1.3.4 任务4：嵌入式计算机系统

嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统，是以应用为核心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式计算机系统是嵌入到目标体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性和计算机系统是嵌入式系统的3个基本要素。

嵌入式计算机系统可分为系统级、模板性和芯片级3类：系统级是指能进行完整工作的嵌入式应用系统，主要包括嵌入式PC，如工控机等；模板级是指系统中的核心模板，主要包括单片机、智能模板等；芯片级含程序或算法的嵌入式处理器，主要包括嵌入式微控制器（MCU）、嵌入式数字信号处理器（DSP）、嵌入式片上系统（SOC）。

以单片机为核心的嵌入式计算机系统是嵌入式发展的最初阶段，单片机一般都集成了8位或16位微处理器、RAM、ROM、串口、并口、定时器、A-D转换器、D-A转换器、看门狗、P WM定时器、中断控制器等，在单片机外围增加若干接口电路与相应的控制程序就可以实现多种应用功能。因而，单片机以其体积小、可靠性高、价格低廉等优势逐步取代了微型计算机以满足对象体系的嵌入式要求。目前仍广泛应用在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人和军事装备等方面。

单片机系统通常不含有操作系统，应用软件早期采用面向机器的汇编语言，后来开发出面向单片机结构的高级语言，如Keil C51、DynamicC等。

近十几年来，嵌入式计算机系统（见图1-14）进入了以互联网为标志的高级发展阶段。由于受到分布式控制、信息电器、数字化通信、网络应用等强烈应用需求的影响，嵌入式计算系统在软件、硬件技术方面得到迅速发展，其中，作为硬件核心的嵌入式微处理器已发展到32位并占据主导地位；而软件方面，由于嵌入式操作系统的功能正在不断丰富，故在嵌入式软件中的使用越来越多。嵌入式计算机系统正是依赖于功能更为强大、集成度更高的32位微处理器和嵌入式计算机系统的可移植性，使控制系统实现了网络化、高度智能化、高实时性、高可靠性、高集成度和小型化。

图1-14 嵌入式计算机系统

分散控制系统与现场总线控制系统最初是以一种控制方案的形式出现的，但很快受到工控市场的极大推崇，因而已经成为国内外自动控制产品生产厂商争先推出的两种典型的装置。

虽然上述各种计算机控制系统装置各有其特点和适用场合，但其技术的相互渗透、融合和集成已是大势所趋。当前，计算机控制技术正在进一步向综合自动化、网络化、智能化、虚拟化和绿色化方面发展。