嵌入式系統 .rar
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2010-7-21 14:58 上傳
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六、嵌入式系統的現狀和發(fā)展趨勢 隨著(zhù)信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò )化的發(fā)展，嵌入式系統技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著(zhù)名未來(lái)學(xué)家尼葛洛龐帝99 年1 月訪(fǎng)華時(shí)預言，4 ～5 年后嵌入式智能（電腦) 工具將是PC 和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。我國著(zhù)名嵌入式系統專(zhuān)家沈緒榜院士98 年11 月在武漢全國第11 次微機學(xué)術(shù)交流會(huì )上發(fā)表的《計算機的發(fā)展與技術(shù)》一文中，對未來(lái)10 年以嵌入式芯片為基礎的計算機工業(yè)進(jìn)行了科學(xué)的闡述和展望。1999 年世界電子產(chǎn)品產(chǎn)值已超過(guò)12000 億美元，2000 年達到13000 億美元，預計2005 年，銷(xiāo)售額將達18000 億美元。 進(jìn)入20 世紀90 年代，嵌入式技術(shù)全面展開(kāi)，目前已成為通信和消費類(lèi)產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在通信領(lǐng)域，數字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)。在廣播電視領(lǐng)域，美國已開(kāi)始由模擬電視向數字電視轉變，歐洲的DVB （數字電視廣播）技術(shù)已在全球大多數國家推廣。數字音頻廣播（DAB ）也已進(jìn)入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。所有上述產(chǎn)品中，都離不開(kāi)嵌入式系統技術(shù)。象前途無(wú)可計量的維納斯計劃生產(chǎn)機頂盒，核心技術(shù)就是采用32 位以上芯片級的嵌入式技術(shù)。在個(gè)人領(lǐng)域中，嵌入式產(chǎn)品將主要是個(gè)人商用，作為個(gè)人移動(dòng)的數據處理和通訊軟件。由于嵌入式設備具有自然的人機交互界面，GUI 屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫(xiě)文字輸入、語(yǔ)音撥號上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。 目前一些先進(jìn)的PDA 在顯示屏幕上已實(shí)現漢字寫(xiě)入、短消息語(yǔ)音發(fā)布，日用范圍也將日益廣闊。對于企業(yè)專(zhuān)用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動(dòng)信息采集等，這種小型手持嵌入式系統將發(fā)揮巨大的作用。自動(dòng)控制領(lǐng)域，不僅可以用于ATM 機，自動(dòng)售貨機，工業(yè)控制等專(zhuān)用設備，和移動(dòng)通訊設備結合、GPS、娛樂(lè )相結合，嵌入式系統同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長(cháng)虹推出的ADSL 產(chǎn)品，結合網(wǎng)絡(luò )，控制，信息，這種智能化，網(wǎng)絡(luò )化將是家電發(fā)展的新趨勢。 硬件方面，不僅有各大公司的微處理器芯片，還有用于學(xué)習和研發(fā)的各種配套開(kāi)發(fā)包。目前低層系統和硬件平臺經(jīng)過(guò)若干年的研究，已經(jīng)相對比較成熟，實(shí)現各種功能的芯片應有盡有。而且巨大的市場(chǎng)需求給我們提供了學(xué)習研發(fā)的資金和技術(shù)力量。 從軟件方面講，也有相當部分的成熟軟件系統。國外商品化的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，已進(jìn)入我國市場(chǎng)的有WindRiver 、Microsoft 、QNX 和Nuclear 等產(chǎn)品。我國自主開(kāi)發(fā)的嵌入式系統軟件產(chǎn)品如科銀(CoreTek) 公司的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺DeltaSystem ，中科院推出的Hopen 嵌入式操作系統（雖然還不夠完善）。同時(shí)由于是研究熱點(diǎn)，所以我們可以在網(wǎng)上找到各種各樣的免費資源，從各大廠(chǎng)商的開(kāi)發(fā)文檔，到各種驅動(dòng)，程序源代碼，甚至很多廠(chǎng)商還提供微處理器的樣片。這對于我們從事這方面的研發(fā)，無(wú)疑是個(gè)資源寶庫。對于軟件設計來(lái)說(shuō)，不管是上手還是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，都相對來(lái)說(shuō)比較容易。這就使得很多生手能夠比較快的進(jìn)入研究狀態(tài)，利于發(fā)揮大家的積極創(chuàng )造性。 今天嵌入式系統帶來(lái)的工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)了1萬(wàn)億美元，1997年來(lái)自美國嵌入式系統大會(huì )(Embedded System Conference)的報告指出，未來(lái)5年僅基于嵌入式計算機系統的全數字電視產(chǎn)品，就將在美國產(chǎn)生一個(gè)每年1500億美元的新市場(chǎng)。美國汽車(chē)大王福特公司的高級經(jīng)理也曾宣稱(chēng)，“福特出售的‘計算能力’已超過(guò)了IBM”，由此可以想見(jiàn)嵌入式計算機工業(yè)的規模和廣度。1998年11月在美國加州舉行的嵌入式系統大會(huì )上，基于RTOS的Embedded Internet成為一個(gè)技術(shù)新熱點(diǎn)。在國內，“維納斯計劃”和“女鍋計劃”一度鬧得沸沸揚揚，機頂盒、信息加電這兩年更成了IT熱點(diǎn)，而實(shí)際上這些都是嵌入式系統在特定環(huán)境下的一個(gè)特定應用。據調查，目前國際上已有兩百多種嵌入式操作系統，而各種各樣的開(kāi)發(fā)工具、應用于嵌入式開(kāi)發(fā)的儀器設備更是不可勝數。在國內，雖然嵌入式應用、開(kāi)發(fā)很廣，但該領(lǐng)域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數人員在從事這方面工作。由此可見(jiàn)，嵌入式系統技術(shù)發(fā)展的空間真是無(wú)比廣大。 6.2、未來(lái)嵌入式系統的發(fā)展趨勢 信息時(shí)代，數字時(shí)代使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展契機，為嵌入式市場(chǎng)展現了美好的前景，同時(shí)也對嵌入式生產(chǎn)廠(chǎng)商提出了新的挑戰，從中我們可以看出未來(lái)嵌入式系統的幾大發(fā)展趨勢： 1．嵌入式開(kāi)發(fā)是一項系統工程，因此要求嵌入式系統廠(chǎng)商不僅要提供嵌入式軟硬件系統本身，同時(shí)還需要提供強大的硬件開(kāi)發(fā)工具和軟件包支持。 目前很多廠(chǎng)商已經(jīng)充分考慮到這一點(diǎn)，在主推系統的同時(shí)，將開(kāi)發(fā)環(huán)境也作為重點(diǎn)推廣。比如三星在推廣Arm7，Arm9芯片的同時(shí)還提供開(kāi)發(fā)板和版及支持包（BSP），而WindowCE在主推系統時(shí)也提供Embedded VC＋＋作為開(kāi)發(fā)工具，還有Vxworks的Tonado開(kāi)發(fā)環(huán)境，DeltaOS的Limda編譯環(huán)境等等都是這一趨勢的典型體現。當然，這也是市場(chǎng)競爭的結果。 2．網(wǎng)絡(luò )化、信息化的要求隨著(zhù)因特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高日益提高，使得以往單一功能的設備如電話(huà)、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一，結構更加復雜。 這就要求芯片設計廠(chǎng)商在芯片上集成更多的功能，為了滿(mǎn)足應用功能的升級，設計師們一方面采用更強大的嵌入式處理器如32 位、64 位RISC 芯片或信號處理器DSP增強處理能力，同時(shí)增加功能接口，如USB，擴展總線(xiàn)類(lèi)型，如CAN BUS ，加強對多媒體、圖形等的處理，逐步實(shí)施片上系統（SOC ）的概念。軟件方面采用實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開(kāi)發(fā)工具技術(shù)來(lái)控制功能復雜性，簡(jiǎn)化應用程序設計、保障軟件質(zhì)量和縮短開(kāi)發(fā)周期。如HP 3．網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)成為必然趨勢。 未來(lái)的嵌入式設備為了適應網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的要求，必然要求硬件上提供各種網(wǎng)絡(luò )通信接口。傳統的單片機對于網(wǎng)絡(luò )支持不足，而新一代的嵌入式處理器已經(jīng)開(kāi)始內嵌網(wǎng)絡(luò )接口，除了支持TCP ／IP 協(xié)議，還有的支持IEEE1394 、USB 、CAN 、Bluetooth 或IrDA 通信接口中的一種或者幾種，同時(shí)也需要提供相應的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅動(dòng)軟件。軟件方面系統系統內核支持網(wǎng)絡(luò )模塊，甚至可以在設備上嵌入Web 瀏覽器，真正實(shí)現隨時(shí)隨地用各種設備上網(wǎng)。 4．精簡(jiǎn)系統內核、算法，降低功耗和軟硬件成本。 未來(lái)的嵌入式產(chǎn)品是軟硬件緊密結合的設備，為了減低功耗和成本，需要設計者盡量精簡(jiǎn)系統內核，只保留和系統功能緊密相關(guān)的軟硬件，利用最低的資源實(shí)現最適當的功能，這就要求設計者選用最佳的編程模型和不斷改進(jìn)算法，優(yōu)化編譯器性能。因此，既要軟件人員有豐富的硬件知識，又需要發(fā)展先進(jìn)嵌入式軟件技術(shù)，如Java、Web和WAP等。 嵌入式設備能與用戶(hù)親密接觸，最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶(hù)界面。圖像界面，靈活的控制方式，使得人們感覺(jué)嵌入式設備就象是一個(gè)熟悉的老朋友。這方面的要求使得嵌入式軟件設計者要在圖形界面，多媒體技術(shù)上痛下苦功。手寫(xiě)文字輸入、語(yǔ)音撥號上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像都會(huì )使使用者獲得自由的感受。目前一些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實(shí)現漢字寫(xiě)入、短消息語(yǔ)音發(fā)布，但一般的嵌入式設備距離這個(gè)要求還有很長(cháng)的路要走。 《嵌入式處理器分類(lèi)與現狀》
呂京建
肖海橋 | 
發(fā)表于 2010-7-21 14:58:49
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