- 嵌入式系統的概念
- 嵌入式系統的基本架構
- 嵌入式操作系統的基本組成和分類
- 嵌入式數據庫管理
- 嵌入式網絡
- 嵌入式系統設計的核心技術
- 嵌入式系統軟件的設計流程
- 嵌入式軟件設計模型
- 嵌入式系統軟件開發環境
1.嵌入式系統的概念
答：嵌入式系統是一種以應用爲中心，以計算機技術爲基礎，可以適應不同應用對功能、可靠性、成本、體積、功耗等方面的要求，集可配置可裁剪的軟、硬件於一體的專用計算機系統。嵌入式系統主要由嵌入式硬件平臺、相關支撐硬件、嵌入式操作系統、支撐軟件、應用軟件組成。嵌入式系統具有以下特點：系統專用性強、系統實時性強、軟硬件依賴性強、處理器專用、多種技術緊密結合、系統透明性、系統資源受限。
按照嵌入方式進行分類，可分爲整機式嵌入、部件式嵌入、芯片式嵌入；按照嵌入程度分類，可分爲深度嵌入、中度嵌入、淺度嵌入；按照實時性分類，可分爲實時嵌入式系統和非實時嵌入式系統；按照系統複雜程度分類，可分爲單微處理器嵌入式系統、組件式嵌入式系統、分佈式嵌入系統。
2.嵌入式系統的基本架構
答：嵌入式系統的硬件包括嵌入式處理器、存儲器、外部設備等，嵌入式系統軟件部分的基礎是系統軟件和支撐軟件，應用軟件是最能體現整個嵌入式系統特點和功能的部分。
微處理器是整個嵌入式系統的核心，負責控制系統的執行。微處理器可以分爲：及嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式數字信號處理器、嵌入式片上系統。
嵌入式軟件體系自底向上依次是：設備驅動管理層、嵌入式操作系統、支撐軟件和應用軟件。
整個嵌入式系統可以通過裁減和組合去掉不必要的部分而達到控制成本和適應應用場景的目的。
3.嵌入式操作系統的基本組成和分類
答：嵌入式操作系統是運行在嵌入式見算計系統上支持嵌入式應用程序的操作系統，用於控制和管理嵌入式系統中硬件和軟件資源、提供系統服務的軟件集合。嵌入式操作系統相較於通用操作系統，具有微型化、代碼質量高、專業化、實時性強、可裁剪可配置的特點。
嵌入式操作系統從獲取形式上課分爲商業型和非商業型；按照操作系統實時性，可分爲實時嵌入式操作系統和非實時嵌入式操作系統兩類。
嵌入式操作系統主要由應用程序接口、設備驅動、操作系統內核等幾部分組成。每個嵌入式系統都有一個內核，大多數內核包括三個公共部件：調度器、內核對象、內核服務。大多數內核支持兩種普遍的調度算法，基於優先級搶佔調度、時間輪轉調度算法。
4.嵌入式數據庫管理
答：嵌入式數據庫管理系統是嵌入式設備上使用的數據庫管理系統，因嵌入式數據庫管理系統大多是移動信息設備，所以嵌入式數據庫也被稱爲移動數據庫或嵌入式移動數據庫。嵌入式數據庫管理主要是解決移動計算環境下數據的管理問題，移動數據庫是移動計算環境中分佈式數據庫。
嵌入式數據庫管理系統運行環境的特點有：設備隨時移動、網絡頻繁斷接、網絡條件多樣化、通信能力不對稱。嵌入式數據庫由主數據庫管理系統、同步服務器、嵌入式數據庫管理系統、連接網絡等幾個子系統組成。
嵌入式移動數據庫在實際應用中必須解決好數據一致性、高效事務處理、數據的安全性等問題。嵌入式數據庫管理系統因其環境影響，是一種動態分佈式數據庫管理系統。
5.嵌入式網絡
答：嵌入式網絡是連接各種嵌入式系統，可以相互傳遞信息、共享網絡資源的網絡系統。現場總線網、家庭信息網、無線數據通信網、嵌入式因特網都是嵌入式網絡的實例。
6.嵌入式系統設計的核心技術
答： 嵌入式系統的核心技術有三種：處理器技術、IC技術、設計/驗證技術。
處理器的差別在於其面向特定功能的專用化程度。通用處理器的特徵是無數字電路設計的存儲程序和通用的數據路徑，小批量成本較低，大批量成本較高。單用途處理器是設計用於執行特定程序的數字電路，也指協處理器、加速器、外設等，小批量是成本較高，大批量的時候成本較低。專用指令集處理器（ASIP）是一個可編程處理器，針對某一特定類型的應用進行優化，在同樣性能、功率、大小下可以保證靈活性。ASIP最常見的兩種應用是單片機和數字信號處理器。
IC技術包括全定製/VLSI、半定製ASIC、可編程ASIC。全定製的IC也常被稱爲大規模集成電路設計（VLSI），成本高、製造時間常，適合大量或對性能要求嚴格的應用。半定製ASIC是一種約束型設計方法，包括門陣列設計法和標準單元設計法，在芯片上製作一些通用巽卦的單元元件或元件組的半成品硬件，設計者僅需考慮電路邏輯和功能模塊之間的合理連接即可。半定製ASIC性價比包、短設計週期、靈活方面，提高了成品率。可編程ASIC開發週期短，在實驗室完成，較低的成本，單位成本較高，功耗答速度慢。
設計/實驗技術主要包括硬件設計技術和軟件設計技術兩大類。硬件設計領域技術主要包括芯片級設計技術和電路板級設計技術兩個方面。芯片級設計技術的核心是編譯/綜合、庫/IP、測試/驗證。編譯/綜合技術使設計者用抽象的方式描述所需的功能，並自動分析和插入實現細節。庫/IP技術將預先設計好的低抽象級實現用於高級。測試/驗證確保沒記功能正確，減少各級之間反覆設計的成本。軟件設計技術的核心是軟件語言。
7.嵌入式系統軟件的設計流程
答：嵌入式系統軟件的開發過程分爲項目計劃、可行性分析、需求分析、概要設計、詳細設計、程序建立、下載、調試、固化、測試、運行等幾個階段。總體上可以解釋爲：評估用戶需求採用計算機的必要性；用戶需求調查與分析，並提煉規格說明；選擇處理器；制定系統方案；軟件設計和硬件設計；實驗室聯調；現場調試和試運行；鑑定或驗收。
8.嵌入式軟件設計模型
答：常用的嵌入式軟件設計模型有狀態機模型、數據流模型（布爾數據流、層次化流圖、Petri網）、併發進程模型（CSP、CCS）、面向對象模型。
CSP通信順序進程是一種併發、分佈式程序設計語言模型。CSP將輸入、輸出、操作列爲程序語言的基本要素，將實現順序進程間通信的並行組合作爲基本的程序控制結構。CSP模型的目的是描述一種在計算機應用的廣泛領域中適用的最簡單的數學理論，其主要貢獻是把計算機設計的各種計算形式及其性質建立在一套嚴密的形式系統上。
CCS一個建立在極小原語集上的函數式程序設計語言模型，爲通信的、非確定的併發系統提供一個通用數學模型。CCS模型是在一種較弱條件下建立的併發進程模型，企圖俘獲併發性及通信的一般數學性質，主要貢獻在於併發系統構成的等價性研究。
9.嵌入式系統軟件開發環境
答：嵌入式系統的軟件開發採用交叉平臺開發方法，軟件在一個通用的平臺上開發，在另一個嵌入式目標平臺上運行。開發軟件的通用平臺叫做宿主機系統，被開發的嵌入式系統稱爲目標機系統。當軟件執行環境和開發環境一致時的開發過程爲本地開發。
嵌入式系統常用的調試方法有直接測試法、調試監控法、在線仿真法、片上調試法、模擬器法等。
嵌入式系統的開發系統可以分爲：與嵌入式操作系統配套的開發環境、與處理器芯片配套的開發環境、與具體應用平臺配套的開發環境、其他類環境。目前業界應用最廣泛的集成開發環境是Tornadoll，VxWorks操作系統是Tornadoll嵌入式開發環境的關鍵組成部分。