1.4　嵌入式通信系统的特点

1.4.1　嵌入式系统的特点

嵌入式系统是多个学科的交叉融合，它的应用也越来越广泛。嵌入式系统是面向专业领域、工作在特定环境下的应用系统，不同于通用计算机系统的多样性和普遍适应性。嵌入式系统是专用的计算机系统，功能是特定的，它还具有规模可变、扩展灵活、有一定的实时性和可靠性、操作系统内核比较小、具有专门的开发工具和环境等特点。

1.专用的计算机系统

嵌入式系统通常面向特定任务，是专用的计算机系统。整个系统设计必须满足具体的应用需求，一旦任务变更，整个系统将可能需要重新设计。这种专用计算平台有很多不同的特征：

①形式多样。在共同的基本计算机系统架构上，针对不同的应用领域系统构造不尽相同，处理器、硬件平台、操作系统、应用软件等种类繁多。不同的嵌入式微处理器体系结构和类型，其适应面不同。

②对运行环境的依赖性。在众多应用背景下，温度、湿度、震动、干扰、辐射等因素构成了嵌入式系统赖以生存的环境，因此在系统设计时就需要充分考虑其运行环境的各种因素。

③综合考虑成本、资源、功耗、体积因素。这些原本在基于通用计算机平台进行设计时无须考虑或无须过多考虑的因素，在基于专用平台的系统设计中都需要充分考虑。对于大量的消费类数字化产品，成本是影响产品竞争力的关键因素之一。为了节省成本就必须精简使用和合理利用资源。在很多情况下，由于环境、功耗、体积等因素的存在，系统能够使用的资源就可能受到限制。设计时必须权衡轻重，这也增加了系统设计的难度。

④软硬件紧密结合，高效设计。

嵌入式微处理器通常具有功耗低、体积小、集成度高等特点，把通用微处理器中许多由板卡完成的功能集成在芯片内部，从而有利于嵌入式通信系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，与网络的耦合越来越紧密。嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。对于嵌入式软件而言，系统软件和应用软件的界限并不明显，原因在于嵌入式环境下应用系统的配置差别较大，所需操作系统裁剪配置不同，I/O操作没有标准化，驱动程序通常需要自行设计。

2.规模可变、扩展灵活

这里的规模可变主要是指嵌入式系统是以微处理器与周边器件构成核心的，其规模可以变化。嵌入式微处理器可以从8位到64位。这里的规模可变也和具体应用有很大的关系。由于嵌入式微处理器内部集成的外围接口丰富，所以也使得一般的嵌入式系统都具有很强的规模可伸缩性，嵌入式系统的这个特点给开发人员在系统设计过程中带来了很大的灵活性，但如果不把系统软件和上层应用软件区分开，每一次修改需要把系统和应用一起编译，会浪费开发时间。

3.实时性和可靠性

高实时性的操作系统软件是嵌入式软件的基本要求，软件一般都要求固化和存储。通常嵌入式系统中的软件都是存储在Flash中的。上电之后，才把这些软件中的部分调入RAM区运行。

嵌入式系统一般要求具有出错处理和自动复位功能，特别是对于运行在极端环境下或者重要场合的嵌入式通信系统而言，其可靠性设计尤为重要。在嵌入式通信系统设计中使用一些硬件和软件机制来保证系统的可靠性，如硬件的把关定时器（俗称看门狗定时器）、软件的内存保护和重启机制等。

4.操作系统内核比较小

嵌入式系统一般应用于小型电子装置，正是因为嵌入式操作系统应用的特殊性，所以系统资源相对有限，使得嵌入式系统在实时性、功耗、体积、存储空间上都有所限制，要求嵌入式操作系统内核也比传统的操作系统小很多，小的有几千字节，大的也不过几十兆字节。嵌入式操作系统内核比较小的主要有μC/OS-II等，相对较大的Windows CE、Linux等操作系统，其内核也可以裁剪到只有几十兆字节，比PC上运行的操作系统规模小很多。

5.具有专门的开发工具和开发环境

由于系统资源有限，嵌入式系统一般不具备自主开发能力，其开发环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备，开发环境可分为主机（Host）和目标机（Target）两个概念，主机一般采用通用计算机系统，利用通用计算机的丰富资源，承担开发工具的大部分工作，构成主要的开发环境；目标机就是需要开发的嵌入式系统，构成最终的执行环境，配合主机完成开发工作。

6.知识集成系统

嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术、电子技术、通信网络技术以及各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统的广泛应用和巨大的发展潜力已成为21世纪IT技术发展的热点之一。