在经济不景气的现在，许多人相信资讯家电、智慧型手机与PDA等产品将是挽救台湾PC王国的最後一张王牌，而这张王牌的正确名称应该称作『嵌入式系统』 (Embedded System)，上述所有的产品全都属於嵌入式系统的一项分支。从国内各家知名厂商纷纷成立嵌入式系统发展部门，到政府相关单位经济部工业局及资讯发展推动小组，结合国内数十家资讯电子家电业者共同成立的IA与SoC联盟，希望能够协助业者与国外领导厂商进行技術移转与策略合作，强化国内产业的实力，以团体战的方式集结资源跨入国际市场，期许在一片经济危机之下，再创台湾经济的奇蹟。

那到底什麽是『嵌入式系统』呢﹖依据英国电机工程师协会的定义，【嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工厂运作的装置】。它是一种电脑软体与硬体的综合体，並且特别强调『量身定做』的原则，也就是基於某一种特殊用途，我们就会针对这项用途开发出截然不同的一项系统出来，也就是所谓的客制化(Customize)。在新兴的嵌入式系统产品中，常见的有手机、PDA、GPS、Set-Top-Box或是嵌入式伺服器（embedded server）及精简型终端设备（thin client）等。除了台湾之外，事实上全世界的厂商都非常看好这一块市场，並且前仆後继的投下大量的研发，期望藉此渡过景气隆冬，下图是由知名的产业分析机构IDC所作的嵌入式系统相关产品的趋势预估。

图一、全球嵌入式系统相关产品产量预估

资料来源：IDC，In-Stat，Forward Concept，The Strategis Gro.，U&S，CCL/ITIS，1999 (MIC整理)

面对现在一片裁员的声浪中，发展一个无可取代的技術与能力，成为现在各行各业员工的願望，在资讯产业裡，目前国内的学校教育中不是偏向极硬 (hardware design)，不然就是超软(software development)，硬体设计人员作风通常非常保守，比较缺乏系统全面整合设计，而软体发展人员只要看到硬体问题就傻眼了，比较缺乏硬体观念。因此，目前国内非常缺乏嵌入式系统所需要的软硬体系统整合人才，大部分都还是靠硬体设计人员兼职。这个现象也告诉我们嵌入式系统人才是目前产业界要求而且无可取代的人才之一。

嵌入式系统的开发有着其特殊的环境与过程，了解其整个系统的历史、现况与願景，以及系统整合能力的培养，对於想要进入这个领域的人员来说非常重要，整个嵌入式系统的发展历史相当悠久，可以追朔至1971年由Intel公司推出有史以来第一颗微处理器4004开始，而微处理器的成功也让接下来的二十年改变了人类的生活，典型的嵌入式系统幾乎让人感觉不到她的存在，包括了生活周遭常见的微波炉、冷气机、电冰箱等等，不过近幾年来新兴的嵌入式系统领域发展相当快速，目前嵌入式系统产业中主要发展的技術究竟有那些呢﹖依据资策会MIC的预测，它的发展将朝向软硬系统整合、SoC设计、应用程式发展以及内容服务这幾个方面来发展：

1.系统：嵌入式作业系统(RTOS)

与PC作业系统(WIN95/98)比较，嵌入式作业系统並未要求全能，但必须能够依据系统设计规格，有效率的发挥出硬体的运算能力，使得产品达到效率∕价格比的最佳化，大多数的系统会要求全自动完成所设定的工作，例如工厂或是银行的系统；除了原本在嵌入式领域耕耘已久的VxWORK、QNX、Nucleus等等之外，新兴的主要竞争产品包括Palm OS、Windows CE、Linux等，其中Embedded Linux作业系统免费授权的特性，已为数间国际大厂所採用。

2.整合式晶片：SoC

嵌入式产品所需之处理器及晶片组较PC要求体积小、散热佳、省电，因此多採用高整合度的SoC (System-on-Chip)为其处理器核心，为了儘速缩小製程技術进步与设计生产力间的差距，並加速SOC的实现，SIP(Silicon Intellectual Porperty)的重複使用(Re-Use)成为各方瞩目的焦点。SIP即所谓矽智慧财产权(Silicon Intellectual Property)，或半导体智慧财产权(Semiconductor Intellectual Property)，在智财权前面加上矽或半导体，是为了要与一般所称的智财权有所区分。

这类型的产品众多，例如国家半导体(NS)的Geode SC1400整合CPU、绘图晶片、MPEG-2、I/O及TV out等功能，就适合於家庭数位影音设备的产品运用。其他则还有Intel、Motorola、Transmeta等厂商投入单晶片的设计。

3.应用软体

嵌入式软体可区分为使用者端的应用软体及伺服器端的整合软体，伺服器端的软体可能以Linux或是Windows为核心，並搭配各种资料库系统；使用者端由於各种产品种类繁多，可开发出的软体也相对增加，例如Palm号称有上万种应用软体可以使用。除了原本各种平台专属的应用软体之外，现在更有利用Java跨平台程式开发的软体加入这个阵容，软体的种类变得更多。

4.服务

由於嵌入式产品必须能随身携带或走入居家生活，故其体积上要求轻薄短小、造型及颜色必须个人化、输入必须自然化、输出必须多媒体化才能吸引消费者；另方面由於嵌入式产品与网路结合，所以与网路服务提供者或电子商务业者极易结合，也就是嵌入式产品连上网路之入口网站及其内容(HTML/XML)可能由厂商负责提供，像是日本NTT DoCoMo所发展的iMode服务就是一个最好的例子。

国内目前在这一方面的发展有渐渐受重视的倾向，如坊间个人工作室陆续设计一些PDA专用的嵌入式系统，资策会则有嵌入式系统实验室一部门专属研究此类的软体技術，另外学術单位方面则常利用市面上的一般用途嵌入式电脑为其实验平台。以技術面来看，此类技術已经成熟，但入门之专业门槛颇高，例如基本上需要有微电脑架构、资讯软硬韧体、与即时性作业系统、DSP等背景知识，而高级设计更需要有感测器与人工智慧的专业知识。下面这张图很明确的表示了整个嵌入式系统产业的技術需求与使用者願望。

图二、嵌入式产业之技術需求与用户需求

在嵌入式系统裡，硬体与软体常常密不可分，而且又存在着许多与桌上型电脑系统不一样的地方，好比说嵌入式微处理器，这和传统桌上型电脑的中央处理器有着明显的不同，大部分的嵌入式系统的微处理器都是以SoC的方式发展，在软体的开发流程方面，嵌入式系统的软体常常以韧体的形态存在，因此在软体层面的开发也和我们熟悉的桌上型电脑程式开发不一样。为了达到产品快速上市的目的，软硬体同时发展更是这个产业常见的现象，谈到这边，读者们可能会开始疑惑，没有硬体平台，软体究竟该如何发展﹖难不成全都是凭空想像吗﹖为了达到快速地在各种不同平台上发展系统软体，嵌入式系统开发厂商通常都会提供模拟环境，让系统开发人员可以在没有实际硬体平台的情况下，也可以发展自己的程式，最後在硬体平台完成设计与验證之後，再共同整合起来。

图叁、HOST与TARGET

在嵌入式系统中，开发的方式相当奇特，主要的原因是真正的产品，也就是目标平台Target端的环境和我们的开发平台Host端是分开的两个平台，一般我们开发桌上型电脑的程式时，执行程式和开发程式的平台是同一个，都是PC。但是在嵌入式系统环境中，我们则是尝试在PC端写出另外一种平台的执行程式，彼此之间的关係如上图所示，因此建置整个开发的方式与环境是整个系统的入门第一步，我们可以将开发的工具架构整理成如下图所示，包括了使用者界面、模拟环境、各类模组、软体与硬体之间的规劃程式等等，当整个系统设计与开发完成之後，我们还会多做一个ROMization的动作，以製作出可执行的影像档並烧录到目标平台的ROM或是Flash裡面，然後在目标平台上执行我们的程式。

图四、嵌入式系统开发工具架构图

光看到这些步骤，许多读者也许已经开始感到新奇了，这和一般常见的程式开发是截然不同的天地，在这样特殊的系统上撰写我们想要的应用程式，确实有着一定的门槛与诀窍，现今的嵌入式系统在资讯家电的带领下，已经逐渐摆脱过去比较小巧简单的装置，进入现在複杂多功能而且相当强悍的装置，也成为现在许多程式设计人员、硬体开发人员相争竞逐的领域。因为这个领域並须同时具备良好的软、硬体知识及系统整合的观念，加上无线通讯与网路的结合，方能开发出一套系统。

同时嵌入式系统的开发成为目前国家产业发展的主要政策之一，加上後PC时代种种需要複杂运算功能的数位应用系统，其核心肯定是低成本高效率的即时性嵌入式系统。而国内在未来幾年内这一方面的人才依然相当缺乏，一般应用产品设计公司依然会有其技術瓶颈，对於目前有志於从事资讯工业相关的人员或是学生来说，这是一项非常具有前景与挑战的技術，而目前也已经有许多的学校与研究单位正从事相关的技術开发与应用，期盼有更多的人能够投入这方面的研究。