嵌入式系統的分類及特點

周賢來

【摘要】文章論述了嵌入式系統的特點、分類及主流嵌入式操作系統的特點和應用范圍，對嵌入式系統的發展現狀及發展趨勢做了綜合的闡述。

【關鍵詞】嵌入式系統、嵌入式系統發展趨勢、嵌入式系統特點

【中圖分類號】TP368.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0079-01

一、引言

嵌入式系統（Es）是計算機技術、通信技術、半導體技術、微電子技術、語音圖象數據傳輸技術，甚至傳感器等先進技術和具體應用對象相結合后的更新換代產品。嵌入式系統不僅和一般的PC機上的應用系統不同，就是針對不問的具體應用而設計的嵌入式系統之間差別也很大。嵌入式系統一般功能單一、簡單，且在兼容性方面要求不高，但是在大小，成本方面限制較多。

二、嵌入式系統的分類

嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業的具體應用相結合后的產物，這一點就決定了它必然足一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。目前根據其發展現狀，嵌入式計算機可以分成下面幾類：

1.單個微處理器

這類系統可以在小型設備中（如溫度傳感器、煙霧和氣體探測器及斷路器）找到。這類設備是供應商根據設備的用途來設計的，這類設備受Y2K影響的可能性不大。

2.不帶計時功能的微處理器裝置

這類系統可在過程控制、信號放大器、位置傳感器及閥門傳動器等中找到。這類設備也不太可能受到Y2K的影響。但是，如果它依籟于一個內部操作時鐘，那么這個時鐘可能受Y2K問題的影響。

3.帶計時功能的組件

這類系統可見于開關裝置、控制器、電話交換機、電梯、數據采集系統、醫藥監視系統、診斷及實時控制系統等。它們是一個大系統的局部組件，由它們的傳感器收集數據并傳遞給該系統。這種組體可同PC機一起操作，并可包括某種數據庫（如事件數據庫）。

4.在制造或過程控制中使用的計算機系統

對于這類系統，計算機與儀器、機械及設備相連來控制這些裝置的工作。這類系統包括自動倉儲系統和自動發貨系統。在這些系統中，計算機用于總體控制和監視，而不是對單個設備直接控制。過程控制系統可與業務系統連接（如根據銷售額和庫存量來決定定單或產品量）。

三、嵌入式系統的特點

嵌入式計算機系統同通用型計算機系統相比具有以下特點：

1.嵌入式系統通常足面向特定應用的嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設計的系統中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內部，從而有利于嵌入式系統設計趨于小型化，移動能力大大增強，跟網絡的耦合也越來越緊密。

2.嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合后的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。

3.嵌入式系統的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁農、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現更高的性能，這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力。

4.嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產品同步進行，因此嵌入式系統產品一旦進入市場，具有較長的生命周期。

四、主流嵌入式操作系統的基本概況及應用范圍

1.VxWorks

VxWorks操作系統是美國WindRiver公司于1983年設計開發的一種嵌入式實時操作系統（RTOS），是嵌入式開發環境的關鍵組成部分。良好的持續發展能力、高性能的內核以及友好的用戶開發環境，在嵌入式實時操作系統領域占據一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的實時陛被廣泛地應用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術及實時l生要求極高的領域中，如衛星通訊、軍事演習、彈道制導、飛機導航等。

2.Windows CE

WindowsCE是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統，它是精簡的Windows 95，Windows CE的圖形用戶界面相當出色。與Windows 95/98、Windows NT不同的是，Windows CE是所有源代碼全部由微軟自行開發的嵌入式新型操作系統，其操作界面雖來源于Windows 95/98，但Windows CE是基于WIN32 API重新開發、新型的信息設備的平臺，絕大多數的應用軟件只需簡單的修改和移植就可以在Windows CE平臺上繼續使用。

3.嵌入式Linux

這是嵌入式操作系統的一個新成員，其最大的特點是源代碼公開并且遵循GPL協議，在近幾年來成為研究熱點，據IDG預測嵌入式Linux將占未來幾年的嵌入式操作系統份額的50%。

由于其源代碼公開且免費，人們可以任意修改，以滿足自己的應用，并且查錯也很容易。嵌入式Linux稍加修改后應用于用戶自己的系統，有大量的免費的優秀的開發工具，且都遵從GPL，是開放源代碼的。有龐大的開發人員群體，無需專門的人才，只要懂Unix/Linux和c語言即可。嵌入式Linux和普通Linux并無本質區別，PC上用到的硬件嵌入式Linux幾乎都支持。而且各種硬件的驅動程序源代碼都可以得到，為用戶編寫自己專有硬件的驅動程序帶來很大方便。

4.μC/OS—Ⅱ

μC/OS—Ⅱ是一個免費的、源代碼公開的實時嵌入式內核，μC/OS—Ⅱ實際上是一個實時操作系統內核，只包含了任務調度、任務管理、時間管理、內存管理和任務間的通信與同步等基本功能，沒有提供輸入/輸出管理、文件系統及網絡之類的額外服務。但是由于C/OS-Ⅱ的可移植性和開源性，用戶可自己添加所需的各種服務。

5.Symbian

Symbian OS是代表全球智能手機行業標準的操作系統，目前已經被很多世界領先的手機制造商所采用，包括摩托羅拉、諾基亞、三星、西門子、和索尼愛立信等公司。

6.Enea OSE Systems

OSE是具有性能高、代碼小和可確定性實時操作系統（RTOS）。OSE專門針對移動計算應用進行了優化，支持從基于DSP的基帶處理到RISC的應用處理，覆蓋了所有成本低、功能豐富的3G手機設計的各個方面。Enea OSE Systems公司的客戶廣泛分布在電訊、數字通訊、程序控制、汽車工業、國防、生物醫學技術和消費類電子業。OSE是一個在市場上迅速成長的操作系統，每年增長率高達100%，現在OSE已經成為世界范圍內電訊系統領域最廣泛地被接受的實時解決方案。

7.道系統（DeltaSystem）

中國完全自主研發的最成熟的嵌入式強實時多任務操作系統該操作系統已應用于飛機導航、核動力控制、雷達終端錄取平臺等軍用與民用領域。該操作系統已應用于飛機導航、核動力控制、雷達終端錄取平臺等軍用與民用領域。

8.Hopen操作系統

Hopen操作系統為凱思集團自主研制開發的嵌入式操作系統，是中國第一個實現手機自主軟件產業化的操作系統。它由一個體積很小的內核及一些可以根據需要進行定制的系統模塊組成。其核心HopenKernel一般為10KB左右大小，具有實時、多任務、多線程的系統特征。該系統可廣泛應用于：移動計算平臺（PDA）、家庭信息環境（機頂盒，數字電視）、通訊計算平臺（多媒體手機）等領域。

結束語

目前，絕大部分嵌入式系統的硬件平臺還掌握在外國公司的手中，國產的嵌入式操作系統在技術含量、兼容性、市場運作模式等方面都落后于國外的先進技術，我們應該在跟蹤國外嵌入式操作系統的最新技術的同時，堅持自主產權，探索出一條自己的發展道路。21世紀，以信息家電為代表的嵌入式系統，其應用廣泛、領域特色突出，發展空間巨大，嵌入式系統將在我國將有美好的發展前景。

參考文獻：

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