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'''嵌入式系统'''（Embedded System）是指专门为特定功能设计的计算机系统，通常作为更大系统的一部分运行。这类系统通常具有实时计算约束，被设计用于控制设备或执行特定任务，而非作为通用计算机使用。

== 基本特征 ==
嵌入式系统的主要特征包括：
* '''专用性'''：针对特定应用定制
* '''实时性'''：多数要求实时响应
* '''资源受限'''：有限的处理器性能、内存和存储空间
* '''可靠性要求高'''：通常需要长期稳定运行
* '''低功耗'''：特别是便携式设备中的嵌入式系统

== 硬件架构 ==
典型的嵌入式系统硬件组成：
<mermaid>
graph TD
    A[处理器] --> B[存储器]
    A --> C[输入/输出接口]
    C --> D[传感器]
    C --> E[执行器]
    B --> F[嵌入式软件]
</mermaid>

常见处理器类型包括：
* 8/16/32位[[微控制器]]（如[[51单片机]]、[[ARM架构]]）
* 数字信号处理器（DSP）
* 现场可编程门阵列（FPGA）
* 专用集成电路（ASIC）

== 软件开发 ==
嵌入式软件开发特点：
* 通常使用交叉编译环境
* 需要直接硬件操作
* 资源优化至关重要
* 实时操作系统（RTOS）常见

示例代码（使用C语言控制GPIO）：
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdint.h>
#define GPIO_OUTPUT (*(volatile uint32_t *)0x40000000)

void main() {
    // 设置GPIO为输出模式
    GPIO_OUTPUT = 0x01; 
    while(1) {
        GPIO_OUTPUT ^= 0x01; // 翻转LED状态
        delay(500);          // 延时500ms
    }
}
</syntaxhighlight>

== 应用领域 ==
嵌入式系统广泛应用于：
* '''工业自动化'''：PLC、机器人控制
* '''消费电子'''：智能手机、智能家居
* '''汽车电子'''：ECU、ADAS系统
* '''医疗设备'''：监护仪、植入式设备
* '''物联网'''：传感器节点、网关设备

== 开发工具 ==
常见嵌入式开发工具链：
{| class="wikitable"
|-
! 工具类型 !! 代表产品
|-
| 集成开发环境 || Keil MDK、IAR Embedded Workbench
|-
| 编译器 || GCC ARM Embedded、LLVM
|-
| 调试工具 || J-Link、ST-Link
|-
| 仿真器 || QEMU、Proteus
|}

== 性能指标 ==
嵌入式系统关键性能参数：
* 处理速度（MIPS/DMIPS）
* 功耗（mW/MHz）
* 内存需求（KB/MB）
* 实时响应时间（μs/ms）

数学表达式示例（计算系统负载）：
<math>
U = \sum_{i=1}^{n} \frac{C_i}{T_i} \leq 1
</math>
其中：
* <math>U</math>为系统利用率
* <math>C_i</math>为任务i的最坏执行时间
* <math>T_i</math>为任务i的周期

== 发展趋势 ==
现代嵌入式系统发展趋势：
* 多核处理器应用
* 人工智能边缘计算
* 低功耗设计技术
* 功能安全认证（如ISO 26262）
* 无线连接能力增强

== 参见 ==
* [[实时操作系统]] - 嵌入式系统中常用的操作系统类型
* [[物联网]] - 嵌入式系统的重要应用领域
* [[微控制器]] - 嵌入式系统的核心组件
* [[FPGA]] - 可编程逻辑器件在嵌入式系统中的应用

[[Category:嵌入式系统]]
[[Category:计算机系统]]
[[Category:电子工程]]
[[Category:自动化技术]]