隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)為主的信息技術(shù)的快速發(fā)展和Internet 的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的控制學(xué)科正在發(fā)生變革，出現(xiàn)了許多新的生長點(diǎn)。
軟件背景
控制專業(yè)的相當(dāng)多的學(xué)生在畢業(yè)后進(jìn)入了計(jì)算機(jī)，通訊行業(yè)，以致有人說學(xué)控制沒有用，自動(dòng)化專業(yè)可以取消了。這些情況的出現(xiàn)使我們控制教育工作者反復(fù)思考，傳統(tǒng)的控制應(yīng)如何拓寬它的領(lǐng)域？控制專業(yè)應(yīng)該教什么才使學(xué)生感到有用？
嵌入式系統(tǒng)的新曙光
近些年我們在嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用的科研工作中采用了信息產(chǎn)業(yè)中的最新技術(shù)，打破了學(xué)科之間的界限，感到控制的出路原來很多，盡管處處是挑戰(zhàn)。過去我們熟悉的“控制”有很大的局限性.：一是不考慮硬件的限制, 二是不考慮控制器的復(fù)雜性及計(jì)算能力，三是不注重實(shí)用性和效益。在微處理器，微傳感器和微型執(zhí)行元件不斷推出新產(chǎn)品的形勢下，控制的思路與手段正經(jīng)歷著巨大的變化。在經(jīng)過一番艱苦的實(shí)踐摸索之后，我們對控制學(xué)科的研究和教學(xué)有了一些新的認(rèn)識。本教材就是在我們這些年科研工作的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，它還比較粗糙，還需要今后花大力氣把它完善與提高。
系統(tǒng)定義
嵌入式系統(tǒng)是指用于執(zhí)行獨(dú)立功能的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它由包括微處理器、定時(shí)器、微控制器、存儲器、傳感器等一系列微電子芯片與器件，和嵌入在存儲器中的微型操作系統(tǒng)、控制應(yīng)用軟件組成，共同實(shí)現(xiàn)諸如實(shí)時(shí)控制、監(jiān)視、管理、移動(dòng)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等各種自動(dòng)化處理任務(wù)。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以微電子學(xué)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)硬件軟件的協(xié)同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以滿足系統(tǒng)對功能、成本、體積和功耗等要求。最簡單的嵌入式系統(tǒng)僅有執(zhí)行單一功能的控制能力，在唯一的ROM 中僅有實(shí)現(xiàn)單一功能的控制程序，無微型操作系統(tǒng)。復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)，例如個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、手持電腦（HPC）等，具有與PC 幾乎一樣的功能。實(shí)質(zhì)上與PC 的區(qū)別僅僅是將微型操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件嵌入在ROM、RAM 和/或FLASH 存儲器中，而不是存貯于磁盤等載體中。很多復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)又是由若干個(gè)小型嵌入式系統(tǒng)組成的。
軟件特征
嵌入式系統(tǒng)的硬件必須根據(jù)具體的應(yīng)用任務(wù)，以功耗，成本，體積, 可靠性，處理能力等為指標(biāo)來選擇。嵌入式系統(tǒng)的核心是系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，由于存儲空間有限，因而要求軟件代碼緊湊，可靠，大多對實(shí)時(shí)性有嚴(yán)格要求。
發(fā)展歷史
1.早期的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，通常是采用“硬件優(yōu)先”原則。即在只粗略估計(jì)軟件任務(wù)需求的情況下，首先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。然后，在此硬件平臺之上，再進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。因而很難達(dá)到充分利用硬件軟件資源，取得最佳性能的效果。同時(shí)，一旦在測試時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，需要對設(shè)計(jì)進(jìn)行修改時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)流程將重新進(jìn)行，對成本和設(shè)計(jì)周期的影響很大。這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法只能改善硬件/軟件各自的性能，在有限的設(shè)計(jì)空間不可能對系統(tǒng)做出較好的性能綜合優(yōu)化，在很大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)實(shí)驗(yàn)。2.90 年代以來隨著電子系統(tǒng)功能的日益強(qiáng)大和微型化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的問題越來越多，難度也越來越大。同時(shí)硬件和軟件也不再是截然分開的兩個(gè)概念，而是緊密結(jié)合、相互影響的。因而出現(xiàn)了軟硬件協(xié)同（codesign）設(shè)計(jì)方法，即使用統(tǒng)一的方法和工具對軟，協(xié)同設(shè)計(jì)軟硬件體系結(jié)構(gòu)，以最大限度地挖掘系統(tǒng)軟硬件能力，避免由于獨(dú)立設(shè)計(jì)軟硬件體系結(jié)構(gòu)而帶來的種種弊病，得到高性能低代價(jià)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
參考資料 >