随着信息技术的飞速发展，嵌入式系统作为一种专用计算机系统，在众多领域得到了广泛应用。
嵌入式系统通常被定义为一个控制、监视或者辅助操作一个设备或机器的系统，它在一个受控环境中进行高度集成和优化。
那么，“嵌入式”到底是什么意思呢？简单来说，“嵌入式”是指将计算机技术与具体应用相结合，将计算机作为核心部件嵌入到整体设备中，从而实现设备智能化、功能多样化的一种技术方式。
嵌入式系统是由计算机硬件、软件以及外围设备组成的一个独立系统。它不同于通用计算机系统，主要特点包括：
1. 专用性强：嵌入式系统针对特定应用进行设计，具有较强的专用性。
2. 资源受限：嵌入式系统通常在资源（如处理器性能、内存容量、带宽等）受限的环境下运行。
3. 实时性要求高：嵌入式系统需要实时响应外部事件，对响应时间有严格要求。
4. 稳定性高：嵌入式系统一旦投入运行，需要保证高度的稳定性。
5. 易于集成：嵌入式系统可以将多种功能集成到一个系统中，实现设备功能的多样化。
1. 消费电子：如智能手机、平板电脑、智能家居等。
2. 工业自动化：如机器人、生产线控制等。
3. 交通运输：如汽车电子、航空航天等。
4. 医疗器械：如医疗影像设备、生命体征监测等。
5. 通信技术：如移动通信基站、网络通信设备等。
1. 智能化程度提高：嵌入式系统将越来越智能，具备更强的感知、学习和决策能力。
2. 多样化发展：嵌入式系统将更加多样化，满足不同领域的需求。
3. 高效能处理器应用：随着处理器技术的发展，嵌入式系统将采用更高效能的处理器，提高运行速度和性能。
4. 云计算和边缘计算融合：嵌入式系统将结合云计算和边缘计算技术，实现数据的云端处理和本地处理的融合。
5. 开放与标准化：嵌入式系统的开放和标准化将推动不同厂商设备的互操作性，降低开发成本。
嵌入式系统在发展过程中也面临一些挑战，如技术更新迅速、人才短缺等问题。对此，我们可以采取以下对策：
1. 加强技术研发与创新：不断投入研发资源，提高嵌入式系统的技术水平。
2. 培养专业人才：加强嵌入式系统相关教育，培养更多专业人才。
3. 建立标准化体系：推动嵌入式系统的标准化，降低开发难度和成本。
4. 加强产学研合作：企业、高校和研究机构应加强合作，共同推动嵌入式系统的发展。
嵌入式系统作为一种专用计算机系统，已经在许多领域得到了广泛应用。
通过对嵌入式系统的基本概念、特点、应用领域、发展趋势以及挑战与对策的探讨，我们可以更好地了解嵌入式系统的含义及其在未来的发展前景。
随着技术的不断进步，嵌入式系统将在更多领域发挥重要作用，推动社会的智能化、信息化进程。
简单的说，嵌入式是嵌入式系统的简称，所谓嵌入式系统是指嵌入到应用对象中的专用计算机系统。 这里的对象就是指产品，比如日常使用的冰箱、空调、洗衣机，或者手机、游戏机等。 这些产品中都有计算机系统，这类计算机系统就是嵌入式计算机系统。 至于单片机、ARM、FPGA、DSP等都是实现嵌入式系统的硬件平台。 根据对象体系的功能复杂性和计算处理复杂性，提供的不同选择。 对于简单的家电控制嵌入式系统，采用简单的8位单片机就足够了，价廉物美，对于手机和游戏机等，就必须采用32位的ARM和DSP等芯片了。 FPGA是一种更偏向硬件的实现方式。 所以要学习嵌入式，要从单片机开始，然后学习ARM和DSP之类。
嵌入式系统，embedded system，是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可定制，适用于各种应用场合，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。 嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上 PDA 、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。 嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。 硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I／O端口、图形控制器等。 软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。 有时设计人员把这两种软件组合在一起。 应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。 嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。 嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点：1）对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。 2）具有功能很强的存储区保护功能。 这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。 3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。 4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。 嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。 2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。 这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 3.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。 4.嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。 5.为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。 6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发
什么是千年虫 ？ 千年虫会发生在哪些地方？要回答这个问题，需要先明确一下千年虫的定义和起因，千年虫是在计算机中对于年份和日期的表示方式不完整而引起的程序出错，它包含三个方面的内容： 1. 由于只使用了两位数来表示年份，会引起跨世纪的日期计算得出错误结果，比如用02减去98会得－96，而用2002减去1998结果是4。 2. 由于特殊日期(9/9/99)和计算机中特殊定义的字符串相冲突而有可能引起操作错误。 3. 闰年问题，即能否正确计算2000年是闰年，2月份有29日这一天。 根据以上三个方面的表现，我们可以肯定地说，千年虫在所有使用了智能程序进行有关日期的处理和操作的地方都有可能发作。 举个例子来说，对于一部星期一至星期五工作时间开放、星期六、日下班时间关闭的定时开关电梯来说，由于它能够定时开关，电梯里必定有智能程序，同时智能程序中也必定有和日期有关的操作，才能够计算出一年中每个月的每一天是星期几，那么当2000年来临时，如果这部电梯因为只使用了两位数来表示年份，就会将2000年识别为1900年，从而带来其中的日历计算错误，造成电梯的自动功能紊乱。 因此在此需要特别指出的是，千年虫不但存在于我们熟知的计算机系统中，对于那些使用了智能芯片的设备，只要其中有和日期有关的操作，也就有可能在2000年来临时导致千年虫发作。 而对于我们所熟知的计算机系统，千年虫也并不只是存在于我们所编写的应用程序和软件中，包括操作系统、硬件在内的计算机组成部分，由于其中也使用了进行日期操作的各种各样的小程序(如微机硬件中就有bios)，也就会有可能受到千年虫的影响。 哪些地方有虫 ？ 那么，千年虫主要会在什么地方发作呢？就世界上的情况来说，千年虫主要集中发作于两个方面： 一个是配备比较早(大约在80年代中期以前投入使用)的主机上的应用系统，如在IBM 4381，IBM AS/400等机型上运行的应用程序。 这些机器系统国际上都应用的相当早，因此其上面的应用程序经过十余年的开发和发展其规模已经非常庞大，比如美国的AT＆T电讯公司，其内部就有超过3.6亿行的应用程序需要检测是否存在2000年问题，这确实是很大的工作量，因此给解决2000年问题造成了极大的麻烦。 千年虫另外一个容易发作的方面是嵌入式设备。 所谓嵌入式设备，就是指设备中使用了智能芯片的系统，由于智能芯片价格低廉，目前嵌入式设备已变成无处不在，由生产线、大量的自动化仪器仪表、汽车、电梯、警报系统、消防检测器到医疗设备，以至电话交换机、空调机、交通灯、恒温器等，可谓渗透到日常生活每个角落。 这些设备中应用的程序往往都已经固化到元器件中，因此一旦产品只使用了两位数来表示年份，就会引发2000年问题，而要替换这些芯片，又往往不得不把整个系统都替换，这会造成资金和操作上的困难，使解决2000年问题更加麻烦，也是无法按时解决2000年问题的隐患之一。 对于我们普遍使用的PC机又会怎样呢？ 从硬件角度讲，2000年问题主要存在于微机的BIOS不能实现向2000年的自动过渡，相对来讲是比较简单的。 否则问题一旦发作起来就会让你手忙脚乱，狼狈不堪。 具体来讲，在微机硬件中有一个实时系统时钟，它依靠微机主板上的纽扣电池作为电源和动力，时刻保持运转，这样微机在关机时也能够保持时间前进。 这个实时系统时钟的时间数值是保存到主板BIOS中的存储器(CMOS)中的。 当微机启动时，微机操作系统从BIOS的那个时间存储器里读取当前时间，包括四位数的年份以及月份、日、小时、分钟、秒等，从此，只要不关机，操作系统的时钟就会以微机外接电源(不再是主板上的纽扣电池)为动力单独向前运转，并保存在微机的内存中(不再是BIOS中的存储器)。 微机的2000年问题主要表现在，尽管RTC—实时系统时钟中使用了四位数来表示年份，但其年份数据的前两位(世纪信息，如“19”，“20”等)并不和后两位发生联系，也就是说，当后两位从“99”变为“00”时，并不能向前进位使前两位数由“19”变为“20”，这样，RTC中1999年的下一年便应该是1900年，从而引发了2000年问题。 而对于目前应用的操作系统(如DOS 5.0以上版本、Windows 3.x 、Windows95、 Windows 98以及 Linux 、SCO Unix、Windows NT)时钟来说，其年份都是用四位数来表示的，因此不会存在2000年问题。 但目前的问题是操作系统中附带的一些小实用程序、工具或函数调用，有可能因为年份表示不完整而引起千年虫发作，但可以肯定的一点是，只要你不使用到这些小实用程序或工具，就不会引发2000年问题。 如果你要详细了解这些操作系统中到底有哪些实用程序、工具或函数调用存在2000年问题，可以到本人站点(~year2000)的微机Y2K和业界支持两个栏目中查询，同时站点里也有关于微机2000年问题方面的详细论述。 总之，对于我们自己使用的微机来说，其系统方面的2000年问题是相对简单的，其难点还应该是其上面规模庞大的应用程序上。 千年虫怎么扰乱我们的生活？ 如果千年问题没有得到及时的解决，那么我们的生活可能会出现一些意想不到的混乱…… 金融业：到了2000年，银行里面的电脑可能将2000年解释为1900年，引起利息计算上的混乱，甚至自动将所有的记录消除；自动取款机会拒收“00”年的提款卡； 保险业：保险公司可能会将每份保险的年限算错。 电信业：你在1999年12月31日23：59分打了三分钟的电话，电话局的账单却可能显示为(100年－3分钟)； 电力系统：美国夏威夷电力公司曾经做了一项实际的实验，输入00年，结果电厂自动停止操作，在某些情况下也发生电压与频率方面的变化，造成用户全面停电、电器故障甚至烧毁；美国联邦核管处更是担心全美的百余座核电厂里的仪器由于2000年问题失控造成核辐射外泄等灾难。 税务系统：税务局的电脑可能会认为你拖欠了100年的税款，从而寄来天文数字般的补税通知。 医药业：医疗仪器如救生系统或监视系统可能死机导致患者生命危急以及血库管理、医嘱系统与病历、器材管理全部无法正常运作。 交通系统：由于控制雷达的电脑失灵，空中管制完全瘫痪，班机停飞。 最近，2000年问题更成了美国各大汽车公司的头疼问题，原来，美国汽车都有确定的使用年限(比如10年)，超过该时间期限后汽车便会自动拒绝发动。 麻烦出在一些刚刚生产出来的自动化程度较高的汽车，其内部控制芯片仍用两位10进制数表示年份，那么到了2000年后，由于年份变成了00年，和出厂日期(比如1998年)一比较，竟然已运行了98年，汽车当然便会自动拒绝发动了。 美国花旗银行(CITYBANK)在对其属下的汽车进行2000年问题测试时，便发现了这个问题。 怎么样，即使你还没有买电脑，也不会觉得千年虫与你一点关系没有吧。 不过，随着各行各业解决千年问题的迅速进展，上述问题也几乎不可能在我们的生活中发生了。
信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势：1．嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。 目前很多厂商已经充分考虑到这一点，在主推系统的同时，将开发环境也作为重点推广。 比如三星在推广Arm7，Arm9芯片的同时还提供开发板和版及支持包（BSP），而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC＋＋作为开发工具，还有Vxworks的Tonado开发环境，DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。 当然，这也是市场竞争的结果。 2．网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂。 这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能，为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或信号处理器DSP增强处理能力，同时增加功能接口，如USB，扩展总线类型，如CAN BUS，加强对多媒体、图形等的处理，逐步实施片上系统（SOC）的概念。 软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。 如HP3．网络互联成为必然趋势。 未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬件上提供各种网络通信接口。 传统的单片机对于网络支持不足，而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持TCP／IP协议，还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或者几种，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。 软件方面系统系统内核支持网络模块，甚至可以在设备上嵌入Web浏览器，真正实现随时随地用各种设备上网。 4．精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本。 未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备，为了减低功耗和成本，需要设计者尽量精简系统内核，只保留和系统功能紧密相关的软硬件，利用最低的资源实现最适当的功能，这就要求设计者选用最佳的编程模型和不断改进算法，优化编译器性能。 因此，既要软件人员有丰富的硬件知识，又需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。 5．提供友好的多媒体人机界面嵌入式设备能与用户亲密接触，最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。 图像界面，灵活的控制方式，使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。 这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面，多媒体技术上痛下苦功。 手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。 目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，但一般的嵌入式设备距离这个要求还有很长的路要走。
标签： 嵌入式是啥意思、 嵌入式系统的应用与发展趋势、本文地址： https://www.vjfw.com/article/07a27e33b38c6869a3a8.html
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