嵌入式系统

嵌入式系统是计算机系统，一个一个的组合的计算机处理器、计算机存储器和输入/输出xxx设备，其具有更大的机械或电气系统内的专用功能。它作为完整设备的一部分嵌入，通常包括电气或电子硬件以及机械零件。因为嵌入式系统通常控制嵌入式计算机的物理操作，所以它通常具有实时计算约束。嵌入式系统控制着当今许多常用的设备。制造的所有微处理器中有98％用于嵌入式系统。

现代嵌入式系统通常基于微控制器（即具有集成存储器和xxx接口的微处理器），但是普通微处理器（将外部芯片用于存储器和xxx接口电路）也很常见，尤其是在更复杂的系统中。在任何一种情况下，所使用的处理器可以是从通用型到专门用于某一类计算的处理器的类型，甚至可以是针对手头应用定制设计的类型。专用处理器的常见标准类别是数字信号处理器（DSP）。

由于嵌入式系统专用于特定任务，因此设计工程师可以对其进行优化，以减小产品的尺寸和成本，并提高可靠性和性能。受益于规模经济，一些嵌入式系统已批量生产。

嵌入式系统的范围从数字手表和MP3播放器等便携式设备到交通信号灯控制器，可编程逻辑控制器等大型固定装置，以及混合动力车辆，医学成像系统和航空电子设备等大型复杂系统。复杂度从低到只有一个微控制器芯片，到非常高到在一个大型设备机架内安装多个单元，xxx设备和网络都非常高。

嵌入式系统通常用于消费类、工业、汽车、家用电器、医疗、商业和军事应用中。

电信系统采用来自许多嵌入式系统的电话交换机为网络蜂窝电话在终端用户。计算机网络使用专用路由器和网桥来路由数据。

消费类电子产品包括MP3播放器、电视机、手机、视频游戏机、数码相机、GPS接收器和打印机。诸如微波炉、洗衣机和洗碗机之类的家用电器包括嵌入式系统，以提供灵活性、效率和功能。先进的HVAC系统使用联网的恒温器来更准确，更有效地控制温度，该温度会随着时间和季节的变化而变化。家庭自动化使用可用于控制灯光、气候、安全性、音频/视频、xxx等的有线和无线网络，所有这些都使用嵌入式设备进行感应和控制。

从飞行到汽车的运输系统越来越多地使用嵌入式系统。新飞机包含先进的航空电子设备，例如惯性制导系统和GPS接收器，它们也有相当大的安全要求。各种电动机-无刷直流电动机，感应电动机和直流电动机-使用电子电动机控制器。汽车、电动汽车和混合动力汽车越来越多地使用嵌入式系统来最大化效率并减少污染。其他使用嵌入式系统的汽车安全系统包括防抱死制动系统（ABS）、电子稳定控制系统（ESC / ESP）、牵引力控制系统（TCS）和自动四轮驱动系统。

医疗设备使用嵌入式系统进行xxx，并使用各种医学成像（PET、SPECT、CT和MRI）进行无创内部检查。医疗设备中的嵌入式系统通常由工业计算机提供动力。

嵌入式系统用于交通运输、消防、安全和安保，医疗应用和对生命至关重要的系统。除非通过片上3G蜂窝或其他方法连接到有线或无线网络以进行IoTxxx和控制，否则这些系统可以与黑客隔离，因此更加安全。为了防火，可以将系统设计为具有更高的能力，以应对更高的温度并继续运行。在处理安全性方面，嵌入式系统可以是自给自足的，并且能够处理削减的电气和通信系统。

称为微粒的新型微型无线设备是联网的无线传感器。无线传感器网络WSN利用先进的IC设计实现的小型化，将完整的无线子系统耦合到复杂的传感器，使人员和公司能够测量物理世界中的无数事物，并通过IT监控系统对这些信息采取行动。这些微粒是完全独立的，通常会在需要更换或充电的电池上消耗数年之久。

嵌入式Wi-Fi模块提供了一种简单的方法来无线启用通过串行端口进行通信的任何设备。

嵌入式系统旨在执行某些特定任务，而不是用作执行多个任务的通用计算机。由于安全性和可用性等原因，有些服务器还必须满足实时性能要求；其他的可能对性能的要求很低或没有，因此可以简化系统硬件以降低成本。

嵌入式系统并不总是独立的设备。许多嵌入式系统由较大设备中的较小部分组成，可用于更广泛的用途。例如，吉布森机器人吉他具有用于调弦的嵌入式系统，但是机器人吉他的总体目的当然是播放音乐。^[10]类似地，汽车中的嵌入式系统提供了作为汽车本身子系统的特定功能。

为嵌入式系统编写的程序指令称为固件，并存储在只读存储器或闪存芯片中。它们在有限的计算机硬件资源上运行：内存很少，键盘或屏幕很小或根本不存在。

嵌入式系统的范围从根本上没有用户界面（仅用于一项任务的系统）到类似于现代计算机桌面操作系统的复杂图形用户界面。简单的嵌入式设备使用带有简单菜单系统的按钮、LED、图形或字符LCD（例如HD44780 LCD）。

使用带有触摸感应或屏幕边缘按钮的图形屏幕的更复杂的设备可提供灵活性，同时将占用的空间最小化：按钮的含义会随屏幕而变化，选择涉及指向所需对象的自然行为。手持式系统通常具有一个带有指向设备的“操纵杆按钮”的屏幕。

某些系统借助串行（例如RS-232、USB、I²C等）或网络（例如以太网）连接来远程提供用户界面。这种方法具有以下优点：扩展嵌入式系统的功能，避免显示成本，简化BSP并允许在PC上构建丰富的用户界面。一个很好的例子是运行在嵌入式设备（例如IP摄像机）或网络路由器上的嵌入式Web服务器的组合。用户界面显示在连接到设备的PC上的Web浏览器中，因此不需要安装任何软件。

与通用同类计算机相比，典型嵌入式计算机的性能示例为低功耗、小尺寸、坚固的工作范围和较低的单位成本。这是以有限的处理资源为代价的，这使得它们很难编程和交互。但是，通过在硬件之上构建智能机制，利用可能存在的传感器和嵌入式单元网络的存在，人们不仅可以在单元和网络级别上最佳地管理可用资源，而且还可以提供增强的功能那些可用的。例如，可以设计智能技术来管理嵌入式系统的功耗。

嵌入式处理器可以分为两大类。普通微处理器（μP）将单独的集成电路用于存储器和xxx设备。微控制器（μC）具有片上外设，从而降低了功耗、尺寸和成本。与个人计算机市场相反，由于该软件是为应用程序定制开发的，而不是最终用户安装的商品，因此使用了许多不同的基本CPU体系结构。既冯·诺依曼，以及不同程度的哈佛架构被使用。RISC以及非RISC处理器。字长从4位到64位不等，尽管最典型的长度是8/16位。大多数体系结构都有大量不同的变体和形状，其中许多也由多家不同的公司生产。