摘要：随着社会的快速发展,人们的生活水平逐渐提高,人们在日常生活中使用互联网的情况越来越多,相应的促进了信息技术的发展，而信息技术的关键核心组成是嵌入式计算机系统,其影响着我国各行各业。基于此，本文对嵌入式计算机系统的设计进行了论述。
关键词：嵌入式计算机系统；特点；设计流程；发展趋势
嵌入式计算机系统技术是当前微电子产品设计领域最热门的技术之一。同时，随着微电子技术及通信技术的发展，嵌入式计算机系统技术以其专用性强、系统精简的特点，已广泛应用于科研、工程设计、军事技术、各行产业和人们的日常生活等领域。
1 嵌入式系统的概念
嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减、功能、可靠性、成本、体积、功耗等要求的专用计算机系统。其与一般计算机技术的最大区别在于，它必须支持软硬件裁减，以满足系统在体积、功能、可靠性和成本等的特殊要求。
嵌入式系统不同于一般的纯软硬件系统，它将软硬件完美地结合在一起，从而使某些功能无论使用软硬件均能很好地实现。此外，嵌入式系统的设计也面临着许多挑战，包括计算机软硬件及许多非计算机工程问题，如机械尺寸、功耗及制造成本等。
2 嵌入式计算机系统技术特点
（1）系统内核紧凑实用。当前，大多数嵌入式计算机系统使用微处理器及相对独立的操作系统，实现功能的方式往往不那么复杂，所以严格来讲，通常无需太多、太大的外围器件，因而其体积小，功耗低，实用性强，优势明显。
（2）设计个性。与其他系统相比，嵌入式系统的个性化明显，软硬件结合十分紧密。并且有很强的专用性，即使是同类型的产品，若性能指标稍有不同，也要根据系统硬件的变化及增减不断调试或修改才能使用。
（3）系统精简高效。因嵌入式系统空间有限，各种资源相对匮乏，要求其软硬件必须高效设计，力求在同一硅片区域上实现更高的性能。
（4）具有很高的实时性。高实时性的操作系统软件是嵌入式软件的基本要求。为了提高执行速度及系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存储在磁盘等载体中。
（5）专业的开发工具及独特的开发环境。由于嵌入式计算机系统本身缺乏自主开发的能力，即使在系统设计完成后，也不可能对其中的程序及功能进行主观修改。基于这一特点，其必须使用一套专用的开发工具及特别的开发环境来完成，主要涉及一些软硬件设备、各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。
3 嵌入式计算机系统设计流程
嵌入式计算机系统的设计与开发主要包括软件开发及硬件开发两方面。其中，嵌入式系统开发过程中经常采用“宿主机/目标板”开发模式。具体来说，首先，运用宿主机(PC机)丰富而完整的软硬件资源和相对良好的开发环境与调试工具在目标板上开发软件，然后通过交叉编译环境生成目标代码及系统可执行文件，再通过串口/USB、以太网等方式下载到目标板上，然后使用交叉调试器监控程序进行实时跟踪分析，最后将程序下载并固定在目标机上，这即是嵌入式计算机系统的整个开发过程。
目前，嵌入式计算机系统的设计开发已逐步走上了标准化发展的道路，在开发设计过程中，新一代嵌入式计算机系统除遵循一般的工程开发流程外，还具有一些独特的特点，具体表现在：
（1）分析系统需求。嵌入式计算机系统设计的首要任务是任务和目标的设计，将说明书设计与具体规格相对应，对后续的正式设计具有积极的指导作用，同时，产品设计完成后能对产品质量进行验收，其中既有非功能需求，也有功能性需求。
非功能需求是指系统功耗、成本、重量、体积的计算，而功能需求是指系统操作方式、信号输出等基本功能的设计。
（2）体系结构设计。在结构设计上，嵌入式计算机系统突出了对功能、非功能需求的满足，包括执行装置功能划分及软硬件的功能划分。此外，还包括软硬件的选型问题。计算机系统设计的效果在很大程度上取决于体系结构设计的完备。
（3）软硬件的协同设计。在完成体系结构设计后，还需对系统的软硬件进行详细设计，在实际设计中，为了尽可能缩短产品开发周期，也可采用体系结构和软硬件并行设计的方式实施。鉴于软件设计是嵌入式系统设计的核心，所以现代软件工程往往涉及模块化设计和组件技术设计等内容。
（4）系统集成。完成上述操作后，将系统的软硬件和执行装置结合在一起进行整体调试。这是对整个设计的宏观控制，有利于及时发现和改进单元设计过程中出现的一些错误。
（5）系统测试。任何系统在设计完成后，并不意味着可立即投入生产或使用，需对系统进行严格的测试。在设计完成后，对系统进行专业、严格的测试，检测系统是否满足规范中给出的功能要求十分重要。
4 嵌入式系统的发展趋势
（1）功能更多、更强大。随着互联网技术的成熟和带宽的提高，以往的电话、手机、冰箱、微波炉等功能相对单一的嵌入式设备已不能满足人们的需求，需为用户提供更强大、结构更复杂的实用设备。这就需要芯片设计厂商在芯片中集成更多的功能，使用更强大的嵌入式处理器增强处理能力，并增加如USB等功能接口，加强对多媒体和图形等处理能力，使SOC的概念成为现实。
（2）网络互联成为必然趋势。如今，互联网已成为一种不可逆转的趋势及潮流。为了适应不同行业对嵌入式系统分布处理结构及要求，并尽快满足其上网的功能，新形势下的嵌入式系统设计必须有更高的设计要求，即需配备标准的网络通信接口。与以往的嵌入式设备相比，新一代的嵌入式设备还需有IEEEl394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口。
（3）体积小、功耗低、成本低。今后的嵌入式产品将是软硬件紧密结合、相互集成的产物，因此，为了降低其功耗及设计成本，设计师需对系统内核尽可能的简化，在不影响其使用价值及完整性的前提下，只保留与系统功能密不可分的软硬件即可，力求用最少、最有利的资源来实现最多、最完美的功能。要实现这一目标，不但需相关软件开发人员具备足够丰富、全面的硬件知识，还需不断发展及完善先进的嵌入式计算机软件技术，如Java、Web、WAP等。
综上所述，嵌入式计算机技术在实际应用过程中，其整个应用范围不断扩大，甚至逐渐在很多高端行业中也可实现合理的应用。由此可见，嵌入式计算机技术的未来发展前景良好。
参考文献：
[1]钱陆均.嵌入式计算机系统技术[J].工业仪表与自动化装置,2015(11).
[2]刘洪涛.嵌入式系统技术与设计[J].计算机工程与应用，2016(01).
[3]张涛.嵌入式计算机系统设计技术[J].中国计算机报,2015(07).