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嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的出現(xiàn)，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑事件。嵌入式系統(tǒng)誕生于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，與通用計(jì)算機(jī)的發(fā)展道路完全不同，形成了獨(dú)立的單芯片的技術(shù)發(fā)展道路。由于嵌入式系統(tǒng)的誕生，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中出現(xiàn)了通用計(jì)算機(jī)與嵌入式計(jì)算機(jī)的兩大分支。不可兼顧的技術(shù)發(fā)展道路，形成了兩大分支的獨(dú)立發(fā)展道路：通用計(jì)算機(jī)按照高速、海量的技術(shù)發(fā)展；嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則為滿足對(duì)象系統(tǒng)嵌入式智能化控制要求發(fā)展。由于獨(dú)立的分工發(fā)展，20世紀(jì)末，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的兩大分支都得到了迅猛地發(fā)展。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在很大程度改變了人們的生活、工作和娛樂(lè)方式，而且這些改變還在加速。嵌入式系統(tǒng)具有無(wú)數(shù)的種類，每類都具有自己獨(dú)特的個(gè)性。例如，MP3、數(shù)碼相機(jī)與打印機(jī)就有很大的不同。汽車中更是具有多個(gè)嵌入式系統(tǒng)，使汽車更輕快、更干凈、更容易駕駛。 即使不可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)也無(wú)處不在。嵌入式系統(tǒng)在很多產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用并逐步改變著這些產(chǎn)業(yè)，包括工業(yè)自動(dòng)化、國(guó)防、運(yùn)輸和航天領(lǐng)域。例如神州飛船和長(zhǎng)征火箭中肯定有很多嵌入式系統(tǒng)，導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)也是嵌入式系統(tǒng)，高檔汽車中也有多達(dá)幾十個(gè)嵌入式系統(tǒng)。 在日常生活中，人們使用各種嵌入式系統(tǒng)，但未必知道它們。事實(shí)上，幾乎所有帶有一點(diǎn)“智能”的家電（全自動(dòng)洗衣機(jī)、電腦電飯煲…）都是嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛的適應(yīng)能力和多樣性，使得視聽(tīng)、工作場(chǎng)所甚至健身設(shè)備中到處都有嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)誕生于微型計(jì)算機(jī)，是嵌入到對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)嵌入對(duì)象智能化的計(jì)算機(jī)。但是，微型計(jì)算機(jī)無(wú)法滿足絕大多數(shù)對(duì)象體系嵌入式要求的體積、價(jià)位與可靠性，因此，嵌入式系統(tǒng)迅速走上了獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)道路。首先是將計(jì)算機(jī)芯片化集成為單片微型計(jì)算機(jī)（SCMP），其后為滿足對(duì)象體系的控制要求，單片機(jī)不斷從單片微型計(jì)算機(jī)向微控制器（MCU）與片上系統(tǒng)（SoC）發(fā)展。但無(wú)論怎樣發(fā)展變化，都改變不了“內(nèi)含計(jì)算機(jī)”、“嵌入到對(duì)象體系中”、“滿足對(duì)象智能化控制要求”的技術(shù)本質(zhì)。 因此，我們可以將嵌入式系統(tǒng)定義成：“嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)”。 隨著網(wǎng)絡(luò)、通信時(shí)代的到來(lái)，不少嵌入式系統(tǒng)形成了一些獨(dú)立的應(yīng)用產(chǎn)品，如手機(jī)、PDA、MP3、數(shù)碼伴侶等，這些產(chǎn)品沒(méi)有像電視機(jī)、電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、汽車等那樣明顯的嵌入對(duì)象，這時(shí)嵌入式系統(tǒng)定義中的“嵌入到對(duì)象體系中”含義，可以廣義地理解成“內(nèi)嵌有計(jì)算機(jī)”的含義。 (1) 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 按照嵌入式系統(tǒng)的定義，嵌入式系統(tǒng)有3個(gè)基本特點(diǎn)，即“嵌入性”、“專用性”與“計(jì)算機(jī)”。 “嵌入性”由早期微型機(jī)時(shí)代的嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用而來(lái)，專指計(jì)算機(jī)嵌入到對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能控制。當(dāng)嵌入式系統(tǒng)變成一個(gè)獨(dú)立應(yīng)用產(chǎn)品時(shí)，可將嵌入性理解為內(nèi)部嵌有微處理器或計(jì)算機(jī)。 “計(jì)算機(jī)”是對(duì)象系統(tǒng)智能化控制的根本保證。隨著單片機(jī)向MCU、SoC發(fā)展，片內(nèi)計(jì)算機(jī)外圍電路、接口電路、控制單元日益增多，“專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ”演變成為“內(nèi)含微處理器”的現(xiàn)代電子系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)相比較，現(xiàn)代電子系統(tǒng)由于內(nèi)含微處理器，能實(shí)現(xiàn)對(duì)象系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)智能化控制能力。 “專用性”是指在滿足對(duì)象控制要求及環(huán)境要求下的軟硬件裁剪性。嵌入式系統(tǒng)的軟、硬件配置必須依據(jù)嵌入對(duì)象的要求，設(shè)計(jì)成專用的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。 (2) 嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。但是作為一個(gè)重要的計(jì)算機(jī)工具，有不斷完善的基礎(chǔ)技術(shù)與在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用技術(shù)，并且依靠著多學(xué)科，如計(jì)算機(jī)學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科、微電子學(xué)科、集成電路設(shè)計(jì)等的交叉與綜合。 (3) 嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)前沿 目前，無(wú)論是嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)器件、開(kāi)發(fā)手段，還是應(yīng)用對(duì)象，都有了很大變化。無(wú)論是未來(lái)從事8位、16位、32位的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，都應(yīng)該了解嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)前沿。這些技術(shù)前沿體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的一些基本觀念，它們是：基于集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的應(yīng)用開(kāi)發(fā)、應(yīng)用系統(tǒng)的用戶SoC設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)的普遍應(yīng)用、普遍的網(wǎng)絡(luò)接入、先進(jìn)的電源技術(shù)以及多處理器SoC技術(shù)。 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是電類專業(yè)技術(shù)的載體和核心基礎(chǔ)技術(shù)，即學(xué)習(xí)電類專業(yè)的大學(xué)生在走向工作崗位以后，無(wú)論你將來(lái)從事任何工作都離不開(kāi)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的核心基礎(chǔ)課程主要有《C程序設(shè)計(jì)教程》、《嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《單片機(jī)初級(jí)教程》或《ARM嵌入式系統(tǒng)初級(jí)教程》、《電路分析基礎(chǔ)》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)(包括Verilog HDL)》、《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)》與相應(yīng)的專業(yè)課。 |
