嵌入式應用軟件

近些年來，隨着以計算機技術，通訊技術為主的信息技術的快速發展和Internet 的廣泛應用,傳統的控制學科正在發生變革，出現了許多新的生長點。伴隨而來的一個現象是控制專業的相當多的學生在畢業後進入了計算機，通訊行業，以致有人説學控制沒有用，自動化專業可以取消了。這些情況的出現使我們控制教育工作者反覆思考，傳統的控制應如何拓寬它的領域？控制專業應該教什麼才使學生感到有用？

嵌入式系統的新曙光

近些年我們在嵌入式系統及其應用的科研工作中採用了信息產業中的最新技術，打破了學科之間的界限，感到控制的出路原來很多，儘管處處是挑戰。過去我們熟悉的“控制”有很大的侷限性.：一是不考慮硬件的限制, 二是不考慮控制器的複雜性及計算能力， 三是不注重實用性和效益。在微處理器，微傳感器和微型執行元件不斷推出新產品的形勢下,控制的思路與手段正經歷着巨大的變化。在經過一番艱苦的實踐摸索之後，我們對控制學科的研究和教學有了一些新的認識。本教材就是在我們這些年科研工作的基礎上總結出來的，它還比較粗糙，還需要今後花大力氣把它完善與提高。

嵌入式系統是指用於執行獨立功能的專用計算機系統。它由包括微處理器、定時器、微控制器、存儲器、傳感器等一系列微電子芯片與器件，和嵌入在存儲器中的微型操作系統、控制應用軟件組成，共同實現諸如實時控制、監視、管理、移動計算、數據處理等各種自動化處理任務。嵌入式系統以應用為中心，以微電子技術、控制技術、計算機技術和通訊技術為基礎，強調硬件軟件的協同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以滿足系統對功能、成本、體積和功耗等要求。最簡單的嵌入式系統僅有執行單一功能的控制能力，在唯一的ROM 中僅有實現單一功能的控制程序，無微型操作系統。複雜的嵌入式系統，例如個人數字助理（PDA）、手持電腦（HPC）等，具有與PC 幾乎一樣的功能。實質上與PC 的區別僅僅是將微型操作系統與應用軟件嵌入在ROM、RAM 和/或FLASH 存儲器中，而不是存貯於磁盤等載體中。很多複雜的嵌入式系統又是由若干個小型嵌入式系統組成的。

嵌入式系統的硬件必須根據具體的應用任務，以功耗,成本,體積, 可靠性,處理能力等為指標來選擇。嵌入式系統的核心是系統軟件和應用軟件，由於存儲空間有限，因而要求軟件代碼緊湊，可靠，大多對實時性有嚴格要求。

1.早期的嵌入式系統設計方法，通常是採用“硬件優先”原則。即在只粗略估計軟件任務需求的情況下，首先進行硬件設計與實現。然後，在此硬件平台之上，再進行軟件設計。因而很難達到充分利用硬件軟件資源，取得最佳性能的效果。同時，一旦在測試時發現問題，需要對設計進行修改時，整個設計流程將重新進行，對成本和設計週期的影響很大。這種傳統的設計方法只能改善硬件/軟件各自的性能，在有限的設計空間不可能對系統做出較好的性能綜合優化，在很大程度上依賴於設計者的經驗和反覆實驗。2.90 年代以來隨着電子系統功能的日益強大和微型化，系統設計所涉及的問題越來越多，難度也越來越大。同時硬件和軟件也不再是截然分開的兩個概念，而是緊密結合、相互影響的。因而出現了軟硬件協同（codesign）設計方法，即使用統一的方法和工具對軟，協同設計軟硬件體系結構，以最大限度地挖掘系統軟硬件能力，避免由於獨立設計軟硬件體系結構而帶來的種種弊病，得到高性能低代價的優化設計方案。 ^[1]