嵌入式系統是基于微處理器的計算機系統，通常內置于一個系統或產品中，具有專門的操作作用。換句話說，嵌入式系統是我們使用的所有設備、我們駕駛的汽車、我們乘坐的飛機和我們乘坐的火車背后隱藏的 "智能"。

嵌入式系統不是像臺式電腦、服務器和其他類似的計算領域那樣由獨立的部件組成，而是被封閉在產品中，包括完整的硬件和軟件。

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嵌入式系統是如何使用的？

嵌入式系統的有趣之處在于其應用的廣泛性。它們的范圍從智能家居設備的小型控制器到飛機上的航空電子系統，再到構成我們電信網絡的大型網絡交換機。這也使得它們在設計和開發方面具有挑戰性。預期產品的約束條件影響著嵌入式硬件和軟件的性能范圍。

嵌入式系統無處不在，但對大多數消費者來說相對陌生。現代汽車有多達1億行的代碼，其中大部分不在信息娛樂系統中。現代汽車的許多軟件和硬件都在控制和監測現代功能的各種微控制器和發動機控制單元中。

嵌入式系統架構

如上所述，嵌入式系統由硬件和軟件組成。它們通常用于既需要感知環境中的物理事物又需要控制某些事物以做出響應的應用中。

一個簡單的例子是帶有嵌入式恒溫控制器的 HVAC 系統。這樣的系統將感應室溫并啟動暖氣或空調。它可能需要通過網絡接口進行某種形式的通信，并在 LCD 屏幕（人機界面或 HMI）上顯示溫度。

下面是嵌入式系統架構的一個簡單示例：

嵌入式系統的另一個獨特之處在于使用微控制器架構。與臺式機或服務器系統不同，微控制器通常在單個芯片上具有所有 RAM、ROM 和 I/O。這些控制器通常具有與傳感器和執行器交互以及與網絡和其他通信設備集成所需的 I/O 功能。

嵌入式系統的應用

嵌入式系統的應用不勝枚舉，但明顯的高知名度的例子包括：

• 拯救生命的設備，如心臟起搏器
• 關鍵應用，如飛機上的飛行控制和自動駕駛輔助系統
• 運行小工具和智能家居設備的軟件
• 智能手機、平板電腦、智能手表和智能電視都是嵌入式系統

下面是更多運行在嵌入式系統上的應用。

• 工業自動化
• 核電站、發電和配電的指揮和控制
• 維持經濟運行的電力、熱能和照明
• 火車、飛機和汽車中的安全關鍵性軟件
• 用于互聯網和電信業務的電信塔、樞紐、交換機和路由器
• 復雜的武器裝備、戰斗機、坦克和導彈的核心是嵌入式系統

事實上，世界上生產的98%的微處理器都用于嵌入式系統。

如何使嵌入式系統安全可靠？

確保嵌入式系統安全和可靠的唯一方法是通過測試。更確切地說，是通過在整個開發生命周期中進行嚴格的驗證和確認。這包括在軟件開發之前，在早期需求分析中，以及一直到生命結束。

在安全問題備受關注的行業中，有一些特定的標準必須遵循，包括以下內容：

• Automotive (ISO 26262)
• Aviation (DO-178C)
• Medical devices (IEC 62304)
• Industrial automation (IEC 61508)
• Railway (EN 50128)

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