嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師教程

嵌入式系統(tǒng)是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的系統(tǒng)?？梢哉f除了桌面計算機和服務(wù)器外所有計算設(shè)備都屬于嵌入式系統(tǒng)，例如從便攜式音樂播放器到航天飛機上的實時系統(tǒng)控制都屬于嵌入式系統(tǒng)。
大多數(shù)商用的嵌入式系統(tǒng)都設(shè)計成專用任務(wù)的低成本的產(chǎn)品。大多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)都具有實時性的要求。有些功能需要非?？斓闹黝l，但其他大多數(shù)功能并不需要高速的處理能力。這些系統(tǒng)通過特定的器件和軟件來滿足實時性的要求。
簡單地通過速度和成本來定義嵌入式系統(tǒng)是困難的，但對于大批量的產(chǎn)品而言，成本常常對系統(tǒng)設(shè)計起決定作用。通常，一個嵌入式系統(tǒng)的很多部分相對系統(tǒng)主要功能來說需要較低的性能，因此嵌入式系統(tǒng)和通用PC相比，能夠使用一個滿足輔助功能的合適的CPU，從而簡化了系統(tǒng)設(shè)計，降低了成本。例如，數(shù)字電視的機頂盒需要處理每秒以百萬兆位計的連續(xù)數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)處理大部分是由定制的硬件來實現(xiàn)的，如解析、管理和編解碼多個頻道的數(shù)字影像。
對于大批量生產(chǎn)的嵌入式系統(tǒng)，如便攜式音樂播放器或手機等，降低成本就成為最主要的問題。這些系統(tǒng)通常只具有幾個芯片：一個高度集成的CPU，一個定制的芯片用于控制其他所有的功能，還有一個存儲芯片。在這種設(shè)計中，每部分都設(shè)計成使用最小的系統(tǒng)功耗。
對于小批量的嵌入式應(yīng)用，為了降低開發(fā)成本，常常使用PC體系結(jié)構(gòu)，通過限制程序的執(zhí)行時間或用一個實時操作系統(tǒng)來替換原先的操作系統(tǒng)。在這種情況下，可以使用一個或多個高性能的CPU來替換特殊用途的硬件。
嵌入式系統(tǒng)的軟件通常運行在有限的硬件資源上：沒有硬盤、操作系統(tǒng)、鍵盤或屏幕。軟件一般都沒有文件系統(tǒng)，如果有的話，也會采用Flash驅(qū)動器。如果有人機交互接口的話，也是一個小鍵盤或液晶顯示器。硬件是計算機的物理部分，和存儲在硬件中的計算機軟件程序和數(shù)據(jù)區(qū)分開來。
嵌入到機械中的嵌入式系統(tǒng)需要長期無故障連續(xù)運行，因此它的軟件需要比PC中的軟件更加仔細地開發(fā)和更加嚴格地測試。
那么，到底什么是嵌入式系統(tǒng)呢？
根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機器和車間運行的裝置”（原文為devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants）。這主要是從應(yīng)用上加以定義的，從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。
目前國內(nèi)一個普遍被認同的定義是：以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件???? 硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
可以這樣認為，嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯。

本書是按照人事部、信息產(chǎn)業(yè)部全國計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試要求編寫，內(nèi)容緊扣《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計考試大鋼》。全書共六章，分別對嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識、嵌入式微處理器與接口設(shè)計、嵌入式軟件與操作系統(tǒng)、嵌入式軟件程序設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與維護等知識進行了詳細的講解。最后介紹了一個典型的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計案例。

本書內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)合理，概念清晰。既可作為全國計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試中嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師級別的考試用書，供有關(guān)考生學(xué)習(xí)使用，也可作為本科生嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程教材或培訓(xùn)書使用。