淺析嵌入式系統(tǒng)的構成與特點

湯吉強

摘 要 隨著科學技術的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡應用對我們的日常生活產生了巨大影響。越來越多的人呼吁將嵌入式系統(tǒng)應用到網(wǎng)絡環(huán)境中。但實際情況卻是很多嵌入式系統(tǒng)被因特網(wǎng)拒之門外。但隨著因特網(wǎng)技術與信息產業(yè)、工業(yè)操控技術的日益融合，我們就有信心相信在不久的將來，嵌入式設備與因特網(wǎng)結合技術的實現(xiàn)。

關鍵詞 嵌入式系統(tǒng) Internet 技術融合 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

嵌入式系統(tǒng)是一種以應用技術和計算機技術為基本的，能夠滿足各種性能、成本、體積、耗能等方面要求的專業(yè)系統(tǒng)。涵蓋的領域涉及電子、計算機、電子機械等。

1 嵌入式的系統(tǒng)結構

1.1 微處理器

微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件，它能夠使各個配件得以有效的運作和控制，并使其正確快速的完成任務。

1.2 系統(tǒng)軟件

嵌入式系統(tǒng)軟件同一般的計算機系統(tǒng)軟件相比容量更小、效率更高。這是因為嵌入式系統(tǒng)為了提高運行速率和安全性能，一般都將軟件固定在控制器或存儲芯片的內部。

1.3 傳感器

傳感器是嵌入式系統(tǒng)外部環(huán)境探測的重要工具。隨著其與外部環(huán)境的有機結合，逐漸成為嵌入式系統(tǒng)有效運轉的核心。傳感器能夠根據(jù)外界環(huán)境的變化向系統(tǒng)傳達各種信息，便于系統(tǒng)對執(zhí)行部件傳達運行措施。傳感器具有不同的規(guī)模、性質、形式，但在感知外部情況的功能方面不盡相同。

1.4 人機界面

嵌入式系統(tǒng)往往受到費用、功能消耗、速率等特定條件的限制，在人機界面上比較簡單。這同桌面計算機系統(tǒng)中便于操作的人機界面有很大不同。

1.5 電子元件、機械

電子元件和機械是系統(tǒng)各種功能有效實現(xiàn)的途徑之一，同機身能夠讓飛機飛上天空、顯示器將畫面呈現(xiàn)給觀眾的原理一樣。只是在結構和功能方面的差別有所不同。

1.6 存儲器

與常見的計算機系統(tǒng)較大的存儲容量相比，嵌入式系統(tǒng)的軟件要求的存儲求容量較小。這主要由于嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行任務具有固定性。但對存儲器的速率、功能消耗量要求較高。

1.7 A/D、D/A的轉化

我們知道模擬器是用來處理現(xiàn)實環(huán)境中的物理量的部件。由于一些技術的局限，目前的微處理器只能針對數(shù)字信號進行跟蹤處理。所以若想讓微處理器完成處理環(huán)境中的流量、溫度等任務，第一步就是進行A/D到D/A的轉化。其中A/D主要負責對物理量的轉化和采入，D/A則是將數(shù)字信號轉化成模擬信號，對執(zhí)行設備完成任務起到驅動的作用

1.8 執(zhí)行裝置

執(zhí)行裝置是嵌入式系統(tǒng)操作控制的終端執(zhí)行者。各個機械和部件的高效運作都離不開執(zhí)行裝置。執(zhí)行裝置和各個部件的接口也是形態(tài)各異的。所以就對執(zhí)行裝置的設計產生很高的要求，也是嵌入式系統(tǒng)有效完成各項任務的重中之重。

1.9 電源

嵌入式系統(tǒng)的電源具有很強的針對性。根據(jù)不同的要求有時需要使用交流電，有些則要使用電池；有些工作部件需要高壓電源，有些則需要低壓電源?？傊度胧较到y(tǒng)的電源是根據(jù)工作要求的變化而變化的。這也對電源各個部件和操作管理提出了很高的要求。

2 關于嵌入式系統(tǒng)的特殊之處

（1）嵌入式系統(tǒng)具有很強的競爭力。無論是硬件和軟件都經過高精密的設計和試驗。取其精華，去其糟粕。力求在同樣面積的硅片上創(chuàng)造出更顯著更高效的性能。

（2）嵌入式系統(tǒng)是集合技術、資金、創(chuàng)新能力為一體的高水平知識系統(tǒng)。它將微機技術與半導體技術進行合理整合，再與電子技術的各個行業(yè)有機融合，最終實現(xiàn)高效運轉、廣泛應用的現(xiàn)實目標。

（3）嵌入式系統(tǒng)將應用軟件固定在存儲器芯片上或是其單片機本身，這有別于以往存儲于磁盤內部等系統(tǒng)，具有很強的穩(wěn)定性和高速執(zhí)行性。

（4）嵌入式系統(tǒng)生命周期很長。嵌入式系統(tǒng)隨著時代的要求而變化，具有升級換代快等特點，基本與具體產品的改變速度保持一致。一旦廣泛的投入到市場，必將勢頭迅猛。

（5）嵌入式系統(tǒng)具有實時性。這不僅是Windows Embedded的一大優(yōu)點。也是嵌入式操作系統(tǒng)在電子控制領域的一項重要標準。依照實時性特點的要求，又分為準實時和硬實時。準實時的內核不是實時系統(tǒng)，主要是針對實時系統(tǒng)的需要而設計完成的，具有很強的獨立性和嚴謹性。硬實時則主要以發(fā)展的眼光來看待內核系統(tǒng)的設計。系統(tǒng)的設計要求具有很強的專業(yè)性，如航空航天領域和國防軍工領域。極盡苛刻的要求是對硬實時系統(tǒng)的一大考驗。比如大家眾所周知廣泛應用于航空技術的黑匣子系統(tǒng)，它主要針對飛機在飛行過程中出現(xiàn)故障一瞬間的實時記錄。這樣高標準的要求就需要硬實時的系統(tǒng)操控。而準實時系統(tǒng)在機械自動化領域方面應用較廣泛，最讓人熟知的準實時系統(tǒng)恐怕就是微軟的Windows Embedded了。

（6）嵌入式系統(tǒng)必須配備相關的開發(fā)工具。因為嵌入式系統(tǒng)本身并不具備自主開發(fā)的更新能力，這就導致用戶不能隨意對系統(tǒng)中的各個程序進行修改。這也是其有別于其他桌面計算機的操作系統(tǒng)的原因。

綜上所述，隨著科學技術不斷發(fā)展，各種計算機應用技術的不斷完善。嵌入式系統(tǒng)的投入和使用勢在必行。目前各個科研人員正在努力完善軟硬件功能，在以提高自主創(chuàng)新能力為前提的條件下，創(chuàng)造出許多功能齊全，操作簡單的系統(tǒng)軟件。所以我們有信心也有能力使嵌入式系統(tǒng)設計越來越完善、功能越來越增加、使用越來越方便，讓嵌入式系統(tǒng)能夠廣泛的投入到科技生產的浪潮中去。

參考文獻

[1] 李瀛寰.重點關注嵌入式技術應用[M].中國計算機報，2012.

[2] 何曉亮.嵌入式技術引領中國IT產生未來[N].科技日報，2009.