什么叫嵌入式系统

什么叫嵌入式系统

什么叫嵌入式系统？所谓嵌入式系统其实就是控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置，英文解释为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants。从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统源于微型计算机，是嵌入到对象体系中，实现嵌入对象智能化的计算机。由于微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要求的体积，价位与可靠性，所以嵌入式系统迅速走上了独立发展的道路。首先是将计算机芯片化，集成为单片微型计算机，其后为满足对象体系的控制要求，单片机不断从单片微型计算机向微控制与片上系统发展。

嵌入式系统定义
　　
如何来理解什么叫嵌入式系统？我们可以从嵌入式系统的定义分几方面来理解嵌入式系统：
　　
◆嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。因此可以这样理解上述三个面向的含义，即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。 　　

◆嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。例如Palm之所以在PDA领域占有70%以上的市场，就是因为其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面和多任务管理；而风河的Vxworks之所以在火星车上得以应用，则是因为其高实时性和高可靠性。 　　

◆嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有几K到几十K微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。 　　

实际上，嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，而且有时很难以给它下一个准确的定义。现在人们讲嵌入式系统时，某种程度上指近些年比较热的具有操作系统的嵌入式系统，本文在进行分析和展望时，也沿用这一观点。 　　

一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：处理器、存储器、输入输出（I/O）和软件（由于多数嵌入式设备的应用软件和操作系统都是紧密结合的，在这里我们对其不加区分，这也是嵌入式系统和Windows系统的最大区别）。

嵌入式系统的组成

嵌入式系统一般由以下几部分组成: 　　
嵌入式微处理器 　　
外围硬件设备 　　
嵌入式操作系统 　　
特定的应用程序

嵌入式系统的特点

"嵌入性"由早期的微型机时代的嵌入式计算机应用而来，专指计算嵌入到对象体系中，实现对象体系的智能控制。当嵌入式系统变成一个独立的应用产品时，可将嵌入性理解为内部嵌有微处理器或计算机。

内含计算机是对象系统智能化控制的根本保证，随着单片机向MCU、SOC发展，片内计算机外围电路、接口电路、控制单元日益增多，专用计算机系统演变成为内含微处理器的现代电子系统。与传统的电子系统相比较，现代电子系统由于内含微处理器，能实现对象系统的计算机智能化控制能力。

"专用性"，是指在满足对象控制要求及环境要求下的软硬件裁剪性，嵌入式系统的软、硬件配置必须依据嵌入对象的要求，设计成专用的嵌入式应用系统。

嵌入式操作系统 　　

嵌入式操作系统（Embedded Operation System，EOS）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用与工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具有了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等。
 

嵌入式系统十三特性法则

1 资源有限性法则 嵌入式计算不仅需要网络快速、一致的计算，而 且也要求系统能够井然有序地将其执行代码和数 据，存储在一个“ 共同” 的“ 狭小” 的空间内。

2 鲁棒性法则 嵌入式计算不仅要求系统迅速而有效的计算，而且还要求在某些计算单元出现错误的时候，系统仍然能 够继续正常运行工作。

3 实时性法则嵌入式系统的计算结果，不仅依赖于系统的逻辑运算之正确性，而且也依赖于这个运算结果的计算时间。

4 冗余度法则 在嵌入式系统具有足够的冗余度之后，系统的“ 初始敏感性” 对于其“ 最终计算结果” 的影响就变得微乎其微了。

5 结构性法则 对于嵌入式系统而言，其结构复杂性的趋势表明： a 系统结构越简单越有效(The [已过滤]st is the best) ； b 系统结构越复杂越稳定(More complex is more stable) 。

6 简约性法则 当简约一个嵌入式系统时，系统剩下的功能之 间的互动关系就会变得越来越强； 当系统的功能被简约之后，外来的入侵者之成 功的概率就会变得越来越大。

7 保育性法则 如果在嵌入式系统中要想保留某个系统功能， 最好是将所有的其他功能都看成是 “ 神圣不可侵 犯的 ” ； 系统的功能被移出（灭绝）或者生成（入 侵），一定会造成整体（群集）结构及其动态 性能上的重大转变。

8 组织性法则 嵌入式互联网（embedded Internet） 最重要的往往不是网络中个体设备的特质，而是存在于网络中的整体秩序，即 网络秩序 。 在一个高冗余度网络中，设备的单一作用已经不再能够构成影响到系统整体性能的主要因素 了，而起主要作用的是所有结点及其所构成的 连结 特征。

9 网络性法则 由一群设备相互作用的嵌入式Internet 结点所构成的网络，其整体所表现出的性质，往往与个别结点的 性质没有重大关系。

10 消息性法则 保证查寻消息：它具有严格的时间敏感或者基本常态 系统*作要求，这类消息要求一个来自系统的时间保 证。即一旦由这类消息引起的活动或者任务被执行，那么在确定的时间间隔内，它们的时间限定性必将被 系统所保证。 最佳效果消息：它具有典型的软时间限定性，即其时 间限定是由活动或者任务本身的时间序列所规定，无 需系统保证就能满足其时间限定性的要求。

11 免疫性法则 嵌入式互联网（embedded Internet） 的免疫系统应当是一个仿生命体机 制，免疫功能是一个“前馈”系统，所以要求系统应具有预见能力，从而可以“以（小）毒攻（大）毒”。

12 融合性法则 嵌入式Internet 是一个复杂网络，将复杂网络结构用简单的“组成”来解析，让系统可以由孤立的“组成”来诠释“整体”，或者让系统可以由“结点”来表达“全局”。

13 性价比法则 如果系统A 是系统B 地嵌入式系统，即B(a) ，那么 系统A 的成本应不超过系统B 成本的10 ％，而系统B(a) 的成本应大于系统A 和系统B 成本之和，系统B(a) 的性价比应提高30 ％。