嵌入式设备在现代技术中起着至关重要的作用，无缝整合到我们的日常生活中。从智能家具到关键的医疗设备，这些设备可增强便利性，效率和功能。它们作为专门为特定任务设计的专业单元而存在，将自己与通用计算机制区分开来。
什么是嵌入式设备？
嵌入式设备是专门的计算系统，旨在在较大系统中执行专用功能。与可以处理广泛任务的标准硬件不同，嵌入式设备专注于特定应用程序，通常在受约束的环境中。这种专门的性质使他们能够优化性能，功耗和空间，使其非常适合特定情况。
嵌入式设备的特性
嵌入式设备通常由较小的高效组件组成，它们在其特定角色中出色。这些设备通常在最小的操作系统下运行，从而减少功耗并允许快速响应时间。它们紧凑的设计和效率使它们适合从消费电子到工业机械的大量应用。
嵌入式设备的硬件组件
嵌入式设备包括几个关键的硬件组件，它们可以和谐起作用，以实现其专业功能。
关键组件
一些最关键的硬件元素包括：
- 微控制器： 控制特定任务的低功率处理器。
- 微处理器： 提供更多计算能力的通用处理器。
- 特定于应用程序的集成电路（ASIC）： 为特定应用设计的定制芯片。
- 数字信号处理器（DSP）： 用于处理信号处理任务的处理器。
- 图形处理单元（GPU）： 用于需要密集的图形计算的设备。
- 内存类型： 用于存储和性能的挥发性和非挥发记忆。
- 现场编程的门阵列（FPGA）： 适用于专业任务的适应性硬件组件。
- 通信接口： 设备之间数据传输的机制。
嵌入式设备的类型
嵌入式设备可以大致分为两种类型：愚蠢和智能嵌入式设备。
愚蠢的嵌入式设备
愚蠢的嵌入式设备是用于无网络功能的单点任务的基本单元。它们经常出现在旧电器中，例如：
- 洗碗机：自动洗涤周期。
- 摄像机：捕获没有连接的图像。
智能嵌入式设备
相比之下，智能嵌入式设备已连接到Internet，从而实现了实时数据共享和遥控器。它们在物联网（IoT）景观中是关键的，其中包括：
- 智能手机：连接到各种应用程序和服务的多功能设备。
- 医疗设备：诸如葡萄糖监视器之类的设备可以传输健康数据以进行监测。
特殊类别：无头嵌入式设备
无头嵌入式设备无需用户界面操作，允许它们自动执行任务。这些设备通常使用电路模拟器（ICE）进行调试和手动配置，以进行初始设置。缺乏传统接口意味着更新和配置通常是通过远程连接来处理的，从而在各种应用程序中增强了效用。
嵌入式设备的优势
嵌入式设备提供了几个优势：
- 物理大小和功率效率： 它们的紧凑设计有助于整合到小空间中，而无需过多的功率需求。
- 低维护： 这些设备通常更简单，更可靠，需要频繁维修。
- 高容射体： 嵌入式设备专为特定任务而设计，可以承受各种操作应力。
- 自主功能： 许多嵌入式设备可以独立运行，无需人工干预即可执行任务。
嵌入式设备的缺点
尽管有优势，但嵌入式设备也有局限性。与全功能系统相比，它们通常具有较低的处理能力，这会影响其执行复杂功能的能力。此外，他们的单活力设计可以限制多功能性，从而使它们不适合新任务。
多个行业的申请
嵌入式设备在各个领域找到广泛的应用：
消费电子产品
它们存在于家用电器和娱乐技术中，例如智能电视和冰箱。
商业和工业电子
这些设备在企业安全系统，自动制造线和工业监控中发挥了重要作用。
卫生保健
在医疗领域，嵌入式设备对于诸如患者监测系统之类的设备至关重要，可确保及时的数据传输。
汽车
在车辆中，嵌入式系统管理从发动机控制到高级驾驶员辅助系统的一切。
航天
嵌入式设备对于航行，空中交通管制和飞机上的机载系统至关重要。
国防/安全申请
它们在无人驾驶汽车（UAV）和战术指挥系统中发挥重要作用，使其在高风险环境中至关重要。
与相关概念的联系
嵌入式操作系统专门针对嵌入式设备，为硬件操作提供管理和控制。随着这些设备更深入地集成到日常生活的结构中，安全挑战出现了，强调了防止黑客入侵和未经授权的访问的重要性。该景观与传统的软件应用程序形成鲜明对比，这些应用程序通常提供更广泛的功能和用户界面。
