嵌入式系统（Embedded System）概述及其应用
Posted 岸淳熙
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了嵌入式系统（Embedded System）概述及其应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
前言
嵌入式系统？听到这个名词，没有接触的人是不是感觉很高大上？它真的有你心中想象的那样高级吗？关于嵌入式的基本概述，本篇博文将从以下几个方面阐述，部分内容可能不是很详细，感兴趣读者可以查阅相关资料。本篇为学习笔记，结合互联网资源，如有错误，恳请谅解斧正。
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一、什么是嵌入式系统？
顾名思义，嵌入式，它是一种嵌入在设备或者系统内部的，它的存在是为了某种特定功能应用而设计开发的计算机系统（全称为嵌入式计算机系统Embedded computer system）。广泛上讲，凡是带有微处理器的专用硬软件系统，都可以称之为嵌入式系统。
真正意义上的嵌入式系统最早追溯于上世纪七十年代，微处理器的出现，大规模集成电路和微型处理器技术进步。起初阶段的嵌入式系统，主要以4位到8位的单片机为核心的可编程控制系统，到现在的16位，32位核心系统。当前，嵌入式系统已经广泛应用于生活中的各个领域，我们可以认为它无处不在，手表，智能手机，蓝牙音箱等等，其前景也是不可估量的。
更深层次的定义，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性成本、体积、功耗等多种约束的专用计算机系统。可以简单理解微机系统与功能外设互联。嵌入式系统发展，正迅速地将传统的电子系统转变智能化的现代电子系统时代。
二、嵌入式系统有哪些组成？
总的来说，嵌入式系统由硬件和软件组成。
首先，我们谈及硬件系统，与通用计算机一样，硬件的主体是中央处理器和存储器。
（1）微处理器（CPU，中央处理器），整个系统的控制指挥中心，相当于大脑，CPU的内部构造大同小异，都离不开内部运算器，控制器，寄存器组。嵌入式系统的性能，很大程度上由CPU决定，主频，指令系统，高速缓冲存储器，逻辑结构，都会影响CPU的运行速度。
（2）存储器，也就是记忆单元，系统获取的外部数据，以及内部的数据，指令等都需要一个载体来承载，存储器种类很多,EEPROM、DRAM、Flash ROM等。
（3）输入输出接口和输入输出设备，接口很重要，系统的指令，数据，地址传输适配的接口的很重要，接口的稳定性，直接决定信息传输的准确性和实时性。有串行总线式接口（USB 3.0），异步串行接口（如RS-485）无线信号接口（WIFI接口）等。输入输出设备，如LCD，LED，打印机，光传感器，键盘，鼠标等无非区分为人机交互，机机交互。
（4）总线，好比人体血管，三大总线，数据总线DB（Date Bus），地址总线AB(Address Bus）,控制总线CB（Control Bus），用于微机系统内部信息传递，成为内部总线。
其次，嵌入式系统少不了软件。
嵌入式软件配置有多种情况，低端的嵌入式软件相对简单，只需配置监控程序，驱动程序，事件处理程序即可。而高端的嵌入式系统，其软件复杂，通常由板级支持包（BSP）、设备驱动程序还要考虑到实时操作系统，软件架构等。
关于片上系统，及嵌入式芯片内容不作介绍了，读者可以自行查阅相关资料。
三、嵌入式系统特点及其分类
嵌入式系统主要包含以下六个共同特点：
（1）专用性，与实际应用相结合，嵌入式系统为实现某种特定功能而产生，专用性强，因此效率也是很高滴；
（2）隐蔽性，对于一个嵌入式系统，内部的嵌入，我们更多的只关注其实用性，很少在意其内部构造；
（3）资源受限，嵌入式系统一般都是低成本，轻量化，低功耗，也因如此，嵌入式系统在近二十年间发展迅猛；
（4）高可靠性，已经提到过，嵌入式系统的专用性很强，目标功能固定，程序固化，失误率低，稳定性强；
（5）实时性，用户在发出指令后，嵌入式系统能实时做出相应的响应；
（6）软件固化，嵌入式系统程序通常已经固化在内部的ROM（只读存储器）中，复位后，能及时重启响应，按指令程序步骤运行。
当然，嵌入式系统还存在其他的特点，比如可剪裁性，这主要是指它所包含的外设。基础了解嵌入式系统的人可能会认为，这不就是各功能模块+处理器堆出来的吗？其实也并不如此。
四、嵌入式系统应用及举例
开篇提到过，嵌入式系统在我们日常生活中无处不在，它的存在感很强，同时，它涉及到的领域也非常广泛，商业，医疗，教育，军工，交通等等。嵌入式系统的研发能力及产业化水平，已经成为衡量一个国家经济发展，科技进步和国防实力的一个重要标志。以下通过两个实例介绍应用。
（1）家庭智能管理系统
提及一个嵌入式系统----家庭智能管理系统。想到这里，可能很多人联想到，小米智能家居，从进门到主卧室现，一系列的自动化服务系统。很多家庭可能已经配备了，它是一个现代化智能家庭环境监测控制的管理装置。我们剖析它，它由主控系统芯片，各式传感器如亮度传感器，二氧化碳传感器，烟雾传感器、温湿度传感器、雨水传感器等和反馈应用系统如通风机、灯管控制器、机械移动装置等，以及显示屏，语音助手等外设组成。它们之间正是通过许许多多的输入输出接口和输入输出设备进行互联，具有实时性等特点。
（2）数码相机嵌入式系统
另外举一个常见的嵌入式应用系统----数码相机。相机的迭代就不用说了，一些企业如佳能、索尼，他们的最新产品在现在已经很先进了，对焦点数可达45点甚至更高。数码相机是传统相机的换代产品，是嵌入式系统一个典型应用。前端由镜头、CCD图像传感器、驱动电路、取样控制器、A/D转换器等组成，前端获取到数字图像信号送入后端系统进行处理，后端以嵌入式DSP（数字信号处理器）作为CPU的SoC芯片为主。整个嵌入式通过内部总线和外围电路连接，共同完成数码相机的专用性功能。（图为数码相机的结构）
在这里，我们根据其实用功能性，划分为以下四类（见表格）。
| 产业类应用产品 | 智能医疗器械，例如超声诊断仪，心脏起搏器，磁共振成像器，X光机；工业机械：数控机床，工业机械臂，机电一体化设备等 |
| 业务类应用产品 | 通信设备：路由器，服务器，导航仪；办公设备：纸张粉碎机，复印件，传真机，文字扫描仪；还有商场中随处可见的ATM机，智能服务终端，自主柜台，POS机等。 |
| 消费类应用产品 | 家用电器：冰箱，液晶电视，智能空调，微波炉，热水器；数码产品：智能手机，智能手环，蓝牙音箱，PSP游戏机，充电宝，遥控器等 |
| 军用类应用产品 | 无人机，雷达，火炮控制装置，热成像仪，定时炸弹，信号干扰器等 |
以上是关于嵌入式系统（Embedded System）概述及其应用的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章