嵌入式系統(tǒng)是基于微處理器的集成了軟件的硬件系統(tǒng)，用于處理特定的功能或整個系統(tǒng)的功能。隨著微控制器技術(shù)和發(fā)展的快速增長，嵌入式系統(tǒng)也以各種形式發(fā)展。嵌入式軟件通常是為處理RTOS、Linux、Windows等操作系統(tǒng)中的專用硬件而開發(fā)的。此外，隨著嵌入式系統(tǒng)在機器學(xué)習(xí)、智能可穿戴設(shè)備、家庭自動化、電子設(shè)計自動化等領(lǐng)域的應(yīng)用大幅增加，以及多核處理的進步，嵌入式系統(tǒng)市場的未來看起來非常誘人。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計概述
一般來說，嵌入式系統(tǒng)由硬件、軟件和嵌入式操作系統(tǒng)組成。硬件包括用戶界面、存儲器、電源和通信端口。在軟件部分，使用C和C++等編程語言創(chuàng)建機器級代碼。RTOS(實時操作系統(tǒng))是最常用于嵌入式操作系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常分為三類，從小規(guī)模、中規(guī)模和復(fù)雜系統(tǒng)開始。

如果你在沒有計劃的情況下進行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，這可能會讓人不知所措。另一方面，系統(tǒng)化的方法有助于將設(shè)計周期分成可管理的階段，允許適當?shù)挠媱潯嵤┖蛥f(xié)作。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計包括以下步驟

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計流程

產(chǎn)品識別/抽象
這一切都是從需求分析開始的，需求分析是從分析產(chǎn)品需求并將其轉(zhuǎn)化為規(guī)格開始的。輸入/輸出數(shù)量和邏輯圖并不是唯一的考慮因素，調(diào)查使用和工作條件有助于確定嵌入式系統(tǒng)的適當規(guī)格。

布圖設(shè)計
一旦需求轉(zhuǎn)化為規(guī)格，硬件設(shè)計師就可以開始構(gòu)建藍圖。在這一階段，設(shè)計團隊必須根據(jù)功耗、外設(shè)、存儲器和其它電路元件選擇合適的微控制器，同時牢記成本因素。

印制電路板
PCB是一個組件，它使用銅導(dǎo)線將各種元件電連接起來，并對它們進行機械支撐。印刷電路板設(shè)計涉及集思廣益的過程，其中必須遵循特性和功能以及可靠性的最佳實踐。當處理高速混合信號電路、微處理器和微控制器時，它變得更加復(fù)雜。常見的PCB類型包括單面和雙面、多層、柔性、陶瓷等。

原型開發(fā)
為特定的細分市場開發(fā)新產(chǎn)品時，時間是非常重要的，也是至關(guān)重要的一部分。創(chuàng)建一個原型可以讓你盡早發(fā)現(xiàn)缺陷和設(shè)計優(yōu)勢。它有助于更早地識別設(shè)計缺陷，允許測試想法，確定產(chǎn)品可行性，并簡化設(shè)計過程。

固件開發(fā)
為嵌入式硬件(微處理器、微控制器、FPGA)編寫代碼，相對于成熟的計算機，被稱為固件開發(fā)。控制傳感器、外圍設(shè)備和其他組件的軟件稱為固件。為了讓一切正常運行，固件設(shè)計者必須使用編碼讓硬件變得栩栩如生。利用制造商提供的預(yù)先存在的驅(qū)動程序庫和示例代碼將加快這個過程。

測試和驗證
在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計被授權(quán)用于生產(chǎn)或部署之前，必須通過嚴格的測試。除了功能測試之外，電路還必須經(jīng)過可靠性測試，尤其是在接近其極限時。

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
技術(shù)趨勢正在加速發(fā)展，設(shè)備已經(jīng)發(fā)展成適合許多類別和領(lǐng)域的獨特品質(zhì)，包括嵌入式設(shè)備。由于其成果是面向應(yīng)用的和重點關(guān)注的高級開發(fā)領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)和設(shè)備將在未來獲得更多的普及，同時考慮到各種商業(yè)領(lǐng)域及其應(yīng)用。讓我們看看嵌入式系統(tǒng)的最新趨勢。

片上系統(tǒng)解決方案
片上系統(tǒng)(SoC)解決方案是嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的另一個新趨勢。許多企業(yè)提供基于SoC的嵌入式設(shè)備，在這些解決方案中，模擬和混合信號集成電路的市場交付是一種流行的解決方案。具有高性能、小尺寸、低成本和IP保護的ASIC就是這樣一種解決方案。由于其尺寸、重量和電源性能，它非常受特定應(yīng)用系統(tǒng)需求的歡迎。

無線技術(shù)
構(gòu)建無線嵌入式軟件解決方案的主要目標是信息傳輸和接收。在任何情況下都不可能實現(xiàn)物理連接的地方，無線嵌入式系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用，物聯(lián)網(wǎng)外圍設(shè)備和設(shè)備的使用變得至關(guān)重要。隨著無線解決方案領(lǐng)域的技術(shù)進步，如Z-Wave、藍牙、Wi-Fi和ZigBee，嵌入式無線系統(tǒng)的適用性大幅提高。

自動化
今天使用的每一個系統(tǒng)都變得越來越自動化。每個增長領(lǐng)域都有一定程度的自動化，這主要是由于計算機、機器人的發(fā)展以及人工智能和機器學(xué)習(xí)等智能技術(shù)的進步。嵌入式設(shè)備的使用加快了多個存儲組件的連接，并可以輕松地與云技術(shù)連接，以支持設(shè)備快速擴展認知處理。基于面部識別和視覺解決方案的應(yīng)用程序提供了圖像識別和捕捉、圖像處理、后處理等優(yōu)勢，以及實時安全警報。例如，配備物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的智能工廠可以通過實時監(jiān)控運營并允許人工智能做出防止操作錯誤的決策來顯著提高生產(chǎn)率。

低功耗
優(yōu)化電池供電設(shè)備以實現(xiàn)最低功耗和高正常運行時間，這對開發(fā)人員來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。為了監(jiān)控和降低嵌入式設(shè)備的能耗，目前正在開發(fā)多種技術(shù)/模塊和設(shè)計技術(shù)，其中包括Wi-Fi模塊、增強型藍牙，它們在硬件層使用更少的功率來優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的挑戰(zhàn)
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計是一個重要的組成部分，并且正在迅速發(fā)展；然而，必須解決某些挑戰(zhàn)，例如與安全性、更新系統(tǒng)硬件和軟件、功耗、無縫集成以及驗證和測試相關(guān)的問題，這對于提高系統(tǒng)性能至關(guān)重要。開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時，避免可能危及用戶的意外行為至關(guān)重要。它的設(shè)計應(yīng)確保在關(guān)鍵環(huán)境中救生功能不會出現(xiàn)問題。大多數(shù)情況下，嵌入式設(shè)備是通過移動應(yīng)用程序來控制的，因此確保沒有數(shù)據(jù)被竊取或泄露的風險至關(guān)重要。

為嵌入式硬件(微處理器、微控制器、FPGA)編寫代碼，相對于成熟的計算機，被稱為固件開發(fā)。控制傳感器、外圍設(shè)備和其他組件的軟件稱為固件。為了讓一切正常運行，固件設(shè)計者必須使用編碼讓硬件變得栩栩如生。利用制造商提供的預(yù)先存在的驅(qū)動程序庫和示例代碼將會加快這個過程。

嵌入式技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，制造商現(xiàn)在正在大力推廣嵌入式設(shè)備的使用，從汽車到安全系統(tǒng)，從消費電子到智能家居解決方案，等等。不可否認，嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)在可能是推動設(shè)備認知和性能進步的最重要因素。