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您现在的位置: 电子之家 >> 嵌入式系统 >> 正文   更新时间:2015-12-31 1:02:40  点击数:1177

嵌入式系统的现状和发展趋势

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一、嵌入式系统的发展现状 
    
    随着信息化,智能化,网络化的发展,嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言,4~5年后嵌入式智能(电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中,对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元,2000年达到13000亿美元,预计2005年,销售额将达18000亿美元。 
  
    进入20世纪90年代,嵌入式技术全面展开,目前已成为通信和消费类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变,欧洲的DVB(数字电视广播)技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播(DAB)也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。所有上述产品中,都离不开嵌入式系统技术。象前途无可计量的维纳斯计划生产机顶盒,核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术。在个人领域中,嵌入式产品将主要是个人商用,作为个人移动的数据处理和通讯软件。由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面,GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很大的亲和力。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。 
  
    目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布,日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案,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。自动控制领域,不仅可以用于ATM机,自动售货机,工业控制等专用设备,和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合,嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。近期长虹推出的ADSL产品,结合网络,控制,信息,这种智能化,网络化将是家电发展的新趋势。 
  
    硬件方面,不仅有各大公司的微处理器芯片,还有用于学习和研发的各种配套开发包。目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究,已经相对比较成熟,实现各种功能的芯片应有尽有。而且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量。 
  
    从软件方面讲,也有相当部分的成熟软件系统。国外商品化的嵌入式实时操作系统,已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银(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)。同时由于是研究热点,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,到各种驱动,程序源代码,甚至很多厂商还提供微处理器的样片。这对于我们从事这方面的研发,无疑是个资源宝库。对于软件设计来说,不管是上手还是进一步开发,都相对来说比较容易。这就使得很多生手能够比较快的进入研究状态,利于发挥大家的积极创造性。 
  
    今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元,1997年来自美国嵌入式系统大会(Embedded System Conference)的报告指出,未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品,就将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。美国汽车大王福特公司的高级经理也曾宣称,“福特出售的‘计算能力’已超过了IBM”,由此可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。1998年11月在美国加州举行的嵌入式系统大会上,基于RTOS的Embedded Internet成为一个技术新热点。在国内,“维纳斯计划”和“女锅计划”一度闹得沸沸扬扬,机顶盒、信息加电这两年更成了IT热点,而实际上这些都是嵌入式系统在特定环境下的一个特定应用。据调查,目前国际上已有两百多种嵌入式操作系统,而各种各样的开发工具、应用于嵌入式开发的仪器设备更是不可胜数。在国内,虽然嵌入式应用、开发很广,但该领域却几乎还是空白,只有三两家公司和极少数人员在从事这方面工作。由此可见,嵌入式系统技术发展的空间真是无比广大。 
  
    二、未来嵌入式系统的发展趋势 
  
    信息时代,数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机,为嵌入式市场展现了美好的前景,同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战,从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势: 
  
    1.嵌入式开发是一项系统工程,因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还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,在主推系统的同时,将开发环境也作为重点推广。比如三星在推广Arm7,Arm9芯片的同时还提供开发板和版及支持包(BSP),而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC++作为开发工具,还有Vxworks的Tonado开发环境,DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。当然,这也是市场竞争的结果。 
  
    2.网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高,使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一,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,为了满足应用功能的升级,设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或信号处理器DSP增强处理能力,同时增加功能接口,如USB,扩展总线类型,如CAN BUS,加强对多媒体、图形等的处理,逐步实施片上系统(SOC)的概念。软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性,简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。如HP 
  
    3.网络互联成为必然趋势。 
  
    未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求,必然要求硬件上提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持不足,而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口,除了支持TCP/IP协议,还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或者几种,同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。软件方面系统系统内核支持网络模块,甚至可以在设备上嵌入Web浏览器,真正实现随时随地用各种设备上网。 
  
    4.精简系统内核、算法,降低功耗和软硬件成本。 
  
    未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备,为了减低功耗和成本,需要设计者尽量精简系统内核,只保留和系统功能紧密相关的软硬件,利用最低的资源实现最适当的功能,这就要求设计者选用最佳的编程模型和不断改进算法,优化编译器性能。因此,既要软件人员有丰富的硬件知识,又需要发展先进嵌入式软件技术,如Java、Web和WAP等。 
  
    5.提供友好的多媒体人机界面 
  
    嵌入式设备能与用户亲密接触,最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图像界面,灵活的控制方式,使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面,多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布,但一般的嵌入式设备距离这个要求还有很长的路要走。
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