嵌入式技術:被内部計算機控制的設備或系統-中文百科頻道

簡介

執行專用功能并被内部計算機控制的設備或者系統。嵌入式系統不能使用通用型計算機，而且運行的是固化的軟件，用術語表示就是固件（firmware），終端用戶很難或者不可能改變固件。

盡管絕大多數嵌入式系統是用戶針對特定任務而定制的，但它們一般都是由下面幾個模塊組成的：一台計算機或者微控制器，字長可能是可憐的4位或者8位、16位、32位甚至是64位。用以保存固件的ROM（非揮發性隻讀存儲器）。用以存程序數據的RAM（揮發性的随機訪問存儲器）。

連接微控制器和開關、按鈕、傳感器、模數轉化器、控制器、LED（發光二極管）和顯示器的I/O端口。一個輕量級的嵌入式操作系統，一般是自行編寫的。專門的單片微控制器是大多數嵌入式系統的核心。通過把若幹個關鍵的系統組成部分集成到單個芯片上，系統設計者就可以得到小而便宜、可以操作較少外圍電子設備的計算機。

嵌入式系統的一般模型并不足以定義嵌入式系統本身。例如，某些嵌入式系統常常比标準PC機箱小不了多少。這類設備有：信息查詢以及銷售點終端。某些工業控制系統。遊戲控制台（例如基于x86和Windows的Xbox）。

技術應用

嵌入式是一種專用的計算機系統，作為裝置或設備的一部分。通常，嵌入式系統是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制闆。事實上，所有帶有數字接口的設備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統，有些嵌入式系統還包含操作系統，但大多數嵌入式系統都是是由單個程序實現整個控制邏輯。

嵌入式技術近年來得到了飛速的發展，但是嵌入式産業涉及的領域非常廣泛，彼此之間的特點也相當明顯。例如很多行業：手機、PDA、車載導航、工控、軍工、多媒體終端、網關、數字電視……

手機領域：以手機為代表的移動設備可謂是近年來發展最為迅猛的嵌入式行業。甚至針對于手機軟件開發，還曾經衍生出“泛嵌入式開發”這樣的新詞彙。一方面，手機得到了大規模普及，另一方面，手機的功能得到了飛速發展，3、4年前的手機功能與價格與現在就不能同日而語。随着國内3G時代的腳步日益臨近，可以預料到手機領域的軟硬件都必将面臨一場更大的變革。

功耗、功能、帶寬、價格等都是手機硬件領域的熱門詞彙。從軟件技術角度來看，我認為手機的軟件操作系統平台會趨于标準化和統一化。手機的應用會愈加豐富，除了最基本的通話功能外，逐漸會包括目前PDA、數碼相機、遊戲機等功能，更加趨向于成為個人手持終端。

汽車電子領域

随着汽車産業的飛速發展，汽車電子近年來也有了較快的發展。但是不得不承認，目前國内的嵌入式車載領域的發展與國際相比差距還是比較大的。電子導航系統在汽車電子中占據的比重比較大，目前導航系統在國外已經有了廣泛的應用。在國内近年來也已經開始起步，可以預料未來幾年内會有比較快速的發展。汽車電子領域的另外一個發展趨勢是與汽車本身機械結合，從而可以實現故障診斷定位等功能。

消費類電子産品

消費類電子産品的銷量早就超過了PC若幹倍。并且還在以每年10%左右的速度增長。消費類電子産品主要包括便攜音頻視頻播放器、數碼相機、掌上遊戲機等。目前，消費類電子産品已形成一定的規模，并且已經相對成熟。對于消費類電子産品，真正體現嵌入式特點的是在系統設計上經常要考慮性價比的折衷，如何設計出讓消費者覺得劃算的産品是比較重要的。

軍工航天

對于大多數開發者和用戶而言，這可能都是比較神秘的一個領域。的确，大多數人一生都沒有機會給F117戰機編寫控制程序。的确，軍工和航天領域是不為大衆所知的領域，在這個領域裡面，無論是硬件還是操作系統、編譯器，通常并不是市場上可以見到的通用設備，它們大多數都是專用的。但是并不代表這個領域落後，許多最先進的技術最前沿的成果，往往都會用在這個領域。

前景

嵌入式控制器的應用幾乎無處不在：移動電話、家用電器、汽車……無不有它的蹤影。嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等許多優點，其應用已深入到工業、農業、教育、國防、科研以及日常生活等各個領域，對各行各業的技術改造、産品更新換代、加速自動化進程、提高生産率等方面起到了極其重要的推動作用。

嵌入式計算機在應用數量上遠遠超過了各種通用計算機，一台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。

在制造工業、過程控制、網絡、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類産品等方面均是嵌入式計算機的應用領域。嵌入式系統工業是專用計算機工業，其目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更适用；通用計算機的發展變為功能電腦，普遍進入社會，嵌入式計算機發展的目标是專用電腦，實現“普遍化計算”，因此可以稱嵌入式智能芯片是構成未來世界的“數字基因”。

正如我國資深嵌入式系統專家—沈緒榜院士的預言，“未來十年将會産生頭大小、具有超過一億次運算能力的嵌入式智能芯片”，将為我們提供無限的創造空間。總之“嵌入式微控制器或者說單片機好像是一個黑洞，會把當今很多技術和成果吸引進來。中國應當注意發展智力密集型産業”。

應用行業舉例

機器人

随着嵌入式系統和機器人技術的普及和發展，機器人本體功能越來越趨于模塊化、智能化、微型化。同時，機器人的價格也在大幅度下降，使其在軍事、工業、家庭和醫療等領域獲得更廣泛的應用。

例如，國内最近開發了一種“醫療服務機器人”，其核心部件主要由CPLD和多個EMCU組成。它可将大腦脫離機器人本體并置于母環境中，采用無線通信與本體進行交互；而服務機器人本體中的小腦具體實現接收機器人大腦發出的各種命令，控制機器人各個執行和感知機構，進而實現機器人本體各個功能模塊之間相互協調配合的功能。

軍事國防領域

軍事國防曆來就是嵌入式系統的重要應用領域。20世紀70年代，嵌入式計算機系統應用在武器控制系統中，後來用于軍事指揮控制和通信系統。目前，在各種武器控制裝置（火炮、導彈和智能炸彈制導引爆等控制裝置）、坦克、艦艇、轟炸機、陸海空各種軍用電子裝備、雷達、電子對抗裝備、軍事通信裝備、野戰指揮作戰用各種專用設備等中，都可以看到嵌入式系統的身影。使用嵌入式技術的武器曾為美軍在伊拉克戰争中發揮重要的作用。

醫療儀器

嵌入式系統在醫療儀器中的應用普及率極高。在設計過程中，根據需要對嵌入式系統重新編程，可避免前端流片（NRE）成本，減少和ASIC相關的訂量，降低芯片多次試制的巨大風險。

此外，随着标準的發展或者當需求出現變化時，還可以在現場更新，而且設計人員能夠反複使用公共硬件平台，在一個基本設計基礎上，建立不同的系統，支持各種功能，從而大大降低生産成本。使産品具有較長的生命周期，可以保護醫療儀器不會太快過時，醫療行業的産品生命周期比較長，因此這一特性非常重要。

現代數字醫療儀器設備不但包括診療設備，而且還有數據存儲服務器和接口軟件。嵌入式系統可為醫療儀器設備設計、生産和使用提供先進的技術支持。

當今，嵌入式系統的發展已經進入大融合的時代，其特點如下：

通信、計算機及消費電子産品（3C）融合——趨向沒有獨立的3C，隻有融合的3C，即信息産品（IA）；

數字模拟融合、微機電融合、電路闆矽片融合及硬軟件設計融合——趨向SoC：和SiP；

嵌入式整機的開發工作也從傳統的硬件為主變為軟件為主；

激烈的市場競争和技術進步呼喚着新穎的産品開發平台，特别是SoC開發平台的出現。

随着嵌入式技術的不斷發展，嵌入式系統将更廣泛應用于人類生活的各個方面。。。。。

4.現代電力行業

嵌入式技術在當前電力系統故障檢測和在線故障診斷中也是得到了廣泛的應用。

軟件

C++在中國大陸的程序員圈子中通常被讀做“C加加”，而西方的程序員通常讀做“Cplusplus”，“CPP”。它是一種使用非常廣泛的計算機編程語言。C++是一種靜态數據類型檢查的，支持多重編程範式的通用程序設計語言。它支持過程化程序設計、數據抽象、面向對象程序設計、制作圖标等等泛型程序設計等多種程序設計風格。

系統

嵌入式系統一般指非PC系統，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，适應應用系統對功能、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。嵌入式系統幾乎包括了生活中的所有電器設備，如掌上PDA、移動計算設備、電視機頂盒、手機上網、數字電視、多媒體、汽車、微波爐、數字相機、家庭自動化系統、電梯、空調、安全系統、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設備、工業自動化儀表與醫療儀器等。