規?？稍诖蠓秶鷥茸兓?，如從8051芯片到 x86芯片。
（3）嚴格的時(shí)序和穩定性要求，這是因為在機器控制的大型系統中，程序運行稍有差錯則可能使得整個(gè)系統失去控制，甚至釀成災害。
（4）全自動(dòng)操作循環(huán)。
嵌入式系統是電腦軟件與硬件的綜合體，它是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，軟硬件可裁剪，從而能夠適應實(shí)際應用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。嵌入式計算機在應用數量上遠遠超過(guò)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(gè)嵌入式微處理器，鍵盤(pán)、鼠標、軟驅、硬盤(pán)、顯示卡、顯示器、Modem、網(wǎng)卡、聲卡、打印機、掃描儀、數碼相機、USB集線(xiàn)器等均是由嵌入式處理器進(jìn)行控制的。在制造工業(yè)、過(guò)程控制、通信、儀器、儀表、汽車(chē)、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類(lèi)產(chǎn)品等方面，嵌入式計算機都有用武之地。
美國汽車(chē)大王福特公司的高級經(jīng)理曾宣稱(chēng)，“福特出售的‘計算能力’已超過(guò)了IBM”，由此可以想象嵌入式計算機工業(yè)的規模和廣度。美國著(zhù)名未來(lái)學(xué)家尼葛洛龐帝1999年1月訪(fǎng)華時(shí)預言，4~5年以后嵌入式智能（電腦）工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。
嵌入式系統的特點(diǎn)
（1）嵌入式系統是將先進(jìn)的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)以及電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應用相結合的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng )新的知識集成系統。通用計算機行業(yè)中，占整個(gè)計算機行業(yè)90%的個(gè)人電腦產(chǎn)業(yè)，絕大部分采用的是Intel的x86體系結構，而芯片廠(chǎng)商則集中在Intel，AMD，Cyrix等幾家公司，操作系統方面更是被微軟占居壟斷地位。但這樣的情況卻不會(huì )在嵌入式系統領(lǐng)域出現。這是一個(gè)分散的，充滿(mǎn)競爭、機遇與創(chuàng )新的工業(yè)，沒(méi)有哪個(gè)公司的操作系統和處理器能夠壟斷市場(chǎng)。
（2）嵌入式系統通常是面向用戶(hù)、面向產(chǎn)品、面向特定應用的。嵌入式系統中的CPU與通用型CPU的最大不同就是前者大多工作在為特定用戶(hù)群設計的系統中。通常，嵌入式系統CPU都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內部，從而有利于整個(gè)系統設計趨于小型化。在對嵌入式系統的硬件和軟件進(jìn)行設計時(shí)必須重視效率，去除冗余，針對用戶(hù)的具體需求，對系統進(jìn)行合理配置，才能達到理想性能。與此同時(shí)，系統設計還受市場(chǎng)供求關(guān)系的影響。嵌入式處理器的發(fā)展也體現出穩定性，一個(gè)體系一般要存在8~10年的時(shí)間。一個(gè)體系結構及相關(guān)的片上外設、開(kāi)發(fā)工具、庫函數、嵌入式應用產(chǎn)品合在一起，可以構成一套復雜的知識系統。
（3）嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，其升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的。因此嵌入式系統產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，就具有較長(cháng)的生命周期。
（4）為了提高執行速度和系統可靠性，嵌入式系統中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機中，而不是存貯于磁盤(pán)等載體中。由于嵌入式系統的運算速度和存儲容量仍然存在一定程度的限制，另外，由于大部分嵌入式系統必須具有較高的實(shí)時(shí)性，因此對程序的質(zhì)量，特別是可靠性，有著(zhù)較高的要求。
（5）嵌入式系統本身并不具備在其上進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的能力。在設計完成以后，用戶(hù)如果需要修改其中的程序功能，也必須借助于一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。
（6）通用計算機的開(kāi)發(fā)人員通常是計算機科學(xué)或者計算機工程方面的專(zhuān)業(yè)人士，而嵌入式系統開(kāi)發(fā)人員卻往往是各個(gè)應用領(lǐng)域中的專(zhuān)家，這就要求嵌入式系統所支持的開(kāi)發(fā)工具易學(xué)、易用、可靠、高效。
嵌入式系統組成
嵌入式系統的組成軟硬兼施，互利互惠，融為一體，成為產(chǎn)品。芯片加軟件成為產(chǎn)品，但要開(kāi)發(fā)工具輔助進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
嵌入式系統的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣，去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實(shí)現更高的性能，這樣才能在具體應用中對處理器的選擇面前更具有競爭力。 嵌入式系統組成:
嵌入式芯片EMCU
A、EMPU---嵌入式微處理器
B、EMCU---嵌入式微控制器
C、EDSP---嵌入式數字信號處理器
D、ESOC,EPSOC---嵌入式片上系統,嵌入式可編程片上系統(系統芯片)
嵌入式軟件ESOFTWARE*-
A、C++
B、JAVA
C、腳本語(yǔ)言(Script Langu- age)
D、HOPEN
E、JINI
嵌入式操作系統(RTOS)
A、VRTX
B、PSOS
C、VXWORK,WINCE,EPOC
D、LINUX
E、PALM
F、OS-9
G、JAVA CHORUS OS
H、QN-X
I、NAVIO
嵌入式系統開(kāi)發(fā)工具
國外市場(chǎng)
A、實(shí)時(shí)在線(xiàn)仿真系統ICE(In-Circuit Emulator)(http://www.nohau.com
B、高級語(yǔ)言編譯器（Compi- ler Tools）(http://www.tasking.com)
C、源程序模擬器（Simula- tor）(http://www.chiptools.comwww.keil.com)
國內市場(chǎng)
國外產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)90 以上,目前國內產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)很小,但正在新形勢下興起,很快進(jìn)入市場(chǎng)。嵌入式應用系統的突出特點(diǎn):
1、體小:一般為0.?厘米×0.?厘米的芯片
2、量大:100K 掩模 ROM;100K-10K OTP.EPROM;10K以Flash,EEPROM.
3、價(jià)低:最低0.5元,一般幾元---幾十元,最高-幾百元。
4、技高:0.25微米-0.1微米。晶體8-10-12英寸
5、可靠,可承受高過(guò)載,高沖擊及其它惡劣環(huán)境（如高低溫）可靠性很重要。
6、面廣:非常廣泛，想得到就辦得到。
7、投資大,工藝精,難度大。一個(gè)工廠(chǎng)就幾十億美元,建成體系并配套將達數千億美元,并要經(jīng)常維護,還有更新時(shí)間快。但收益快。
8、軟硬一體,軟件為主。是嵌入式系統的主體。有IP核。
9、有備份但無(wú)多余另部件。以達最低價(jià)格。
10、技術(shù)融合是特點(diǎn)。集計算機，通信及其它高新技術(shù)于一體。
嵌入式系統的嵌入深度應有標準ED（Embedded Deep）
嵌入式系統(ES)的嵌入深度ED=F(計算機大小;芯片工藝;系統復雜程度不同;使用環(huán)境條件;以及其它原因)
嵌入深度是一個(gè)復雜的系統工程,但使用要求及技術(shù)發(fā)展成果,是第一位地因素。目前嵌入式芯片是決定因素,SOC是關(guān)鍵。
因此,對嵌入式系統從不同觀(guān)點(diǎn)去理解去觀(guān)察,就有大不相同看法,但嵌入式系統的嵌入深度應有統一的標準。
從MPU角度或PC微機角度:微處理器為核心-是淺嵌入式系統
例如:PC104
可分A;B;C;D四級,又可細分 1;2;3 三等?！ ?即A1,A2,A3;B1,B2,B3;C1,
C2,C3;D1,D2,D3?！ ?A1是最淺嵌入式系統----D3是最深嵌入式系統
從MCU角度:微控制器為核心
可有:B1,B2,B3?！?是中等嵌入式系統 例如:一般應用MCU組成的系統，但不包括應用8031，8032等無(wú)ROM的產(chǎn)品。
從DSP角度:數字微處理器為核心
可有:C1,C2,C3?！ ?是中等嵌入式系統 例如:視情況而定。
從SOC角度:片上系統為核心
可有:D1,D2,D3?！ ?是深嵌入式系統
嵌入式系統嵌入深度等級如下:
A1:深度最淺,淺1
A2:深度次淺,淺2
A3:深度較淺,淺3
B1:深度中等1,中1
B2:深度中等2,中2
B3:深度中等3,中3
C1:深度中等1,中1
C2:深度中等2,中2
C3:深度中等3,中3
D1:深度較深,深1
D2:深度次深,深2
D3:深度最深,深3
即1;2;3;4;5;6;7;8;9。 注意:1到9是從最淺到最深。
嵌入式系統應用情況
國外情況
A、美國：水平較高
B、日本：較普及
C、歐洲共同體:較好
D、新加波:一般
國內情況
A、國內先進(jìn)水平:一般
B、臺灣:較好
C、香港:較高
D、澳門(mén):一般
嵌入式系統應用技術(shù)熱點(diǎn)
1、移動(dòng)是當前電信發(fā)展方向和驅動(dòng)力
2、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展重要方向是寬度
3、網(wǎng)絡(luò )家電即將面市并走向世界
4、在微電子機械(MEMS)中應用技術(shù)
5、在國防工業(yè)中應用技術(shù)
6、在生物微電子技術(shù)(DNA)中應用技術(shù)
7、在電子商務(wù)中應用技術(shù)M
8、在INTERNET中應用技術(shù)
嵌入式系統典型應用技術(shù)及實(shí)例
01、在消費類(lèi)電子產(chǎn)品中應用
02、在兵器工業(yè)中應用
03、在計算機外圍中應用
04、在DNA中應用*
05、在移動(dòng)電話(huà)中應用
06、在國防工業(yè)中應用
07、在安全系統中應用
08、在智能家電中應用
09、WAP中應用技術(shù)
10、在智能機器人中應用
11、在智能玩具中應用
12、在MEMS中應用* (Microelectromechanical System)
13、在農業(yè)技術(shù)中應用
14、在多媒體中應用
15、在智能金融器具中應用
16、在車(chē)輛與交通工程中應用
17、在導彈技術(shù)中應用
18、在智能電表中應用
19、在網(wǎng)絡(luò )工程中應用
20、在掌上電腦中應用
21、在光學(xué)系統中應用
22、在辦公設備中應用
23、在氣象預報中應用
24、在儀器儀表中應用
25、在智能卡中應用
26、在模糊控制中應用
27、在模糊控制中應用
28、在家庭智能中心系統中應用
29、在智能監控系統中應用
30、在樓宇對講系統中應用
31、在自動(dòng)抄表系統中應用
32、在IC卡停車(chē)場(chǎng)管理系統中應用
33、在衛星通信網(wǎng)中應用
34、在軍事工業(yè)方面中應用
35、在網(wǎng)絡(luò )瀏覽器中應用
36、在智能傳感器中應用
37、在數字通信中應用
38、在數據處理中應用
39、在數據管理中應用
40、在數據庫中應用
41、在數控技術(shù)（機床）中應用
42、在A(yíng)V產(chǎn)品中應用
43、在DSP中應用
44、在Internet中應用
45、在艦艇戰艇潛艇中應用
46、在納米技術(shù)中應用
47、在電機控制-中應用技術(shù)
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