嵌入式系统设计的主要任务是定义系统的功能、决定系统的架构，并将功能映射到系统实现架构上。这里，系统架构既包括软件系统架构也包括硬件系统架构。一种架构可以映射到各种不同的物理实现，每种实现表示不同的取舍，同时还要满足某些设计指标，并使其他的设计指标也同时达到最佳化。 嵌入式系统的设计方法跟一般的硬件设计、软件开发的方法不同，是采用硬件和软件协同设计的方法，开发过程不仅涉及软件领域的知识，还涉及硬件领域的综合知识，甚至还涉及机械等方面的知识。要求设计者必须熟悉并能自如地运用这些领域的各种技术，才能使所设计的系统达到最优。虽然嵌入式系统应用软件的设计方案随应用领域的不同而不同，但是嵌入式系统的分析与设计方法也遵循软件工程的一般原则，许多成 熟的分析和设计方法都可以在嵌入式领域得到应用。嵌入式系统的开发过程同样也包括需求分析、系统设计、实现和测试几个基本阶段，并且每个阶段都有其独有的特征和重点。

        衡量嵌入式系统设计的一些主要的技术指标。

        1、NRE 成本（非重复性工程成本）：设计系统所需要支付的一次性货币成本，即一旦设计完毕，不需要支付额外的设计费用，就可以制造任意数目的产品。

        2、单位成本：生产单个产品所需要支付的货币成本，不包含 NRE 成本。

        3、大小：指系统所占的空间，对软件而言，一般用字节数来衡量；对硬件而言，则用逻辑门或晶体管的数目来衡量。

        4、性能：系统完成规定任务所需要的时间，是设计时最常用的设计指标，主要有两种衡量方式，一是响应时间，即开始执行到任务结束之间的时间。二是完成量，即单位时间内所完成的任务量。

        5、功率：系统所消耗的功率，它决定了电池的寿命或电路的散热需求。

        6、灵活性：在不增加 NRE 成本的前提下，改变系统功能的能力。

        7、样机建立时间：建立系统可运行版本所需的时间，系统样机可能比最终产品更大更昂贵，但可以验证系统的用途和正确性，改进系统的功能。

        8、上市时间：从系统开发到可以上市卖给消费者的时间，最主要的影响因素包括设计时间、制造时间和检测时间。

        9、可维护性：系统推出或上市后进行修改的难易程度，特别是针对非原始开发人员进行的修改。

        10、正确性：正确实现了系统的功能，可以在整个设计过程中检查系统的功能，也可以插入测试电路检验是否正确。

        11、安全性：系统不会造成伤害的概率。各个设计指标之间一般是互相竞争的，改良了某个指标常常会导致其他指标的恶化。

        嵌入式系统的开发也可以采用软件工程中常见的开发模型。

        1、瀑布模型。瀑布模型由五个主要阶段构成：需求分析阶段确定目标系统的基本特点；系统结构设计阶段将系统的功能分解为主要的构架；编码阶段主要进行程序的编写和调试；测试阶段检测错误；最后一个是维护阶段，主要负责修改代码以适应环境的变化，并改正错误、升级。各个阶段的工作和信息总是由高级的抽象到较详细的设计步骤单向流动，是一个理想的自顶向下的设计模型。

        2、螺旋模型。螺旋模型假定要建立系统的多个版本，早期的版本是一个简单的试验模型，用于帮助设计者建立对系统的直觉和积累开发此系统的经验，随着设计的进展，会创建更加复杂的系统。在每一层设计中，设计者都会经过需求分析、结构设计、测试三个阶段。在后期，当构成更复杂的系统版本时，每一个阶段都会有更多的工作，并需要扩大设计的螺旋，这种逐步求精的方法使设计者可以通过一系列的设计循环加深对所开发的系统的理解。螺旋的顶部第一个循环是很小很短的，而螺旋底部的最后的循环加入了对螺旋模型的早期循环的细节补充，螺旋模型比瀑布模型更加符合实际。

        3、逐步求精模型。逐步求精模型是一个系统被建立多次，第一个系统被作为原型，其后逐个将系统进一步求精。当设计者对正在建造的系统的应用领域不是很熟悉时，这个方法很有意义。通过建造几个越来越复杂的系统，从而精炼系统，使设计者能检验架构和设计技术。此外，各种迭代技术也可仅被局部完成，直到系统最终完成。

        4、层次模型。许多嵌入式系统本身是由更多的小设计组成的，完整的系统可能需要各种软件构件、硬件构件。这些部件可能由尚需设计的更小部件组成，因此从最初的完整系统设计到为个别部件的设计，设计的流程随着系统的抽象层次的变化而变化，从最高抽象层次的整体设计到中间抽象层次的详细设计，再到每个具体模块的设计，都是逐层展开的，其中每个流程可能由单个设计人员或设计小组来承担，每个小组依靠其他小组的结果，各个小组从上级小组获得要求，同时上级小组依赖于各个分组设计的质量和性能。而且，流程的每个实现阶段都是一个从规格说明到测试的完整流程。

        嵌入式系统的开发环境种类很多，大体可以把它们分为如下几类：

        1、与嵌入式操作系统配套的开发环境，属于这一类的开发环境较多，如 PalmOS、THOS、VxWorks、Windows CE 等商业嵌入式操作系统都有与其配套的功能齐全的开发环境。

        2、与处理器芯片配套的开发环境。这类开发环境一般由处理器厂商提供，如EPSON公司推出的一个专门为基于 S1C33 系列微控制器芯片的嵌入式系统开发的工具包便是这一类型的开发环境。

        3、与具体应用平台配套的开发环境。这类开发环境针对性较强，如高通公司的 Brew SDK 等。

        4、其他类的开发环境。这类开发环境主要指一些嵌入式系统供应商在 GNU 开源工具的基础上开发或定制的较为通用的开发环境。这类工具可以免费获得，而且支持的处理器类型繁多，功能齐全，但在技术支持方面比专业化商业工具略逊一些。