1.1.3 嵌入式系统的分类

嵌入式系统的分类方法有很多种，如按使用的操作系统来分、按形态的差异来分、按复杂程度来分、按处理器的类型来分、按系统实时性来分等，下面分别介绍。

1.按使用的操作系统来分

按使用的操作系统，嵌入式系统可分成3类：Rich OS类、RTOS类、Bare-metal类。

（1）Rich OS类（全能操作系统类）

这类嵌入式系统使用的操作系统是功能非常齐全的操作系统，如Linux、Android、iOS等。这类嵌入式系统通常使用应用处理器，如Cortex-A、Intel x86等架构的处理器。智能手机、平板电脑、智能电视、车载娱乐系统等属于这类嵌入式系统。

（2）RTOS类（实时操作系统类）

这类嵌入式系统使用的操作系统是功能紧凑且具有很强实时性的操作系统，如Free RTOS、RT-Threads、µC/OS-Ⅱ等。这类嵌入式系统通常使用微控制器，也就是俗称的“单片机”，如Cortex-M、MSP430、AVR、PIC等架构的微控制器。在有些需要高性能的应用场合，也可能会选用应用处理器。

（3）Bare-metal类

这类嵌入式系统不包含任何操作系统，可能会包含事件调度器。这类嵌入式系统也使用微控制器，但其功能比较单一。

2.按形态的差异来分

按形态的差异，嵌入式系统可分为芯片级（MCU、SoC）、板级（单片机、模块）和设备级（工控机）3级。

3.按复杂程度来分

按复杂程度，嵌入式系统可分为以下4类。

（1）由微处理器构成的嵌入式系统，常常用于小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器等）。

（2）带计时功能组件的嵌入式系统，多用于开关装置、控制器、电话交换机、包装机、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等。

（3）制造或过程控制中使用的嵌入式系统，也就是由工控机组成的嵌入式系统。该类是这4类中最复杂的一种，也是现代印刷设备中经常应用的一种。

（4）不带计时功能的嵌入式系统，可应用于过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等。

4.按处理器的类型来分

（1）微控制器（Microcontroller Unit，MCU），又称“单片机”。微控制器一般以某一种微处理内核为核心，每一种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置和封装。与传统的嵌入式微处理器相比，微控制器的最大优点在于单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降，可靠性提高。微控制器比较有代表性的系列包括Intel 8501、P51XA、MCS 251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300和数目众多的ARM系列。

（2）DSP处理器（Digital Signal Processor，DSP）。DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率高，指令执行速度快。DSP处理器比较有代表性的产品是TI公司生产的TMS320系列（包括用于控制的C2000系列、用于移动通信的C5000系列，以及性能更高的C6000系列和C8000系列）和飞思卡尔半导体公司生产的DSP56000系列。

（3）嵌入式微处理器（Embedded Microprocessor Unit，EMPU）。它将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留与嵌入式应用有关的母板功能。与工业控制计算机相比，其优点在于体积小、重量轻、成本低以及可靠性高，但电路板上必须包括ROM、RAM、总线端口、各种外设等器件，这降低了系统的可靠性，且技术保密性较差。嵌入式微处理器目前主要有Am186/188、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM系列等。

（4）片上系统（System on a Chip，SoC）。它是在单个芯片上集成一个完整的系统，采用对所有或部分必要的电子电路进行包分组的技术。所谓完整的系统，一般包括中央处理器（CPU）、存储器以及外围电路等。

5.按系统实时性来分

按系统实时性，嵌入式系统可分为硬实时系统与软实时系统。

（1）硬实时系统。指系统要确保在最坏情况下的服务时间，即对于事件响应时间的截止期限必须得到满足。

（2）软实时系统。从统计学的角度来说，软实时系统指一个任务能够得到确保的处理时间，且到达系统的事件能够在截止期限前得到处理，但违反截止期限并不是致命的错误，如实时多媒体系统等。