什么是嵌入式系统？如何提升嵌入式系统的可靠性

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一、什么是嵌入式系统

照电器工程协会的定义，嵌入式系统是用来控制或者监视机器、装置、工厂等大规模系统的设备。这个定义主要是从嵌入式系统的用途方面来进行定义的，可以看到，单个嵌入式系统的功能较为单一，是专为某一具体的用途而设定的。这与通用计算机功能的“大而全”形成了鲜明的对比。

嵌入式系统更加常用的定义为：嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 它主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用软件等部分组成。它具有“嵌入性”、“专用性”和“计算机系统”3个基本要素。

“嵌入性”是指它是嵌入到对象体系中的专用计算机系统，比如，人们常用的手机就是一个具体的对象，而将专用计算机系统嵌入到手机这个对象后就形成了嵌入式系统。

“专用性”是指每一个嵌入式系统都是特定的应用，比如，手机就是专为人们的通信服务的，自动售货机就是专为售货而用的。

“计算机系统”则强调了它是一个完整的计算机体系结构，它包括嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用软件4大部分，缺一不可。

二、如何提升嵌入式系统的可靠性

1、检查应用程序的CRC

对嵌入式工程师来说一个很大的好处是，我们的IDE和工具链可以自动产生应用程序或内存空间校验和（Checksum），从而根据这个校验和验证应用程序是否完好。有趣的是，在许多这些案例中，只有在将程序代码加载到设备时，才会用到校验和。 然而，如果CRC或校验和保持在内存中，那么验证应用程序在启动时（或甚至对长时间运行的系统定期验证），是否仍然完好是确保意外之事不会发生的极好途径。

现在一个编程过的应用程序发生改变的概率是很小的，但考虑每年交付的数十亿个微控制器以及可能恶劣的工作环境，应用程序崩溃的机会并不是零。更有可能的是，系统中的一个缺陷可能导致某一扇区发生闪存写入或闪存擦除，从而破坏应用程序的完整性。

2、启动时执行RAM检查

为了建立一个更加可靠和扎实的系统，确保系统硬件正常工作非常重要。毕竟硬件会发生故障（幸运的是软件永远不会发生故障，软件只会做代码要它做的事，不管是正确的还是错误的）。在启动时验证RAM的内部或外部没有问题，是确保硬件可以如预期般运作的一个好方法。 有许多不同的方法可用于执行RAM检查，但常用的方法是写入一个已知的模式，然后等上一小段时间再回读。结果应该是所读就是所写。真相是，在大多数情况下 RAM检查是通过的，这也是我们想要的结果。但也有极小的可能性检查不通过，这时就为系统标示出硬件问题提供了极好的机会。

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