嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述

嵌入式系統(tǒng)技術發(fā)展

及未來嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第1頁始于微型機時代嵌入式應用當代計算機技術兩大分支發(fā)展嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第2頁電子數(shù)字計算機誕生于1946年，在其后漫長歷史進程中，計算機一直是供養(yǎng)在特殊機房中，實現(xiàn)數(shù)值計算大型昂貴設備。直到20世紀70年代，微處理器出現(xiàn)，計算機才出現(xiàn)了歷史性改變。將微型機嵌入到一個對象體系中，實現(xiàn)對象體系智能化控制。為了區(qū)分于原有通用計算機系統(tǒng)，把嵌入到對象體系中，實現(xiàn)對象體系智能化控制計算機，稱作嵌入式計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機時代，嵌入式系統(tǒng)嵌入性本質(zhì)是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，這是了解嵌入式系統(tǒng)基本出發(fā)點。始于微型機時代嵌入式應用嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第3頁

因為嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到對象體系中，實現(xiàn)是對象智能化控制，所以，它有著與通用計算機系統(tǒng)完全不一樣技術要求與技術發(fā)展方向。

當代計算機技術兩大分支技術要求技術發(fā)展方向通用計算機系統(tǒng)嵌入式計算機系統(tǒng)高速、海量數(shù)值計算總線速度無限提升，存放容量無限擴大對象智能化控制能力與對象系統(tǒng)親密相關嵌入性能、控制能力與控制可靠性嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第4頁早期，人們勉為其難地將通用計算機系統(tǒng)進行改裝，在大型設備中實現(xiàn)嵌入式應用。然而，對于眾多對象系統(tǒng)（如家用電器、儀器儀表、工控單元……），無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，況且嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)技術發(fā)展方向完全不一樣。必須獨立地發(fā)展通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)，這就形成了當代計算機技術發(fā)展兩大分支。嵌入式計算機系統(tǒng)誕生，則標志了計算機進入了通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支并行發(fā)展時代。當代計算機技術兩大分支嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第5頁通用計算機系統(tǒng)

計算機專業(yè)領域集中精力發(fā)展通用計算機系統(tǒng)軟、硬件技術，無須兼顧嵌入式應用要求，通用微處理器快速從286、386、486到飛躍系列；操作系統(tǒng)則快速擴張計算機基于高速海量數(shù)據(jù)文件處理能力，使通用計算機系統(tǒng)進入到盡善盡美階段。當代計算機技術兩大分支通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)專業(yè)化分工發(fā)展，導致20世紀末、二十一世紀初，計算機技術飛速發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第6頁

嵌入式計算機系統(tǒng)發(fā)展目標是單芯片化。它動員了原有傳統(tǒng)電子系統(tǒng)領域廠家與專業(yè)人士，接過起源于計算機領域嵌入式系統(tǒng)，負擔起發(fā)展與普及嵌入式系統(tǒng)歷史任務，快速地將傳統(tǒng)電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化當代電子系統(tǒng)時代。當代計算機技術兩大分支嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第7頁當代計算機技術發(fā)展兩大分支意義形成了計算機發(fā)展專業(yè)化分工將發(fā)展計算機技術任務擴展到傳統(tǒng)電子系統(tǒng)領域使計算機成為進入人類社會全方面智能化時代有力工具。當代計算機技術兩大分支嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第8頁計算機技術發(fā)展階段嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第9頁

嵌入式系統(tǒng)含義及分類

嵌入式系統(tǒng)工業(yè)特點現(xiàn)實狀況嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第10頁嵌入式系統(tǒng)被定義為:

以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功效、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是將先進計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業(yè)詳細應用相結(jié)合后產(chǎn)物,這一點就決定了它必定是一個技術密集、資金密集、高度分散、不停創(chuàng)新知識集成系統(tǒng)。當前嵌入式系統(tǒng)除了部分為32位處理器外,大量存在是8位和16位嵌入式微控制器(MCU),嵌入式系統(tǒng)是計算機應用另一個形態(tài)。嵌入式系統(tǒng)含義及分類嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第11頁當前依據(jù)發(fā)展現(xiàn)實狀況,嵌入式計算機能夠分成下面幾類:

(1)嵌入式微處理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)

嵌入式微處理器基礎是通用計算機中CPU。在應用中,將微處理器裝配在專門設計電路板上,只保留和嵌入式應用相關母板功效,這么能夠大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應用特殊要求,嵌入式微處理器即使在功效上和標準微處理器基本是一樣,但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面普通都做了各種增強。嵌入式系統(tǒng)含義及分類嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第12頁(2)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)

嵌入式微控制器又稱單片機。嵌入式微控制器普通以某一個微處理器內(nèi)核為關鍵,芯片內(nèi)部集成ROM、EPROM、RAM、FlashRAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、WatchDog、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D等各種必要功效和外設。與嵌入式微處理器相比,微控制器最大特點是單片化,體積大大減小,從而使功耗和成本下降、可靠性提升。嵌入式系統(tǒng)含義及分類嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第13頁(3)嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)

嵌入式系統(tǒng)含義及分類DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進行了特殊設計,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算法正在大量進入嵌入式領域,DSP應用正從在通用單片機中以普通指令實現(xiàn)DSP功效,過渡到采取嵌入式DSP處理器。嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第14頁(4)嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip)伴隨EDI推廣和VLSI設計普及化,以及半導體工藝快速發(fā)展,在一個硅片上實現(xiàn)一個更為復雜系統(tǒng)時代已降臨,這就是SystemOnChip(SOC)。嵌入式系統(tǒng)含義及分類嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第15頁(1)嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是不可壟斷高度分散工業(yè)

從某種意義上來說,通用計算機行業(yè)技術是壟斷。嵌入式系統(tǒng)則不一樣,它是一個分散工業(yè),充滿了競爭、機遇與創(chuàng)新,沒有哪一個系列處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)特點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第16頁(2)嵌入式系統(tǒng)是面向用戶，特定產(chǎn)品和詳細應用領域嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應用,假如獨立于應用自行發(fā)展,則會失去市場；嵌入式處理器功耗、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用要求制約；嵌入式系統(tǒng)硬件和軟件都必須高效率地設計,量體裁衣、去除冗余,力爭在一樣硅片面積上實現(xiàn)更高性能；嵌入式系統(tǒng)和詳細應用有機地結(jié)合在一起,它升級換代也是和詳細產(chǎn)品同時進行,所以嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場,含有較長生命周期。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)特點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第17頁(3)嵌入式系統(tǒng)對軟件有高要求

嵌入式處理器應用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功效關鍵,對嵌入式處理器系統(tǒng)軟件和應用軟件要求也和通用計算機有所不一樣。軟件要求固態(tài)化存放。軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性系統(tǒng)軟件(OS)高實時性是基本要求多任務操作系統(tǒng)是知識集成平臺和走向工業(yè)標準化道路基礎

嵌入式系統(tǒng)工業(yè)特點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第18頁(4)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要特定開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具

通用計算機含有完善人機接口界面,在上面增加一些應用程序和開發(fā)環(huán)境即可進行對本身開發(fā)。而嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設計完成以后，用戶通常也是不能對其中程序功效進行修改,必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā),這些工具和環(huán)境是基于通用計算機上軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)特點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第19頁（5)嵌入式系統(tǒng)軟件需要RTOS開發(fā)平臺

通用計算機含有完善操作系統(tǒng)和應用程序接口(API),應用程序開發(fā)以及完成后軟件都在操作系統(tǒng)(OS)平臺上運行,但普通不是實時。嵌入式系統(tǒng)則不一樣,應用程序能夠沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行;不過為了合理地調(diào)度多任務、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和教授庫函數(shù)接口,用戶必須自行選配RTOS開發(fā)平臺,這么才能確保程序執(zhí)行實時性、可靠性,并降低開發(fā)時間,保障軟件質(zhì)量。

嵌入式系統(tǒng)工業(yè)特點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第20頁(6)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員以應用教授為主

通用計算機開發(fā)人員普通是計算機科學或計算機工程方面專業(yè)人士,而嵌入式系統(tǒng)則是要和各個不一樣行業(yè)應用相結(jié)合,要求更多計算機以外專業(yè)知識,其開發(fā)人員往往是各個應用領域教授。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)特點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第21頁嵌入式計算機技術應用已影響到我們生活方方面面,幾乎無處不在,我們移動電話、家用電器、汽車等無不有它蹤影。嵌入式技術將使日常使用設備含有智能,使它們具備學習與記憶能力,能夠按照使用者喜好及所處環(huán)境做出回答。

嵌入式控制器因其體積小、可靠性高、功效強、靈活方便等許多優(yōu)點,應用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防以及日常生活等各個領域,對各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動化進程、提升生產(chǎn)率等方面起到了極其主要推進作用。假如說推進數(shù)字革命動力最早是大型機,第二波動力是PC機,那么嵌入式技術便是推進數(shù)字革命第三波動力。嵌入式系統(tǒng)應用前景嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第22頁嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專用計算機工業(yè),其目標就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用;

通用計算機發(fā)展變?yōu)楣πщ娔X,普遍進入社會,嵌入式計算機發(fā)展目標是專用電腦,實現(xiàn)“普遍化計算”,所以能夠稱嵌入式智能芯片是組成未來世界“數(shù)字基因”。嵌入式系統(tǒng)應用前景嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第23頁嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第24頁英特爾中國研究院將主攻嵌入式方向

在4月12日英特爾信息技術峰會“技術前瞻日”上，英特爾中國研究院公布了新戰(zhàn)略，宗旨是立足中國、服務中國，致力于打造世界一流嵌入式系統(tǒng)研究院。英特爾首席技術官在會上表示，英特爾中國研究院是去年10月份從原來英特爾中國研究中心升級而來，成立后，“我們用了6個月時間來探討和確定英特爾中國研究院研究方向。討論方向包含云計算、高性能計算、汽車、醫(yī)療保健、游戲等，但經(jīng)過考查之后，我們發(fā)覺這些都有一個共同主題，就是嵌入式。為此，我們最終將‘嵌入式系統(tǒng)前沿研究’確定為英特爾中國研究院新主攻方向?！?/p>

嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第25頁

我國資深嵌入式系統(tǒng)教授—沈緒榜院士預言,“未來十年將會產(chǎn)生針頭大小、含有超出一億次運算能力嵌入式智能芯片,

將為我們提供無限創(chuàng)造空間。嵌入式微控制器或者說單片機好像是一個黑洞,

會把當今很多技術和結(jié)果吸引進來。中國應該注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)?！鼻度胧较到y(tǒng)應用前景嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第26頁

物聯(lián)網(wǎng)為人、機、物等3種對象智慧型整合網(wǎng)路，強調(diào)個別物件識別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理。物聯(lián)網(wǎng)重視感、知、行三要素，藉由資訊採集、資訊闡述、資訊處理，深入完成人與物、物與物間智慧型溝通與控制。

物聯(lián)網(wǎng)首先包括是自動識別技術，主要係以無線射頻識別(RadioFrequencyIdentification；RFID)技術為主。RFID具標籤體積小、式樣多、壽命長、安全性高等特色，其記憶體容量可達128Kbit，具可穿透式讀寫、多標籤同時讀寫、可重複讀寫等非接觸式電子標籤識別功效。物聯(lián)網(wǎng)是嵌入式應用機會與未來之一

嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第27頁嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第28頁嵌入式RFID應用普通是將RFID讀寫器(模組)包含在產(chǎn)品或系統(tǒng)中，以增加該產(chǎn)品或系統(tǒng)RFID讀寫功效，如票卡感應匣門、圖書館自動化借書柜臺、超市商品查詢機等。在物聯(lián)網(wǎng)應用上，將出現(xiàn)許多整合溫度、濕度、壓力等環(huán)境參數(shù)嵌入式RFID系統(tǒng)，如自動檢測胎壓及引擎溫度智慧型車機系統(tǒng)。將RFID標簽嵌入感測器中，可用于監(jiān)測不一樣位置物理或環(huán)境情況(如聲音、振動、移動或污染物等)。物聯(lián)網(wǎng)是嵌入式應用機會與未來之一嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第29頁嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第30頁一、數(shù)字家庭概念

比爾·蓋茨曾給我們描述過一個用IT技術構(gòu)筑“人間天堂”：每個房間都被無線智能化控制、自動依據(jù)人體調(diào)整室內(nèi)最正確溫度、語音控制房間內(nèi)全部電器，不用動手全部物品得心應手。這就是無線數(shù)字家庭未來藍圖，盡管現(xiàn)在看來是那么遙不可及，但實際上，“數(shù)字家庭”正伴伴隨無線IT技術發(fā)展向我們走來……數(shù)字家庭是嵌入式技術未來應用熱點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第31頁

二、數(shù)字家庭應用方向當前能實現(xiàn)數(shù)字家庭應用方向主要有網(wǎng)絡寬帶、新潮電子、視聽享樂、智能家居等。網(wǎng)絡寬帶。網(wǎng)絡寬帶是數(shù)字家庭網(wǎng)絡一大部分，網(wǎng)絡寬帶能夠承載多樣化互聯(lián)網(wǎng)服務，比如：網(wǎng)絡互動、網(wǎng)絡購物、網(wǎng)絡電話。視聽享樂。數(shù)字家庭生活中最為突出有家庭影院、bose類及Mini影院，家庭數(shù)字音響等。新潮電子。各種各樣數(shù)字家電產(chǎn)品，高科技含量高產(chǎn)品。如可上網(wǎng)手機、網(wǎng)絡MP3、迷你版PS2游戲機、視像眼鏡、智能洗衣機、會吹涼風鼠標、停電保鮮冰箱、汽車電器等智能家居。包含可視門鈴、智能鬧鐘、智能化背景音樂、智能化窗簾等等。它以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡通信、信息家電、設備自動化；集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務、管理為一體高效、舒適、安全、便利、環(huán)境保護居住環(huán)境。數(shù)字家庭是嵌入式技術未來應用熱點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第32頁數(shù)字家庭嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第33頁數(shù)字家庭是嵌入式技術未來應用熱點三、世界各國數(shù)字家庭發(fā)展現(xiàn)實狀況依據(jù)各個不一樣市場調(diào)查匯報，數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)面臨巨大發(fā)展前景。在世界各個國家，當前都對數(shù)字家庭和數(shù)字建設有很大投入。美國基本上實現(xiàn)了有線數(shù)字電視數(shù)字化；而日本廠商非常主動，應用于信息和家電行業(yè)，他們在標準化方面非?；钴S；韓國以政府形式，成立了"數(shù)字家庭促進委員會"，而且形成了很多應用，開發(fā)了大量游戲；在歐洲也提出了很明確數(shù)字化目標，包含法國、愛爾蘭、挪威、芬蘭在完成模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)換。數(shù)字家庭標準化用戶有一個巨大發(fā)展，國內(nèi)外這方面發(fā)展展現(xiàn)迅猛增加趨勢。嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第34頁我國數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展年，中國市場也將是數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)最具發(fā)展市場之一。怎樣取悅用戶，提供多樣數(shù)字服務？成為包含寬帶網(wǎng)絡、家庭網(wǎng)絡平臺及4C融合產(chǎn)品（個人電腦、消費電子、通信、內(nèi)容）等數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)關鍵共同目標。數(shù)字家庭市場調(diào)研顯示：僅數(shù)字電視所帶來相關設備市場發(fā)展總規(guī)模在10,000億元以上。為數(shù)字芯片、智能家居集成、軟件開發(fā)、網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡運行等方面商家?guī)砭薮笊虣C。嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第35頁數(shù)字家庭是嵌入式技術未來應用熱點四、發(fā)展中數(shù)字家庭技術

從當前眾多數(shù)字家庭技術中來看，中國數(shù)字家庭行業(yè)不一樣時期技術發(fā)展情況主要分為三種技術方案代表：基于PC架構(gòu)數(shù)字家庭技術基于單片機架構(gòu)數(shù)字家庭技術基于嵌入式架構(gòu)數(shù)字家庭技術

嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第36頁三種技術方案

簡單來說，PC架構(gòu)智能控制系統(tǒng)出現(xiàn)于中國數(shù)字家庭萌芽階段，基本上停留在向使用者展示數(shù)字家庭概念，實用性不強，屬于第一代。當前，很多中國數(shù)字家庭廠商研制基于單片機架構(gòu)智能控制系統(tǒng)在實用性、易用性和專業(yè)性方面有了很大程度上提升，屬于第二代?；谇度胧较到y(tǒng)數(shù)字家庭系統(tǒng)在國內(nèi)即使已經(jīng)出現(xiàn)，不過因為需求引導不足以及標準不統(tǒng)一，缺乏供智能家居產(chǎn)品使用和推廣普及平臺，不過伴隨嵌入式技術愈加廣泛應用，伴隨成本逐步降低，中國數(shù)字家庭最終將走向嵌入式。嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未來概述第37頁五、嵌入式技術在數(shù)字家庭應用

嵌入式技術蓬勃興起和無線技術快速發(fā)展為數(shù)字家庭行業(yè)指明了技術發(fā)展趨勢，提供了技術革新有利武器。

嵌入式技術幫助小區(qū)中數(shù)字家庭處理以下問題：防火防盜、煤氣泄漏自動報警、可視門鈴門鏡系統(tǒng)、緊急呼叫、水電煤氣自動抄送、IC卡智能車場管理、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上求醫(yī)、網(wǎng)上學校、老幼病人遠程看護、金融／郵政／交通信息查詢、視頻點播、多媒體通訊、高速Internet接入、Internet電話／電視、視頻會議、專業(yè)咨詢服務等。數(shù)字家庭是嵌入式技術未來應用熱點嵌入式系統(tǒng)技術的發(fā)展及未