嵌入式系統的特點
隨著信息產業和集成電路的發展，嵌入式應用的發展也得到了蓬勃和快速的發展。其特點主要表現在兩個方面:

(1) 多樣化，廣泛化；嵌入式應用領域已應用到社會的各個領域如信息家電、工業控制、通信和智能終端等

(2) 專用化，個性化；嵌入式應用很多是面向特定的應用，如實時控制、低功耗管理、可靠安全控制等，這些應用領域使得嵌入式應用具有專用性和個性特點。

嵌入式應用的多樣化主要體現在嵌入式設備主控芯片和外圍設備的多樣化，目前，嵌入式設備的主控芯片類型包括四類:微控制器、嵌入式處理器、DSP處理器和片上系統SOC。嵌入式外圍設備種類繁多，而且不同的嵌入式應用有不同的外掛設備，為了支持這些不同的外掛設備就必須有這些不同設備的板級支持包BSP (board support package).

嵌入式系統應用最早是基于單片機的簡單控制應用，因為單片機上的資源有限，因此在程序上采用的是前后臺的控制設計。隨著嵌入式應用越來越復雜化，現在很多嵌入式應用又引進了嵌入式操作系統，利用嵌入式操作系統提供的特有的機制來滿足嵌入式一些特定的應用，例如，多任務調度，實時控制和可靠冗余處理等。嵌入式開發不同于桌面程序的開發，一般都是通過交叉調試模式來開發，因此對于嵌入式開發工具也有特殊的要求。

嵌入式的專用化和個性化一方面體現在嵌入式硬件有專用和個性的支持，另一方面體現在軟件上要提供相應的支持。

嵌入式系統硬件平臺
嵌入式系統的開發涉及兩個方面:硬件部分與軟件部分。硬件部分提供整個系統開發可見的或可觸摸的“實體”，而軟件部分相當于這個“實體”內部的功能邏輯。這兩個部分是缺一不可的。嵌入式系統的開發對硬件要求非常高，這與其他類型系統的開發有所不同。許多嵌入式的開發都是針對具體的應用，針對項目中特定的硬件資源，如微處理器、Flash存儲器、外圍接口等。這樣，開發人員就需要熟悉系統中的硬件資源，比如涉及到一些底層編程，就需要知道系統處理器提供的指令集;要對外設驅動，就需了解外設的控制邏輯;要對Flash存儲器編程，就需要知道Flash存儲器編程的指令序列和編程流程等。

1.嵌入式系統控制器

一個嵌入式系統的目標硬件平臺主要分三部分:處理器核心，片內外圍電路，板級外圍電路.

處理器核心指的是整個芯片的核心電路即CPU的內核。芯片內的外圍電路是指封裝在芯片內的一些電路如定時器分頻電路、串行接口電路等。板級外圍電路就是與處理器芯片交互的外圍電路，通常這些電路是根據處理器的特性和具體的 應用而定制的外圍電路。

嵌入式系統的核心部件是各種類型的嵌入式處理器，嵌入式處理器作為系統的控制中樞，通過控制總線、數據總線和地址總線與各種外部接口相連。

就目前的現狀而言，嵌入式處理器可以分成四大類:嵌入式微處理器(EMU),微控制器(MCU),DSP處理器和片上系統(SOC)。

(1) 嵌入式微處理器(EMU)

嵌入式微處理器是經過改造的通用計算機中的MPU。在應用中，將微處理器裝配在專門設計的電路板上:然后在電路板上配上必要的擴展外圍電路，如存儲器的擴展電路、I/O的擴展電路和一些專用的接口電路等，這樣就可完成嵌入式系統的一些功能。嵌入式微處理器雖然在功能上與標準微處理器基本相同，但在降低功耗、邏輯密度、工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強.與工控計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、功耗低、成本低等優點，但是，在電路板上必須包括ROM, RAM, Flash、總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，技術保密性也較差。

總的來說，嵌入式微處理器一般具備以下幾個特點:

1.對實時多任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間，從而使內部的代碼和實時內核的執行時間減少到最低限度。

2.具有功能很強的存儲區保護功能。這是由于嵌入式系統的軟件結構已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區保護功能，同時也有利于軟件診斷。

3.可擴展的處理器結構，以便能迅速地開發出滿足應用的高性能的嵌入式微處理器。

4.嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統更是如此，如需要功耗只有mw 甚至μW級。

(2) 微控制器(MCU)

Microcontroller(微控制器)又可簡稱MCU，也被稱為單芯片微控制器(Single Chip Microcontroller)，將ROM, RAM, CPU, I/O集合在同一個芯片中，為不同的應用場合做不同組合控制。微控制器在經過這幾年不斷地研究，發展，歷經4位、8位，到現在的16位及32位，甚至64位。為適應不同的應用需求，一般一個系列的微控制器具有多種衍生產品，每種衍生產品的處理器內核都是相同的，不同的是存儲器和外設的配置及封裝。這樣，不同的微控制器就可以適合不同的應用場合。與嵌入式微處理器相比，微控制器最大的特點是單片化、端口多、體積小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上資源一般比較豐富，適合于控制，是目前嵌入式系統工業的主流。

(3) DSP 處理器

DSP處理器即數字信號處理器，是一種具有特殊結構的微處理器。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實現各種數字信號處理算法。根據數字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特點:

在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法。程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。片內具有快速RAM，通常可通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問。具有低開銷或無開銷循環及跳轉的硬件支持。快速的中斷處理和硬件UO支持。具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器。可以并行執行多個操作。支持流水線操作，使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。 DSP的芯片可以按照以下的三種方式進行分類。

按基礎特性分

這是根據DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果DSP芯片在某時鐘頻率范圍內的任何頻率上能正常工作，除計算速度有變化外，沒有性能的下降，這類DSP芯片一般稱之為靜態DSP芯片。

如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼及管腳結構相互兼容，則這類DSP芯片稱之為一致性的DSP芯片。

按數據格式分

這是根據 DSP芯片工作的數據格式來分類的。數據以定點格式工作的DSP芯片稱之為定點DSP芯片。以浮點格式工作的稱為浮點DSP芯片。不同的浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格式，有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式。

按用途分

按照 DSP芯片的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型的DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片。專用型DSP芯片是為特定的DSP運算而設計，更適合特殊的運算，如數字濾波，卷積和FFT等。

現在DSP處理器已得到很快的發展與應用，特別在嵌入式系統的智能化系統中。智能化算法一般都是運算量較大，特別是向量計算、指針線性尋址等較多，而這些正是DSP處理器的長處所在。

(4) 片上系統(SOC)

隨著EDA的推廣和大規模集成電路設計的普及，以及半導體工藝的迅速發展，在一個硅片上實現一個更為復雜的系統的時代己來臨，這就是System on Chip(SOC)。各種通用的嵌入式處理器內核將作為SOC設計公司的標準庫，與許多其他嵌入式系統外設一樣，成為大規模集成電路設計中一種標準的器件。它用標準的VHDL等語言描述，存儲在器件庫中。用戶只需定義整個應用系統，仿真通過后就可以將設計版圖交給半導體工廠制作樣品。這樣，除個別無法集成的器件以外，整個嵌入式系統大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應用系統電路板將變得簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。

2.嵌入式外圍設備

嵌入式外圍設備是指在一個嵌入硬件系統中，除了中心控制部件(EMU,MCU, DSP, SOC)以外的完成存儲、通訊、保護、調試、顯示等輔助功能的其它部件。根據外圍設備的功能可分為以下三類:

存儲器類型:靜態易失型存儲器(RAM,SRAM)、動態存儲器(DRAM),非易失型存儲器(ROM, EPROM, EEPROM, FLASH)。其中，FLASH以可擦寫次數多，存儲速度快，容量大，價格便宜等優點在嵌入式領域中都有著廣泛的應用。

接口類型:目前存在的大多數計算機接口在嵌入式領域中都有著廣泛的應用，特別是RS232接口、irDA接口、I2C總線接口、USB接口和以太網接口應用較廣泛。

顯示器件:CRT、LCD和觸摸屏等外圍顯示設備。

嵌入式系統軟件平臺
嵌入式系統軟件包括嵌入式操作系統、設備驅動、軟件開發工具和嵌入式應用軟件四個層次。

由于嵌入式系統都是實時性系統，所以要求嵌入式系統的軟件應具有實時性、異步事件的并發處理、應用/操作系統一體化、應用可固化、高可靠/高容錯、靈活性、安全性。

在大型的嵌入式系統中，為了使開發更方便、快捷，需要相應的管理存儲器分配、中斷處理、任務間通信和定時器響應，并提供多任務處理等功能的穩定、安全的軟件模塊集合，即嵌入式操作系統。嵌入式操作系統是一種用途廣泛的系統軟件，負責嵌入式系統的全部軟、硬件資源的分配、調度、控制和協調各部件的工作，嵌入式操作系統與一般操作系統相比，在系統實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。嵌入式操作系統的引入大大提高了嵌入式系統的功能，方便了嵌入式應用軟件的設計，但同時也占有了寶貴的系統資源。一般在比較大型或極為復雜的應用場合才考慮使用嵌入式操作系統。

目前，對嵌入式操作系統的要求有:

實時性:嵌入式系統一般帶有實時性要求，因此嵌入式操作系統應該具備實時特性。

系統可裁剪:由于嵌入式系統的資源限制，所采用的操作系統應該有極強的針對性，因此對操作系統的功能要能夠配置。

輕量型網絡支持:當今許多的嵌入式設備需要連接上網，所以嵌入式操作系統中要提供必要的輕量型網絡協議找支持。

功能可擴展;新型嵌入式設備功能的多樣化，要求嵌入式操作系統除能提供基本的內核支持外，還能提供越來越多的可擴展功能模塊。

由于嵌入式系統的軟件開發受到時間、空間開銷的限制，常常需要在專門的開發平臺上進行軟件的交叉開發。在這種獨立的軟件開發系統上，應配備完整的軟件開發工具，如高級語言編譯器、在線調試器和在線仿真器等。嵌入式軟件開發環境是嵌入式軟件開發中重要的系統軟件，一般與嵌入式操作系統一起，作為一種專用軟件，其技術含量高，價格也較貴。