嵌入式技术包括哪些技术？

很多年前，比尔·盖茨预言，随着后PC时代的到来，PC将无处不在。在21世纪即将到来的今天，嵌入式系统和3G移动互联网的快速发展正在验证比尔·盖茨的预言，人类正在迎来一个充满希望的新时代——后PC时代和3G时代。这是一个充满机遇的时代，这是一个充满商机的时代。在桌面系统空前繁荣之后，嵌入式系统和智能手机的发展风起云涌，已经广泛进入通信、工业、军事、通讯、交通、金融、医疗、气象、农业等诸多领域。

通常，人们往往会忽略他们周围的嵌入式系统——如手机、ATM、汽车导航仪、游戏机或电梯等。这些无处不在的设备中都有嵌入式系统，有时人们经常在不知不觉中使用嵌入在汽车、电梯、PDA、程控交换机等设备中的小型计算机系统。此外，嵌入式系统往往在工业机器人、医疗设备、卫星、飞行系统等领域发挥更重要的作用。正是“不可见”和“无处不在”的特性使得嵌入式计算机系统不同于传统的计算机系统。

一、嵌入式系统介绍

嵌入式系统本身是一个比较模糊的定义。目前，嵌入式系统已经渗透到我们生活的各个角落，如工业、服务业、消费电子等。正是由于这一范围的扩大，给“嵌入式系统”下定义变得更加困难。

举个简单的例子，手持mp3播放器可以称为嵌入式系统吗？答案肯定是“有”。另一台PC104微型工控机，你以为是嵌入式系统？当然，工业控制是嵌入式系统技术的一个典型应用领域。但是，对比两者，你可能会发现两者几乎完全不同，只不过两者都嵌入了微处理器。是否可以说嵌入了微处理器的设备就是嵌入式系统？鼠标里还有一个单片机。能称之为嵌入式系统吗？

那么到底什么是嵌入式系统呢？嵌入式系统只是一个很难定义的抽象概念吗？

二、嵌入式系统的历史

虽然嵌入式系统是近几年才流行起来的，但这个概念并不新鲜。从20世纪70年代单片机的出现，到今天各种嵌入式微处理器和微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有近30年的历史。

作为一个系统，在软硬件交替发展的双螺旋支撑下趋于稳定和成熟，嵌入式系统也不例外。

嵌入式系统的出现最初是基于单片机。随着20世纪70年代单片机的出现，汽车、家用电器、工业机器、通讯设备以及成千上万的产品都可以通过嵌入式电子设备获得更好的性能:更易用、更快、更便宜。这些设备已经初步具备了嵌入式应用的特点，但此时的应用只是使用8位芯片来执行一些单线程程序，更不用说“系统”这个概念了。

提示:最早的单片机是Intel的8048，出现在1976。摩托罗拉也推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列。这些早期的单片机都包含256字节的内存，4K只读存储器，四个8位并行端口，1全双工串口和两个16位定时器。后来在80年代初，Intel进一步改进了8048，并在此基础上成功开发出8051，这是单片机史上值得纪念的一页。到目前为止，51系列单片机仍然是最成功的单片机芯片，广泛应用于各种产品中。

从80年代初开始，嵌入式系统的程序员开始用商业操作系统编写嵌入式应用软件，使得获得更短的开发周期、更低的开发资金和更高的开发效率成为可能，“嵌入式系统”真正出现了。确切的说，此时的操作系统是一个实时内核，它包含了传统操作系统的很多特性，包括任务管理、任务间通信、同步互斥、中断支持、内存管理等功能。其中比较著名的有Ready System公司的VRTX、集成系统公司(ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等。这些嵌入式操作系统都具有嵌入式系统的典型特征:都采用抢占式调度，响应时间很短，任务执行时间可以确定；系统内核很小，可以裁剪、扩展、移植到各种处理器上。实时性和可靠性强，适合嵌入式应用。这些嵌入式实时多任务操作系统的出现，将应用开发者从小规模开发中解放出来，同时也促进了嵌入式系统更广阔的应用空间。

90年代以后，随着实时性要求的提高，软件规模不断上升，实时内核逐渐发展成为实时多任务操作系统(RTOS)，并作为软件平台逐渐成为国际嵌入式系统的主流。此时，越来越多的公司看到了嵌入式系统广阔的发展前景，开始大力开发自己的嵌入式操作系统。除了以上老牌公司，还有Palm OS、WinCE、嵌入式Linux、RT-Linux、Lynx、Nucleux等嵌入式操作系统，以及国内的Hopen、Delta Os。随着嵌入式技术的发展前景越来越广阔，相信会有更多的嵌入式操作系统软件出现。

在国内的嵌入式系统领域，公认的嵌入式系统概念是:嵌入式系统以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统和用户应用程序组成，用于控制、监视或管理其他设备。

三、嵌入式系统的应用领域

嵌入式系统技术的当前应用领域可以包括:

1.工业控制:基于嵌入式芯片的工业自动化设备将快速发展。目前已经应用了大量的8位、16位、32位嵌入式微控制器。网络化是提高生产效率和产品质量，减少人力资源的主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监控、石油化工系统等。就传统工控产品而言，低端型往往采用8位单片机。但是随着技术的发展，32位和64位处理器已经逐渐成为工控设备的核心，在未来几年内必将取得长足的进步。

2.交通管理:在车辆导航、流量控制、信息监控、汽车服务等方面，嵌入式系统技术得到了广泛应用，内嵌GPS模块和GSM模块的移动定位终端成功应用于各交通行业。目前GPS设备已经从尖端产品进入寻常百姓家，只需要几千元就可以随时随地找到自己的位置。

3.信息\家电:这将被称为嵌入式系统最大的应用领域。各种移动设备、智能手机、冰箱、空调的网络化、智能化，将引领人们的生活进入一个全新的空间。即使不在家，也可以通过电话线和网络远程控制。现在这些设备都是嵌入式设备。

4.家庭智能管理系统:水、电、气表远程自动抄表，安全、防火、防盗系统，其中嵌入的专用控制芯片将取代传统的人工巡检，实现更高、更准、更安全的性能。目前，嵌入式系统的优势已经体现在服务领域，比如远程点餐机。

5.POS网络和电子商务:公共交通的非接触式智能卡(CSC)发行系统、公共交通的电话卡发行系统、自动售货机和各种智能ATM终端都将进入人们的生活，到那时，人们可以一张卡走遍世界各地。

6.环境工程与自然:水文资料实时监测、防洪体系与水土质量监测、大坝安全、地震监测网、实时气象信息网、水源与空气污染监测。在许多环境恶劣、土地条件复杂的地区，嵌入式系统将无人值守。

7.机器人:嵌入式芯片的发展将使机器人在小型化和高智能化方面更加明显，同时将大大降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域得到更广泛的应用。

在这些应用中，我们可以重点关注控件中的应用。就远程家电控制而言，除了开发支持TCP/IP的嵌入式系统，家电产品控制协议也需要制定和统一，这需要家电厂商来做。同理，所有基于网络的远程控制设备都需要与嵌入式系统接口，然后由嵌入式系统控制，通过网络控制。因此，开发和探讨嵌入式系统具有重要的意义。