嵌入式系统开发知识体系嵌入式硬件设计嵌入式软件编程实时操作系统微控制器接口技术
嵌入式学什么：系统设计与开发的核心要素
嵌入式系统是什么？
嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种设备或产品中的微型计算机系统，它们通常具有专门的功能和特定应用环境。这些设备可以从家用电器到工业自动化，从智能手机到汽车控制单元，几乎无处不在。为了能够高效地运行在资源有限的硬件平台上，嵌入式系统需要具备高度优化的软件和精心设计的硬件。
嵌入式硬件设计
嵌内软（Embedded Systems）工程师首先需要了解如何选择合适的微处理器或者微控制器，并根据项目需求进行配置。在这一过程中，他们会考虑多种因素，比如CPU频率、存储空间大小、I/O接口数量以及能耗等。除了硬件部分，还有很多其他方面也需要被考虑，如信号处理、通信协议以及外设管理。
嵌入式软件编程
编写嵌入式软件是一项复杂而细致的工作，它涉及到对操作系统和应用程序进行深度理解。在这个过程中，开发者需要熟练掌握C语言及其变体，因为它们是许多实时操作系统（RTOS）的基础语言。此外，对于一些特定的任务，可能还会使用汇编语言来优化性能。此外，对时间敏感性要求较高的情况下，还必须确保代码符合严格的实时性要求。
实时操作系统
对于那些执行时间分散且具有固定的截止日期任务的大型项目来说，将其实现为一个独立进程并通过消息传递相互协作是不切实际或效率低下的。这时候就需要引导实时操作系統（RTOS）来帮助管理各个任务，并确保关键任务按时完成。RTOS提供了一套原语以便直接访问底层硬件，以及调度算法用于平衡不同的进程间竞争资源。
微控制器接口技术
在实际应用中，大多数嵌入式设备都依赖于微控制器作为其核心组成部分。而对于这些微控制器来说，其与周围世界交流的手段非常重要，这就是所谓的一些标准接口技术，如SPI,I2C, UART等，这些都是常见的一种通信方式，可以让不同部件之间有效沟通。同时，还有其他诸如串行总线通信协议，也同样重要，它们使得数据传输更加稳定可靠。
系统集成与测试
一旦所有必要组件都准备好了，就开始将它们整合起来形成一个完整的功能模块。这包括了模拟输入/输出信号、数字信号处理、网络连接等步骤。在这个阶段，工程师还要负责构建必要工具链，以便监控整个流程，同时保证最终产品能够达到预期性能水平。当所有这些元素结合在一起后，我们就能看到一个真正工作良好的嵌入了现有解决方案的一个新创意产品出现在我们的面前。
未来的趋势与挑战
随着物联网(IoT)技术不断发展，以及人工智能(AI)进入生活各个领域，我们可以预见未来对嵌入式学科的人才需求将大幅增加。不仅如此，这些新的趋势也带来了新的挑战，比如安全性问题变得尤为突出，而这也是目前研究人员重点关注的问题之一另外，由于市场竞争日益激烈，更强大的创新能力也变得越发重要，不断推动行业向前发展。
