嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展

1、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展 前言前言 隨著隨著3c3c技術(shù)的快速技術(shù)的快速發(fā)展和發(fā)展和我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的加速，人結(jié)構(gòu)升級(jí)的加速，人們對(duì)設(shè)備越來(lái)越們對(duì)設(shè)備越來(lái)越高的高的應(yīng)用需求已無(wú)法滿(mǎn)足應(yīng)用需求已無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前和未來(lái)高性能的當(dāng)前和未來(lái)高性能的應(yīng)用與發(fā)展需求應(yīng)用與發(fā)展需求。同。同時(shí)，激烈時(shí)，激烈的的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，要求產(chǎn)和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，要求產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期越來(lái)越品的開(kāi)發(fā)周期越來(lái)越短，顯然，嵌入式系短，顯然，嵌入式系統(tǒng)的軟、統(tǒng)的軟、硬件技術(shù)硬件技術(shù)和和開(kāi)發(fā)手段，正日益受開(kāi)發(fā)手段，正日益受到重視，成為各領(lǐng)域到重視，成為各領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)。技術(shù)創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)。什么是嵌入式系統(tǒng) 關(guān)于

2、嵌入式系統(tǒng)的定義，一般認(rèn)為嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的組成 由以由以CPUCPU為核心的硬件環(huán)境包括儲(chǔ)存器、通為核心的硬件環(huán)境包括儲(chǔ)存器、通訊接口（如串口、網(wǎng)絡(luò)等）、基本輸入輸訊接口（如串口、網(wǎng)絡(luò)等）、基本輸入輸出、專(zhuān)用硬件。出、專(zhuān)用硬件。 嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)。 應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件系統(tǒng) 三部分組成。三部分組成。嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1)可裝卸性。開(kāi)放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。(2)強(qiáng)實(shí)時(shí)性?？捎糜诟鞣N設(shè)備控制當(dāng)中。(3)統(tǒng)一的接口。提供各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)接

3、口.(4)操作方便、簡(jiǎn)單、提供友好的圖形GUI,圖形界面,易學(xué)易用.嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(5)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP協(xié)議及其它協(xié)議，提供TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪問(wèn)層接口，為各種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備預(yù)留接口.(6) 穩(wěn)定性強(qiáng)。(7)固化代碼。在嵌入系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的ROM中。輔助存儲(chǔ)器在嵌入式系統(tǒng)中很少使用.(8)更好的硬件適應(yīng)性，既具有良好的移植性.操作系統(tǒng)的重要性 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。 操作系統(tǒng)屬于系統(tǒng)軟件部分，也是系統(tǒng)軟件的核心部分。 操作系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有軟硬件資源有機(jī)地管理起來(lái)為用戶(hù)服務(wù)。 應(yīng) 用

4、軟 件 系 統(tǒng) 軟 件 計(jì) 算 機(jī) 硬 件 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)嵌入式操作系統(tǒng)一些常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)一些常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)概述嵌入式操作系統(tǒng)可以統(tǒng)稱(chēng)為應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，它具有一般操作系統(tǒng)的功能，同時(shí)具有嵌入式軟件的特點(diǎn)，主要有：可固化 可配置、可剪裁 獨(dú)立的板級(jí)支持包，可修改 不同的CPU有不同的版本 應(yīng)用的開(kāi)發(fā)需要有集成的交叉開(kāi)發(fā)工具嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)目前嵌入式操作系統(tǒng)主要采用分層和模塊化相結(jié)合的結(jié)構(gòu)或微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。分層和模塊化結(jié)合的結(jié)構(gòu)將操作系統(tǒng)分為硬件無(wú)關(guān)層、硬件抽象層和硬件相關(guān)層，每層再劃分功能模塊。這樣移植工作便集中在硬件相關(guān)層，與其余兩層無(wú)關(guān)，功能的伸縮

5、則集中在模塊上，從而確保其具有良好的可移植性和可伸縮性。而采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，則可利用其可伸縮的特點(diǎn)適應(yīng)硬件的發(fā)展，便于擴(kuò)展。 嵌入式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序應(yīng)用程序任務(wù)管理任務(wù)管理硬硬 件件用戶(hù)擴(kuò)展處理用戶(hù)擴(kuò)展處理調(diào)度管理調(diào)度管理硬件抽象層硬件抽象層應(yīng)用編程接口應(yīng)用編程接口內(nèi)存管理內(nèi)存管理中斷管理中斷管理時(shí)鐘時(shí)鐘/ /定時(shí)器管理定時(shí)器管理I/OI/O管理管理出錯(cuò)處理出錯(cuò)處理同步、通信管理（消息隊(duì)列，信號(hào)量，事件，同步、通信管理（消息隊(duì)列，信號(hào)量，事件，異步信號(hào)異步信號(hào)) )）DeltaCORE的體系結(jié)構(gòu)：層次模塊結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)：層次模塊結(jié)構(gòu)分分層層次次模模塊塊化化嵌入式操作系統(tǒng)的組成嵌入式操作系

6、嵌入式操作系統(tǒng)統(tǒng)嵌入式內(nèi)核嵌入式內(nèi)核嵌入式嵌入式TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)嵌入式文件系嵌入式文件系統(tǒng)統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)分類(lèi)從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)分面向信息家電的嵌入式操作系統(tǒng)面向智能手機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)，如SymbianOS、MS Mobile OS、PalmOS、Embedded Linux等面向汽車(chē)電子的嵌入式操作系統(tǒng) 面向工業(yè)控制的嵌入式操作系統(tǒng) .從實(shí)時(shí)性的角度來(lái)分從實(shí)時(shí)性的角度來(lái)分嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：具有強(qiáng)實(shí)時(shí)特點(diǎn)，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：具有強(qiáng)實(shí)時(shí)特點(diǎn)，如如VxWorks、QNX、Nuclear、OSE、DeltaOS、各種、各種ITRON OS等。等。非實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)：一般只具有弱實(shí)非實(shí)時(shí)

7、嵌入式操作系統(tǒng)：一般只具有弱實(shí)時(shí)特點(diǎn)，如時(shí)特點(diǎn)，如WinCE、版本眾多的嵌入式、版本眾多的嵌入式Linux、PalmOS等。等。從嵌入式系統(tǒng)的商業(yè)模式來(lái)分類(lèi)從嵌入式系統(tǒng)的商業(yè)模式來(lái)分類(lèi)商用型：功能穩(wěn)定、可靠，有完善的商用型：功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，技術(shù)支持和售后服務(wù)，開(kāi)發(fā)費(fèi)用+版稅。開(kāi)源型：開(kāi)放源碼，只收服務(wù)費(fèi)，沒(méi)開(kāi)源型：開(kāi)放源碼，只收服務(wù)費(fèi)，沒(méi)有版稅。有版稅。 如如Embedded linux，RTEMS，eCOS。操作系統(tǒng)的分類(lèi)與發(fā)展操作系統(tǒng)的分類(lèi)與發(fā)展 操作系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)多種類(lèi)別，以下主要了解批處理操操作系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)多種類(lèi)別，以下主要了解批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)

8、操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等1 1單道批處理系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)用戶(hù)一次可以提交多個(gè)作業(yè)，但負(fù)責(zé)調(diào)度作業(yè)的監(jiān)督程序每次只向內(nèi)存調(diào)入一個(gè)作業(yè)，系統(tǒng)一次也只處理一個(gè)作業(yè)，處理完一個(gè)作業(yè)后，再調(diào)入下一個(gè)作業(yè)進(jìn)行處理，直到這批作業(yè)全部完成。如DOS操作系統(tǒng)（AUTOEXEC.BAT） 2 2多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)在內(nèi)存同時(shí)保存多個(gè)作業(yè)，CPU以交替的方式處理各個(gè)作業(yè)。 CPU保持忙碌狀態(tài)，提高了CPU的利用率。 內(nèi)存中可以同時(shí)保持多個(gè)程序并發(fā)執(zhí)行。 CPU運(yùn)行某個(gè)程序的同時(shí)，I/O設(shè)備可以處理其它程序的輸入輸出任務(wù)，提高了I/O設(shè)備的利用率。 多道批處理：無(wú)交互；作

9、業(yè)排隊(duì)，依次處理，多道批處理：無(wú)交互；作業(yè)排隊(duì)，依次處理，周期較長(zhǎng)周期較長(zhǎng), ,無(wú)法確定執(zhí)行時(shí)間無(wú)法確定執(zhí)行時(shí)間; ; 3 3分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng) 內(nèi)存中保持多個(gè)用戶(hù)的多個(gè)作業(yè)，系統(tǒng)內(nèi)部的操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)多個(gè)用戶(hù)分享CPU。 采用“時(shí)間片輪轉(zhuǎn)”方式分配CPU，所有用戶(hù)輪流獨(dú)立使用一個(gè)時(shí)間片（Time Slice，一般取100毫秒或更?。r(shí)間的CPU。 協(xié)調(diào)多路終端用戶(hù)同時(shí)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，各個(gè)用戶(hù)共享系統(tǒng)的資源。 用戶(hù)與計(jì)算機(jī)以交互方式工作并在可以接受的時(shí)間內(nèi)將得到響應(yīng)。分時(shí)系統(tǒng)具有多路性、獨(dú)立性、交互性交互性和及時(shí)性特點(diǎn)。如Windows,unix,既可以打印,又可以做其他事情。4 4實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

10、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 與其它系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別在于必須“實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)”響應(yīng)請(qǐng)求，并在確確定定的時(shí)間內(nèi)完成處理。分時(shí)操作系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)可以有多個(gè)程序運(yùn)行，把分時(shí)操作系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)可以有多個(gè)程序運(yùn)行，把CPUCPU的時(shí)間分按順序分成若干片，每個(gè)時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行的時(shí)間分按順序分成若干片，每個(gè)時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行不同的程序，如不同的程序，如UNIXUNIX、WindowsWindows；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)程序運(yùn)行，每個(gè)程序有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)程序運(yùn)行，每個(gè)程序有不同的優(yōu)先級(jí)，只有最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能占有不同的優(yōu)先級(jí)，只有最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能占有CPUCPU的控制權(quán)。的控制權(quán)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)比較：實(shí)時(shí)系統(tǒng)與

11、分時(shí)系統(tǒng)比較：1）實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象所要求的開(kāi)始截止時(shí)間或完成截止時(shí)間為毫秒、甚至低于100微秒，而分時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間只需在用戶(hù)的接受范圍之內(nèi)。2）實(shí)時(shí)系統(tǒng)的交互能力要求不高，只限于一些特定專(zhuān)用服務(wù)，而分時(shí)系統(tǒng)的用戶(hù)可以向系統(tǒng)提交數(shù)據(jù)處理、共享資源等多種服務(wù)請(qǐng)求。3）實(shí)時(shí)系統(tǒng)一般應(yīng)用在一些特殊的、專(zhuān)用的方面，較之分時(shí)系統(tǒng)要求更高的安全性和可靠性。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 早期嵌入式系統(tǒng)幾乎用于控制，或多或少都有實(shí)時(shí)的要 求。 嵌入式操作系統(tǒng)=實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 近年 1、手持式計(jì)算機(jī)和掌上電腦，非實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 2、CPU速度提高，一些原先認(rèn)為是“實(shí)時(shí)”的，現(xiàn)在比較普遍，以前需要在“實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”上實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)

12、在常規(guī)的操作系統(tǒng)上也能實(shí)現(xiàn)。 嵌入式操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng) 使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的必要性嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在目前的嵌入式應(yīng)用中用得越來(lái)越廣泛，尤其在功能復(fù)雜、系統(tǒng)龐大的應(yīng)用中顯得愈來(lái)愈重要。在嵌入式應(yīng)用中，只有把CPU嵌入到系統(tǒng)中，同時(shí)又把操作系統(tǒng)嵌入進(jìn)去，才是真正的計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用。使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)因素：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。 提高了開(kāi)發(fā)效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期。 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了32位CPU的多任務(wù)潛力。 嵌入式操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序使程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易，不需要大的改動(dòng)就可以增加新的

13、功能。通過(guò)將應(yīng)用程序分割成若干獨(dú)立的任務(wù)模塊，使應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過(guò)程大為簡(jiǎn)化；而且對(duì)實(shí)時(shí)性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的處理。通過(guò)有效的系統(tǒng)服務(wù)，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使得系統(tǒng)資源得到更好的利用。：使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)還需要額外的ROM/RAM開(kāi)銷(xiāo)，25%的CPU額外負(fù)荷，以及內(nèi)核的費(fèi)用。 發(fā)展歷程嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程 縱觀嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了以下四個(gè)階段： 一、 無(wú)操作系統(tǒng)階段 二、 簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)階段 三、 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段 四、 面向Internet階段無(wú)操作系統(tǒng)階段嵌入式系統(tǒng)最初的應(yīng)用是基于單片機(jī)的，大多以可編程控制器嵌入式系統(tǒng)最初的應(yīng)用是基于單片機(jī)的，大多以可編程控制器的形

14、式出現(xiàn)，具有監(jiān)測(cè)、伺服、設(shè)備指示等功能的形式出現(xiàn)，具有監(jiān)測(cè)、伺服、設(shè)備指示等功能通常應(yīng)用于各通常應(yīng)用于各類(lèi)工業(yè)控制和飛機(jī)、導(dǎo)彈等武器裝備中，一般沒(méi)有操作系統(tǒng)的類(lèi)工業(yè)控制和飛機(jī)、導(dǎo)彈等武器裝備中，一般沒(méi)有操作系統(tǒng)的支持，只能通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，運(yùn)行結(jié)束后再支持，只能通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，運(yùn)行結(jié)束后再清除內(nèi)存。這些裝置雖然已經(jīng)初步具備了嵌入式的應(yīng)用特點(diǎn)，清除內(nèi)存。這些裝置雖然已經(jīng)初步具備了嵌入式的應(yīng)用特點(diǎn)，但僅僅只是使用但僅僅只是使用8 8位的位的CPUCPU芯片來(lái)執(zhí)行一些單線(xiàn)程的程序，因此芯片來(lái)執(zhí)行一些單線(xiàn)程的程序，因此嚴(yán)格地說(shuō)還談不上嚴(yán)格地說(shuō)還談不上系統(tǒng)系統(tǒng)的概念。的概念

15、。這一階段嵌入式系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)單一，這一階段嵌入式系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)單一，處理效率較低，存儲(chǔ)容量較小，幾乎沒(méi)有用戶(hù)接口。由于這種處理效率較低，存儲(chǔ)容量較小，幾乎沒(méi)有用戶(hù)接口。由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉，因而曾經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中嵌入式系統(tǒng)使用簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉，因而曾經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用，但卻無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)今對(duì)執(zhí)行效率、存儲(chǔ)得到了非常廣泛的應(yīng)用，但卻無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)今對(duì)執(zhí)行效率、存儲(chǔ)容量都有較高要求的信息家電等場(chǎng)合的需要。容量都有較高要求的信息家電等場(chǎng)合的需要。簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)階段 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代，隨著微電子工藝水平的提年代，隨著微

16、電子工藝水平的提高，高，IcIc制造商開(kāi)始把嵌入式應(yīng)用中所需要制造商開(kāi)始把嵌入式應(yīng)用中所需要的微處理器、的微處理器、I IO O接口、串行接口以及接口、串行接口以及RAMRAM、ROMROM等部件統(tǒng)統(tǒng)集成到一片等部件統(tǒng)統(tǒng)集成到一片VLSIVLSI中，制造出中，制造出面向面向I I0 0設(shè)計(jì)的微控制器，并一舉成為嵌設(shè)計(jì)的微控制器，并一舉成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中異軍突起的新秀。與此同入式系統(tǒng)領(lǐng)域中異軍突起的新秀。與此同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)的程序員也開(kāi)始基于一些時(shí)，嵌入式系統(tǒng)的程序員也開(kāi)始基于一些簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件，大開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期、提高了開(kāi)發(fā)效率。大縮短了

17、開(kāi)發(fā)周期、提高了開(kāi)發(fā)效率。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段 20世紀(jì)9O年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信和信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)進(jìn)一步飛速發(fā)展，而面向?qū)崟r(shí)信號(hào)處理算法的DSP產(chǎn)品則向著高速度、高精度、低功耗的方向發(fā)展。隨著硬件實(shí)時(shí)性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴(kuò)大，逐漸形成了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)，并開(kāi)始成為嵌入式系統(tǒng)的主流。 這一階段嵌入式系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了很大改善，已經(jīng)能夠運(yùn)行在各種不同類(lèi)型的微處理器上，具有高度的模塊化和擴(kuò)展性。此時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)具備了文件和目錄管理、設(shè)備管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、圖形用戶(hù)界面(GUI)等功能，并提供了大量的應(yīng)

18、用程序接口(API)，從而使得應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)變得更加簡(jiǎn)單。面向Internet階段 21世紀(jì)無(wú)疑將是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中去的呼聲自然也越來(lái)越高。信息時(shí)代和數(shù)字時(shí)代的到來(lái)，為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)嵌入式系統(tǒng)廠商提出了新的挑戰(zhàn)。目前，嵌入式技術(shù)與Internet技術(shù)的結(jié)合正在推動(dòng)著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的研究和應(yīng)用產(chǎn)生了如下新的顯著變化：面向Internet階段 新的微處理器層出不窮，嵌入式操作系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加便于移植，能夠在短時(shí)間內(nèi)支持更多的微處理器。 嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成了一項(xiàng)系統(tǒng)工程，開(kāi)發(fā)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)本身，同時(shí)還

19、要提供強(qiáng)大的硬件開(kāi)發(fā)工具和軟件支持包。 各類(lèi)嵌入式Linux操作系統(tǒng)迅速發(fā)展，由于具有源代碼開(kāi)放、系統(tǒng)內(nèi)核小、執(zhí)行效率高、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整等特點(diǎn)，很適合信息家電等嵌入式系統(tǒng)的需要.面向Internet階段 網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求隨著Internet技術(shù)的成熟和帶寬的提高而日益突出，以往功能單一的設(shè)備如電話(huà)、手機(jī)、冰箱、微波爐等功能不再單一，結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為必然趨勢(shì)。 精簡(jiǎn)系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關(guān)鍵算法，降低功耗和軟硬件成本。 提供更加友好的多媒體人機(jī)交互界面。應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，其應(yīng)用領(lǐng)域可以包括： 1工業(yè)控制 2交通管理 3信息家電 4家庭智能

20、管理系統(tǒng) 5POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù) 6環(huán)境工程與自然 7國(guó)防航空與人工智能工業(yè)控制 基于嵌入式芯片的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備將獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過(guò)程控制、數(shù)字機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)、石油化工系統(tǒng)。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言，低端型采用的往往是位單片機(jī)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，32位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設(shè)備的核心，在未來(lái)幾年內(nèi)必將獲得長(zhǎng)足的發(fā)展。 交通管理 在車(chē)輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測(cè)與汽車(chē)服務(wù)方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動(dòng)定

21、位終端早已在各種運(yùn)輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入了普通百姓的家庭，只需輕輕一點(diǎn)，就可以將你的位置分享給朋友。信息家電 這將稱(chēng)為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化將引領(lǐng)人們的生活步入一個(gè)嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過(guò)電話(huà)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在這些設(shè)備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。 家庭智能管理系統(tǒng) 水、電、煤氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專(zhuān)用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實(shí)現(xiàn)更高，更準(zhǔn)確和更安全的性能。目前在服務(wù)領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程點(diǎn)菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù) 公共交通無(wú)接觸智能卡(Contactl

22、ess Smartcard, CSC)發(fā)行系統(tǒng)，公共電話(huà)卡發(fā)行系統(tǒng)，自動(dòng)售貨機(jī)，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活，到時(shí)手持一卡就可以行遍天下。環(huán)境工程與自然 水文資料實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測(cè)、堤壩安全，地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測(cè)。在很多環(huán)境惡劣，地況復(fù)雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)無(wú)人監(jiān)測(cè)。國(guó)防航空與人工智能 嵌入式芯片的發(fā)展將使機(jī)器人在微型化，高智能方面優(yōu)勢(shì)更加明顯，同時(shí)會(huì)大幅度降低機(jī)器人的價(jià)格，使其在工業(yè)領(lǐng)域和服務(wù)領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。發(fā)展前景發(fā)展前景 嵌入式控制器的應(yīng)用幾乎無(wú)處不在嵌入式控制器的應(yīng)用幾乎無(wú)處不在: :移動(dòng)電移動(dòng)電話(huà)、家用電器、汽車(chē)話(huà)、家用電器

23、、汽車(chē)無(wú)不有它的蹤影無(wú)不有它的蹤影。 嵌入嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功能控制器因其體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、靈活方便等許多優(yōu)點(diǎn)強(qiáng)、靈活方便等許多優(yōu)點(diǎn), ,其應(yīng)用已深入到其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國(guó)防、科研以及日常工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國(guó)防、科研以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域生活等各個(gè)領(lǐng)域, ,對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造、對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動(dòng)化化進(jìn)程、提高產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動(dòng)化化進(jìn)程、提高生產(chǎn)率等方面起到了極其重要的推動(dòng)作用。生產(chǎn)率等方面起到了極其重要的推動(dòng)作用。發(fā)展前景 嵌入式計(jì)算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了各嵌入式計(jì)算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了各種通用計(jì)算機(jī)種通用計(jì)算機(jī), ,一

24、臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了中就包含了5 - 10 5 - 10 個(gè)嵌入式微處理器。在個(gè)嵌入式微處理器。在制造工業(yè)、過(guò)程控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、儀器、制造工業(yè)、過(guò)程控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、儀器、儀表、汽車(chē)、船舶、航空、航天、軍事裝儀表、汽車(chē)、船舶、航空、航天、軍事裝備、備、消費(fèi)消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品等方面均是嵌入式計(jì)算機(jī)類(lèi)產(chǎn)品等方面均是嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。的應(yīng)用領(lǐng)域。發(fā)展前景 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專(zhuān)用計(jì)算機(jī)工業(yè)嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專(zhuān)用計(jì)算機(jī)工業(yè), ,其目的其目的就是要把一切變得更簡(jiǎn)單、更方便、更普就是要把一切變得更簡(jiǎn)單、更方便、更普遍、更適用遍、更適用; ;通用計(jì)算機(jī)的發(fā)展變?yōu)楣δ茈娡ㄓ糜?jì)算機(jī)

25、的發(fā)展變?yōu)楣δ茈娔X腦, ,普遍進(jìn)入社會(huì)普遍進(jìn)入社會(huì), ,嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)展的目嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)展的目標(biāo)是專(zhuān)用電腦標(biāo)是專(zhuān)用電腦, ,實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“普遍化計(jì)算普遍化計(jì)算”, ,因此因此可以稱(chēng)嵌入式智能芯片是構(gòu)成未來(lái)可以稱(chēng)嵌入式智能芯片是構(gòu)成未來(lái)世界世界的的“數(shù)字基因數(shù)字基因”。正如我國(guó)資深嵌入式系統(tǒng)。正如我國(guó)資深嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)家專(zhuān)家沈緒榜院士的預(yù)言沈緒榜院士的預(yù)言, “, “未來(lái)十年將未來(lái)十年將會(huì)產(chǎn)生頭大小、具有超過(guò)一億次運(yùn)算能力會(huì)產(chǎn)生頭大小、具有超過(guò)一億次運(yùn)算能力的嵌入式智能芯片的嵌入式智能芯片”, ,將為我們提供無(wú)限的將為我們提供無(wú)限的創(chuàng)造空間。創(chuàng)造空間。實(shí)際應(yīng)用案例簡(jiǎn)介太陽(yáng)能自平衡尾油梁太陽(yáng)能自平衡尾油梁案例背景案例背景 英東采油廠抽油英東采油廠抽油機(jī)機(jī)電機(jī)采用變頻器調(diào)速電機(jī)采用變頻器調(diào)速控制，控制，抽油機(jī)沖次調(diào)節(jié)抽油機(jī)沖次調(diào)節(jié)頻繁，工礦變化大，造頻繁，工礦變化大，造成抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷變成抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷變化頻繁，抽油機(jī)長(zhǎng)期處化頻繁，抽油機(jī)長(zhǎng)期處于過(guò)平衡或欠平衡狀態(tài)，于過(guò)平衡或欠平衡狀態(tài)，需要頻繁調(diào)整平衡，而需要頻繁調(diào)整平衡