不同物理设备之间的数字转换可以说是随处可见，让其智能又强大。驱动设备的引擎是嵌入式软件，它是快速发展的IoT生态系统中不可或缺的一部分。

本篇博客主要谈嵌入式软件开发工具。解释什么是嵌入式系统以及需要什么工具能够构建出来一个。你将了解到现在IT市场上最受欢迎的、可用的嵌入式系统软件开发工具。

什么是嵌入式软件

桌面软件是为计算机编写的，嵌入式软件针对非计算机硬件编写从而控制其功能。硬件包括各种各样的监控设备、传感器、可穿戴设备以及基于所有的现代电器设备。嵌入式技术与网络、信息科技一起构成了IoT系统，并被广泛用于医疗、制造业、工业自动化以及运输、航空（Aviation）等领域。

桌面程序和嵌入式程序最核心的区别存在于它们的目的不同。通用的计算机被用于多种意图，这就是它们的软件在众多设备上运行并且可以被重置。相反地，嵌入式软件被用于服务某种它能够运行的设备。除此之外，嵌入式解决方案的开发要考虑环境因素如温度或者湿度，这些会影响设备的运行和性能。

嵌入式系统是硬件模块和软件模块的集合。

嵌入式系统的硬件至少要包括以下基础的组件：

• 电源
• SoM（System-on-a-Module）/SoC（System-on-a-Chip）——一个具有微处理器、外围设别、内存以及IO口的板子

嵌入式系统的软件至少要包括以下基础的组件：

• 操作系统：Windows CE、Yocto Linux、ThreadX、Nucleus RTOS
• 语言：C、C++、Python、JavaScript等
• 工具：IDE、SDK、PDK、编译工具链、软硬件调试器（ST-Link、Segger）

操作系统构成如下图所示。

嵌入式软件开发工具种类

下面是不同的嵌入式软件设计开发工具及描述。

编辑器

文本编辑器是你开始创建嵌入式系统的第一个工具，可以用之来写C和C++源码，保存为文本格式。Geany就是一个很好的例子，不仅内存占用少而且轻量级。支持C、Java、PHP、HTML、Python、Perl、Pascal和其他文件类型。

基础功能有：

• 语法高亮
• 代码折叠
• 自动补全
• 自动关闭XML和HTML标记
• 代码定位

编译器

源码使用高级语言写的。编译器就是用来将高级语言代码翻译成低级语言代码——机器能理解的。

Keil C51是一个最受欢迎的编译器，用它来创建8051单片机的应用，翻译用C语言写的源码。

汇编器

这个工具的功能是将人们写的代码转换成机器语言，与直接翻译的编译器相比，汇编器先将源码转换成对象码，最后再到机器语言。

GNU Assembler(GAS)被广泛用于Linux操作系统，可以在Macintosh tools package中找到。

调试器

这是一个重要的测试工具。浏览代码查找bugs和errors，并通知他们出现的位置。调试器可以指出问题出现的行数，因此开发者可以迅速地进行定位。IDA Pro是可以运行在主流操作上的调试器，广受开发者的欢迎。

链接器

几乎所有的代码都是分片、分模块写的。链接器就是用于将这些分散的代码片连接起来，来创建一个可运行的程序。GNU Id是其中一个链接器。

仿真器

仿真器是目标系统的替代品，具有相同的功能和组件。该工具用来模拟软件性能，查看代码在实际工作的。开发者可以通过有序得改变参数值来达到立理想的代码性能。一旦所有的代码被检查一遍，就可以嵌入到设备上。

IDE工具

谈到嵌入式软件开发工具我们不得不说集成开发环境，上边提及的所有工具都需要来创建嵌入式软件。如果分开使用他们会很不方便，增加了项目构建的复杂度。因此，强烈建议使用集成环境。IDE就是对一系列的来发工具进行打包来为开发者提供开发服务。

下年列出了市场上一些最受欢迎的IDE软件。

PyCharm

一个名为JetBrains的捷克国家的公司开发的这个IDE软件。毋庸置疑，PyCharm适合做跨平台的开发，因为它支持在三种主流操作系统上JavaScript、CoffeeScript、TypeScript、Cython、SQL、HTML/CSS、AngularJS、Node.js、模板语言以及其他的编程语言的开发。

PyCharm提供高产出的嵌入式软件开发：

@ 智能代码补全

@ 错误高亮及修复

@ 自动代码重构

@ 简单的项目切换

@ 集成测试

@ 虚拟机远程开发

@ 支持网页开发框架，像Django、Flask、Google APP Engine、Pyramid、web2py

PyCharm有三种版本供君挑选，社区版、专业版以及教育版，被认为是针对不同编程意图完美的工具。

WebStorm

JetBrains公司另一款IDE，用于CSS、JavaScript、HTML语言的编程。

其特点是：

@ 自动编译

@ 快速代码分析

@ 自动代码重构

@ 整合版本控制系统

@ 集成测试

@ 支持多层嵌套：HTML里嵌入JS脚本的同时还可以在嵌入HTML代码，在嵌入的HTML代码中又可以嵌入JS脚本

Qt Creator

Qt集成的开发环境拥有大量的库、API接口和工具来用C++、JavaScript和QML编程语言为嵌入式设备开发应用程序。

特点在于：

@ 跨编辑

@ 自动编译

@ 语法高亮

@ 虚拟键盘

@ 板上调试

@ 功能安全

@ 3D/2D用户接口

70多个行业领先的嵌入式系统制造商都选择Qt Creator来构建它们的产品，包括汽车、自动化、医疗、电视和机顶盒、物联网、移动应用等等。

MPLAB X

MPLAB X是美国Microchip Tecnology公司开发的IDE软件MPLAB最新的版本。该软件基于NetBeans开源平台开发，为不同类型的PIC微控制器和数字信号处理器构建应用程序。

主要优点：

@ 使用简单

@ 自动编译

@ 标记呈现

@ 动态语法检查

@ 板上调试

@ 仪表盘窗口

Visual Studio

一个很受欢迎的微软开发平台。不仅可以被用来构建计算机程序和移动应用程序，还可以构建嵌入式软件程序。Visual C++的扩展使得开发者可以在Windows或者微处理器亦或远程Linux机器上调试本地C/C++代码。使用IoT Visual Studio，你可以构建、编辑、调试运行着Linux操作系统的设备。

VisualGDB提供了Visual Studio和GNU工具链的接口来构建和调试嵌入式固件。因此你可以通过第三方编译器进而库来配置你的项目。

Eclipse

最初，Eclipse被用于Java应用程序的开发，现在成为Java编程人员使用最广泛的IDE软件。Eclipse还可以通过插件形式支持其他编程语言，如Ada，ABAP，C，C++，C#，Python，PHP等。

Eclipse为嵌入式汽车设备提供了一个分离的包，包含工具和框架，能够简单、快速开发应用程序。

NetBeans

一款针对Java 8开发的IDE软件，免费且开源。NetBeans被很多社区开发者和用户支持。它还包括PHP和C/C++工具，因此可以使用CSS、JavaScript以及HTML编程语言开发程序。

基础特性：

@ 小而快的代码编辑

@ 简单有效的项目管理

@ 快速的UI开发

@ 调试

@ 多语言支持

@ 跨平台

@ 插件丰富

MATLAB

MATLAB是一系列工具的集合，它的编程语言被用来数字运算。不同领域的开发者使用MATLAB来创建用户接口，实现算法，以及用其数据块、图表和功能进行工作。其环境可以让用C，C++，C#，Java，Python及其他语言编写的程序与之交互。

和MATLAB与生而来的Simulink软件用于做模拟。二者的结合对嵌入式软件开发很有用，因为他们允许设计和编写从原型到生产的嵌入式系统。

优点在于：

@ 鲁棒且易用的调试工具

@ 丰富有效的数学与统计功能

@ 坚固的社区

@ 优良的工具开发文化

Arduino

一款开源的IDE软件，为了Arduino微处理器而生，其丰富的特性和库使得嵌入式开发者更简单。

优点主要有：

@ 带完整组件的开发板

@ 带实例代码的库

@ 容易上手

@ 开源、可扩展的软硬件

@ 跨平台

@ 社区活跃

ARM Keil

ARM Keil开发工具为基于ARM的设备创建嵌入式应用程序提供了完整的环境。这个软件包涵盖了C/C++编译器、模拟模块、调试器、链接器、汇编器以及中间件库。

除此之外，ARM Keil为基于Cortex、ARM处理器的设备提供了模拟板。

优点在于：

@ 容易上手

@ 接口丰富

@ 整合第三方库

@ 项目示例

@ 技术支持

@ 适合初学者和专业者

很难说你应该选择哪一款工具来进行嵌入式软件开发，因为它们是在是太多了。应该取决于开发者的技能、喜好以及项目需要。在任何情况下，以上所有工具都能帮助开发者加速嵌入式软件开发。

总结

嵌入式系统和IoT解决方案被应用在广泛领域，提高我们生产力的同时，节约了成本。