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谈到嵌入式系统，可以追溯到1946年电子数字计算机诞生。此后，计算机技术突飞猛进。发展至今，各种工业、家用等通用计算机无论在性能还是普及程度上，都有了大的跨越。除了通用计算机外，以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性等特点，也表现出了强大的发展势头。这种微型计算机要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。例如，将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，安装到大型厂房中构成自动加工、生产和监测系统。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到具体的工作体系中，实现智能化控制的小型计算机，称为嵌入式计算机系统。
嵌入式系统，英文全称为Embedded System。根据 IEEE的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体。
另外，业界普遍采用的定义方式为：嵌入式系统是以应用为中心、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、功耗等严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于PC中BIOS的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。
在明确了嵌入式系统定义的基础上，我们可从以下几方面来理解嵌入式系统。
● 嵌入式系统是与应用紧密结合的，是面向用户、面向产品、面向应用的。嵌入式系统具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。嵌入式系统和具体应用对象有机地结合在一起，其功能升级也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。
● 嵌入式系统是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。这主要表现在，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和各个行业的具体应用相结合后的产物。
● 嵌入式系统可定制、可裁减。一般来说，必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。
● 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，而不是存储于磁盘等载体中。
● 嵌入式系统本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
实际上，如果笼统地说，那么凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统。在嵌入式系统中，一个很重要的应用便是具有操作系统的嵌入式系统，例如PDA、智能手机等。
嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关外围硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的系统。
嵌入式系统是计算机软件和硬件的综合体，可涵盖机械或其他的附属装置。所以嵌入式系统可以笼统地分为硬件和软件两部分。嵌入式系统的基本结构如图1-1所示。从图中可以看出，嵌入式系统的构架可以分成4个部分：处理器、存储器、输入/输出（I/O）和软件。
图1-1 嵌入式系统的基本结构
嵌入式系统的软件部分，其实包括了应用软件和操作系统两个概念。由于多数嵌入式设备的应用软件和操作系统都是紧密结合的，在这里我们对其不加区分，这也是嵌入式系统和通用PC系统的最大区别。
嵌入式系统的硬件部分，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。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用EPROM、EEPROM或闪存（Flash Memory）作为存储介质。
对于嵌入式系统的硬件部分，其核心元件是嵌入式处理器，相当于嵌入式系统的“大脑”。目前嵌入式处理器处于百花齐放、百家争鸣的状态。据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1千多种，比较常用的体系结构有几十个系列。例如，典型的8051体系单片机便是重要的一类。现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，越来越多的公司有自己的处理器设计部门。综合考虑目前所有的嵌入式处理器，常用的主要包括如下几类。
1．嵌入式微处理器EMPU
嵌入式微处理器，英文全称为Embedded Microprocessor Unit，其基础与通用计算机中的CPU一致。常用的嵌入式处理器主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。
嵌入式微处理器在功能上和标准微处理器基本是一样的。所不同的是，嵌入式微处理器EMPU在使用时，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。另外，为了满足嵌入式应用的特殊要求，在温度范围、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了相应的增强。嵌入式微处理器的这种应用有点类似于工业控制计算机。
2．嵌入式微控制器MCU
嵌入式微控制器，英文全称为Microcontroller Unit。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括8051、80C51、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。另外还有许多半通用系列如：支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541；支持I2C、SPI、CAN总线、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。
嵌入式微控制器MCU又称为单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本。
和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是通过单片化可以大大减小体积，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，十分适合于控制。
3．嵌入式数字信号处理器EDSP
嵌入式DSP处理器，英文全称为Embedded Digital Signal Processor。嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是TI公司的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列处理器包括用于控制的C2000系列、移动通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000系列包括DSP56000、DSP56100、DSP56200和DSP56300等几个不同子系列的处理器。另外PHILIPS公司今年也推出了基于可重置嵌入式DSP结构低成本、低功耗技术上制造的R.E.A.L DSP处理器。
典型的DSP处理器主要对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。
嵌入式DSP处理器一般有如下两类：一类是单片化的DSP处理器，这是DSP处理器经过单片化、EMC改造、增加片上外设成为嵌入式DSP处理器，TI的TMS320C2000 /C5000等属于此类；另一类是通用单片机中增加DSP协处理器，例如Intel公司的 MCS-296，Infineon（Siemens）公司的TriCore。
4．片上可编程系统SOPC
片上可编程系统，英文全称为System On a Programmable Chip，这是一种灵活高效的SOC解决方案。最具代表性的便是Altera公司的FPGA。
片上可编程系统SOPC是一种新的软硬件协同设计的系统设计技术，其将处理器、RAM存储器、ROM存储器、总线、总线控制器、I/O接口、DSP、锁相环等集成到一片FPGA芯片中。SOPC具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程能力。另外，市场上还有丰富的IP Core可供选择，用户可以快速地构建各种不同的系统。片上可编程系统SOPC的设计周期短、成本低。
