嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件必須根據(jù)具體的應(yīng)用任務(wù)，以功耗、成本、體積、可靠性、處理能力等為指標(biāo)來進(jìn)行選擇。嵌入式系統(tǒng)的核心是系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，由于存儲(chǔ)空間有限，因而要求軟件代碼緊湊、可靠，且對(duì)實(shí)時(shí)性有嚴(yán)格要求。從構(gòu)成上看，嵌入式系統(tǒng)是集軟硬件于一體的、可獨(dú)立工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng);從外觀上看，嵌入式系統(tǒng)像是一個(gè)“可編程”的電子“器件”;從功能上看，它是對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)(宿主對(duì)象)進(jìn)行控制，使其智能化的控制器。從用戶和開發(fā)人員的不同角度來看，與普通計(jì)算機(jī)相比較，嵌入式系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)。 (1)專用性強(qiáng)。由于嵌入式系統(tǒng)通常是面向某個(gè)特定應(yīng)用的，所以嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件，尤其是軟件，都是為特定用戶群設(shè)計(jì)的，通常具有某種專用性的特點(diǎn)。(2)體積小型化。嵌入式計(jì)算機(jī)把通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于實(shí)現(xiàn)小型化，方便將嵌入式系統(tǒng)嵌入目標(biāo)系統(tǒng)中。 (3)實(shí)時(shí)性好。嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制、數(shù)據(jù)采集、傳輸通信等場(chǎng)合，主要用來對(duì)宿主對(duì)象進(jìn)行控制，所以對(duì)嵌入式系統(tǒng)有或多或少的實(shí)時(shí)性要求。例如，對(duì)武器中的嵌入式系統(tǒng)，某些工業(yè)控制裝置中的控制系統(tǒng)等的實(shí)時(shí)性要求就極高。有些系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求也并不是很高，例如，近年來發(fā)展速度比較快的掌上電腦等。但總體來說，實(shí)時(shí)性是對(duì)嵌入式系統(tǒng)的普遍要求，是設(shè)計(jì)者和用戶應(yīng)重點(diǎn)考慮的一個(gè)重要指標(biāo)。 (4)可裁剪性好。從嵌入式系統(tǒng)專用性的特點(diǎn)來看，嵌入式系統(tǒng)的供應(yīng)者理應(yīng)提供各式各樣的硬件和軟件以備選用，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中更具競(jìng)爭(zhēng)力。 (5)可靠性高。由于有些嵌入式系統(tǒng)所承擔(dān)的計(jì)算任務(wù)涉及被控產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量、人身設(shè)備安全，甚至國(guó)家機(jī)密等重大事務(wù)，且有些嵌入式系統(tǒng)的宿主對(duì)象工作在無人值守的場(chǎng)合，如在危險(xiǎn)性高的工業(yè)環(huán)境和惡劣的野外環(huán)境中的監(jiān)控裝置。所以，與普通系統(tǒng)相比較，嵌入式系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求極高。(6)功耗低。有許多嵌入式系統(tǒng)的宿主對(duì)象是一些小型應(yīng)用系統(tǒng)，如移動(dòng)電話、MP3、數(shù)碼相機(jī)等，這些設(shè)備不可能配置交流電源或容量較大的電源，因此低功耗一直是嵌入式系統(tǒng)追求的目標(biāo)。 (7)嵌入式系統(tǒng)本身不具備自我開發(fā)能力，必須借助通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)來開發(fā)。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，普通用戶通常沒有辦法對(duì)其中的程序或硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行。(8)嵌入式系統(tǒng)通常采用“軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)”的方法實(shí)現(xiàn)。早期的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法經(jīng)常采用的是“硬件優(yōu)先”原則，即在只粗略估計(jì)軟件任務(wù)需求的情況下，首先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，然后在此硬件平臺(tái)之上進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，則一旦在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)問題，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)流程將重新進(jìn)行，對(duì)成本和設(shè)計(jì)周期的影響很大。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在很大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。20世紀(jì)90年代以來，隨著電子和芯片等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法，即使用統(tǒng)一的方法和工具對(duì)軟件和硬件進(jìn)行描述、綜合和驗(yàn)證。在系統(tǒng)目標(biāo)要求的指導(dǎo)下，通過綜合分析系統(tǒng)軟硬件功能及現(xiàn)有資源，協(xié)同設(shè)計(jì)軟硬件體系結(jié)構(gòu)，以最大限度地挖掘系統(tǒng)軟硬件能力，避免由于獨(dú)立設(shè)計(jì)軟硬件體系結(jié)構(gòu)而帶來的種種弊病，得到高性能、低代價(jià)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。