嵌入式系統的論述與延伸

王培英　李楠

摘 要：目前，全世界的絕大多數微處理器應用嵌入式系統（如家用電器到飛機）。嵌入式系統的應用領域非常廣泛，我們每天都在使用的許多設備都屬于嵌入式系統，但是，大多數人對嵌入式系統卻了解甚少。在當前的數字信息技術和網絡技術高速發展的后PC時代，嵌入式系統已經廣泛地滲透到科學研究、工程應用、軍事技術、交通、通信，以及人們日常生活中的家電、娛樂、藝術、社會文化等各個領域中，掀起了一場數字化革新技術。因此，在未來，即使人們不接觸計算機，但卻不能不接觸嵌入式系統。嵌入式系統必將存在于人們日常生活的各個角落。

關鍵詞：嵌入式系統；設計；軟件工程

許多人對于以“高技術”統稱的產品感到驚奇：能夠很快、安全地到達目的地的現代有軌列車和飛機，能夠主動地修正行駛偏差的小汽車，以及能夠無痛地給出人體內部詳細圖形的計算機斷層掃描機器，這僅僅是其中一些例子。然而，沒有軟件，現在這些系統將不能完成它們的功能。雖然有些在幾十年前根本沒有軟件的情況下也能工作，但是，它們是在不具有現在看來的很自然的一些特性為前提的；而計算機斷層掃描機器在沒有軟件的情況下是根本不能工作的。

1 嵌入式系統概述

1.1 嵌入式系統的發展

從二十世紀七十年代單片機的出現到今天各式各樣的嵌入式微處理器，微控制器的大規模應用，嵌入式系統已經有了近三十年的發展歷史。嵌入式系統誕生于微型機時代，嵌入式系統的嵌入性本質是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，這些是理解嵌入式系統的基本出發點。由于嵌入式計算機系統要嵌入到對象體系中，實現的是對象的智能化控制，因此，它有著與通用計算機系統完全不同的技術要求與技術發展方向。

1.2 嵌入式系統的定義

所謂嵌入式系統，實際上是“嵌入式計算機系統”的簡稱，它是相對于通用計算機系統而言的。在有些系統里也有計算機，但是計算機只是作為某個專用系統中的一部分而存在的。像這樣“嵌入”到更大、專用的系統中的計算機系統，稱為“嵌入式計算機”、“嵌入式計算機系統”或“嵌入式系統”。

1.3 嵌入式系統的組成

一個嵌入式系統裝置一般都由嵌入式計算機系統和執行裝置組成嵌入式計算機系統是整個嵌入式系統的核心，由硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層組成。嵌入式系統既然是一種專用的計算機應用系統，當然也包括嵌入式系統的硬件和軟件兩大部分。由于嵌入式系統是一個應用系統，因此還有應用中的執行機構，用于實現對其他設備的控制、監管或管理功能。

2 嵌入式系統的設計

許多的現代技術產品，如果沒有軟件是根本無法工作的。現在技術系統的很大部分的產值是通過軟件來實現的。因此，在滿足軟件質量、成本限制和時間要求的前提下，具備軟件開發的能力是非常重要的。軟件工程就是專門解決軟件開發領域已系列的相關問題。嵌入式系統的軟件通常僅僅是整個系統的一個組成部分。因此，嵌入式軟件的開發，必須能夠適應整個系統的周圍情況。嵌入式系統的軟件工程有別于通常的軟件工程。在許多的技術應用領域，存在著特別高的質量要求，如在安全性和可使用性方面，也存在著一些限制的要求，如存儲容量的限制。相應地，嵌入式系統的軟件工程必須能夠適應嵌入式系統的一些特殊要求。

3 嵌入式系統軟件工程的設計及開發過程

⑴軟件對于嵌入式系統的意義。沒有相應的軟件，微處理器是不能工作的。事實上，現代系統的大部分功能是通過軟件實現的。例如，西門子集團公司在全世界范圍創造的60%的價值通過軟件來實現的。嵌入式軟件在所謂的“軟件作為分支部門”的企業中開發完成，軟件不是這些企業生產的最終產品，而是作為產品的不可缺少的一個組成部分，如這些企業生產的是汽車、移動電話或CT機器等。與此不同，在所謂的“軟件作為主導部門”的企業中，其最終的產品就是軟件，如操作系統或文字處理軟件。毫無疑問，軟件對于嵌入式系統具有很大的技術上和經濟上的意義。此外，軟件也持續和不可避免地影響著我們的日常生活。對于其生產的產品中含軟件的企業來說，必須具備開發軟件的能力。不具備相應的軟件開發能力的企業是不能生存的。顯然，嵌入式系統軟件工程對于國民經濟具有很重要的意義。

出于同樣的原因，嵌入式軟件實際上持續地影響著我們的生活。例如，嵌入式軟件有于提高汽車駕駛時的安全性，使電話交談變得很容易簡單，有助于盡早地診斷出疾病，能夠支持大量的人們希望的服務。所有這些重要的或增加舒適的任務和功能通常都是通過嵌入式軟件來實現的。因此，嵌入式軟件在相應的領域都具有非常重要的意義。

⑵嵌入式系統的設計考慮及挑戰。

⑶軟件工程環境分析。

⑷用于嵌入式系統的軟件工程。

[參考文獻]

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