针对以上两个特点，这样的计算机必须配备与目标系统兼容的接口电路。嵌入式系统按其形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SoC）。嵌入式系统与目标系统关系密切，其主要的技术发展方向就是为了满足嵌入式应用的要求，不断扩充目标系统所需的外围电路（如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监控、程序运行监控电路等），形成符合目标系统要求的应用系统。因此，嵌入式系统作为一种特殊的计算机系统（符合目标系统要求的计算机应用系统），必然要继续向计算机应用系统方向发展。单片机为嵌入式系统开辟了一条独立的发展道路。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但微型计算机的体积、价格、可靠性等都不能满足绝大多数目标系统的嵌入式应用要求。因此，嵌入式系统必须走一条独立的发展道路——芯片化道路。 将计算机做在芯片上，为嵌入式系统的自主发展开创了单片机时代。在探索单片机的发展路径时，出现了两种模式，即“模式”和“创新模式”。“模式”本质上是通用计算机直接芯片化的模式，将通用计算机系统中的基本单元切出来，集成在一块芯片上，形成单片机。“创新模式”则是完全根据嵌入式应用的需求进行新的设计，包括符合嵌入式应用需求的架构、微处理器、指令系统、总线模式、管理模式等。
Intel公司的MCS-48、MCS-51都是按照创新模式发展起来的单片嵌入式系统（单片机）。MCS-51是在MCS-48的基础上进行探索并充分改进的嵌入式系统。历史证明，“创新模式”是嵌入式系统自主发展的正确道路，MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三个阶段。SCM是单片机阶段，主要是寻求最适合单片嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”的成功奠定了单片机与通用计算机完全不同的发展道路。MCU是微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：在满足嵌入式应用时，不断扩展对象系统所需的各种外围电路、接口电路，凸显其智能控制能力。 它所涉及的领域都与目标系统相关。因此，开发单片机的责任不可避免地落在了电气电子技术制造商身上。单片机是嵌入式系统的独立发展道路。单片机阶段性发展的一个重要因素就是寻求片上应用系统的最大解决方案。因此，专用单片机的开发自然形成了SoC趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计将有更大的发展。
因此对单片机的理解可以从单片机、单片微控制器延伸到单片应用系统。嵌入式计算机系统起源于微型计算机时代，但很快进入了自主开发的单片机时代。在单片机时代，嵌入式系统迅速以设备的形式进入传统电子技术领域。电子技术应用工程师是实现传统电子系统智能化的主体，而计算机专业队伍并没有真正进入单片机应用领域。因此，电子技术应用工程师以习惯的电子技术应用模式从事单片机应用开发。这种应用模式最重要的特点是：软件和硬件的底层性和随机性；对象系统专业技术的紧密相关性；缺乏计算机工程设计性。虽然在单片机时代计算机专业淡出了嵌入式系统领域，但随着后PC时代的到来，网络、通信技术得到了发展； 同时嵌入式系统的软硬件技术也得到了很大的提高，为计算机专业人员介入嵌入式系统应用开辟了广阔的空间。计算机专业人员的介入，形成了具有明显计算机工程应用特点的计算机应用模式，即基于嵌入式系统软硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用。由于嵌入式系统最大、最广、最基础的应用是传统电子技术的智能化改造，因此，以熟悉对象专业的电子技术团队为主、使用最少的嵌入式系统软硬件开销、以位机为主、具有浓厚电子系统设计色彩的电子系统应用模式将长期存在。
单片机有很长的独立发展时期，大多是基于32位单片机实现最底层的嵌入式系统应用，具有明显的电子系统设计模式特征。从事单片机应用的开发人员大多是对象系统领域的电子系统工程师。加之单片机的出现，立刻脱离了计算机专业领域，以“智能”设备的身份进入电子系统领域，带来了“嵌入式系统”的概念。因此，很多从事单片机应用的人，不了解单片机与嵌入式系统的关系。在谈到“嵌入式系统”领域时，往往将其理解为计算机专业领域的应用，基于32位嵌入式处理器，从事网络、通讯、多媒体等。这样，“单片机”与“嵌入式系统”就形成了嵌入式系统中常见的两个独立的术语。 但是，由于“单片机”是典型的、独立发展的嵌入式系统，从学科建设的角度看，应该统一为“嵌入式系统”。考虑到原有单片机的电子系统底层应用特点，将嵌入式系统应用分为高端和低端，将原有的单片机应用理解为嵌入式系统的低端应用，意味着其底层性，与对象系统的紧耦合性。随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也将有广阔的发展空间。美国著名未来学家尼葛洛庞帝1999年就说过，嵌入式智能（计算机工具）将是继PC、互联网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈旭邦院士1998年11月在武汉第十一届全国微机学术交流会上发表了题为《计算机的发展与技术》的文章，对未来10年基于嵌入式芯片的计算机产业做了科学的阐述和展望。
1999年全球电子产品产值超过1.2万亿美元，2000年已达1.3万亿美元，预计2005年销售额将达到1.8万亿美元。20世纪90年代嵌入式技术得到充分发展，目前已成为通信和消费产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转型，欧洲的DVB(数字电视广播)技术已在世界大多数国家推广，数字音频广播(DAB)也已进入商业试播阶段。软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用越来越重要。上述所有产品中，都发展了嵌入式系统技术。如前景看好的启明星计划生产机顶盒，其核心技术就是在32位以上的芯片级上采用嵌入式技术。 在个人领域，嵌入式产品将主要作为个人移动数据处理和通讯软件，面向个人商业用途。由于嵌入式设备具有天然的人机交互界面，以GUI屏幕为中心的多媒体界面给人以极大的亲和力。在手写文字输入、语音拨号、收发电子邮件、彩色图形图像等方面已取得初步成果。目前，一些先进的PDA已实现在显示屏上汉字书写和短信语音发布，日常使用范围将日益广阔。对于企业专用的解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。
在自动控制领域，嵌入式系统不仅可以应用在ATM机、自动售货机、工业控制等专用设备中，还可以与移动通讯设备、GPS、娱乐等相结合。长虹最近推出的ADSL产品就把网络、控制、信息融为一体。这种智能化、网络化将是家电发展的新趋势。在硬件方面，不仅有各大公司的微处理器芯片，还有各种配套的开发包可供学习和研发。目前，经过几年的研究，底层系统和硬件平台已经比较成熟，也有了具备各种功能的芯片。而且，巨大的市场需求，为我们学习和研发提供了资金和技术力量。在软件方面，也有不少成熟的软件系统。已经进入中国市场的国外商用嵌入式实时操作系统有WindRiver、Microsoft、QNX、Nuclear等。 我国自主研发的嵌入式系统软件产品，如CoreTek公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem、中科院推出的Hopen嵌入式操作系统（虽然还不够完善）等都是研究热点，所以我们可以在网上找到各种各样的免费资源，从各大厂商的开发文档，到各类驱动程序、程序源代码，甚至很多厂商都提供了微处理器的样本。这对于我们从事该领域研发的人来说，无疑是一个资源宝库。
对于软件设计来说，无论是入门还是进一步开发都比较容易。这使得很多新手能够比较快地进入研究状态，有利于大家积极发挥创造力。如今，嵌入式系统所带来的产业产值每年已超过万亿美元。1997年美国嵌入式系统大会的一份报告指出，未来仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生每年1500亿美元的新市场。美国汽车大王福特公司的一位高级经理也声称“福特公司销售的‘计算能力’已经超过IBM”，从中我们可以想象嵌入式计算机产业的规模和广度。1998年加州举行的嵌入式系统大会上，基于RTOS的嵌入式Internet成为新的技术热点。在国内，“维纳斯计划”、“女人壶计划”一度成为热门话题，机顶盒、信息上网等也是近两年的热门话题。 其实这些都是嵌入式系统在特定环境下的具体应用。据调查，目前全球有200多种嵌入式操作系统，用于嵌入式开发的各种开发工具和仪器设备更是不计其数。在国内，嵌入式应用与开发虽然十分广泛，但这一领域还几乎是空白，只有三两家公司，从事这项工作的人也寥寥无几。
可见嵌入式系统技术的发展空间确实广阔，信息时代、数字化时代给嵌入式产品带来了巨大的发展机遇，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也给嵌入式厂商提出了新的挑战。由此我们可以看出嵌入式系统未来几大的发展趋势：硬件和软件系统本身，同时需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。目前很多厂商已经充分考虑到这一点，在推广系统的同时，也着力推广开发环境。比如三星在推广Arm7、Arm9芯片的同时，也提供了开发板和板卡及支持包（BSP），WindowCE在推广系统时也提供了Embedded VC++作为开发工具，而Vxworks Tonado开发环境、DeltaOS Limda编译环境等都是这种趋势的典型表现。当然这也是市场竞争的结果。 ． 随着互联网技术的成熟和带宽的增加，网络化、信息化的要求日益提高，使得电话、手机、冰箱、微波炉等单功能设备的功能不再单一，结构更加复杂。这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能。为满足应用功能的升级，设计人员采用32位、64位USB等功能更强大的嵌入式处理器，扩展CAN BUS等总线类型，加强多媒体、图形的处理，并逐步实现片上系统（SOC）的概念。在软件方面，采用实时多任务编程技术、交叉开发工具技术等，控制功能复杂度，简化应用设计。
