摘要：随着微处理器的发展，嵌入式系统已经成为计算机领域的一个重要组成部分。而且，在计算机技术、微电子技术、网络技术和通信技术的高速发展的情况下，嵌入式技术正在不断地改变人们的生产方式和生活方式。本文主要介绍嵌入式系统的概念，特点，应用，发展趋势以及几种常用的嵌入式操作系统。

关键词：嵌入式系统；应用现状；嵌入式微处理器；发展趋势

0引言

目前，我们正处于一个计算机无处不在的时代，但是绝大部分的计算机都是以非计算机形式出现的。例如，作为家庭网络组成部分的电视机、电冰箱、空调等。这些设备的核心部分包含计算机，但是大部分都是以嵌入式系统的形式存在，而不是以整机的形式出现。因此，嵌入式系统的应用领域十分广泛。本文主要以嵌入式系统的应用和发展前景为主题向大家介绍嵌入式系统的信息。

1嵌入式系统的概念

嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。除此之外，嵌入式系统还可以被定义为：非PC系统，包括硬件结构和软件结构。典型的嵌入式系统的硬件组成结构是以嵌入式微处理器为中心，配置存储器、I/O设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口。软件部分是由操作系统软件和应用程序编程组成的。

2嵌入式系统的特点

嵌入式计算机系统与通用型计算机系统相比，不同点在于嵌入式系统是针对特定用途、应用于特定环境下的，所以嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率的设计，争取在较少的资源上实现更高的性能。嵌入式系统和通用计算机系统相比具有以下特点：

2.1“专用计算机系统”

嵌入式系统的微处理器大多数工作在为特定用户群所设计的系统中，故称为“专用微处理器”。因为它专用于几个特定任务，所以，需要根据具体的应用需求来选择嵌入式微处理器的性能类型。

2.2比通用PC系统资源少

由于嵌入式系统专用于某个特定的任务，所以它所能管理的资源相对来说比较少。而PC机的资源就比较丰富了，例如，我们在PC机上编写程序的同时可以进行其他的任务。

2.3功耗低、体积小、集成度高、成本低

嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率的设计，保证在稳定安全可靠的基础上用较少的资源实现较高的性能。

许多嵌入式系统没有充足的电源供应或良好的散热设备，因此，在嵌入式系统设计的时候会尽可能的降低功耗。所以，系统的处理器只有在执行任务的时候才开始运行，其余时间都处在休眠状态 。

2.4具有完整的系统测试和可靠性评估系统

嵌入式系统具有科学的系统测试和可靠的评估体系，尽量避免因为系统的不可靠而造成巨大的损失。例如看门狗定时器，它的作用是在软件失去控制后能使它重新工作。

3嵌入式系统的应用

由于嵌入式系统具有体积小、性能强、低功耗、可靠性高以及面向行业应用的突出特征，所以其应用及其广泛。

（1）工业控制

在工业控制领域，嵌入式设备早已得到广泛应用。数字化改造，智能控制设备等为嵌入式系统提供了很大的市场。随着技术的发展，32位，64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心。目前，已经有大量的32位，64位嵌入式微处理器在应用中，例如，工控机，数控机床，自动装配系统（机械手、自动贴片机）等。

（2）交通管理

在车辆导航，流量控制，信息检测，发动机控制等方面，嵌入式系统也得到了广泛的应用。例如在车辆导航方面，内嵌GPS模块，随时随地找到你的位置。

（3）智能家庭管理

在这個信息时代，家用电器正在向数字化和网络化发展，日后家里的各种家用电器都将嵌入计算机并通过家庭控制中心与Internet连接，转变为智能网络家电。到时候，人们可以远程使用手机控制家里面的家用电器。

（4）消费电子

消费电子包括手机，PDA，学习机，电子词典等各种移动设备。由于手机，掌上电脑之类的设备易于使用并且方便携带，未来几年将在我国快速发展，PDA与手机已经呈现嵌合趋势，便于人们随时随地获取信息。

（7）军事需求

随着科技的不断发展，现代战争已不仅仅是局限于“真刀真枪”的实战当中，其模式更是在向以模拟战争为主的高度信息化、智能化的方向转变。嵌入式计算机的应用不仅提高了现代军队的作战效率，同时，对于国家综合国力的提升也具有重要的促进作用。

4几种常用的嵌入式操作系统

4.1μC/OS-II嵌入式操作系统

μC/OS-II是一个完整的，源代码免费的，可移植，固化，裁剪的抢占式实时多任务内核。μC/OS-II具有执行效率高，占用空间小，可移植性及扩展性强，实时性能优良，稳定性和可靠性良好等特点。其内核采用微内核结构，将基本功能放在内核中，留给用户一个标准API函数，并根据各个任务优先级分配CPU的时间。目前，由于μC/OS-II结构小巧、源代码免费等特性，其在工控、通信、信息家电领域得到了广泛应用。

4.2Windows CE操作系统

Windows CE操作系统是微软公司开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，支持众多的硬件平台。它不仅是一个功能强大的实时嵌入式操作系统，而且提供了了众多强大的工具，允许用户利用它快速开发出下一代的智能化、小体积连接设备。利用这些工具，开发人员可以迅速开发出能够在最新硬件平台上运行各种应用程序的智能化设计。

4.3VxWorks嵌入式实时操作系统

VxWorks是Wind River Systems公司专门为实时嵌入式系统设计开发的一种实时操作系统，具有嵌入实时应用和最新一代的开发执行环境，支持多种处理器的开发平台，是目前世界上应用最广泛的产品。它为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时系统资源以及实时的任务间通信。

4.4Linux操作系统

Linux类似于UNIX，是一种免费的、源代码完全开放的、符合POSIX标准规范的操作系统。自诞生至今，它在很多方面赶上甚至超过了许多商用系统。他充分利用了该系统的任务切换机制，实现了真正多任务、多用户环境。Linux对硬件配置的要求相当低，而且支持多种处理芯片。更为重要的是开发人员可随时对该系统的开放内核进行升级和修补，很多错误可以得到检测及修复。

5嵌入式系统的发展趋势

嵌入式系统的应用范围十分广泛，几乎涵盖了我们生活的各个方面。这表明越来越多的设备需要复杂的嵌入式操作系统，因此为了适应嵌入式设备的复杂性和多样性，缩短其开发周期，嵌入式操作系统应运而生。

嵌入式技术是基于特定需求、以硬件为基础、以软件为核心、以特定应用为实现目标的系统集成技术。原先基于芯片的系统开发方式已经发展成为由芯片设计商提供完整的系统解决方案。而芯片的设计、嵌入式软件开发和系统产品应用三者相互依托、互补共赢的产业结构和商业模式，已经成为嵌入式技术发展的必然趋势。

综上所述，嵌入式系统的发展主要体现在芯片技术的进步上，以及在芯片技术限制下的算法软件的进步上。所以，嵌入式技术与互联网、ASP、WAP、纳米技术的结合都是未来发展的热点。

总之，未来的嵌入式系统一定会比今天的更可靠，更高效，更智能化。

参考文献：

[1]田泽.嵌入式系统开发与应用教程.北京.北京航空航天大学出版社.2010

[2]王田苗嵌入式系统设计与实例开发[M].北京.清华大学出版社，2010（10）：3

[3]沈连丰，宋铁成，叶芝慧.嵌入式系统及其开发应用[M].北京.电子工业出版社

作者简介：

王文雅（1997-）女，汉族，河南开封，本科，测控技术与仪器专业