嵌入式系统的论述与延伸

王培英　李楠

摘 要：目前，全世界的绝大多数微处理器应用嵌入式系统（如家用电器到飞机）。嵌入式系统的应用领域非常广泛，我们每天都在使用的许多设备都属于嵌入式系统，但是，大多数人对嵌入式系统却了解甚少。在当前的数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程应用、军事技术、交通、通信，以及人们日常生活中的家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域中，掀起了一场数字化革新技术。因此，在未来，即使人们不接触计算机，但却不能不接触嵌入式系统。嵌入式系统必将存在于人们日常生活的各个角落。

关键词：嵌入式系统；设计；软件工程

许多人对于以“高技术”统称的产品感到惊奇：能够很快、安全地到达目的地的现代有轨列车和飞机，能够主动地修正行驶偏差的小汽车，以及能够无痛地给出人体内部详细图形的计算机断层扫描机器，这仅仅是其中一些例子。然而，没有软件，现在这些系统将不能完成它们的功能。虽然有些在几十年前根本没有软件的情况下也能工作，但是，它们是在不具有现在看来的很自然的一些特性为前提的；而计算机断层扫描机器在没有软件的情况下是根本不能工作的。

1 嵌入式系统概述

1.1 嵌入式系统的发展

从二十世纪七十年代单片机的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了近三十年的发展历史。嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。

1.2 嵌入式系统的定义

所谓嵌入式系统，实际上是“嵌入式计算机系统”的简称，它是相对于通用计算机系统而言的。在有些系统里也有计算机，但是计算机只是作为某个专用系统中的一部分而存在的。像这样“嵌入”到更大、专用的系统中的计算机系统，称为“嵌入式计算机”、“嵌入式计算机系统”或“嵌入式系统”。

1.3 嵌入式系统的组成

一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。嵌入式系统既然是一种专用的计算机应用系统，当然也包括嵌入式系统的硬件和软件两大部分。由于嵌入式系统是一个应用系统，因此还有应用中的执行机构，用于实现对其他设备的控制、监管或管理功能。

2 嵌入式系统的设计

许多的现代技术产品，如果没有软件是根本无法工作的。现在技术系统的很大部分的产值是通过软件来实现的。因此，在满足软件质量、成本限制和时间要求的前提下，具备软件开发的能力是非常重要的。软件工程就是专门解决软件开发领域已系列的相关问题。嵌入式系统的软件通常仅仅是整个系统的一个组成部分。因此，嵌入式软件的开发，必须能够适应整个系统的周围情况。嵌入式系统的软件工程有别于通常的软件工程。在许多的技术应用领域，存在着特别高的质量要求，如在安全性和可使用性方面，也存在着一些限制的要求，如存储容量的限制。相应地，嵌入式系统的软件工程必须能够适应嵌入式系统的一些特殊要求。

3 嵌入式系统软件工程的设计及开发过程

⑴软件对于嵌入式系统的意义。没有相应的软件，微处理器是不能工作的。事实上，现代系统的大部分功能是通过软件实现的。例如，西门子集团公司在全世界范围创造的60%的价值通过软件来实现的。嵌入式软件在所谓的“软件作为分支部门”的企业中开发完成，软件不是这些企业生产的最终产品，而是作为产品的不可缺少的一个组成部分，如这些企业生产的是汽车、移动电话或CT机器等。与此不同，在所谓的“软件作为主导部门”的企业中，其最终的产品就是软件，如操作系统或文字处理软件。毫无疑问，软件对于嵌入式系统具有很大的技术上和经济上的意义。此外，软件也持续和不可避免地影响着我们的日常生活。对于其生产的产品中含软件的企业来说，必须具备开发软件的能力。不具备相应的软件开发能力的企业是不能生存的。显然，嵌入式系统软件工程对于国民经济具有很重要的意义。

出于同样的原因，嵌入式软件实际上持续地影响着我们的生活。例如，嵌入式软件有于提高汽车驾驶时的安全性，使电话交谈变得很容易简单，有助于尽早地诊断出疾病，能够支持大量的人们希望的服务。所有这些重要的或增加舒适的任务和功能通常都是通过嵌入式软件来实现的。因此，嵌入式软件在相应的领域都具有非常重要的意义。

⑵嵌入式系统的设计考虑及挑战。

⑶软件工程环境分析。

⑷用于嵌入式系统的软件工程。

[参考文献]

[1]马洪连.嵌入式系统设计教程.北京：电子工业出版社，2005.

[2]方彦军，刘经宇，李云娟.嵌入式系统原理与设计.北京：国防工业出版社，2005.5.

[3]利格斯迈尔（德），等，著.张聚，等，译.嵌入式系统软件工程.北京：电子工业出版社，2009.1.