嵌入式系统发展方向是什么？

嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。它由一系列微电子芯片和器件组成，包括微处理器、定时器、微控制器、存储器、传感器等。、以及嵌入在存储器中的微操作系统和控制应用软件，共同实现实时控制、监控、管理、移动计算、数据处理等各种自动处理任务。嵌入式系统以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通信技术为基础，强调硬件和软件的协同和集成。可以定制软件和硬件，以满足系统对功率、成本、体积和功耗的要求。最简单的嵌入式系统只有执行单一功能的控制能力，在唯一的ROM中只有实现单一功能的控制程序，没有微操作系统。复杂的嵌入式系统，如个人数字助理(PDA)和手持计算机(HPC)，其功能几乎与个人电脑相同。本质上，与PC的区别仅仅在于微操作系统和应用软件嵌入在rom、RAM和/或闪存中，而不是存储在磁盘等载体中。许多复杂的嵌入式系统是由几个小型嵌入式系统组成的。

嵌入式系统背景

近年来，随着以计算机技术和通信技术为基础的信息技术的飞速发展和互联网的广泛应用，传统的控制学科正在发生变革，出现了许多新的增长点。一个伴随的现象是，相当一部分控制专业的学生毕业后进入了计算机和通信行业，以至于有人说学控制没用，自动化专业可以取消。这些情况的出现让我们控制教育者反复思考，传统控制应该如何拓宽自己的领域？控制专业应该教什么才能让学生觉得有用？

嵌入式系统的发展历史

1.早期的嵌入式系统设计方法通常采用“硬件优先”的原则。也就是说，在只粗略估算软件任务需求的情况下，先进行硬件设计和实现。然后，在这个硬件平台上，进行软件设计。因此很难充分利用软硬件资源，达到最佳性能。同时，一旦在测试中发现问题，需要修改设计，整个设计过程就会重复，对成本和设计周期都会产生很大的影响。这种传统的设计方法只能提高硬件/软件的性能，不可能在有限的设计空间内优化系统的性能，这在很大程度上取决于设计者的经验和反复实验。20世纪90年代以来，随着电子系统功能的日益强大和小型化，系统设计中涉及的问题和困难越来越多。同时，硬件和软件不再是完全独立的概念，而是紧密结合，相互影响。因此出现了协同设计的设计方法，即使用统一的方法和工具协同设计软硬件架构，从而最大限度地发挥系统的软硬件能力，避免软硬件架构独立设计带来的种种弊端，得到高性能低成本的优化设计方案。

嵌入式操作系统的分类

目前流行的嵌入式操作系统可以分为两类:一类是从运行在个人电脑上的操作系统移植到嵌入式系统上的嵌入式操作系统，如微软的Windows CE及其新版本、SUN公司的Java操作系统、朗讯科技公司的Inferno、嵌入式Linux等。这种系统经过个人计算机或高性能计算机的长期测试，技术越来越成熟。其相关标准和软件开发方法已被用户普遍接受，同时积累了丰富的开发工具和应用软件资源。另一类是实时操作系统，如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus、中科院凯泽集团的Hopen嵌入式操作系统等。这些产品在操作系统的结构和实现方面针对其应用领域进行了精巧的设计，并提供了独立完整的系统开发和测试工具，广泛应用于军工产品和工业控制系统。Linux是90年代以来逐渐成熟的开源操作系统。在全球数百万粉丝的共同努力下，PC上的Linux版本发展非常迅速。90年代末，uClinux、RTLinux等。相继推出，引起了嵌入式领域的广泛关注。它拥有大量的程序员和现成的应用程序，是我们研发工作的宝贵资源。

嵌入式系统的新曙光

近年来，我们在嵌入式系统及其应用的科学研究中采用了信息产业的最新技术，打破了学科之间的界限，并感到有许多方法可以控制它们，尽管到处都有挑战。过去大家熟悉的“控制”有很大的局限性:一是不考虑硬件的限制，二是不考虑控制器的复杂程度和计算能力，三是不注重实用性和效率。随着微处理器、微传感器和微执行器新产品的不断推出，控制思想和手段正在发生巨大的变化。经过艰苦的实践和探索，我们对控制科学的研究和教学有了一些新的认识。这本教材是在我们近几年科研工作的基础上总结出来的。它仍然是粗糙的，我们需要在未来下大力气改进它。

嵌入式系统的硬件/软件特性

嵌入式系统的硬件必须根据具体的应用任务，以功耗、成本、体积、可靠性、处理能力为指标来选择。嵌入式系统的核心是系统软件和应用软件。由于存储空间有限，要求软件代码紧凑可靠，且大多对实时性有严格要求。

学习嵌入式系统的意义

在控制的意义上，嵌入式系统涉及到系统底层的信息处理和控制，在芯片层面。从某种意义上说，理解和控制这些“微观”的世界才是控制的真正目的。嵌入式系统和通常意义上的控制系统在设计思路和整体架构上有很多不同，而这些不同恰恰是传统控制学科教学中很少教给学生的。在当今的信息社会，嵌入式系统在人们日常工作生活中的份额可能已经超过了传统的控制系统，这也是为什么我们的学生觉得学的东西没用，学的东西却有用的原因。目前，嵌入式系统和开发环境的研究和开发还存在很多问题，如嵌入式系统的软硬件协同设计方法；面向多目标多任务的微内核嵌入式操作系统；分布式嵌入式系统的实时问题、分布式计算、分布式信息交互和综合处理；以及嵌入式系统多目标交叉编译和交叉调试工具的研究。通过实验开发平台，学习了嵌入式系统的一些基础理论和软硬件综合设计的方法和技巧，自己实现了一个嵌入式系统的解决方案，为以后的进一步研究打下了初步的基础。结语:“嵌入式系统”作为一门知识和技术含量都很高的综合性专业课程，必然会随着信息产业的发展而走向成熟。