嵌入式系統(tǒng)發(fā)展前景

隨著計算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展歷程后，又進(jìn)入了一個新的歷史發(fā)展階段，即從普遍低端應(yīng)用進(jìn)入到一個高、低端并行發(fā)展，并且不斷提升低端應(yīng)用技術(shù)水平的時代，其標(biāo)志就是32 位嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。 網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體、信息家電時代的到來，嵌入式系統(tǒng)得到大規(guī)模的應(yīng)用。各種各樣的新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)備在使用頻率上已經(jīng)大大超過個人計算機(jī)。人們已經(jīng)擁有大大小小各種嵌入式技術(shù)的電子產(chǎn)品，小到手表、MP3等微型數(shù)字化產(chǎn)品，大到車輛導(dǎo)航、家用電器、多媒體電器；而在服務(wù)行業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域中，嵌入式技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)過程控制、各種智能ATM終端等正在逐漸改變傳統(tǒng)的服務(wù)方式，提高工業(yè)生產(chǎn)效率[1]。

目前，我國嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展十分迅速，其發(fā)展正從嵌入式系統(tǒng)走向嵌入式產(chǎn)業(yè)，巨大的市場需求不斷加速嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

1嵌入式系統(tǒng)介紹

1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義

嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心, 以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ), 軟件硬件可剪裁, 適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用軟件等部分組成。用于實現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視和管理等功能, 它通常嵌入在主要設(shè)備中運行[2]。

1.2 嵌入式系統(tǒng)的特點

1、專用性強

嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件，尤其是軟件，都是為特定用戶群來設(shè)計的，它通常都具有某種專用性的特點。

2、實時性好

實時性是對嵌入式系統(tǒng)的普遍要求，是設(shè)計者和用戶重點考慮的一個重要指標(biāo)。

3、可裁剪性好

把嵌人式系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)設(shè)計成可裁剪的，以便使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員根據(jù)實際應(yīng)用需要來量體裁衣，去除冗余，從而使系統(tǒng)在滿足應(yīng)用要求的前提下達(dá)到最精簡的配置。

4、可靠性高

由于有些嵌入式系統(tǒng)所承擔(dān)的計算任務(wù)涉及產(chǎn)品質(zhì)量、人身設(shè)備安全、國-家-機(jī)-密等重大事務(wù)，加之有些嵌入式系統(tǒng)的宿主對象要工作在無人值守的場合，所以與普通系統(tǒng)相比較，對嵌入式系統(tǒng)可靠性的要求極高。

5、功耗低

有很多嵌入式系統(tǒng)的宿主對象都是一些小型應(yīng)用系統(tǒng)，例如移動電話、PDA、MP3、飛機(jī)、艦船、數(shù)碼相機(jī)等，這些設(shè)備不可能配備容量較大的電源，因此低功耗一直是嵌入式系統(tǒng)追求的目標(biāo)。

2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)代社會信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展迅速，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展空間也越來越大。從二十世紀(jì)九十年代起，嵌入式技術(shù)全面展開，發(fā)展到現(xiàn)在已成為通信，工業(yè)和消費類產(chǎn)品不可轉(zhuǎn)變的共同發(fā)展方向。

2.1 嵌入式系統(tǒng)在智能家居中的應(yīng)用

智能家居（Smart Home）是利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)和傳感技術(shù)等，依照人體工程學(xué)原理，將家居生活中的各類電子設(shè)備有機(jī)的結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理的一種嵌入式系統(tǒng)。 隨著嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛運用，智能家居控制系統(tǒng)，對住宅內(nèi)的家用電器、照明燈光進(jìn)行智能控制，并實現(xiàn)家庭安全防范，并結(jié)合其他系統(tǒng)為住戶提供一個溫馨舒適、安全節(jié)能、先進(jìn)高尚的家居環(huán)境，讓住戶充分享受到現(xiàn)代科技給生活帶來的方便與精彩。

2.2 嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用

二十一世紀(jì)是信息化的社會，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不可抑制，網(wǎng)絡(luò)化是提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低人工成本的有效方法。在工業(yè)工程控制，數(shù)字機(jī)床，電力系統(tǒng)，電網(wǎng)安全，石

油化工系統(tǒng)等方面的發(fā)展，就離不開嵌入式系統(tǒng)，從老式的低端的八位單片機(jī)到如今以32 位，64 位處理器為核心的工業(yè)控制設(shè)備，足以讓我們明白目前工業(yè)設(shè)備的發(fā)展是以嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為前提的。尤其在數(shù)控技術(shù)中，嵌入式LINUX 數(shù)控系統(tǒng)完成了系統(tǒng)人機(jī)界面的開發(fā)，利用C 語言完成了控制層面的開發(fā)[3]。

2.3 嵌入式系統(tǒng)在交通管理中的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平大大提高，私家車已不再是稀罕物了，越來越多的出現(xiàn)在人們的視野中了，而在車中就大量用到了嵌入式系統(tǒng)，從普通定位的GPS，移動定位的GSM 到車輛的流量控制，信息監(jiān)測，車輛導(dǎo)航，甚至是交通運輸?shù)仍S多方面。可見嵌入式系統(tǒng)在交通管理中獲得廣泛地應(yīng)用。

2.4 嵌入式系統(tǒng)在電子商務(wù)中的應(yīng)用

現(xiàn)在一些大型商場中的自動售貨機(jī)早已進(jìn)入人們的視野，居民出行方便省錢的公交卡，隨處可見的智能ATM 終端，各種超市商場的會員卡，這些卡伴隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展在人們生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，一卡在手走遍天下已不是遙不可及的夢想。

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2.5 嵌入式系統(tǒng)在安防的應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)在安防中也有著非常重要的作用，隨著網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，舊的安防方式如門禁，攝像頭，錄像等早已被淘汰，取而代之的是以嵌入式系統(tǒng)為核心的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)攝像 頭，硬盤錄像機(jī)等。并且在水文資料實時監(jiān)測中，嵌入式系統(tǒng)也可以實現(xiàn)無人監(jiān)測[4]。 3嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

嵌入式系統(tǒng)的市場是巨大的，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用幾乎無處不在：移動通信、數(shù)字辦公、家電應(yīng)用、交通運輸、互動娛樂等無不有它的蹤影。體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等嵌入控制器獨有的特點與優(yōu)勢，使其被廣泛運用到教育、國防、工農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究以及日常生活等各個領(lǐng)域，對各行各業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、自動化發(fā)展、產(chǎn)品更換、提高生產(chǎn)率等方面起到了十分重要的促進(jìn)作用。

嵌入式系統(tǒng)作為人類青睞的系統(tǒng)工具，要想不被淘汰，只有吸引人們的目光，不斷進(jìn)步，給人類生活帶來便利，打開新的消費市場，適應(yīng)快速發(fā)展的社會狀況。

3.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)化

現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)大多是通過通用計算機(jī)實現(xiàn)的，而如今計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)要跟緊時代的潮流，才能引領(lǐng)消費市場，獨占鰲頭。在硬件上嵌入式系統(tǒng)在不斷完善網(wǎng)絡(luò)接口的多種形式，軟件上系統(tǒng)內(nèi)核支持更多的網(wǎng)絡(luò)模塊，向隨時隨地上網(wǎng)目標(biāo)邁進(jìn)。

3.2 系統(tǒng)化

目前，嵌入式系統(tǒng)迅速發(fā)展的同時，與之相配的硬件開發(fā)和軟件包支持也在不斷發(fā)展。例如三星推廣Arm7、Arm9芯片時也對與之配套的開發(fā)板和板級支持包（BSP）做了介紹。Window CE 亦是如此，不僅推廣系統(tǒng)，還提供Embedded VC++作為開發(fā)工具。

3.3 更加生活化

現(xiàn)在，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為人們生活中非常重要的一部分了，從手寫輸入，語音輸入到現(xiàn)在的掌勢語音同聲翻譯甚至是未來的遠(yuǎn)程控制，隨著科技進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)只會越來越貼近生活，為人類提供更加便捷的服務(wù)。

3.4 精簡化

市場競爭中，同樣的條件下，降低成本的生產(chǎn)者才是贏家。這就需要設(shè)計者們不斷研發(fā)，改革創(chuàng)新，利用較少的資源，選擇最佳方案，不斷精簡算法程序，提高編譯器的工作能力，獲得最佳性能。

4 結(jié)論

近幾年我國對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的大力支持和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不斷推動，使得具有高度智能化的電子產(chǎn)品的應(yīng)用范圍也因此而不斷的擴(kuò)大，從而使得更多的嵌入式產(chǎn)品也不斷的進(jìn)入到了我們?nèi)粘５纳�產(chǎn)生活之中，這就標(biāo)志著嵌入式系統(tǒng)也進(jìn)入到了飛速發(fā)展的時期，其應(yīng)用的規(guī)模也隨之不斷的擴(kuò)大、在此種背景下，本文首先對當(dāng)前我國各行業(yè)對嵌入式系統(tǒng)的概念及應(yīng)用情況進(jìn)行簡單的介紹和講解，然后對嵌入式系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行研究，進(jìn)而了解嵌入式系統(tǒng)在我國各行業(yè)的深入應(yīng)用。

論嵌入式的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及未來發(fā)展前景2017-04-07 08:56 | #2樓

(1)始于微型機(jī)時代的嵌入式應(yīng)用

電子數(shù)字計算機(jī)誕生于1946年，在其后漫長的歷史進(jìn)程中，計算機(jī)始終是供養(yǎng)在特殊的機(jī)房中，實現(xiàn)數(shù)值計算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，計算機(jī)才出現(xiàn)了歷史性的變化。以微處理器為核心的微型計算機(jī)以其小型、價廉、高可靠性特點，迅速走出機(jī)房；基于高速數(shù)值解算能力的微型機(jī)，表現(xiàn)出的智能化水平引起了控制專業(yè)人士的興趣，要求將微型機(jī)嵌入到一個對象體系中，實現(xiàn)對象體系的智能化控制。例如，將微型計算機(jī)經(jīng)電氣加固、機(jī)械加固，并配置各種外圍接口電路，安裝到大型艦船中構(gòu)成自動駕駛儀或輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。這樣一來，計算機(jī)便失去了原來的形態(tài)與通用的計算機(jī)功能。為了區(qū)別于原有的通用計算機(jī)系統(tǒng)，把嵌入到對象體系中，實現(xiàn)對象體系智能化控制的計算機(jī)，稱作嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機(jī)時代，嵌入式系統(tǒng)的嵌入性本質(zhì)是將一個計算機(jī)嵌入到一個對象體系中去，這些是理解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點。

(2)現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的兩大分支

由于嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)要嵌入到對象體系中，實現(xiàn)的是對象的智能化控制，因此，它有著與通用計算機(jī)系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。

通用計算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)值計算；技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升，存儲容量的無限擴(kuò)大。 而嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求則是對象的智能化控制能力；技術(shù)發(fā)展方向是與對象系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。

早期，人們勉為其難地將通用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改裝，在大型設(shè)備中實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。然而，對于眾多的對象系統(tǒng)（如家用電器、儀器儀表、工控單元），無法嵌入通用計算機(jī)系統(tǒng)，況且嵌入式系統(tǒng)與通用計算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向完全不同，因此，必須獨立地發(fā)展通用計算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)，這就形成了現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支。

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如果說微型機(jī)的出現(xiàn)，使計算機(jī)進(jìn)入到現(xiàn)代計算機(jī)發(fā)展階段，那么嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的誕生，則標(biāo)志了計算機(jī)進(jìn)入了通用計算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)兩大分支并行發(fā)展時代，從而導(dǎo)致20世紀(jì)末，計算機(jī)的高速發(fā)展時期。

(3) 兩大分支發(fā)展的里程碑事件

通用計算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。計算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域集中精力發(fā)展通用計算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件技術(shù)，不必兼顧嵌入式應(yīng)用要求，通用微處理器迅速從286、386、486到奔騰系列；操作系統(tǒng)則

迅速擴(kuò)張計算機(jī)基于高速海量的數(shù)據(jù)文件處理能力，使通用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入到盡善盡美階段。

嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)則走上了一條完全不同的道路，這條獨立發(fā)展的道路就是單芯片化道路。它動員了原有的傳統(tǒng)電子系統(tǒng)領(lǐng)域的廠家與專業(yè)人士，接過起源于計算機(jī)領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)，承擔(dān)起發(fā)展與普及嵌入式系統(tǒng)的歷史任務(wù)，迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代。

因此，現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支的里程碑意義在于：它不僅形成了計算機(jī)發(fā)展的專業(yè)化分工，而且將發(fā)展計算機(jī)技術(shù)的任務(wù)擴(kuò)展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域，使計算機(jī)成為進(jìn)入人類社會全面智能化時代的有力工具。

現(xiàn)狀

1 嵌入式系統(tǒng)的含義及分類

嵌入式系統(tǒng)被定義為:以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物,這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。

目前嵌入式系統(tǒng)除了部分為32 位處理器外,大量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ,嵌入式系統(tǒng)是計算機(jī)應(yīng)用的另一種形態(tài),正如前所述它與通用計算機(jī)應(yīng)用不同:嵌入式計算機(jī)是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)之中的一種軟硬件高度專業(yè)化的特定計算機(jī)系統(tǒng)。目前根據(jù)其發(fā)展現(xiàn)狀,嵌入式計算機(jī)可以分成下面幾類:

(1) 嵌入式微處理器(Embedded MicroprocessorUnit , EMPU)

嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計算機(jī)中的CPU。在應(yīng)用中,將微處理器裝配在專門設(shè)計的電路板上,只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的母板功能,這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求,嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的,但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強。

(2) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit , MCU)

嵌入式微控制器又稱單片機(jī)。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心,芯片內(nèi)部集成ROMPEPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時P計數(shù)器、WatchDog、IPO、串行口、脈寬調(diào)制輸出、APD、DPA、Flash RAM、E2PROM 等各種必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求,一般一個系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品,每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的,不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。這樣可以使單片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配,功能不多不少,從而減少功耗和成本。和嵌入式微處理器相比,微控制器的最大特

點是單片化,體積大大減小,從而使功耗和成本下降、可靠性提高。

(3) 嵌入式DSP 處理器( Embedded Digital SignalProcessor , EDSP)

DSP 處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計,使其適合于執(zhí)行DSP 算法,編譯效率較高,指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面DSP 算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域,DSP 應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實現(xiàn)DSP 功能,過渡到采用嵌入式DSP 處理器。

(4) 嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip)

隨著EDI 的推廣和VLSI 設(shè)計的普及化,及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展,在一個硅片上實現(xiàn)一個更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時代已來臨, 這就是System On Chip(SOC) 。各種通用處理器內(nèi)核將作為SOC 設(shè)計公司的標(biāo)準(zhǔn)庫,和許多其它嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣,成為VLSI 設(shè)計中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件,用標(biāo)準(zhǔn)的VHDL 等語言描述,存儲在器件庫中。用戶只需定義出其整個應(yīng)用系統(tǒng),仿真通過后就可以將設(shè)計圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除個別無法集成的器件以外,整個嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去,應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡潔,對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。

2 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點

(1) 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是不可壟斷的高度分散的工業(yè)

從某種意義上來說,通用計算機(jī)行業(yè)的技術(shù)是壟斷的。占整個計算機(jī)行業(yè)90 %的PC 產(chǎn)業(yè),80 %采用Intel 的8x86 體系結(jié)構(gòu),芯片基本上出自Intel ,AMD ,Cyrix 等幾家公司。在幾乎每臺計算機(jī)必備的操作系統(tǒng)和文字處理器方面,Microsoft 的Windows 及Word 占80 - 90 % ,憑借操作系統(tǒng)還可以搭配其它應(yīng)用程序。因此當(dāng)代的通用計算機(jī)工業(yè)的基礎(chǔ)被認(rèn)為是由Wintel (Microsoft 和Intel 90 年代初建立的聯(lián)盟)壟斷的工業(yè)。

嵌入式系統(tǒng)則不同,它是一個分散的工業(yè),充滿了競爭、機(jī)遇與創(chuàng)新,沒有哪一個系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場。即便在體系結(jié)構(gòu)上存在著主流,但各不相同的應(yīng)用領(lǐng)域決定了不可能有少數(shù)公司、少數(shù)產(chǎn)品壟斷全部市場。因此嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的產(chǎn)品和技術(shù),必然是高度分散的,留給各個行業(yè)的中小規(guī)模高技術(shù)公司的創(chuàng)新余地很大。另外,社會上的各個應(yīng)用領(lǐng)域是在不斷向前發(fā)展的,要求其中的嵌入式處理器核心也同步發(fā)展,這也構(gòu)成了推動嵌入式工業(yè)發(fā)展的強大動力。

器件是嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的根本,嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的基礎(chǔ)就是以應(yīng)用為中心的“芯片”設(shè)計技術(shù)和面向應(yīng)用的軟件產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。

(2) 嵌入式系統(tǒng)具有的產(chǎn)品特征

嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的,如果獨立于應(yīng)用自行發(fā)展,則會失去市場。嵌入式處理器的功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等方面均受到應(yīng)用要求

的制約,這些也是各個半導(dǎo)體廠商之間競爭的熱點。

和通用計算機(jī)不同,嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計,量體裁衣、去除冗余,力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能,這樣才能在具體應(yīng)用對處理器的選擇面前更具有競爭力。嵌入式處理器要針對用戶的具體需求,對芯片配置進(jìn)行裁剪和添加才能達(dá)到理想的性能;但同時還受用戶訂貨量的制約。因此不同的處理器面向的用戶是不一樣的,可能是一般用戶,行業(yè)用戶或單一用戶。

嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起,它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行,因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場,具有較長的生命周期。嵌入式系統(tǒng)中的軟件,一般都固化在只讀存儲器中,而不是以磁盤為載體,可隨意更換,所以嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件生命周期也和嵌入式產(chǎn)品一樣長。另外,各個行業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)和產(chǎn)品,和通用計算機(jī)軟件不同,很少發(fā)生突然性跳躍,嵌入式系統(tǒng)中的軟件也因此更強調(diào)可繼承性和技術(shù)銜接性,發(fā)展比較穩(wěn)定。

嵌入式處理器的發(fā)展也體現(xiàn)出穩(wěn)定性,一個體系一般要存在8 - 10 年的時間。一個體系結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的片上外設(shè)、開發(fā)工具、庫函數(shù)、嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品是一套復(fù)雜的知識系統(tǒng),用戶和半導(dǎo)體廠商都不會輕易地放棄一種處理器。

(3) 嵌入式系統(tǒng)軟件的特征

嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵,對嵌入式處理器系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的要求也和通用計算機(jī)有所不同。

①軟件要求固態(tài)化存儲

為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性,嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機(jī)本身中,而不是存貯于磁盤等載體中。

②軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性

盡管半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使處理器速度不斷提高、片上存儲器容量不斷增加,但在大多數(shù)應(yīng)用中,存儲空間仍然是寶貴的,還存在實時性的要求。為此要求程序編寫和編譯工具的質(zhì)量要高,以減少程序二進(jìn)制代碼長度、提高執(zhí)行速度。

③系統(tǒng)軟件(OS) 的高實時性是基本要求

多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)中,對重要性各不相同的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧的合理調(diào)度是保證每個任務(wù)及時執(zhí)行的關(guān)鍵,單純通過提高處理器速度是無法完成和沒有效率的,這種任務(wù)調(diào)度只能由優(yōu)化編寫的系統(tǒng)軟件來完成,因此系統(tǒng)軟件的實時性是基本要求。

④多任務(wù)操作系統(tǒng)是知識集成的平臺和走向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化道路的基礎(chǔ)

(4) 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境

通用計算機(jī)具有完善的人機(jī)接口界面,在上面增加一些開發(fā)應(yīng)用程序和環(huán)境即可進(jìn)行對自身的開發(fā)。而嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設(shè)計完成以后用戶通常也是不能對其中的

程序功能進(jìn)行修改的,必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā),這些工具和環(huán)境是基于通用計算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。

(5) 嵌入式系統(tǒng)軟件需要RTOS 開發(fā)平臺

通用計算機(jī)具有完善的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序接口(API) ,是計算機(jī)基本組成不可分離的一部分,應(yīng)用程序的開發(fā)以及完成后的軟件都在操作系統(tǒng)(OS) 平臺上面運行,但一般不是實時的。嵌入式系統(tǒng)則不同,應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行;但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口,用戶必須自行選配RTOS 開發(fā)平臺,這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性,并減少開發(fā)時間,保障軟件質(zhì)量。

(6) 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員以應(yīng)用專家為主

通用計算機(jī)的開發(fā)人員一般是計算機(jī)科學(xué)或計算機(jī)工程方面的專業(yè)人士,而嵌入式系統(tǒng)則是要和各個不同行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合的,要求更多的計算機(jī)以外的專業(yè)知識,其開發(fā)人員往往是各個應(yīng)用領(lǐng)域的專家。因此開發(fā)工具的易學(xué)、易用、可靠、高效是基本要求。

前景

3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景

嵌入式控制器的應(yīng)用幾乎無處不在:移動電話、家用電器、汽車無不有它的蹤影。嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等許多優(yōu)點,其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防、科研以及日常生活等各個領(lǐng)域,對各行各業(yè)的技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動化化進(jìn)程、提高生產(chǎn)率等方面起到了極其重要的推動作用。

嵌入式計算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計算機(jī),一臺通用計算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了5 - 10 個嵌入式微處理器。在制造工業(yè)、過程控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專用計算機(jī)工業(yè),其目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用;通用計算機(jī)的發(fā)展變?yōu)楣δ茈娔X,普遍進(jìn)入社會,嵌入式計算機(jī)發(fā)展的目標(biāo)是專用電腦,實現(xiàn)“普遍化計算”,因此可以稱嵌入式智能芯片是構(gòu)成未來世界的“數(shù)字基因”。正如我國資深嵌入式系統(tǒng)專家—沈緒榜院士的預(yù)言, “未來十年將會產(chǎn)生頭大小、具有超過一億次運算能力的嵌入式智能芯片”,將為我們提供無限的創(chuàng)造空間�？傊�“嵌入式微控制器或者說單片機(jī)好象是一個黑洞,會把當(dāng)今很多技術(shù)和成果吸引進(jìn)來。中國應(yīng)當(dāng)注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)”。

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