概述
嵌入式軟件是在芯片或嵌入式設備固件上進行專門編程，以控制其功能。作為微芯片的一部分或作為位于芯片頂部的另一個應用程序的一部分 - 以控制設備的特定功能。與可以安裝在各種計算機系統(tǒng)上并進行修改以提供不同級別功能的PC應用程序不同，嵌入式軟件具有固定的硬件要求和功能。它是專門為運行它的特定設備創(chuàng)建的，處理和內存限制直接與該設備的規(guī)格相關聯(lián)。
硬件制造商使用嵌入式軟件來控制各種硬件設備和系統(tǒng)的功能。嵌入式軟件控制設備功能的方式與計算機操作系統(tǒng)控制軟件應用程序功能的方式相同。幾乎任何設備都可以包含嵌入式軟件 - 從那些簡單到你可能想象不到他們有計算機控制的軟件，如烤面包機和燈泡，到導彈中的復雜跟蹤系統(tǒng)。
嵌入式軟件用于控制硬件設備的有限設置功能，通常不需要輸入;它通常不由用戶直接使用。其功能由外部控件激活，無論是設備本身的外部操作還是遠程輸入。設備可能具有與其他設備的通信鏈路，以實現(xiàn)功能，或者在設備需要調整、校準或診斷時。也正是通過這些連接，有人可能會嘗試嵌入式軟件系統(tǒng)黑客攻擊。
嵌入式軟件的復雜性與其用于控制的設備一樣多。盡管該術語通常與固件互換使用，但嵌入式軟件通常是在硬件上運行的唯一計算機代碼，而固件則相反，將控制權移交給操作系統(tǒng)，而操作系統(tǒng)又啟動和控制程序。
嵌入式軟件有不同類型及其用途
操作系統(tǒng) – 最一般意義上的操作系統(tǒng) （OS） 是允許用戶在計算設備上運行其他應用程序的軟件。操作系統(tǒng)管理處理器的硬件資源，包括輸入設備（如鍵盤和鼠標）、輸出設備（如顯示器或打印機）、網(wǎng)絡連接以及存儲設備（如硬盤驅動器和內存）。操作系統(tǒng)還提供服務，以促進軟件應用程序的高效執(zhí)行和管理以及內存分配。
固件 – 固件是一種直接為硬件編寫的軟件。它無需通過 API、操作系統(tǒng)或設備驅動程序即可運行，為設備提供所需的說明和指導，以便與其他設備通信或按預期執(zhí)行一組基本任務和功能。
中間件 – 中間件是位于應用程序和操作系統(tǒng)之間的軟件層。中間件通常用于分布式系統(tǒng)，它通過提供以下內容來簡化軟件開發(fā)：
隱藏分布式應用程序的復雜性
掩蓋硬件、操作系統(tǒng)和協(xié)議的異構性
提供統(tǒng)一和高級接口，用于使可互操作、可重用和可移植的應用程序。
提供一組通用服務，最大限度地減少重復工作并增強應用程序之間的協(xié)作
應用程序 – 最終用戶開發(fā)在操作系統(tǒng)上運行的最終軟件應用程序，使用中間件和固件或與之交互，并且是嵌入式軟件系統(tǒng)目標功能的主要焦點。每個最終應用程序都是唯一的，而操作系統(tǒng)和固件可能因設備而異。
嵌入式軟件與嵌入式軟件系統(tǒng)
設備中運行嵌入式軟件的硬件組件稱為“嵌入式軟件系統(tǒng)”。嵌入式軟件系統(tǒng)中使用的硬件組件的一些示例包括電源電路、中央處理單元、閃存設備、定時器和串行通信端口。在設備的早期設計階段，將決定構成嵌入式軟件系統(tǒng)的硬件及其在設備中的配置。然后，從頭開始開發(fā)嵌入式軟件，以該精確配置僅在該硬件上運行。這使得嵌入式軟件設計成為一個非常專業(yè)的領域，需要對硬件功能和計算機編程有深入的了解。
基于軟件的嵌入式功能示例
幾乎每個由電路板和計算機芯片制成的設備都將這些組件排列成運行嵌入式軟件的系統(tǒng)中。因此，嵌入式軟件系統(tǒng)在日常生活中無處不在，遍布消費、工業(yè)、汽車、航空航天、醫(yī)療、商業(yè)、電信和軍事技術。
基于軟件的嵌入式功能的常見示例包括：
醫(yī)學成像設備中的圖像處理系統(tǒng)
飛機上的電傳操縱系統(tǒng)
安全攝像機中的運動檢測系統(tǒng)
交通信號燈中的交通控制系統(tǒng)
智能家居設備中的定時和自動化系統(tǒng)
終端市場如何影響嵌入式軟件系統(tǒng)
嵌入式軟件系統(tǒng)要求和組件將根據(jù)目標市場的需求而有所不同。一些例子包括：
消費品 – 在洗衣機、可穿戴設備和手機等消費品等應用中，嵌入式軟件系統(tǒng)強調減小的尺寸
片上系統(tǒng)、低功耗或電池供電以及圖形接口。在這些應用中，可配置的操作系統(tǒng)以及關閉設計中非操作“域”的能力受到重視。
網(wǎng)絡 – 支持企業(yè)網(wǎng)絡的連接、通信、操作和管理的應用程序。它提供用戶、進程、應用程序、服務和外部網(wǎng)絡/互聯(lián)網(wǎng)之間的通信路徑和服務。嵌入式網(wǎng)絡應用側重于響應速度、數(shù)據(jù)包處理和外圍硬件路徑。
工業(yè) – 對于工廠車間管理、電機和風車等應用，重點更傾向于安全的云連接和確定性的“實時”操作，并且可以主要關注中間件。
醫(yī)療、汽車和航空航天 – 這些行業(yè)需要混合安全關鍵系統(tǒng)，其中設計的各個部分彼此隔離，以確保只有必要的數(shù)據(jù)進入或離開系統(tǒng)（安全）;同時保證不會對最終用戶造成傷害（安全）。例如汽車和醫(yī)療設備中的自動駕駛系統(tǒng)。這些嵌入式軟件系統(tǒng)可以混合使用開源 （Linux） 和確定性實時操作系統(tǒng) （RTOS），并大量使用經(jīng)過驗證的中間件。
嵌入式軟件系統(tǒng)的特點
盡管有許多類型的嵌入式軟件系統(tǒng)，但它們都具有相同的有益功能和設計特征。
所有嵌入式軟件系統(tǒng)都是特定于任務的。它們在其整個使用壽命期間執(zhí)行相同的預編程功能，并且無法更改。
所有嵌入式軟件系統(tǒng)都是高效率的。嵌入式軟件的資源需求不應超過安裝它的硬件的容量，硬件的規(guī)格不應超過嵌入式軟件的最低要求。
所有嵌入式軟件系統(tǒng)都設計為高度可靠和穩(wěn)定。它們需要在容納它們的設備的整個生命周期內以一致的響應時間和功能執(zhí)行任務。
