1 嵌入式系统定义

嵌入式系统（Embedded System）是一个集成了计算硬件和软件的特定功能系统，这些系统被设计用于特定的应用，而非广泛的计算需求。它们通常嵌入在其他设备或系统中，发挥特定的、可预见的功能。嵌入式系统的例子包括洗衣机、汽车、医疗设备、智能家居设备等。

1. 嵌入式系统的基本组成

嵌入式系统通常由以下几个核心组件组成：

• 处理器：负责执行指令和控制系统的操作，常见的处理器包括微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）。
• 存储器：用于存储程序代码和数据，通常分为闪存、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
• 输入/输出设备：用于与用户或外界环境进行数据交互。例如，传感器、执行器和用户接口设备（如显示屏和按钮）。
• 软件：通常包括嵌入式操作系统、驱动程序和应用程序。

2. 嵌入式系统的功能

嵌入式系统的主要功能是执行特定的任务。它们通过传感器获取数据，并通过执行程序进行处理，然后通过执行器与物理环境进行交互。举个例子，以汽车的防抱死制动系统（ABS）为例：

• 传感器：轮速传感器用于检测车轮转速。
• 处理单元：嵌入式处理器根据传感器提供的数据计算车轮的状态，并决定是否施加制动。
• 执行器：通过控制阀门调节制动压力，防止车轮锁死。

简单代码示例

下面是基于 Arduino 的简化伪代码，用于控制一个 LED 灯。

void setup() {
    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); // 设置 LED 为输出模式
}

void loop() {
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // 点亮 LED
    delay(1000);                     // 延迟 1 秒
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);  // 熄灭 LED
    delay(1000);                     // 延迟 1 秒
}

在这个简单的例子中，Arduino microcontroller 控制内置 LED 的开关，这是一个典型的嵌入式应用场景。

3. 嵌入式系统的应用

嵌入式系统几乎渗透到我们生活的方方面面。以下是一些具体的应用案例：

• 家用电器：现代洗衣机中嵌入的控制系统能够根据衣物类型及污渍程度自动调节水温和循环模式，提高洗涤效率。
• 医疗设备：如心率监测仪能够实时监测患者的心率，并通过嵌入系统控制警报功能，提高医疗安全性。
• 智能交通：自动驾驶汽车中使用的嵌入式系统，能够实时处理传感器数据，执行导航和路径规划。

4. 结论

综上所述，嵌入式系统是各类现代设备的核心，具有高度专用性和稳定性，负责执行特定功能。随着科技的发展，嵌入式系统的应用领域不断扩展，成为智能设备的重要组成部分。在后续的篇章中，我们将深入探讨嵌入式系统的特点，帮助读者更全面地理解该技术。