什么是嵌入式软件

什么是嵌入式软件

我们都知道，计算机系统可以处理各种数据、管理各种数据，我们这里所说的数据是包括文字、数字、图片以及各种指令。计算机系统就象人的大脑，记忆我们经历过的各种信息，帮我们分析各种信息，还可以控制指挥我们的各种行为。我们希望能制造各种有智能的机器，那么这些机器就需要一套脑系统，这些机器可能很小，如我们使用的数码照相机，我们不能将PC机装进去，也不能照相的时候还抗着PC机，于是就需要给它设计一套小小的可以嵌在里面的脑系统，这个大脑有多聪明，就要看它的软件了。这个嵌在里面的脑系统就是一个嵌入式计算机系统，那么我们可以这样定义：隐藏在一些更大的系统中，管理控制这些系统，并带有微处理器的专用软硬件系统称为嵌入式计算机系统，通常称为嵌入式系统。

　　但不是所有需要嵌入式系统的机器都是因为小才用嵌入式计算机系统的，有些机器很大也需要嵌入式系统，这些嵌入式计算机系统本身也很大，有些比笔记本电脑还大。当然，这些系统也完全符合我们上面的定义，但是有些这类系统却常常不是嵌入式系统，比如，一台车载电脑，当它安装的操作系统是WindowsXP时人们就认为它不是嵌入式计算机系统，而如果它安装的操作系统是WinCE时就认为它是嵌入式计算机系统。这样，我们就该修改一下上面的定义：隐藏在一些更大的系统中，管理控制这些系统，带有微处理器并且没有使用操作系统或使用嵌入式操作系统的专用软硬件系统称为嵌入式计算机系统，通常称为嵌入式系统。

　　嵌入式软件的分类与组成

　　嵌入式系统的发展非常快，而嵌入式软件的发展更快。嵌入式软件的发展就象生物的发展一样，由单细胞生物到多细胞，一直到智能生物人类，在这个过程中，嵌入式软件的结构越来越复杂，但是复杂系统还在不断发展的同时，简单系统仍然不可缺少。按照软件结构划分，嵌入式软件的分类如图1所示。

　　对单线程程序而言，没有主控程序，结构如图2所示，一种是循环轮询系统，一种是有限状态机。比如一个采用循环轮询结构的产品包装系统，系统采用光感应来判断是否有产品需要包装，一旦发现传输带上有物体，程序主体就控制执行包装动作。单线程程序的优点是程序简单、执行效率高，缺点是一旦出现故障，系统无法自动进行控制与恢复，安全性较差。如《猫和老鼠》中传输带上不是要包装的产品，而是一只猫，系统也会进行包装，这时如果猫使包装设备出故障，程序仍然一如继往地查是否有产品，有则执行包装指令。

　　中断驱动系统可以解决这种安全性问题。在中断驱动系统中，有一循环轮询的主程序控制中断响应程序的执行，程序结构如图3所示。对于多个中断请求同时发生，要考虑中断请求优先级，以及响应出现错误等情况发生时，主程序就须处理更复杂的任务管理，这时主程序已成为一个简单的嵌入式操作系统。如果上面的包装系统采用中断驱动系统，一旦发生错误，就会有一个错误中断请求执行错误响应程序，错误响应程序会处理错误，使系统恢复正常。

　　考虑更多的任务、多个中断处理过程的多任务系统的情况，比如要考虑存储的分配与管理、I/O的控制与管理、多个任务或中断请求同时发生等，中断驱动系统就无法应付了，这时嵌入式操作系统的支持是必不可少的，它要完成任务的切换、调度、通信、同步、互斥、中断管理、时钟管理等。而在一些系统中还需要嵌入式数据库的支持，如PDA上的一个微型客户管理系统（CRM）。如图4所示，虽然我们用简单的框图描述单机多任务嵌入式软件的层次结构，但是我们知道其程序结构远比前面所描述的几种复杂。

　　嵌入式系统的需求已越来越复杂，PC机上的应用几乎都有移到嵌入式系统的需要，如通过手机、PDA等移动设备进行的网络游戏、网上购物、网上银行交易等，这使嵌入式软件变得更加复杂，不仅需要嵌入式操作系统、嵌入式数据库，还需要网络通讯协议、应用支撑平台等，在此基础上的应用软件的架构也变得复杂起来。如图5所示，分布式嵌入式软件系统可能是Peer-to-Peer结构，也可能是B/S结构等。