淺談嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展

許展鵬

摘 要 嵌入式系統(tǒng)自上世紀(jì)70年代成立以來，已經(jīng)歷了單芯片可編程控制器，嵌入式CPU結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)，專用嵌入式操作系統(tǒng)三個(gè)里程碑式的發(fā)展階段，現(xiàn)在形成了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的方向發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)具有高效率，穩(wěn)定性，可靠性，能源效率等特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍在目前主要應(yīng)用在消費(fèi)電子，電信，醫(yī)療，安全等一系列行業(yè)。進(jìn)一步系統(tǒng)化，人性化，網(wǎng)絡(luò)作為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展方向，嵌入式產(chǎn)品將滲透到人們的生活多個(gè)方面，科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步，以及人們的生活中發(fā)揮更重要的作用。

關(guān)鍵詞 嵌入式系統(tǒng) 嵌入式CPU 嵌入式操作系統(tǒng) 消費(fèi)類電子產(chǎn)品

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

嵌入式計(jì)算系統(tǒng)在一般情況下不運(yùn)用在通用計(jì)算機(jī)，我們通常所說的固件就是在運(yùn)行中固化的軟件，用戶最終是很難或者根本不可能改變固件，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件集成到計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)中，形成系統(tǒng)的應(yīng)用軟件和系統(tǒng)硬件集成。嵌入式系統(tǒng)軟件具有代碼少，高度自動(dòng)化，響應(yīng)快等特點(diǎn)，特別是適合于實(shí)時(shí)和多任務(wù)處理的情況下。相比與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)的低功耗，高可靠性，功能強(qiáng)大，性能價(jià)格比高，實(shí)時(shí)，多任務(wù)處理，占用空間小，效率高，應(yīng)用程序特定，可靈活定制就非常占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

1 嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

就目前而言，中國嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。在過去幾年和未來幾年，為幾乎所有的電子設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力，由于飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)和微處理器以廉價(jià)的形式出現(xiàn)使嵌入式系統(tǒng)在我們?nèi)粘５纳钪行纬梢粋€(gè)更大的應(yīng)用領(lǐng)域。中國嵌入式系統(tǒng)的主要客戶集中在消費(fèi)電子，通信，醫(yī)療，安防等行業(yè)。中國目前的嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)，幾大熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域包括：汽車和電力系統(tǒng)的電源管理，高清晰度數(shù)字電視和數(shù)字機(jī)頂盒，智能手機(jī)與智能工業(yè)設(shè)備，終端和聯(lián)網(wǎng)能力。嵌入式工業(yè)設(shè)備將融入更多的智能功能，如通信和網(wǎng)絡(luò)，并在汽車電子市場(chǎng)，醫(yī)療電子市場(chǎng)，機(jī)械和電子產(chǎn)品市場(chǎng)，視頻電子市場(chǎng)和數(shù)碼電子產(chǎn)品市場(chǎng)已越來越廣泛的應(yīng)用。

1.1 消費(fèi)類電子產(chǎn)品

環(huán)球資源2004年聯(lián)合研究，這項(xiàng)報(bào)告顯示，在亞太地區(qū)的嵌入式系統(tǒng)最迫切的需求行業(yè)是消費(fèi)電子行業(yè)。近年來FPGA技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用程序和嵌入式消費(fèi)類電子產(chǎn)品。全球數(shù)字和高清晰度廣播和電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)，游戲和多媒體娛樂系統(tǒng)，液晶和等離子顯示技術(shù)，家庭DVR和DVD-W技術(shù)，汽車駕駛室娛樂系統(tǒng)和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，信息，通信和安全系統(tǒng)及其他持續(xù)上升的需求和應(yīng)用，標(biāo)志著前者在消費(fèi)類電子產(chǎn)品是普遍深入人們的生活。

1.2 汽車和動(dòng)力系統(tǒng)，智能電源管理技術(shù)

隨著搭載CPU的汽車電子設(shè)備要求電源電壓變得更加多樣化，需要更低的電壓和更強(qiáng)大的功能，電源管理也變得越來越重要，電源管理的要求也在不斷變化。汽車電子設(shè)備變得更大，屏幕分辨率變高，但在同一時(shí)間，其規(guī)模要小得多。所有這些新的應(yīng)用程序?qū)⑿枰呒啥?，高性能，高效率的電源管理。車載電源延長(zhǎng)便攜式設(shè)備的電池壽命，它也需要設(shè)法消除自動(dòng)開關(guān)電源敏感電路的干擾。電力系統(tǒng)，變電站點(diǎn)多面廣，以及減員增效適應(yīng)現(xiàn)代管理要求的，有很大一部分的無人值守變電站，同時(shí)也為基于嵌入式Web服務(wù)器的配置管理技術(shù)的設(shè)備提供了良好的條件?？梢源蟠鬁p少勞動(dòng)力，設(shè)備運(yùn)行，設(shè)備管理，及時(shí)了解變電站運(yùn)行信息，設(shè)備故障的處理也更迅速和有效。隨著國家電網(wǎng)的發(fā)展，基于嵌入式Web服務(wù)器設(shè)備的維護(hù)比基于傳統(tǒng)的撥號(hào)遠(yuǎn)程維護(hù)方法更有利。

1.3 工業(yè)控制嵌入式設(shè)備

全球各行業(yè)各領(lǐng)域迅速發(fā)展時(shí)，在中國工業(yè)控制領(lǐng)域，醫(yī)療電子市場(chǎng)，與國民生產(chǎn)總值，機(jī)械和電子產(chǎn)品市場(chǎng)，視頻和數(shù)碼電子產(chǎn)品市場(chǎng)的電子產(chǎn)品市場(chǎng)，航空航天，運(yùn)輸相關(guān)的嵌入式應(yīng)用程序也快速增長(zhǎng)起來。近年來，嵌入式網(wǎng)絡(luò)解決方案，已經(jīng)發(fā)生了重大的變化：首先是小設(shè)備，如手持式掃描儀；其次是具有更高的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和便攜無線功能要求；需求再度降低功耗；最后需要進(jìn)行數(shù)據(jù)安全和加密。

2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）根據(jù)行業(yè)和領(lǐng)域不同的發(fā)展階段來看，嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)時(shí)需要對(duì)此進(jìn)行配套相同能力的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)支持。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日趨成熟，隨著帶寬的增加，ICP和ASP提供的信息內(nèi)容在互聯(lián)網(wǎng)上越來越豐富，形式多樣的應(yīng)用項(xiàng)目。在為了滿足應(yīng)用程序升級(jí)功能，設(shè)計(jì)師不僅需要越發(fā)強(qiáng)大的嵌入式處理器，如32，64R工人SC芯片或信號(hào)處理器DSP增強(qiáng)處理能力；還需要采用實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制嵌入式系統(tǒng)功能的復(fù)雜性，從而達(dá)到簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，以此來確保軟件的質(zhì)量和縮短軟件的開發(fā)周期。

（2）網(wǎng)絡(luò)發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)必然的趨勢(shì)，以滿足嵌入式的分布式處理架構(gòu)和應(yīng)用程序的訪問，在二十一世紀(jì)的需要配備標(biāo)準(zhǔn)要求的嵌入式系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信接口。外部網(wǎng)絡(luò)的要求，配備必要的通信接口，相應(yīng)的需要TCP/IP協(xié)議套件的軟件支持，還需要提供相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件的嵌入式設(shè)備。

（3）嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到嵌入式系統(tǒng)支持小型電子設(shè)備體積小，微功耗，成本低等性能，內(nèi)存容量的限制和復(fù)用接口芯片。因此，設(shè)計(jì)嵌入式產(chǎn)品需要經(jīng)驗(yàn)豐富的軟件人才，也需要發(fā)展先進(jìn)的嵌入式軟件技術(shù)，如Java，Web和WAP等等。

參考文獻(xiàn)

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