什么是嵌入式系统？

嵌入式系统（Embedded System）是指嵌入在机械或电气系统内部，具有专一功能和实时计算性能的计算机系统。它们通常由微处理器或微控制器为核心，集成了存储器、输入输出接口、定时器、通信模块等部件，形成专用的硬件平台。它们还需要运行适合嵌入式环境的软件，包括操作系统、驱动程序、应用程序等。

嵌入式系统的特点是以应用为中心，针对特定的需求进行软硬件的裁剪和优化，以提高性能、可靠性、功耗效率等指标。嵌入式系统的应用领域非常广泛，涉及消费电子、通信、工业控制、医疗设备、交通管理、智能家居等多个行业。

嵌入式系统的发展历史

嵌入式系统的发展历程可以分为四个阶段：

• 第一阶段：嵌入式系统的萌芽阶段，出现于20世纪70年代前后，以单片机为代表。
• 第二阶段：以嵌入式微处理器为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统。
• 第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。
• 第四阶段：基于Internet和Java技术的嵌入式系统。

嵌入式系统的分类

根据不同的标准，可以对嵌入式系统进行不同的分类。以下是几种常见的分类方法：

• 按照处理器类型分类：可以分为基于微处理器（MPU）和基于微控制器（MCU）两类。前者通常需要外接存储器和外围芯片，并具有较强大的计算能力和灵活性，适用于复杂和高性能的嵌入式应用；后者通常将处理器、存储器、输入输出接口等部件集成在一个芯片中，并具有较低的成本和功耗，适用于简单和低性能的嵌入式应用。
• 按照复杂程度分类：可以分为以下四类：主要由微处理器构成的嵌入式系统，常常用于小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器）；不带计时功能的微处理器装置，可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到；带计时功能的组件，这类系统多见于开关装置、控制器、电话交换机、包装机、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等等；在制造或过程控制中使用的计算机系统，这也就是由工控机级组成的嵌入式计算机系统，是这四类中最复杂的一种。
• 按照形态分类：可以分为芯片级（MCU、SoC）、板级（单片机、模块）和设备级（工控机）三级。前者通常将所有部件集成在一个芯片中，并具有最小的体积和最低的功耗；中者通常将部件集成在一个板卡中，并具有较好的可扩展性和可移植性；后者通常将部件集成在一个设备中，并具有较高的性能和稳定性。

嵌入式系统的应用

嵌入式系统的应用领域非常广泛，涉及消费电子、通信、工业控制、医疗设备、交通管理、智能家居等多个行业。以下是一些典型的嵌入式系统应用的例子：

• 消费电子：手机、电视、数码相机、MP3播放器、游戏机等都是使用了嵌入式系统的消费电子产品。它们通常使用基于MPU或MCU的嵌入式系统，并运行专门设计的操作系统和应用程序，以实现各种功能和交互。
• 通信：路由器、交换机、调制解调器、无线基站等都是使用了嵌入式系统的通信设备。它们通常使用基于MPU或DSP的嵌入式系统，并运行专门设计的协议栈和算法，以实现数据传输和信号处理。
• 工业控制：自动化生产线、机器人、传感器、执行器等都是使用了嵌入式系统的工业控制设备。它们通常使用基于MCU或FPGA的嵌入式系统，并运行专门设计的控制逻辑和反馈机制，以实现精确和稳定的控制。
• 医疗设备：心电图仪、血压计、超声波仪等都是使用了嵌入式系统的医疗设备。它们通常使用基于MCU或DSP的嵌入式系统，并运行专门设计的测量和分析程序，以实现对人体健康状况的监测和诊断。
• 交通管理：汽车导航系统、飞行控制系统、火车信号系统等都是使用了嵌入式系统的交通管理设备。它们通常使用基于MPU或FPGA