1、嵌入式计算系统设计的原理与实践

嵌入式计算系统设计的原理与实践

1. 嵌入式计算的新时代

数字系统设计已然步入全新阶段。如今，微处理器设计逐渐成为经典的优化实践，而以微处理器为组件的嵌入式计算系统设计则成为广阔的前沿领域。从无线系统、可穿戴设备到智能家电、先进汽车系统等，众多新兴应用不断涌现。

嵌入式系统设计目前多依赖经验，虽对硬件和软件子系统有一定了解，但缺乏通用的系统设计方法，多数项目仍采用临时方案。这一领域面临诸多挑战，如底层技术的变化、复杂的系统需求，以及如何快速响应市场需求等。

2. 嵌入式计算的核心概念

2.1 复杂系统与微处理器

2.1.1 嵌入计算机

计算机的嵌入使得各种设备具备智能处理能力。例如，BMW 850i 的刹车和稳定性控制系统就嵌入了计算机，实现精确控制。

2.1.2 嵌入式计算应用的特点

嵌入式计算应用具有实时性、资源受限、可靠性要求高等特点。以汽车发动机控制系统为例，需要实时响应各种工况，确保发动机稳定运行。

2.1.3 为何使用微处理器

微处理器具有灵活性、可扩展性和成本效益等优势。通过编程，微处理器可以实现不同的功能，满足多样化的应用需求。

2.1.4 软件的物理特性

软件的执行依赖于硬件平台，其性能受到硬件资源的限制。在嵌入式系统中，需要充分考虑软件与硬件的协同工作。

2.1.5 嵌入式计算系统设计的挑战

设计嵌入式计算系统面临诸多挑战，如实时性要求、功耗管理、系统复杂性等。例如，在电池供电的设备中，需要优化软件和硬件设计，降低功