嵌入式系統是一種基于微處理器和軟件的硬件系統，設計用于執行特定功能，既可作為獨立系統，也可作為更大系統的一部分。系統的核心是一個集成電路，用于執行實時操作所需的計算。‍嵌入式系統的應用范圍很廣，從數字時鐘和微波到混合動力汽車和航空電子設備。多達 98% 的微處理器用于嵌入式系統。

復雜程度從單個微控制器到帶有連接外設和網絡的處理器組件;從無用戶界面到復雜的圖形用戶界面。嵌入式系統的復雜程度因其設計任務的不同而有很大差異。

‍1.嵌入式系統如何工作

嵌入式系統由微控制器或數字信號處理器 (DSP)、專用集成電路 (ASIC)、現場可編程門陣列 (FPGA)、GPU 技術和門陣列控制。這些處理系統與管理電氣和/或機械接口的專用組件集成在一起。

‍嵌入式系統的編程指令被稱為固件，專門存儲在只讀存儲器或閃存芯片中，利用計算機有限的硬件資源運行。嵌入式系統通過外設與外部世界相連，連接輸入和輸出設備。

‍2.嵌入式系統的基本結構

嵌入式系統的基本架構由以下部分組成：

a.傳感器：傳感器測量物理量并將其轉換為電信號，嵌入式系統工程師或任何電子儀器均可讀取該信號。傳感器將測量的數量存儲在內存中。

b.模數轉換器：模數轉換器將傳感器發出的模擬信號轉換成數字信號。

c.處理器和專用集成電路： 處理器分析數據以測量輸出值，并將其存儲在內存中。

d.數模轉換器：數模轉換器將處理器發送的數字數據轉換為模擬數據。

e.執行器：執行器將 D-A 轉換器的輸出數據與實際存儲的輸出數據進行比較，并存儲核準的輸出數據。

3.嵌入式操作系統的歷史

第一個現代實時嵌入式計算系統是阿波羅制導計算機，由美國麻省理工學院的 Charles Stark Draper 博士于 20 世紀 60 年代為阿波羅計劃開發。阿波羅制導計算機旨在為阿波羅指令艙和登月艙自動收集數據并執行關鍵計算。

‍1971 年，英特爾發布了第一個商用微處理器模塊--英特爾 4004，這是早期的微處理器，仍需要參考芯片和外部存儲器;1978 年，美國國家工程制造商協會發布了可編程微控制器標準，改進了嵌入式系統設計;20 世紀 80 年代初，系統的存儲器、輸入和輸出組件與處理器集成在同一芯片上，形成微控制器。

‍基于微控制器的嵌入式系統將進入消費者日常生活的各個領域，從信用卡讀卡器和移動電話到交通信號燈和恒溫器。

4.嵌入式系統的未來趨勢

由于人工智能 (AI)、虛擬現實 (VR) 和增強現實 (AR)、機器學習、深度學習和物聯網 (IoT) 的不斷發展，嵌入式系統行業預計將繼續快速增長。嵌入式認知系統將支持以下趨勢：降低功耗、提高嵌入式設備的安全性、與云和網狀網絡的連接、深度學習應用和實時數據可視化工具。

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