2024年3月17日发(作者：卓恨蕊)
科技信息 计算机与网络
浅谈嵌兀式系统
沈阳铁路机械学校信息技术部 杨绍文
［摘 要］本文论述了嵌入式系统是用于执行独立功能的专用计算机系统，是计算机技术与控制技术发展的一个重要领域。“嵌入式
系统”作为理论与实际密切结合的，知识与技术含量较高的综合性专业，有着广阔的发展前景。
［关键词］嵌入式 计算机技术
一
微电子技术控制技术 通讯技术
、
引言
近些年来，随着以计算机技术、通讯技术为主的信息技术的快速发
展和Ｉｎｔｅｍｅｔ的广泛应用，传统的控制学科正在发生变革，出现了许多新
的生长点。传统的控制应如何拓宽它的领域？控制专业应该教什么才使
学生感到有用？嵌入式系统及其应用采用了信息产业中的最新技术，打
破了学科之间的界限，让人感到控制的出路原来很多，尽管处处是挑战。
过去我们熟悉的“控制”有很大的局限性．：一是不考虑硬件的限制，二是
不考虑控制器的复杂性及计算能力，三是不注重实用性和效益。在微处
理器、微传感器和微型执行元件不断推出新产品的形势下，控制的思路
与手段正经历着巨大的变化。
二、嵌入式系统的定义
系统软硬件功能及现有资源，协同设计软硬件体系结构，以最大限度地
挖掘系统软硬件能力，避免由于独立设计软硬件体系结构而带来的种种
弊病，得到高性能低代价的优化设计方案。
四、嵌入式操作系统
目前流行的嵌人式操作系统可以分为两类：一类是从运行在个人
电脑上的操作系统向下移植到嵌入式系统中形成的嵌入式操作系统，如
微软公司的Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ及其新版本、ＳＵＮ公司的Ｊａｖａ操作系统、朗讯
科技公司的｜ｎｆｅｍｏ、嵌入式Ｌｉｎｕｘ等。这类系统经过个人电脑或高性能
计算机等产品的长期运行考验，技术Ｈ趋成熟，其相关的标准和软件开发
方式已被用户普遍接受，同时积累了丰富的开发工具和应用软件资源。
另一类是实时操作系统，如ＷｉｎｄＲｉｖｅｒ公司的ＶｘＷｏｒｋｓ、ＩＳＩ的
ｐＳＯＳ、ＱＮＸ系统软件公司的ＱＮＸ、ＡＴＩ的Ｎｕｃｌｅｕｓ、中国科学院凯思集
团的Ｈｏｐｅｎ嵌入式操作系统等。这类产品在操作系统的结构和实现上
都针对所面向的应用领域，对实时性高可靠性等进行了精巧的设计，而
且提供了独立而完备的系统开发和测试工具，较多地应用在军用产品和
工业控制等领域中。Ｌｉｎｕｘ是９Ｏ年代以来逐渐成熟的一个开放源代码
的操作系统。ＰＣ机上的Ｌｉｎｕｘ版本在全球数以百万计爱好者的合力开
发下，得到了非常迅速的发展。９０年代末ｕＣｌｉｎｕｘ，ＲＴＬｉｎｕｘ等相继推出，
在嵌入式领域得到了广泛的关注，它拥有大批的程序员和现成的应用程
序，是我们研究开发工作的宝贵资源。
五、学习嵌入式系统的意义
从控制意义上说，嵌入式系统涉及系统最底层的、芯片级的信息处
理与控制。在某种意义上，对这些“微观”世界的了解与驾驭正是控制的
真正目的。嵌入式系统与通常意义上的控制系统在设计思路和总体架
构方面有许多不同之处，而这些不同之处恰恰是传统控制学科教学中较
少教给学生的。在当今信息化社会中，嵌入式系统在人们的日常工作和
生活中所占的份额，可能已超过传统意义的控制系统。在嵌入式系统及
开发环境方面，目前仍有许多问题尚在研究发展之中，如，嵌入式系统的
硬件软件协同设计方法；面向多目标，多任务的微内核嵌入式操作系统；
分布嵌入式系统的实时性问题，分布式计算，分布式信息交互与综合处
理；以及嵌入式系统的多目标交叉编译和交叉调试工具的研究等。”嵌
入式系统”作为理论与实际密切结合的、知识与技术含量较高的综合
性专业，有着广阔的发展前景。其必将随着信息产业的发展而逐渐趋于
成熟。
嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。它由包括
微处理器、定时器、微控制器、存储器、传感器等一系列微电子芯片与器
件和嵌入在存储器中的微型操作系统、控制应用软件组成，实现诸如实
时控制、监视、管理、移动计算、数据处理等各种自动化处理任务。嵌入
式系统以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术
为基础 强调硬件软件的协同性与整合性，且软件与硬件可剪裁，以满足
系统对功能、成本、体积和功耗等的要求。最简单的嵌入式系统仅有执
行单一功能的控制能力，在唯一的ＲＯＭ中仅有实现单～功能的控制程
序，无微型操作系统。复杂的嵌入式系统，例如个人数字助理（ＰＤＡ）、手
持电脑（ＨＰＣ）等，具有与ＰＣ几乎一样的功能，实际上与ＰＣ的区别仅仅
是将微型操作系统与应用软件嵌入在ＲＯＭ、ＲＡＭ和／或ＦＬＡＳＨ存储
器中，而不是存贮于磁盘等载体中。很多复杂的嵌入式系统又是由若干
个小型嵌入式系统组成的。
三、嵌入式系统的硬件／软件特征
嵌入式系统的硬件必须根据具体的应用任务，以功耗、成本、体积、
可靠性、处理能力等为指标来选择。嵌入式系统的核心是系统软件和应
用软件，由于存储空间有限，因而要求软件代码紧凑、可靠，大多对实时性
有严格要求。早期的嵌入式系统设计方法，通常是采用“硬件优先”原则。
即存只粗略估计软件任务需求的情况下，首先进行硬件设计与实现，然
后，在此硬件平台之上，再进行软件设计。因而很难达到充分利用硬件软
件资源，取得最佳性能的效果。同时，一旦在测试时发现问题，需要对设计
进行修改时，整个设计流程将重新进行，对成本和设计周期的影响很大。
这种传统的设计方法只能改善硬件／软件各自的性能，在有限的设计空
间不可能对系统做出较好的性能综合优化，在很大程度上依赖于设计者
的经验和反复实验。９０年代以来随着电子系统功能的日益强大和微型
化，系统设计所涉及的问题越来越多，难度也越来越大。同时硬件和软件
也不再是截然分开的两个概念，而是紧密结合、相互影响的。因而出现
了软硬件协同（ｃｏｄｅｓｉｇｎ）设计方法，即使用统一的方法和工具对软件和
硬件进行描述、综合和验证。在系统目标要求的指导下，通过综合分析
（上接第２２７页） 操作技能和应用能力。在网络平台上教师将电子教
案、实验及试题库、实验素材放在网络上，可以让学生自主学习。放在校
园网上的创新性实验，由学生课后上网查阅，根据教师要求选择自己感
兴趣的内容，自主设计，自由组合，完成后通过网络上传到教师在校园
网的网络软盘上，由老师批阅，并选取优秀作品在网上发布，供其他学
生观摩、借鉴和学习。
３．结束语
教学实践表明，采用有效的实验教学模式，坚持以应用为主，以就
业为导向，以面向社会需求为宗旨，并且合理采用网络环境下的实验教
学，利用网络资源，探索传统实验教学与网络实验教学相结合的教学模
（上接第２２８页）
Ａｎｄｒｏｉｄ平台内置了一套ＳＱＬｉｔｅ数据存储机制，并包含了一系列管
参考文献
［１］周青云，王建勋．嵌入式系统的应用与发展［Ｊ］．工业仪表与自动
化装置，２００８年０３期
［２］树红嵌入式系统的现状及发展趋势［Ｊ］太原大学学报，２００７年
（）２期
式，提高了学生的学习兴趣，学生的主动性明显增强，计算机的应用能力
得到了加强，增强了毕业生的就业竞争力，满足社会对未来人才的需求。
参考文献
［１］中国高等院校计算机基础教育改期课题研究组．中国高等院校
计算机基础教育课程体系［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００６
［２］候守明，候占伟．计算机专业新型应用人才培养模式研究［１］．人
才培养，２００９（３）：２２—２４
［３］李绍中．以就业导向的计算机基础课程教学实践与探索［１］．高
等教育研究，２００８（３）：４８—５０
本文介绍了Ａｎｄｒｏｉｄ平台的系统构成以及基于Ａｎｄｒｏｉｄ平台平板
电脑应用程序的开发和设计。可以看出，Ａｎｄｒｏｉｄ平板电脑在应用程序
处理方面已经能够赶上ＰＣ机了，相信未来随着Ａｎｄｒｏｉｄ技术的不断发
理ＳＱＬｉｔｅ Ｄａｔａｂａｓｅ的相关方法，如创建、打开数据库以及执行ＳＱＬ命令
等，应用程序可直接使用这些方法来构建和访问本地的数据库。
通过新旧系统的比较，我们可以发现在Ａｎｄｒｏｉｄ平板电脑中需要构
建一个本地的数据库，这样的主要原因是Ａｎｄｒｏｉｄ本身使用无线网络通
信，难免会受到外界环境的干扰和影响出像无法连接网络的情况。本地
数据库的存在在网络连接失败的情况下仍然可以进行业务的处理，提
高了系统的健壮性。但是，这样设计的另一个问题是增加了本地ＤＢ与
服务器数据同期处理的复杂度。
４．结论
展平板电脑应用程序会越来越丰富，应用领域会越来越广。
参考文献
［１］３Ｇ继续稳步快行［Ｉ］ 中国电信业，２００７（２）：５０２５１
［２］Ｃｏｄｅ Ｈｏｍｅ．Ａｎｄｒｏｉｄ２Ａｎ Ｏｐｅｎ Ｈａｎｄｓｅｔ Ａｌｌｉａｎｃｅ Ｐｒｏｊｅｃｔ
［ＥＢ／ＯＬｊ．ｈｔｔｐ：／／ｃｏｄｅ ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｍ／ａｎｄｒｏｉｄ／ｗｈａｔ２ｉｓ２ａｎ２ｄｒｏｉｄ．ｈｔｍｌ
［３］邸烁．Ａｎｄｒｏｉｄ揭秘和未来发展趋势［ＥＢ／ＯＬ］ｈｔｔｐ：／／ｐｕｂｌｉｓｈ ｉｔ—
ｐｕｂ ｎｅｔ／ｚｔ／ａｎｄｒｏｉｄ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ１
．－．——
２２９．．——
2024年3月17日发(作者：卓恨蕊)
科技信息 计算机与网络
浅谈嵌兀式系统
沈阳铁路机械学校信息技术部 杨绍文
［摘 要］本文论述了嵌入式系统是用于执行独立功能的专用计算机系统，是计算机技术与控制技术发展的一个重要领域。“嵌入式
系统”作为理论与实际密切结合的，知识与技术含量较高的综合性专业，有着广阔的发展前景。
［关键词］嵌入式 计算机技术
一
微电子技术控制技术 通讯技术
、
引言
近些年来，随着以计算机技术、通讯技术为主的信息技术的快速发
展和Ｉｎｔｅｍｅｔ的广泛应用，传统的控制学科正在发生变革，出现了许多新
的生长点。传统的控制应如何拓宽它的领域？控制专业应该教什么才使
学生感到有用？嵌入式系统及其应用采用了信息产业中的最新技术，打
破了学科之间的界限，让人感到控制的出路原来很多，尽管处处是挑战。
过去我们熟悉的“控制”有很大的局限性．：一是不考虑硬件的限制，二是
不考虑控制器的复杂性及计算能力，三是不注重实用性和效益。在微处
理器、微传感器和微型执行元件不断推出新产品的形势下，控制的思路
与手段正经历着巨大的变化。
二、嵌入式系统的定义
系统软硬件功能及现有资源，协同设计软硬件体系结构，以最大限度地
挖掘系统软硬件能力，避免由于独立设计软硬件体系结构而带来的种种
弊病，得到高性能低代价的优化设计方案。
四、嵌入式操作系统
目前流行的嵌人式操作系统可以分为两类：一类是从运行在个人
电脑上的操作系统向下移植到嵌入式系统中形成的嵌入式操作系统，如
微软公司的Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ及其新版本、ＳＵＮ公司的Ｊａｖａ操作系统、朗讯
科技公司的｜ｎｆｅｍｏ、嵌入式Ｌｉｎｕｘ等。这类系统经过个人电脑或高性能
计算机等产品的长期运行考验，技术Ｈ趋成熟，其相关的标准和软件开发
方式已被用户普遍接受，同时积累了丰富的开发工具和应用软件资源。
另一类是实时操作系统，如ＷｉｎｄＲｉｖｅｒ公司的ＶｘＷｏｒｋｓ、ＩＳＩ的
ｐＳＯＳ、ＱＮＸ系统软件公司的ＱＮＸ、ＡＴＩ的Ｎｕｃｌｅｕｓ、中国科学院凯思集
团的Ｈｏｐｅｎ嵌入式操作系统等。这类产品在操作系统的结构和实现上
都针对所面向的应用领域，对实时性高可靠性等进行了精巧的设计，而
且提供了独立而完备的系统开发和测试工具，较多地应用在军用产品和
工业控制等领域中。Ｌｉｎｕｘ是９Ｏ年代以来逐渐成熟的一个开放源代码
的操作系统。ＰＣ机上的Ｌｉｎｕｘ版本在全球数以百万计爱好者的合力开
发下，得到了非常迅速的发展。９０年代末ｕＣｌｉｎｕｘ，ＲＴＬｉｎｕｘ等相继推出，
在嵌入式领域得到了广泛的关注，它拥有大批的程序员和现成的应用程
序，是我们研究开发工作的宝贵资源。
五、学习嵌入式系统的意义
从控制意义上说，嵌入式系统涉及系统最底层的、芯片级的信息处
理与控制。在某种意义上，对这些“微观”世界的了解与驾驭正是控制的
真正目的。嵌入式系统与通常意义上的控制系统在设计思路和总体架
构方面有许多不同之处，而这些不同之处恰恰是传统控制学科教学中较
少教给学生的。在当今信息化社会中，嵌入式系统在人们的日常工作和
生活中所占的份额，可能已超过传统意义的控制系统。在嵌入式系统及
开发环境方面，目前仍有许多问题尚在研究发展之中，如，嵌入式系统的
硬件软件协同设计方法；面向多目标，多任务的微内核嵌入式操作系统；
分布嵌入式系统的实时性问题，分布式计算，分布式信息交互与综合处
理；以及嵌入式系统的多目标交叉编译和交叉调试工具的研究等。”嵌
入式系统”作为理论与实际密切结合的、知识与技术含量较高的综合
性专业，有着广阔的发展前景。其必将随着信息产业的发展而逐渐趋于
成熟。
嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。它由包括
微处理器、定时器、微控制器、存储器、传感器等一系列微电子芯片与器
件和嵌入在存储器中的微型操作系统、控制应用软件组成，实现诸如实
时控制、监视、管理、移动计算、数据处理等各种自动化处理任务。嵌入
式系统以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术
为基础 强调硬件软件的协同性与整合性，且软件与硬件可剪裁，以满足
系统对功能、成本、体积和功耗等的要求。最简单的嵌入式系统仅有执
行单一功能的控制能力，在唯一的ＲＯＭ中仅有实现单～功能的控制程
序，无微型操作系统。复杂的嵌入式系统，例如个人数字助理（ＰＤＡ）、手
持电脑（ＨＰＣ）等，具有与ＰＣ几乎一样的功能，实际上与ＰＣ的区别仅仅
是将微型操作系统与应用软件嵌入在ＲＯＭ、ＲＡＭ和／或ＦＬＡＳＨ存储
器中，而不是存贮于磁盘等载体中。很多复杂的嵌入式系统又是由若干
个小型嵌入式系统组成的。
三、嵌入式系统的硬件／软件特征
嵌入式系统的硬件必须根据具体的应用任务，以功耗、成本、体积、
可靠性、处理能力等为指标来选择。嵌入式系统的核心是系统软件和应
用软件，由于存储空间有限，因而要求软件代码紧凑、可靠，大多对实时性
有严格要求。早期的嵌入式系统设计方法，通常是采用“硬件优先”原则。
即存只粗略估计软件任务需求的情况下，首先进行硬件设计与实现，然
后，在此硬件平台之上，再进行软件设计。因而很难达到充分利用硬件软
件资源，取得最佳性能的效果。同时，一旦在测试时发现问题，需要对设计
进行修改时，整个设计流程将重新进行，对成本和设计周期的影响很大。
这种传统的设计方法只能改善硬件／软件各自的性能，在有限的设计空
间不可能对系统做出较好的性能综合优化，在很大程度上依赖于设计者
的经验和反复实验。９０年代以来随着电子系统功能的日益强大和微型
化，系统设计所涉及的问题越来越多，难度也越来越大。同时硬件和软件
也不再是截然分开的两个概念，而是紧密结合、相互影响的。因而出现
了软硬件协同（ｃｏｄｅｓｉｇｎ）设计方法，即使用统一的方法和工具对软件和
硬件进行描述、综合和验证。在系统目标要求的指导下，通过综合分析
（上接第２２７页） 操作技能和应用能力。在网络平台上教师将电子教
案、实验及试题库、实验素材放在网络上，可以让学生自主学习。放在校
园网上的创新性实验，由学生课后上网查阅，根据教师要求选择自己感
兴趣的内容，自主设计，自由组合，完成后通过网络上传到教师在校园
网的网络软盘上，由老师批阅，并选取优秀作品在网上发布，供其他学
生观摩、借鉴和学习。
３．结束语
教学实践表明，采用有效的实验教学模式，坚持以应用为主，以就
业为导向，以面向社会需求为宗旨，并且合理采用网络环境下的实验教
学，利用网络资源，探索传统实验教学与网络实验教学相结合的教学模
（上接第２２８页）
Ａｎｄｒｏｉｄ平台内置了一套ＳＱＬｉｔｅ数据存储机制，并包含了一系列管
参考文献
［１］周青云，王建勋．嵌入式系统的应用与发展［Ｊ］．工业仪表与自动
化装置，２００８年０３期
［２］树红嵌入式系统的现状及发展趋势［Ｊ］太原大学学报，２００７年
（）２期
式，提高了学生的学习兴趣，学生的主动性明显增强，计算机的应用能力
得到了加强，增强了毕业生的就业竞争力，满足社会对未来人才的需求。
参考文献
［１］中国高等院校计算机基础教育改期课题研究组．中国高等院校
计算机基础教育课程体系［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００６
［２］候守明，候占伟．计算机专业新型应用人才培养模式研究［１］．人
才培养，２００９（３）：２２—２４
［３］李绍中．以就业导向的计算机基础课程教学实践与探索［１］．高
等教育研究，２００８（３）：４８—５０
本文介绍了Ａｎｄｒｏｉｄ平台的系统构成以及基于Ａｎｄｒｏｉｄ平台平板
电脑应用程序的开发和设计。可以看出，Ａｎｄｒｏｉｄ平板电脑在应用程序
处理方面已经能够赶上ＰＣ机了，相信未来随着Ａｎｄｒｏｉｄ技术的不断发
理ＳＱＬｉｔｅ Ｄａｔａｂａｓｅ的相关方法，如创建、打开数据库以及执行ＳＱＬ命令
等，应用程序可直接使用这些方法来构建和访问本地的数据库。
通过新旧系统的比较，我们可以发现在Ａｎｄｒｏｉｄ平板电脑中需要构
建一个本地的数据库，这样的主要原因是Ａｎｄｒｏｉｄ本身使用无线网络通
信，难免会受到外界环境的干扰和影响出像无法连接网络的情况。本地
数据库的存在在网络连接失败的情况下仍然可以进行业务的处理，提
高了系统的健壮性。但是，这样设计的另一个问题是增加了本地ＤＢ与
服务器数据同期处理的复杂度。
４．结论
展平板电脑应用程序会越来越丰富，应用领域会越来越广。
参考文献
［１］３Ｇ继续稳步快行［Ｉ］ 中国电信业，２００７（２）：５０２５１
［２］Ｃｏｄｅ Ｈｏｍｅ．Ａｎｄｒｏｉｄ２Ａｎ Ｏｐｅｎ Ｈａｎｄｓｅｔ Ａｌｌｉａｎｃｅ Ｐｒｏｊｅｃｔ
［ＥＢ／ＯＬｊ．ｈｔｔｐ：／／ｃｏｄｅ ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｍ／ａｎｄｒｏｉｄ／ｗｈａｔ２ｉｓ２ａｎ２ｄｒｏｉｄ．ｈｔｍｌ
［３］邸烁．Ａｎｄｒｏｉｄ揭秘和未来发展趋势［ＥＢ／ＯＬ］ｈｔｔｐ：／／ｐｕｂｌｉｓｈ ｉｔ—
ｐｕｂ ｎｅｔ／ｚｔ／ａｎｄｒｏｉｄ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ１
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