嵌入式系統是一個無限大的空間，不論是嵌入式系統平臺構建還是嵌入式系統平臺應用，都有無限廣闊的發展空間，本文主要介紹嵌入式系統的發展歷程、支柱學科，以及嵌入式平臺下的學科分工。

1、嵌入式系統簡史

1.1 嵌入式系統的誕生

嵌入式系統誕生于微型機時代，經過微型計算機的嵌入式專用化的短暫探索后，便進入到嵌入式系統獨立的微控制器發展時代。直接在嵌入式處理器與外圍集成電路技術基礎上發展的帶處理器內核的單片機，即微控制器的智能化電子系統。即便有處理器內核，也是嵌入式處理器而非通用微處理器。下面用圖1來解釋嵌入式系統不是專用計算機。

現代計算機是在微處理器基礎上誕生的微型計算機。微型機誕生后，以其小體積、低價位、高可靠性，迅速走出機房，引發了大型機電設備的智能化控制要求。要求將微型計算機嵌入到大型機電設備中，承擔起大型機電設備的智能化控制，這樣的微型計算機便成為嵌入到特定機電系統中的專用計算機。為了與通用計算機系統相區別，把這種專用計算機稱為“嵌入式計算機系統”。從嵌入式系統概念誕生于微型機的事實出發，早期可以認為嵌入式系統是專用計算機系統。

1.2 專用計算機探索的失敗之路

嵌入式系統誕生后，為了滿足對象系統最廣泛的嵌入式應用要求，不斷探索嵌入式系統的應用模式，早期都是按照專用計算機的工控機、單板機、微機單片化的思路發展。

工控機是將微型計算機進行機械加固、電氣加固后，作為嵌入式系統應用，無法滿足嵌入式系統的微小體積、極低價位、高可靠、對象耦合性好的基本要求。隨后，出現了板級狀態的微型計算機(單板機)，減小了計算機體積、降低了價位，迅速掀起了傳統電子系統的智能化改造熱潮。

無論是工控機，還是單板機，都無法徹底地滿足嵌入式系統的微小體積、極低價位、高可靠性的要求。人們便直接將微型計算機體系結構進行簡化，集成到一個半導體芯片中，做成單片微型計算機。Motolora公司的6801系列就是由6800系列微型機簡化后集成的單片微型計算機。單片微型計算機徹底解決了嵌入式系統的極小體積、極低價位，但在高可靠性及對象可控性方面沒有本質上的改進。國外將芯片化的微型計算機稱作Single Chip Mi-crocomputer。

作為工業控制的嵌入式應用，高可靠性、對象耦合性至關重要，它已跳出傳統計算機的應用要求。例如，嵌入式系統從一開始就把“死機”、“實時性”作為重要的技術問題，把與對象系統電氣連接的總線、接口、系統配置作為重要的技術發展方向。因此，嵌入式系統必須擺脫“專用計算機”的羈絆，走獨立的“微控制器”道路。實踐證明，通用微控制器基礎上的工控機、單板機、單芯片化的專用計算機的發展道路是行不通的。

1.3 嵌入式系統的獨立發展道路

嵌入式系統的微控制器(MCU)發展道路，是一條擺脫“專用計算機”羈絆，獨立發展的道路。這是一條由Intel MCS一51單片機、iDCX51實時多任務操作系統開辟的單片機獨立發展的道路。MCS一51是一個在微電子學、集成電路基礎上，按照嵌入式應用要求，原創的嵌入式處理器。MCS一51原創的體系結構、控制型的指令系統與布爾空間、外部總線方式、特殊功能寄存器(SFR)的管理模式，奠定了嵌入式系統的硬件結構基礎iDCX51是專門與MCS一51單片機配置，滿足嵌入式應用要求原創的實時多任務操作系統。

MCS一51開創了嵌入式系統獨立發展的單片機時代。這是一個微控制器時代，國外及時、準確地將“SingleChip Microcomputer”改稱為“Microcontr011er Unit”。這不是文字游戲。

嵌入式系統進入單片機發展時代，最重要的技術發展熱點是，全面滿足嵌入式應用要求的擴展總線、通信總線;軟件的實時性要求;與對象體系相連接的傳感器接口、伺服驅動接口、人機接口與通信接口;滿足低功耗管理要求的時鐘系統、電源管理系統與低功耗方式;可以滿足多種狀態激勵的中斷系統等。

在單片機時代，嵌入式系統主要用于傳統電子系統的智能化改造，形成了半導體廠家與對象系統電子工程師的應用時代。更貼切地說，單片機應用系統是一個智能化的現代電子系統。

由于嵌入式系統的廣泛應用，以及半導體集成電路供的多種支持，在嵌入式系統領域又出現了DSP及PLD的解決方案。DSP突出信號處理功能，與嵌入式處理器相結合，成為嵌入式系統的一個重要分支;PLD則提供了門陣列半定制的嵌入式應用系統的解決方案，并形成了SoPC、FPGA/CPLD的兩大分支。無論是哪個技術發展方向，SoC都是嵌入式應用系統的統一歸屬。當前，否定嵌入式系統的專用計算機概念，具有重要的現實意義。它有利于四個支柱學科在嵌入式系統中的正確定位與交叉融合。

2、嵌入式系統的四個支柱學科

目前，嵌入式系統尚未形成獨立的學科體系。從嵌入式系統的誕生、獨立的單片機發展道路、微控制器技術發展的內涵、嵌入式系統的多種解決方案來看，嵌入式系統是四個支柱學科的交叉與融合，并以平臺模式進行學科定位與分工。

2.1 四個支柱學科的關系圖解

嵌入式系統的四個支柱學科是微電子學科、計算機學科、電子技術學科、對象學科，它們的關系如圖2所示。微電子學科是嵌入式系統發展的基礎，對象學科是嵌入式系統應用的歸宿學科，計算機學科與電子技術學科是嵌入式系統技術發展的重要保證。

2.2 領銜的微電子學科

微電子學科與半導體集成電路的領銜作用，在于它為嵌入式系統的應用提供了集成電路基礎。電子技術學科、計算機學科的許多重要成果，最終都會體現在集成電路中，從早期的數字電路集成，到如今的模數混合、軟/硬件結合、以IP為基礎的知識與知識行為集成。

2.3 為平臺服務的計算機學科

現代計算機出現后，在計算機學科中形成了兩大學科分支，即通用計算機學科與嵌入式計算機學科。通用計算機學科與嵌入式計算機學科有不同的技術發展方向與技術內涵。由于嵌入式計算機學科與對象學科、微電子學科緊密相關，而嵌入式計算機學科與原有計算機學科內容有較大差異，不能用通用計算機的概念來詮釋嵌入式系統，因此、嵌入式計算機要加強與微電子學科、電子學科、對象學科的溝通，共同承擔起嵌入式系統新學科的建設任務。