日常机器（不仅限于计算机和移动设备，还包括家用电器、数字手表等）如何进行编程？可口可乐自动售货机的编程中需要哪些代码？我的咖啡机如何接受预先编程的时间，在几个小时后开始冲一壶咖啡？
这些机器内部是否有操作系统，或者它们使用的是更基础的东西？它们是用汇编语言、C语言还是其他语言编写的？
我希望找到一些列出这些操作系统或基础代码系统的资源，如果可能的话，甚至可以提供源代码。如果有人知道这样的资源（我已经搜索过了，但没有找到），那将非常棒。
日常机器是如何编程的？
154
- Josh Leitzel
6
13太棒的问题！我自己也一直在想同样的事情。 - Jonathan Sterling
7请对“嵌入式系统”进行一些搜索/研究（我已经为您添加了标签）。 - mu is too short
关于关闭投票：我认为这个问题不适合发布在Programmers上，因为它是关于编程的。另一方面，由于电子行业更专业，它可能会更适合在电子SE网站上发表。当然，答案需要考虑以上所有因素。在得到一个答案之前，您需要选择一个较小的范畴。 - dmckee --- ex-moderator kitten
这是一个非常广泛的问题，涵盖了至少三个工程学科以及许多中间阶段。 - Jodrell
如果你感兴趣的话，可以尝试一下微控制器平台，比如Arduino（约30美元）http://www.arduino.cc/。 - steamer25
投票关闭，原因是过于宽泛。 - Ciro Santilli OurBigBook.com
13个回答
50
你所讲的大多是嵌入式系统，其中C语言可能不可用。这些软件通常不是像桌面或手机上运行的独立程序，特别是如果设计师选择使用被描述为“微控制器”的芯片。
大多数时间软件是用C或汇编语言编写的。C需要为该平台编写编译器（如果它不能很好地进行优化，则可能产生臃肿或低效的汇编代码），但简单的汇编只需将文本逐行转换为机器代码即可，并且易于编写。（如果供应商希望任何人购买他们的微控制器，他们将确保至少存在一个汇编程序使得开发具有吸引力，通常也包括C编译器，尽管有时不进行优化。）
您的咖啡壶和大多数类似的简单系统都没有操作系统。它们只是从内存中的起始地址加载，并在那里放置您的代码。通常，这些系统的“代码”被烧录到EEPROMS中，作为系统的硬盘驱动器。或者根据EEPROM / flash的类型，代码可以直接从flash中运行，而无需首先加载到RAM中。（设备可能无法写入其自己的闪存;这是通过外部工具完成的。编辑/编译/运行周期可能包括重新编程实际硬件的闪存，如果不在模拟器中进行测试。）
可口可乐机、路由器等通常使用实时操作系统，如QNX、EMBOS或有时是RTlinux（如果你很幸运）。这些大多是专有的操作系统，您需要支付大量的费用来获得许可，但它们具有C编译器、与硬件配合工作的驱动程序等。
http://www.segger.com/cms/embos.html
RTLinux
- chubbsondubs
9
38人们用二进制编程？汇编语言程序员可以写出非常简单的代码，所以很难相信这种说法。您有这方面的来源吗？
此外，这个答案给人一种错误的印象，即所有系统都包含运行代码的微处理器。虽然随着微控制器和EEPROM价格的下降，这种情况变得越来越普遍（它使调试和升级更加容易），但对于非常便宜的系统或过去20年没有太大改变的系统来说，它仍然不值得使用，比如一些数码手表。 - BlueRaja - Danny Pflughoeft
6这个说法有些过于强烈。你不必在目标设备上安装编译器，交叉编译在嵌入式编程中非常普遍。 - dmckee --- ex-moderator kitten
14可乐机运行QNX？真的假的！这可不是普通的可乐！而且，目前正在批量发货的每个平台都有C编译器。没有人想写汇编语言，缺乏C编译器会造成很大的障碍。（当然，有些编译器确实不太好用。） - Potatoswatter
9根据定义，EEPROM 可以重写 100000 次以上。只能写入一次的记忆体已经过时了；现今所有常见的微控制器都有闪存。FPGA 是完全不同的市场，与低端微控制器不可相提并论...你并不知道你在说什么。 - Potatoswatter
8我有一个朋友在从事十分复杂的自动售货机工作。这些售货机配备了蜂窝通讯，可以监测库存、追踪温度、报告财务数据，并向服务器发送HTTP调用以汇总所有数据，使您可以跨越所有售货机进行追踪。而且，这些品牌的售货机都使用嵌入式操作系统。我认为他们正在使用C语言的RTLinux。因此，即使是那些低端的自动售货机也变得足够复杂，需要使用嵌入式操作系统。 - chubbsondubs
显示剩余4条评论
30
他们使用微控制器，其中经典型号为8051。这些核心为8位或16位，很少有操作系统。程序员编写代码来初始化板载外设并实现中断处理程序。语言使用汇编和C语言。对于困难的调试工作，需要使用在线仿真器。
除此之外，还有很多发展空间，有32位嵌入式核心（ARM是百磅大猩猩），可以引导嵌入式版本的Linux和/或Java JVM。
- Hans Passant
3
7这是一只相当小的大猩猩，但我想在嵌入式大型灵长类动物中电力限制相当重要。;) - Piskvor left the building
谢谢！你的回答对我很有用，我已经给你点赞了。 - Josh Leitzel
ARM芯片也进入了低端市场...价格不到1美元，尺寸为2x2毫米。 - domen
25
这些是嵌入式系统，通常会使用诸如C或汇编之类的低级语言进行编程。一般情况下，这样的系统将在没有操作系统的情况下运行，尽管一些新型的“日常机器”（例如蓝光DVD播放器和无线路由器）确实会在Unix操作系统上运行它们的代码。
更新
正如其他人所说的那样，许多现代嵌入式系统也运行Windows的变种。这取决于应用程序。此外，在许多领域存在一种趋势，即在更强大的平台上运行具有操作系统的系统，以处理蓝光播放器需要运行Java和其他用户需要更多功能的情况。
- Justin Ethier
9
6也许是这样，但实际的玩家运行Linux并且用C/C++编写。 - Justin Ethier
@Andrew：蓝光中的Java解释器运行在哪个操作系统上？那个操作系统用什么语言编写的？ - Gunther Piez
@dwelch - 很好的观点，可悲的是我曾在当地杂货店的一台机器上看到过蓝屏死机。 - Justin Ethier
@drhirsch...我只是说它不能独立运行。就像我之前所说的，我认为这是显而易见的，因为Java无法在低级解释器之上运行。@dwelch，这很有趣，因为Justin说他们运行Linux和BSOD仅存在于Windows世界中。 - Andrew Marshall
谢谢，我很高兴这个答案对你有帮助！ - Justin Ethier
显示剩余4条评论
18
让我们想一想你桌面上的处理器。它所做的只是运行机器指令，本身并不关心“操作系统”或“程序”。
你打开电脑，处理器指向第一个指令，并开始执行。
在你的桌面上，它开始执行“操作系统”。但是，没有理由你不能让处理器执行任何你选择的指令集。（这可能不是非常有用，因为你仍然希望将结果输出到屏幕上，而该功能驻留在操作系统中。）同时，如果你的机器指令包含正确的操作码，以便处理器可以输出正确的信号序列在显示器上绘制一幅画，那就更好了。无需操作系统。
桌面计算机做了很多事情，我们通常需要一个操作系统来进行抽象。但在其核心，所有处理器所做的都是执行指令。
在可乐机和咖啡机中的处理器也是同样的道理。它所做的只是执行指令。
写机器指令的工作非常繁琐。因此，就像在桌面上一样，我们通常使用C语言编写代码，然后将其编译成机器代码。该机器代码加载到嵌入式处理器上并运行。
嵌入式系统做得很少，它们不需要全功能的操作系统。一个微控制器可能在芯片上有8或16个引脚 - 与常规CPU插座中的数十个引脚相比。
因此，工作流程是编写一些代码（例如，使用C语言），将其编译到桌面机器上。编译器为嵌入式芯片生成机器代码。然后将该代码加载到微处理器上（需要特殊的硬件来完成此操作）。然后给芯片供电，它就会开始执行指令。简单！
- poundifdef
2
12
许多只执行特定功能的设备不包含任何“代码”。它们通过其电子组件的属性执行其功能。更先进的系统可以执行许多不同的功能或需要易于升级，将包含微控制器和某种“操作系统”。由于这些系统的功能仍然有一定的限制，因此操作系统将是简单而专门设计的。进一步发展，设备将包含类似计算机的东西。它将具有更复杂的操作系统，可以与系统的不同部分通信。最后，您将到达像智能手机这样的设备，它们包含完整的操作系统，可以运行用户级代码，并且比简单设备具有更多的用户输入。但是，即使是现代处理器本质上也是非常大的电路。 CPU识别的每个指令都会导致使用不同的电路来执行该功能。
以下是您可能感兴趣的一些维基百科页面：
以下是您可能感兴趣的一些维基百科页面：
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuits
http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_engineering
http://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller
- ughoavgfhw
1
这是错误的。低成本芯片成本的一个主要因素是携带硅的封装。因此，一旦达到几十个门或更多，用微控制器替换离散逻辑会更便宜...而且十几个门并没有什么作用。MCU的普及推高了离散门的成本，改变了平衡。此外，大多数低端MCU不运行任何类型的操作系统。 - Potatoswatter
7
低端微控制器通常不运行操作系统，这些微控制器被选择是因为成本低廉，而主要驱动成本的因素是芯片上的引脚数量（从十几个到几百个）和内部存储器的容量（从几千字节到一兆字节的只读存储器，从几个字节到几十千字节的随机存取存储器）。
当功能不断增加时，微波炉可能需要多任务处理。在这种情况下，程序员会回想起他们的操作系统课程，并根据需要实现消息传递、任务调度、异步I/O等！
当然，出于迅速、简单、代码大小等方面的考虑，功能往往以原始方式完成。通常这取决于你如何分析程序，以找到任务特定代码中的通用OS功能。但是从硬编码的任务调度程序到操作系统还有很长的路要走，当你只有几千字节可用时，现成的操作系统不是解决方案。
当功能不断增加时，微波炉可能需要多任务处理。在这种情况下，程序员会回想起他们的操作系统课程，并根据需要实现消息传递、任务调度、异步I/O等！
当然，出于迅速、简单、代码大小等方面的考虑，功能往往以原始方式完成。通常这取决于你如何分析程序，以找到任务特定代码中的通用OS功能。但是从硬编码的任务调度程序到操作系统还有很长的路要走，当你只有几千字节可用时，现成的操作系统不是解决方案。
请查看DigiKey，这是一个流行的电子零件选择网站，可以了解低端MCU。这里是他们关于一款非常便宜的带有LCD控制器的MCU的信息，例如可能会在咖啡机中找到。很容易获得编程手册和其他资料。
- Potatoswatter
5
操作系统的工作是提供对共享资源（CPU执行时间、RAM、I/O等）的访问。大多数简单的基于微控制器的嵌入式系统一次只运行一个程序，并且它们自己访问（和管理）这些资源，因此它们不需要操作系统。
嵌入式系统通常使用C语言编程，有时为了极端的时间或内存优化而使用汇编语言。一些嵌入式编译器允许您在高级语言中插入汇编语言。
- Nick Forge
4
最近我遇到了一台运行Ubuntu的香烟自动售货机（由于机器正在重启，所以我看到了Ubuntu的标志）。
- ryyst
网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的可以查看英文原文，
原文链接
原文链接