每天，人們都要面對(duì)和使用數(shù)十種設(shè)備，這些設(shè)備的功能依賴于微芯片和電路板，這些是帶有內(nèi)置軟件的小工具，例如照相機(jī)、健身追蹤器、咖啡機(jī)等。由于許多在生活的某些領(lǐng)域執(zhí)行關(guān)鍵功能，因此在嵌入式開發(fā)中嵌入式軟件仍然是一個(gè)熱門話題。

　　如果你想找到一家可靠的嵌入式系統(tǒng)公司，可以提供軟件開發(fā)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)你對(duì)智能數(shù)字設(shè)備的想法，你需要了解有關(guān)嵌入式軟件編程的基本事實(shí)。

　　介紹

　　首先，應(yīng)該注意的是，我們安裝在筆記本電腦或智能手機(jī)上的傳統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)不同于嵌入式軟件的創(chuàng)建。桌面或web應(yīng)用程序與運(yùn)行它們的硬件是分離的，在這種情況下，應(yīng)用程序開發(fā)人員的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)確保軟件功能的邏輯，而應(yīng)用程序?qū)惭b在什么設(shè)備上并不重要。

　　相反，嵌入式軟件與運(yùn)行它的設(shè)備緊密相連，每一行內(nèi)置代碼都會(huì)在物理層面影響硬件，這就是為什么在企業(yè)軟件開發(fā)公司工作的嵌入式開發(fā)人員必須能夠閱讀電子零件的電路、數(shù)據(jù)表和其他文檔，了解硬件組件的特性及其相互聯(lián)系。

　　簡而言之，內(nèi)置軟件處理非計(jì)算機(jī)設(shè)備，必須根據(jù)其控制的硬件的物理要求和外部環(huán)境因素(例如濕度或壓力)進(jìn)行定制。

　　嵌入式系統(tǒng)定義

　　具有基于微芯片的可編程部件執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)定義任務(wù)的現(xiàn)實(shí)世界設(shè)備稱為嵌入式系統(tǒng)。

　　成分

　　各種系統(tǒng)可能具有與它們應(yīng)該執(zhí)行的任務(wù)和它們運(yùn)行的外部要求相關(guān)的各種組成部分。在任何嵌入式系統(tǒng)中，都有兩組必需的組件：硬件和軟件。

　　硬件

　　這包括構(gòu)成系統(tǒng)的所有物理部分：整體框架、中央處理器、執(zhí)行器、存儲(chǔ)設(shè)備、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、輸入/輸出設(shè)備、傳感器、相機(jī)、掃描儀、調(diào)制解調(diào)器和其他外部設(shè)備。

　　軟件

　　軟件層處理從傳感器和其他物理元素接收到的信息，并使系統(tǒng)工作，這可能包括硬件中嵌入的以下軟件：固件、操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、中間件、帶有界面的用戶應(yīng)用程序。

　　請(qǐng)注意，有些解決方案可以不使用中間件或操作系統(tǒng)，這完全取決于具體情況。

　　構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)，頂級(jí)軟件開發(fā)公司首先要確定硬件部分，集成配置，然后根據(jù)這個(gè)配置開發(fā)軟件，這意味著嵌入式開發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該由具有強(qiáng)大硬件工程技能的專家和軟件編程專家組成。

　　系統(tǒng)類型

　　第一組根據(jù)系統(tǒng)獨(dú)立性的級(jí)別進(jìn)行區(qū)分：

　　獨(dú)立——獨(dú)立運(yùn)行(例如，電子溫度計(jì))。

　　網(wǎng)絡(luò)化——由于網(wǎng)絡(luò)連接而運(yùn)行，也稱為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(例如，智能家居照明系統(tǒng))。

　　第二組根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜程度進(jìn)行區(qū)分：

　　小——使用非常少的電力資源并擁有原始軟件。

　　中——具有需要更多資源的更復(fù)雜軟件的解決方案。

　　復(fù)雜——執(zhí)行復(fù)雜、關(guān)鍵功能的大型且棘手的解決方案。

　　第三組根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)度進(jìn)行區(qū)分:

　　實(shí)時(shí)——必須在有限的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行任務(wù)，這一點(diǎn)至關(guān)重要(重癥監(jiān)護(hù)設(shè)備就是一個(gè)例子)。

　　非實(shí)時(shí)——沒有響應(yīng)限制。

　　特征

　　所有的嵌入式系統(tǒng)雖然功能不同，但都有一些共同的特征。

　　l 微處理器/微控制器是主要部件。

　　l 所有內(nèi)置系統(tǒng)的特定任務(wù)功能意味著它們?cè)谡麄€(gè)生命周期中執(zhí)行預(yù)先編程的重復(fù)功能。

　　l 使用特定的操作系統(tǒng)，或者沒有它們也可以工作。

　　l 內(nèi)置軟件的解決方案面臨資源挑戰(zhàn)，這意味著它們被設(shè)計(jì)為在有限的硬件資源條件下運(yùn)行。

　　l 高可靠性是確保嵌入式設(shè)備一致響應(yīng)所需的必備特性。

　　一般開發(fā)流程

　　在嵌入式開發(fā)中，嵌入式軟件開發(fā)人員應(yīng)與硬件工程師密切合作，以創(chuàng)建成功的嵌入式解決方案。

　　聯(lián)合設(shè)計(jì)

　　硬件工程師選擇構(gòu)建系統(tǒng)所需的組件，此時(shí)，軟件開發(fā)人員會(huì)加入他們，以確保他們選擇能夠提供所需應(yīng)用程序功能的正確部分。

　　設(shè)計(jì)回顧

　　電路圖準(zhǔn)備好后，開發(fā)人員與電路設(shè)計(jì)人員合作，確保所有信號(hào)和連接都正確無誤，并按原計(jì)劃工作。

　　硬件仿真

　　然后，開發(fā)人員創(chuàng)建一個(gè)測(cè)試模塊或硬件仿真器，它將仿真信號(hào)，并允許你查看嵌入式軟件的最低功能，這樣，你可以快速迭代和開發(fā)單獨(dú)的代碼組件。

　　電路板測(cè)試

　　組裝好電路板后，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會(huì)測(cè)試其主要功能，看它是否能通電、電路板是否能與外設(shè)正確通信、轉(zhuǎn)換器中是否配置了正確的電壓等。

　　驅(qū)動(dòng)器組裝

　　如果你的項(xiàng)目設(shè)備要連接任何外圍設(shè)備或附件，則需要一組驅(qū)動(dòng)程序。好的驅(qū)動(dòng)程序是任何設(shè)備的支柱。每次需要添加外部組件(掃描儀、相機(jī)等)時(shí)，嵌入式開發(fā)人員最好花更多時(shí)間編寫好的驅(qū)動(dòng)程序而不是修改代碼。

　　邏輯實(shí)現(xiàn)

　　開發(fā)過程的最后階段是開發(fā)人員在代碼中實(shí)現(xiàn)邏輯，使設(shè)備按照設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行操作。它們以硬件工程師準(zhǔn)備的規(guī)范為指導(dǎo)。在這個(gè)階段，設(shè)備應(yīng)該開始工作，你只需要改進(jìn)代碼。當(dāng)然，開發(fā)可能涉及多次原型迭代，并且對(duì)于每次迭代，你都需要改進(jìn)代碼。

　　嵌入式軟件開發(fā)工具

　　要開發(fā)嵌入式軟件，你需要選擇一種編程語言、一個(gè)操作系統(tǒng)、一套特定的工具或者集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。

　　操作系統(tǒng)

　　許多內(nèi)置解決方案需要操作系統(tǒng)(OS)，它充當(dāng)硬件驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序邏輯之間的中介。此類解決方案中使用的大多數(shù)操作系統(tǒng)都是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這意味著它們可以即時(shí)處理信息，并在嚴(yán)格限定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行任務(wù)。RTOS是必須實(shí)時(shí)控制某些東西的設(shè)備的一個(gè)重要特征。

　　用于嵌入式解決方案的傳統(tǒng)操作系統(tǒng)是開源 Linux。你還可以考慮 ThreadX、Windows 10 IoT，有時(shí)甚至是 Windows CE(但它已經(jīng)過時(shí)了)。對(duì)于移動(dòng)嵌入式解決方案，你可以選擇 Android 操作系統(tǒng)。

　　語言

　　長期以來，開發(fā)內(nèi)置軟件的傳統(tǒng)語言一直是匯編語言。今天，大多數(shù)嵌入式開發(fā)人員使用 C 系列語言 (C/C /C#)，因?yàn)樗鼈冎庇^、快速且內(nèi)存高效。

　　你還可以考慮使用 Java、JavaScript、Python 等高級(jí)編程語言來創(chuàng)建內(nèi)置解決方案。

　　工具

　　開發(fā)人員還使用以下工具進(jìn)行嵌入式工程：

　　用于編寫源代碼并將其保存為文本文件的編輯器。

　　用于將高級(jí)代碼轉(zhuǎn)換為低級(jí)代碼的編譯器。

　　用于將代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器可以理解的匯編程序。

　　用于測(cè)試代碼的調(diào)試器。

　　用于將所有代碼模塊組合成一個(gè)連貫程序的鏈接器。

　　用于在現(xiàn)實(shí)條件下檢查程序操作的仿真器。

　　集成開發(fā)環(huán)境

　　IDEs 是一種特殊的平臺(tái)，它結(jié)合了所有必要的工具(調(diào)試器、編譯器等)，非常方便并且節(jié)省了大量時(shí)間。

　　你應(yīng)該注意的最流行的嵌入式解決方案集成開發(fā)環(huán)境是 Qt、PyCharm、MPLAB X、Eclipse、Arduino等等。

　　結(jié)論

　　嵌入式解決方案是電子行業(yè)的基礎(chǔ)，也是我們?nèi)粘Ｉ畹闹е?。人們?cè)谥圃?、醫(yī)療保健、運(yùn)輸、商業(yè)、家庭和許多其他領(lǐng)域使用帶有內(nèi)置軟件的設(shè)備，因此，在可預(yù)見的未來，對(duì)熟練的嵌入式開發(fā)人員的需求將會(huì)增長。