1.4　嵌入式通信系統的特點

1.4.1　嵌入式系統的特點

嵌入式系統是多個學科的交叉融合，它的應用也越來越廣泛。嵌入式系統是面向專業領域、工作在特定環境下的應用系統，不同于通用計算機系統的多樣性和普遍適應性。嵌入式系統是專用的計算機系統，功能是特定的，它還具有規模可變、擴展靈活、有一定的實時性和可靠性、操作系統內核比較小、具有專門的開發工具和環境等特點。

1.專用的計算機系統

嵌入式系統通常面向特定任務，是專用的計算機系統。整個系統設計必須滿足具體的應用需求，一旦任務變更，整個系統將可能需要重新設計。這種專用計算平臺有很多不同的特征：

①形式多樣。在共同的基本計算機系統架構上，針對不同的應用領域系統構造不盡相同，處理器、硬件平臺、操作系統、應用軟件等種類繁多。不同的嵌入式微處理器體系結構和類型，其適應面不同。

②對運行環境的依賴性。在眾多應用背景下，溫度、濕度、震動、干擾、輻射等因素構成了嵌入式系統賴以生存的環境，因此在系統設計時就需要充分考慮其運行環境的各種因素。

③綜合考慮成本、資源、功耗、體積因素。這些原本在基于通用計算機平臺進行設計時無須考慮或無須過多考慮的因素，在基于專用平臺的系統設計中都需要充分考慮。對于大量的消費類數字化產品，成本是影響產品競爭力的關鍵因素之一。為了節省成本就必須精簡使用和合理利用資源。在很多情況下，由于環境、功耗、體積等因素的存在，系統能夠使用的資源就可能受到限制。設計時必須權衡輕重，這也增加了系統設計的難度。

④軟硬件緊密結合，高效設計。

嵌入式微處理器通常具有功耗低、體積小、集成度高等特點，把通用微處理器中許多由板卡完成的功能集成在芯片內部，從而有利于嵌入式通信系統設計趨于小型化，移動能力大大增強，與網絡的耦合越來越緊密。嵌入式軟件是應用程序和操作系統兩種軟件的一體化程序。對于嵌入式軟件而言，系統軟件和應用軟件的界限并不明顯，原因在于嵌入式環境下應用系統的配置差別較大，所需操作系統裁剪配置不同，I/O操作沒有標準化，驅動程序通常需要自行設計。

2.規模可變、擴展靈活

這里的規模可變主要是指嵌入式系統是以微處理器與周邊器件構成核心的，其規模可以變化。嵌入式微處理器可以從8位到64位。這里的規模可變也和具體應用有很大的關系。由于嵌入式微處理器內部集成的外圍接口豐富，所以也使得一般的嵌入式系統都具有很強的規模可伸縮性，嵌入式系統的這個特點給開發人員在系統設計過程中帶來了很大的靈活性，但如果不把系統軟件和上層應用軟件區分開，每一次修改需要把系統和應用一起編譯，會浪費開發時間。

3.實時性和可靠性

高實時性的操作系統軟件是嵌入式軟件的基本要求，軟件一般都要求固化和存儲。通常嵌入式系統中的軟件都是存儲在Flash中的。上電之后，才把這些軟件中的部分調入RAM區運行。

嵌入式系統一般要求具有出錯處理和自動復位功能，特別是對于運行在極端環境下或者重要場合的嵌入式通信系統而言，其可靠性設計尤為重要。在嵌入式通信系統設計中使用一些硬件和軟件機制來保證系統的可靠性，如硬件的把關定時器（俗稱看門狗定時器）、軟件的內存保護和重啟機制等。

4.操作系統內核比較小

嵌入式系統一般應用于小型電子裝置，正是因為嵌入式操作系統應用的特殊性，所以系統資源相對有限，使得嵌入式系統在實時性、功耗、體積、存儲空間上都有所限制，要求嵌入式操作系統內核也比傳統的操作系統小很多，小的有幾千字節，大的也不過幾十兆字節。嵌入式操作系統內核比較小的主要有μC/OS-II等，相對較大的Windows CE、Linux等操作系統，其內核也可以裁剪到只有幾十兆字節，比PC上運行的操作系統規模小很多。

5.具有專門的開發工具和開發環境

由于系統資源有限，嵌入式系統一般不具備自主開發能力，其開發環境一般是基于通用計算機上的軟硬件設備，開發環境可分為主機（Host）和目標機（Target）兩個概念，主機一般采用通用計算機系統，利用通用計算機的豐富資源，承擔開發工具的大部分工作，構成主要的開發環境；目標機就是需要開發的嵌入式系統，構成最終的執行環境，配合主機完成開發工作。

6.知識集成系統

嵌入式系統是先進的計算機技術、半導體技術、電子技術、通信網絡技術以及各個行業的具體應用相結合后的產物，這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。嵌入式系統的廣泛應用和巨大的發展潛力已成為21世紀IT技術發展的熱點之一。