嵌入式軟件

嵌入式軟件與嵌入式系統是密不可分的，嵌入式系統一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用户的應用程序4個部分組成，用於實現對其他設備的控制、監視或管理等功能。嵌入式軟件就是基於嵌入式系統設計的軟件，它也是計算機軟件的一種，同樣由程序及其文檔組成，是嵌入式系統的重要組成部分 ^[2]  。

第一階段：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 ^[3]  。

第二階段：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硬件，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 ^[3]  。

嵌入式軟件具有以下的特點： ^[4] 

嵌入式軟件是為嵌入式系統服務的，這就要求它與外部硬件和設備聯繫緊密。嵌入式系統以應用為中心，嵌入式軟件是應用系統，根據應用需求定向開發，面向產業、面向市場，需要特定的行業經驗。每種嵌入式軟件都有自己獨特的應用環境和實用價值 ^[4]  。

嵌入式軟件通常可以認為是一種模塊化軟件，它應該能非常方便靈活地運用到各種嵌入式系統中，而不能破壞或更改原有的系統特性和功能。嵌入式軟件要使用靈活，應儘量優化配置，減小對系統的整體繼承性，升級更換靈活方便 ^[4]  。

由於嵌入式系統本身的應用有小體積、小存儲空間、低成本、低功耗等要求，嵌入式軟件和大型機上的軟件相比，具有代碼精簡、執行效率高等特點 ^[4]  。

嵌入式系統應用要求一般較為苛刻，特別是在涉及安全相關的領域，如汽車電子、工業控制、航空航天等，這些領域的嵌入式系統不僅要求硬件可靠，還對嵌入式軟件提出了更高的要求。嵌入式軟件需要運行可靠、穩定,具有錯誤處理及故障恢復等功能 ^[4]  。

按照通常的分類方法，嵌入式軟件可以分為系統軟件、應用軟件和支撐軟件三大類 ^[5]  。

系統軟件控制和管理嵌入式系統資源，為嵌入式應用提供支持的各種軟件，如設備驅動程序、嵌入式操作系統、嵌入式中間件等 ^[5]  。

應用軟件是嵌入式系統中的上層軟件，它定義了嵌入式設備的主要功能和用途，並負責與用户進行交互。應用軟件是嵌入式系統功能的體現，如飛行控制軟件、手機軟件、MP3播放軟件、電子地圖軟件等，一般面向特定的應用領域 ^[5]  。

支撐軟件是指輔助軟件開發的工具軟件，如系統分析設計工具、在線仿真工具、交叉編譯器源程序模擬器和配置管理工具等 ^[5]  。

在嵌入式系統當中，系統軟件和應用軟件運行在目標平台上（即嵌入式設備上），而對於各種軟件開發工具來説，它們大部分都運行在開發平台（PC機）上，運行Windows或 Linux操作系統 ^[5]  。

不同於通用計算機和工作站上的軟件開發工程，一個嵌入式軟件的開發過程具有很多特點和不確定性。其中最重要的一點是軟件跟硬件的緊密耦合特性。由於嵌入式系統的靈活性和多樣性，這樣就給軟件設計人員帶來了極大地困難：第一，在軟件設計過程中過多地考慮硬件，給開發和調試都帶來了很多不便；第二，如果所有的軟件工作都需要在硬件平台就緒之後進行，自然就延長了整個的系統開發週期。這些都是應該從方法上加以改進和避免的問題。為了解決這個問題，我們可以在特定的EDA工具環境下面進行開發，通過後再進行移植到硬件平台的工作。這樣既可以保證程序邏輯設計的正確性，同時使得軟件開發可平行甚至超前於硬件開發進程 ^[6]  。

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 ^[7]  。

2022年1月至8月，中國嵌入式系統軟件收入5328億元。 ^[8]