什么是嵌入式軟件

我們都知道，計算機系統可以處理各種數據、管理各種數據，我們這里所說的數據是包括文字、數字、圖片以及各種指令。計算機系統就象人的大腦，記憶我們經歷過的各種信息，幫我們分析各種信息，還可以控制指揮我們的各種行為。我們希望能制造各種有智能的機器，那么這些機器就需要一套腦系統，這些機器可能很小，如我們使用的數碼照相機，我們不能將PC機裝進去，也不能照相的時候還抗著PC機，于是就需要給它設計一套小小的可以嵌在里面的腦系統，這個大腦有多聰明，就要看它的軟件了。這個嵌在里面的腦系統就是一個嵌入式計算機系統，那么我們可以這樣定義：隱藏在一些更大的系統中，管理控制這些系統，并帶有微處理器的專用軟硬件系統稱為嵌入式計算機系統，通常稱為嵌入式系統。

　　但不是所有需要嵌入式系統的機器都是因為小才用嵌入式計算機系統的，有些機器很大也需要嵌入式系統，這些嵌入式計算機系統本身也很大，有些比筆記本電腦還大。當然，這些系統也完全符合我們上面的定義，但是有些這類系統卻常常不是嵌入式系統，比如，一臺車載電腦，當它安裝的操作系統是WindowsXP時人們就認為它不是嵌入式計算機系統，而如果它安裝的操作系統是WinCE時就認為它是嵌入式計算機系統。這樣，我們就該修改一下上面的定義：隱藏在一些更大的系統中，管理控制這些系統，帶有微處理器并且沒有使用操作系統或使用嵌入式操作系統的專用軟硬件系統稱為嵌入式計算機系統，通常稱為嵌入式系統。

　　嵌入式軟件的分類與組成

　　嵌入式系統的發展非常快，而嵌入式軟件的發展更快。嵌入式軟件的發展就象生物的發展一樣，由單細胞生物到多細胞，一直到智能生物人類，在這個過程中，嵌入式軟件的結構越來越復雜，但是復雜系統還在不斷發展的同時，簡單系統仍然不可缺少。按照軟件結構劃分，嵌入式軟件的分類如圖1所示。

　　對單線程程序而言，沒有主控程序，結構如圖2所示，一種是循環輪詢系統，一種是有限狀態機。比如一個采用循環輪詢結構的產品包裝系統，系統采用光感應來判斷是否有產品需要包裝，一旦發現傳輸帶上有物體，程序主體就控制執行包裝動作。單線程程序的優點是程序簡單、執行效率高，缺點是一旦出現故障，系統無法自動進行控制與恢復，安全性較差。如《貓和老鼠》中傳輸帶上不是要包裝的產品，而是一只貓，系統也會進行包裝，這時如果貓使包裝設備出故障，程序仍然一如繼往地查是否有產品，有則執行包裝指令。

　　中斷驅動系統可以解決這種安全性問題。在中斷驅動系統中，有一循環輪詢的主程序控制中斷響應程序的執行，程序結構如圖3所示。對于多個中斷請求同時發生，要考慮中斷請求優先級，以及響應出現錯誤等情況發生時，主程序就須處理更復雜的任務管理，這時主程序已成為一個簡單的嵌入式操作系統。如果上面的包裝系統采用中斷驅動系統，一旦發生錯誤，就會有一個錯誤中斷請求執行錯誤響應程序，錯誤響應程序會處理錯誤，使系統恢復正常。

　　考慮更多的任務、多個中斷處理過程的多任務系統的情況，比如要考慮存儲的分配與管理、I/O的控制與管理、多個任務或中斷請求同時發生等，中斷驅動系統就無法應付了，這時嵌入式操作系統的支持是必不可少的，它要完成任務的切換、調度、通信、同步、互斥、中斷管理、時鐘管理等。而在一些系統中還需要嵌入式數據庫的支持，如PDA上的一個微型客戶管理系統（CRM）。如圖4所示，雖然我們用簡單的框圖描述單機多任務嵌入式軟件的層次結構，但是我們知道其程序結構遠比前面所描述的幾種復雜。

　　嵌入式系統的需求已越來越復雜，PC機上的應用幾乎都有移到嵌入式系統的需要，如通過手機、PDA等移動設備進行的網絡游戲、網上購物、網上銀行交易等，這使嵌入式軟件變得更加復雜，不僅需要嵌入式操作系統、嵌入式數據庫，還需要網絡通訊協議、應用支撐平臺等，在此基礎上的應用軟件的架構也變得復雜起來。如圖5所示，分布式嵌入式軟件系統可能是Peer-to-Peer結構，也可能是B/S結構等。