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

　　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)服務來實現(xiàn)你對智能數(shù)字設備的想法，你需要了解有關嵌入式軟件編程的基本事實。

　　介紹

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

　　相反，嵌入式軟件與運行它的設備緊密相連，每一行內置代碼都會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，內置軟件處理非計算機設備，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)行一個或多個預定義任務的現(xiàn)實世界設備稱為嵌入式系統(tǒng)。

　　成分

　　各種系統(tǒng)可能具有與它們應該執(zhí)行的任務和它們運行的外部要求相關的各種組成部分。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、存儲設備、信號轉換器、輸入/輸出設備、傳感器、相機、掃描儀、調制解調器和其他外部設備。

　　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)、驅動程序、中間件、帶有界面的用戶應用程序。

　　請注意，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。

　　構建嵌入式系統(tǒng)，頂級軟件開發(fā)公司首先要確定硬件部分，集成配置，然后根據(jù)這個配置開發(fā)軟件，這意味著嵌入式開發(fā)團隊應該由具有強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)獨立性的級別進行區(qū)分：

　　獨立——獨立運行(例如，電子溫度計)。

　　網絡化——由于網絡連接而運行，也稱為物聯(lián)網系統(tǒng)(例如，智能家居照明系統(tǒng))。

　　第二組根據(jù)系統(tǒng)復雜程度進行區(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雜軟件的解決方案。

　　復雜——執(zhí)行復雜、關鍵功能的大型且棘手的解決方案。

　　第三組根據(jù)系統(tǒng)響應度進行區(qū)分:

　　實時——必須在有限的時間內執(zhí)行任務，這一點至關重要(重癥監(jiān)護設備就是一個例子)。

　　非實時——沒有響應限制。

　　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 所有內置系統(tǒng)的特定任務功能意味著它們在整個生命周期中執(zhí)行預先編程的重復功能。

　　l 使用特定的操作系統(tǒng)，或者沒有它們也可以工作。

　　l 內置軟件的解決方案面臨資源挑戰(zhàn)，這意味著它們被設計為在有限的硬件資源條件下運行。

　　l 高可靠性是確保嵌入式設備一致響應所需的必備特性。

　　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)合設計

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

　　設計回顧

　　電路圖準備好后，開發(fā)人員與電路設計人員合作，確保所有信號和連接都正確無誤，并按原計劃工作。

　　硬件仿真

　　然后，開發(fā)人員創(chuàng)建一個測試模塊或硬件仿真器，它將仿真信號，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)單獨的代碼組件。

　　電路板測試

　　組裝好電路板后，嵌入式系統(tǒng)設計人員會測試其主要功能，看它是否能通電、電路板是否能與外設正確通信、轉換器中是否配置了正確的電壓等。

　　驅動器組裝

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

　　邏輯實現(xiàn)

　　開發(fā)過程的最后階段是開發(fā)人員在代碼中實現(xiàn)邏輯，使設備按照設計的方式進行操作。它們以硬件工程師準備的規(guī)范為指導。在這個階段，設備應該開始工作，你只需要改進代碼。當然，開發(fā)可能涉及多次原型迭代，并且對于每次迭代，你都需要改進代碼。

　　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)

　　許多內置解決方案需要操作系統(tǒng)(OS)，它充當硬件驅動程序和應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)都是實時操作系統(tǒng)，這意味著它們可以即時處理信息，并在嚴格限定的時間內執(zhí)行任務。RTOS是必須實時控制某些東西的設備的一個重要特征。

　　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，有時甚至是 Windows CE(但它已經過時了)。對于移動嵌入式解決方案，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#)，因為它們直觀、快速且內存高效。

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

　　工具

　　開發(fā)人員還使用以下工具進行嵌入式工程：

　　用于編寫源代碼并將其保存為文本文件的編輯器。

　　用于將高級代碼轉換為低級代碼的編譯器。

　　用于將代碼轉換為機器可以理解的匯編程序。

　　用于測試代碼的調試器。

　　用于將所有代碼模塊組合成一個連貫程序的鏈接器。

　　用于在現(xiàn)實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，它結合了所有必要的工具(調試器、編譯器等)，非常方便并且節(jié)省了大量時間。

　　你應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。

　　結論

　　嵌入式解決方案是電子行業(yè)的基礎，也是我們日常生活的支柱。人們在制造、醫(yī)療保健、運輸、商業(yè)、家庭和許多其他領域使用帶有內置軟件的設備，因此，在可預見的未來，對熟練的嵌入式開發(fā)人員的需求將會增長。