PCB不可不知的幾個基本問題

PCB不可不知的幾個基本問題這幾個問題在eetchina上發(fā)過帖，那里有個大俠講得比較詳細了，不過由于基礎弱，有些地方還是不太理解。發(fā)在這，想看看這里的各位朋友有什么看法，尤其是希望雷震子這樣的大俠能指點一下，使我等初學者少走彎路，謝謝。

1.電阻電容的封裝形式如何選擇，有沒有什么原則?比如,同樣是104的電容有0603、0805的封裝，同樣是10uF電容有3216，0805,3528等封裝形式，選擇哪種封裝形式比較合適呢?

我看到的電路里常用電阻電容封裝：

電容：

0.01uF可能的封裝有0603、0805

10uF的封裝有3216、3528、0805

100uF的有7343

320pF封裝：0603或0805

電阻：

4.7K、10k、330、33既有0603又有0805封裝

請問怎么選擇這些封裝?

2.有時候兩個芯片的引腳(如芯片A的引腳1,芯片B的引腳2)可以直接相連，有時候引腳之間(如A-1和B-2)之間卻要加上一片電阻，如22歐，請問這是為什么?這個電阻有什么作用?電阻阻值如何選擇?

3.藕合電容如何布置？有什么原則？是不是每個電源引腳布置一片0.1uf？有時候看到0.1uf和10uf聯(lián)合起來使用，為什么?

4.所謂5Vttl器件、5Vcmos器件是指什么意思?是不是說該器件電源接上5V，其引腳輸出或輸入電平就是5Vttl或者5vcmos?

5.板子上要做兩個串口，可不可以只用一塊MAX232芯片?如果可以，用哪個型號的芯片?MAX3232C、MAX3232E還是MAX3232CSE?或者說這幾個芯片哪個都可以

6.看PDIUSBD12芯片手冊，見到兩個概念，不清楚：單地址/數(shù)據(jù)總線配置、多路地址/數(shù)據(jù)總線配置,請問這兩者有什么區(qū)別

7.protel99中，電源和地的網(wǎng)絡標號是不是肯定是全局的(即使我使用層次電路原理圖繪圖模式3:電路端口全局，網(wǎng)絡標號局部)

8.晶振起振電路電容好像一般為22pF，這是不是經(jīng)驗值，像上下拉電阻取值一般為4.7k~10K

9.usb插座電路，有一個電容:0.01uF/2KV，有這么高的耐壓電壓電容嗎？為什么在這里需要使用這么高的耐壓電容

10.DB9插座究竟是2發(fā)送，3接收還是3接收2發(fā)送，或者是由自己定義，無所謂

12.何謂扇入、扇出、扇入系數(shù)及扇出系數(shù)

13."高速的差分信號線具有速率高，好布線，信號完整性好等特點"，請問何謂高速差分信號線?

14.protel99se中，布線時，信號線、地線、電源線線寬一般是多少？有什么原則需要注意?

15.TTL電路和cmos電路有什么區(qū)別？什么時候使用TTL系列？什么時候使用cmos器件?

一些回答：

1.電阻電容的封裝形式如何選擇，有沒有什么原則?比如,同樣是104的電容有0603、0805的封裝，同樣是10uF電容有3216，0805,3528等封裝形式，選擇哪種封裝形式比較合適呢?

我看到的電路里常用電阻電容封裝：

電容：

0.01uF可能的封裝有0603、0805

10uF的封裝有3216、3528、0805

100uF的有7343

320pF封裝：0603或0805

電阻：

4.7K、10k、330、33既有0603又有0805封裝

請問怎么選擇這些封裝?

答：選擇合適的封裝第一要看你的PCB空間，是不是可以放下這個器件。一般來說，封裝大的器件會比較便宜，小封裝的器件因為加工進度要高一點，有可能會貴一點，然后封裝大的電容耐壓值會比封裝小的同容量電容耐壓值高，這些都是要根據(jù)你實際的需要來選擇的，另外，小封裝的元器件對貼裝要求會高一點，比如SMT機器的精度。如手機里面的電路板，因為空間有限，工作電壓低，就可以選用0402的電阻和電容，而大容量的鉭電容就多為3216等等大的封裝

2.有時候兩個芯片的引腳(如芯片A的引腳1,芯片B的引腳2)可以直接相連，有時候引腳之間(如A-1和B-2)之間卻要加上一片電阻，如22歐，請問這是為什么?這個電阻有什么作用?電阻阻值如何選擇?

答：這個電阻一般是串電阻，拿來做阻抗匹配的，當然也可以做降壓用，用于3.3VI/O連接2.5VI/O類似的應用上面。阻值的選擇要認真看Datasheet，來計算

3.藕合電容如何布置？有什么原則？是不是每個電源引腳布置一片0.1uf？有時候看到0.1uf和10uf聯(lián)合起來使用，為什么?

答：電容靠近電源腳，這個問題可以參見/bbs/DetailTopic_new.asp?topicid=3961&ForumID=5

補充一點看法：

在兩個芯片的引腳之間串連一個電阻，一般都是在高速數(shù)字電路中，為了避免信號產(chǎn)生振鈴（即信號的上升或下降沿附近的跳動）。原理是該電阻消耗了振鈴功率，也可以認為它降低了傳輸線路的Q值。

通常在數(shù)字電路設計中要真正做到阻抗匹配是比較困難的，原因有二：1、實際的印制板上連線的阻抗受到面積等設計方面的限制；2、數(shù)字電路的輸入阻抗和輸出阻抗不象模擬電路那樣基本固定，而是一個非線性的東西。

實際設計時，我們常用22到33歐姆的電阻，實踐證明，在此范圍內(nèi)的電阻能夠較好地抑制振鈴。但是事物總是兩面的，該電阻在抑制振鈴的同時，也使得信號延時增加，所以通常只用在頻率幾兆到幾十兆赫茲的場合。頻率過低無此必要，而頻率過高則此法的延時會嚴重影響信號傳輸。另外，該電阻也往往只用在對信號完整性要求比較高的信號線上，例如讀寫線等，而對于一般的地址線和數(shù)據(jù)線，由于芯片設計總有一個穩(wěn)定時間和保持時間，所以即使有點振鈴，只要真正發(fā)生讀寫的時刻已經(jīng)在振鈴以后，就無甚大影響。

前面已經(jīng)補充了一點，再補充一點：關于接地問題。

接地是一個極其重要的問題，有時關系到設計的成敗。

首先要明確的是，所有的接地都不是理想的，在任何時候都具有分布電阻與分布電感，前者在信號頻率較低時起作用，后者則在信號頻率高時成為主要影響因素。由于上述分布參數(shù)的存在，信號在經(jīng)過地線的時候，會產(chǎn)生壓降以及磁場。若這些壓降或磁場（以及由該磁場引起的感應電壓）耦合到其它電路的輸入，就可能會被放大（模擬電路中）或影響信號完整性（數(shù)字電路中）。所以，一般要求在設計時就考慮這些影響，有一個大致的原則如下：

1、在頻率較低的電路中（尤其是模擬電路或模數(shù)混合電路中的模擬部分），采用單點接地，即各級放大器的地線（包括電源線）分別接到電源輸出端，成為星形連接，并且在這個星的節(jié)點上接一個大電容。這樣做的目的是避免信號在地線上的壓降耦合到其他放大器中。

2、在模擬電路中（尤其是小信號電路）要避免出現(xiàn)地線環(huán)，因為環(huán)狀的地線會產(chǎn)生感應電流，此電流造成的感應電勢是許多干擾信號的來源。

3、如果是單純的數(shù)字電路（包括模數(shù)混合電路中的數(shù)字部分）且信號頻率不高（一般不超過10兆），可以共用一組電源與地線，但是必須注意每個芯片的退耦電容必須靠近芯片的電源與地引腳。

4、在高速的數(shù)字電路（例如幾十兆的信號頻率）中，必須采取大面積接地，即采用4層以上的印制板，其中有一個單獨的接地層。這樣做的目的是給信號提供一個最短的返回路徑。由于高速數(shù)字信號具有很高的諧波分量，所以此時地線與信號線之間構(gòu)成的回路電感成為主要影響因素，信號的實際返回路徑是緊貼在信號線下面的，這樣構(gòu)成的回路面積最?。◤亩姼凶钚。?。大面積接地提供了這樣的返回路徑的可能性，而采用其他的接地方式均無法提供此返回路徑。需要注意的是，要避免由于過孔或其他器件在接地平面上造成的絕緣區(qū)將信號的返回路徑割斷（地槽），若出現(xiàn)這種情況，情況會變得十分糟糕。

5、高頻模擬電路，也要采取大面積接地。但是由于此時的信號線要考慮阻抗匹配問題，所以情況更復雜一些，在這里就不展開了。

以上是個人多年實踐中成功的經(jīng)驗與失敗的教訓，希望對你有所幫助?；趩纹瑱C的低成本遠程監(jiān)控系統(tǒng)【摘要】簡述了基于單片機的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計思想，重點介紹了有線／無線數(shù)據(jù)通信的電路設計，最后就如何提高系統(tǒng)可靠性等技術問題進行了說明。

關鍵詞：單片機，調(diào)制解調(diào)器，可靠性

1引言

隨著信息技術的不斷發(fā)展，對特定分散測控對象實現(xiàn)遠程監(jiān)控的應用需求正日益廣泛。以單片機為核心設計的低成本遠程監(jiān)控系統(tǒng)可廣泛應用于野外作業(yè)、企業(yè)生產(chǎn)及軍事裝備的指揮控制中，能夠充分體現(xiàn)出組網(wǎng)靈活、高可靠性與可維護性以及令人滿意的性能價格比。

2系統(tǒng)總體方案簡介

系統(tǒng)由一個主站、若干個機動從站構(gòu)成。主站負責自動化轉(zhuǎn)臺及傳感器的數(shù)據(jù)采集、控制命令及狀態(tài)信息的上傳下達。從站位于固定機房、無人值守間及野外作業(yè)站等地方，負責接收檢測傳感器的指示數(shù)據(jù)、進行Karlman濾波后的生產(chǎn)工藝方程解算、相關顯控處理等。主站與從站之間實現(xiàn)點與點之間的碼分多址通信，可以實現(xiàn)有線數(shù)據(jù)通信（15km），以及在V／UHF電臺支持下的無線分時復用數(shù)／話一體通信（25km）。

系統(tǒng)工作原理簡圖如圖1所示，電路功能主要有：

·主站、從站均采用雙CPU（80C196、8031）擴展STD總線結(jié)構(gòu)，即除STD的56芯標準插件之外，自定義了60芯的專用系統(tǒng)信號。0C000H－0C3FFH分配給雙口RAM（IDT7130），以便與數(shù)據(jù)通信板的8031進行透明的數(shù)據(jù)交換。非全地址譯碼I／O空間，采用了在線可編程芯片ISP2031，便于調(diào)試。

·付站顯控電路。以MC6847作為顯控主芯片，顯存占用80C196地址空間的0A000－0C000H，外接工業(yè)級CRT，顯示分辨率為256×192。根據(jù)在微機上獲取的漢字字模，自建專用12×12非標準漢字庫。鍵盤控制的主芯片為8279，在應用軟件的支持下，可以獲得類似于工控機的表頁或圖示式監(jiān)控效果。

·各類I／O板，接收來自擴展STD總線的信號，完成數(shù)據(jù)、地址與控制信號的隔離驅(qū)動，為了防止設備間的互相干擾，在這類電路板上，廣泛采用了MC1413支持下的繼電器隔離、光電隔離，以及變壓線圈隔離等措施，以保證系統(tǒng)工作的可靠性。

·智能接口板，主要以3片MC6821控制芯片為核心，形成48路可以任意位定義的信號（如瞬時IO方向，信號持續(xù)時間等），與模擬器進行數(shù)據(jù)通信，該電路板可以模擬給出展寬后的復雜總線時序驅(qū)動信號。

·轉(zhuǎn)臺方位轉(zhuǎn)換電路。以分立元器件電路得出同步傳輸機的模擬方位信號，經(jīng)過粗、精信號的分化，形成直流電平，再由CPU控制多路開關切換，以后由80C196內(nèi)置的AD變換電路求出方位數(shù)據(jù)。其他傳感器轉(zhuǎn)換電路，在識別同步脈沖后，直接由高性能計數(shù)器計數(shù)，并產(chǎn)生外部中斷信號，交CPU處理。

3有線／無線數(shù)據(jù)通信的軟硬件設計

單片機串行口，只能解決近距離的通信，對中、遠距離通訊則無能為力。當各點之間距離超過1km或更遠時，就需要采用調(diào)制解調(diào)技術來解決，參見圖2。

3．1有線數(shù)據(jù)通信

采用電話線作通信介質(zhì)在主、從站都經(jīng)過有線數(shù)字調(diào)制解調(diào)器（簡稱Modem）形成FSK調(diào)制信號。

在本方案中采用TCM3105，它是TI公司生產(chǎn)的單片CMOS工藝的Modem，符合CCITTV．23建議和BELL202標準，內(nèi)含基本的調(diào)制解調(diào)、定時、載波檢測，以及群延時均衡等，可工作于全雙工或半雙工方式。其RD及TD腳可以和單片機的串行口RXD、TXD直接相接，RDR1、RDR2外接至8031的P1口以設定波特率（1200、600bps）。RXB腳用于接受信號偏壓調(diào)整，在片內(nèi)調(diào)整最后一級比較器的門限電平。CDL腳作載波檢測電平設定，所以應精確調(diào)整電位器W1、W2以保證良好的收發(fā)性能。這里的CLK腳僅作觀測用，一般不接。

調(diào)制信號輸入RC、輸出腳TC經(jīng)過兩級運放及1:1變壓線圈隔離后至外部電纜接插件。

3．2無線數(shù)、話一體通信

無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞑ソ橘|(zhì)是電磁波，很適合復雜地形或機動設備等應用場合，并且能和話音分時復用一部電臺，其優(yōu)點不言而喻。無論是數(shù)據(jù)還是話音，V／UHF電臺本質(zhì)上傳輸?shù)亩际堑皖l基帶信號。MSM6927是***OKI公司生產(chǎn)的一種單片集成、采用FSK調(diào)制的Modem，符合ITU－TV．23通信協(xié)議，與8031微處理器以及射頻電路一起可以進行無線鏈路數(shù)據(jù)報的雙向可靠傳輸。

圖2中的發(fā)送RD和XD是收發(fā)數(shù)據(jù)腳，為了與有線Modem復用8031的串行口，還應將這二者和TCM3105的RD、TD腳通過多路開關54LS157轉(zhuǎn)接至8031的RXD、TXD，這一點圖中沒有繪出。／CD2腳表示是否接收到載波信號，低電平有效，可接至指示燈。調(diào)制信號輸入AIN、輸出腳AO經(jīng)過運放處理及低通濾波后饋送到電臺。

3．3通信軟件設計

通信采取由主機首先發(fā)起廣播呼叫，檢查各從機是否就緒，再將缺席者從以后的輪詢隊列中刪除的方法。由于未采用復雜的TCP協(xié)議，所以主呼與應答必須事先確定好規(guī)則，這樣可以避免多個現(xiàn)場節(jié)點同時呼叫而出現(xiàn)通信阻塞。數(shù)據(jù)幀定義為：

主呼方呼叫后無應答，給出超時標志后即脫離。分機收到數(shù)據(jù)包后如發(fā)現(xiàn)地址與本機符合則接受，有錯則視信息的重要與否，要求重發(fā)或干脆丟棄。調(diào)試時可與微機進行仿真通信，評估控制關系及數(shù)據(jù)響應率，以減小研發(fā)工作量。

4改善可靠性的措施

·適當?shù)娜哂嘣O計有助于軍用系統(tǒng)的可靠性。如本系統(tǒng)的有線／無線通信，CRT與LET復合顯示，以及備用通道的控制等，都起到了良好的效果。

·抗雷擊措施在野外作業(yè)時應當加強。本系統(tǒng)曾遭雷擊而重度受損，后追加了防雷保護器，包括有線數(shù)據(jù)通信電纜串接的防雷保護器、電源防雷保護器等，系統(tǒng)經(jīng)受住了惡劣氣候的考驗。

·防止鍵盤死鎖的一種特殊辦法。鍵盤死鎖是工業(yè)控制系統(tǒng)甚至家用電腦的常見故障，但對于實時性要求比較高的軍用系統(tǒng)，則要堅決杜絕這一現(xiàn)象。本系統(tǒng)曾遇到由于8279的RST上出現(xiàn)小毛刺，而使8279異常復位，從而導致鍵盤死鎖的現(xiàn)象。因此，在定時器子程序內(nèi)追加了8279初始化代碼，即，每隔10ms定時給8279初始化一次，以后再未出現(xiàn)鍵盤死鎖現(xiàn)象。

·算法設計優(yōu)化也可提高系統(tǒng)的可使用性。如AD采樣后的“野值”剔除處理、Karlman濾波，以及數(shù)據(jù)通信的糾錯編碼等，本系統(tǒng)采用了海明（Hamming）編碼校驗與代碼和相結(jié)合的方法進行檢錯與糾錯。

5結(jié)束語

采用上述思路設計的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，已批量生產(chǎn)并裝備部隊。經(jīng)使用證明其啟動快捷、組網(wǎng)靈活、運行可靠，取得了良好的效益。幾種常用無線收發(fā)芯片性能比較表幾種常用無線收發(fā)芯片性能比較表

Brand

nRF401

Nordic

RF2915RFMD

BC418Bluechip

XC1201Xemics

CC400ChipCon

工作電壓

2.7—5.25V

2.4—5.0V

2.5---3.4V

2.4—5.5V

2.7---3.3V

數(shù)據(jù)可否直接接單片機串口使用

可以直接接單片機串口使用，數(shù)據(jù)無需曼徹斯特編碼，可直接傳輸串口數(shù)據(jù)，效率高

不能直接接單片機串口使用，數(shù)據(jù)需要進行曼徹斯特編碼，效率低（實際速率為標稱的1/3）

不能直接接單片機串口使用，數(shù)據(jù)需要進行曼徹斯特編碼，效率低（實際速率為標稱的1/3）

不能直接接單片機串口使用，數(shù)據(jù)需要進行曼徹斯特編碼，效率低（實際速率為標稱的1/3）

不能直接接單片機串口使用，數(shù)據(jù)需要進行曼徹斯特編碼，效率低（實際速率為標稱的1/3）

發(fā)射電流@5dBmoutput

9mA

17mA

45mA

10mA

91mA

接收電流433MHz

11mA

6.8mA+ext.PLL&3ext.filters

maximum8mA

7.5mA

40mA

最大輸出功率

+10dBm

+5dBm

+12dBm

-5dBm

+14dBm

速率

20Kbps

9.6Kbps

<128Kbps（外部調(diào)制）2.4Kbps（內(nèi)部調(diào)制）

64Kbps

9.6Kbps

需要外接天線的數(shù)量（分別為收發(fā)用）

1

1

2*

2*

1

封裝

SSOP20

LQFP32

TQFP44

TQFP32

SSOP28

外圍元件數(shù)量

約10個

約50個

>50個

兩根天線時約20個一根天線時約35個

>25個

由于無線收發(fā)芯片的種類和數(shù)量比較多，如何在你的設計中選擇你所需要的芯片是非常關鍵的，正確的選擇可以使你少走彎路，降低成本，更快地將你的產(chǎn)品推向市場。下面幾點有助于你選擇你所需要的產(chǎn)品：1、收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)傳輸是否需要進行曼徹斯特編碼？

采用曼徹斯特編碼的芯片，在編程上會需要較高的技巧和經(jīng)驗，需要更多的內(nèi)存和程序容量，并且曼徹斯特編碼大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，一般僅能達到標稱速率的1/3。

而采用串口傳輸?shù)男酒ㄈ鏽RF401），應用及編程非常簡單，傳送的效率很高，標稱速率就是實際速率，因為串口對大家來說是再熟悉不過的了，編程也很方便。2、收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量

芯片外圍元件的數(shù)量的直接決定你的產(chǎn)品的成本，因此應該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。有些芯片似乎比較便宜，可是外圍元件使用很多昂貴的元件如變?nèi)莨芤约奥暠頌V波器等；有些芯片收發(fā)分別需要兩根天線，會大大加大成本。這方面nRF401做得很好，外圍元件僅10個左右，無需聲表濾波器、變?nèi)莨艿劝嘿F的元件，只需要便宜且易于獲得的4MHz晶體，收發(fā)天線合一。3、功耗

大多數(shù)無線收發(fā)芯片是應用在便攜式產(chǎn)品上的，因此功耗也非常重要，應該根據(jù)需要選擇綜合功耗較小的產(chǎn)品.4、發(fā)射功率

在同等條件下，為了保證有效和可靠的通信，應該選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。但是也應該注意，有些產(chǎn)品號稱的發(fā)射功率雖然較高，但是由于其外圍元件多，調(diào)試復雜，往往實際的發(fā)射功率遠遠達不到標稱值。5、收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)

較少的管腳以及較小的封裝，有利于減少PCB面積降低成本，適合便攜式產(chǎn)品的設計，也有利于開發(fā)和生產(chǎn)。nRF401僅20腳，是管腳數(shù)和體積最小的。自制51/avr單片機USBISP下載線（硬件部分）技術分類：嵌入式系統(tǒng)

|2008-11-10

作者：borlittle:EDNChinaEDN博客精華文章

作者：borlittle如今呢是使用筆記本的人越來越多了，可是呢買了筆記本對于學習很多\o"單片機"單片機比如說51或者\o"avr"avr就不方便了。因為大多數(shù)電腦都不帶串并口了。但是呢新出的筆記本上的\o"USB"USB接口是足夠用的。因而都想用USB轉(zhuǎn)了串口或者并口就能方便單片機學習開發(fā)時的\o"ISP"ISP編程或者JTAG仿真了。其實很多單片機開發(fā)商和銷售商都早就有了USBisp的配套軟件和硬件了的，只不過都比較昂貴，而且技術資料多是保密的，對于自己小本學習單片機的人而言不免都希望能與價廉物美的USBISP燒寫器，而且也多想自己動手做一個了。網(wǎng)上公開的比較流行的支持51和AVR的燒寫器是用ATMEL公司的MAGE8單片機做的，其機理也就是通過軟件編程的方式將USB接口信號轉(zhuǎn)換為并口信號以實現(xiàn)ISP的。其原理圖如下圖：點擊看原圖使用的是個名叫PROGISP的軟件，我收集了制作的相關資料在壓縮包中/upload/2008/11/11/bf1d3595-924d-493f-9893-e595913476bb.rar，有興趣的朋友可以看看或者嘗試一下。但是呢我在這里主要并不是向大家介紹這個MAGE8做的USBISP\o"下載線"下載線，因為它的編程軟件很強大但是配置太靈活了，對于初學者，很容易配錯相關設置，比如AVR的融絲位，弄不好可能將你的AVR單片機鎖死了。而且燒入MAGE8的固件有可能不支持51或AVR，找固件比較麻煩。我要向大家推薦的另一種方案是用專門的USB轉(zhuǎn)串口的USB芯片。利用它制作一個USBISP下載線，而且支持51和AVR系列的單片機，功能算比較強的，電路也并不比MAGE8做的USBISP下載線難多少，只需要在主芯片外接晶振和幾個電容電阻就是了。這個方案就是利用我們國產(chǎn)的南京沁恒公司的CH341A芯片將USB轉(zhuǎn)為并口直接實現(xiàn)ISP編程。電路圖如下圖：[修改]姓

名：許廣利性

別：男出生年月：1984-01-06學

歷：大專專

業(yè)：機械設計制造及其自動化目前狀態(tài)：在職證件類型：身份證證件號碼

口：河南省商丘現(xiàn)居住地：江蘇省蘇州市區(qū)健康狀況：良好婚育狀況：單身工作年限：二年以上計算機能力：熟練擅長外語1：英語良好擅長外語2：良好手機號碼/p>

固定電話/p>

電子郵件：flczgli@163.com

職業(yè)概況/求職意向現(xiàn)從事行業(yè)：機械/機電現(xiàn)從事職業(yè)：單片機/底層開發(fā)現(xiàn)工作地點:蘇州市區(qū)目前薪水:1500-1999元/月求職狀態(tài):有好的工作才會考慮工作性質(zhì):全職意向行業(yè)一:機械/機電意向行業(yè)二:IT服務/網(wǎng)絡/電信/通訊意向職位一:單片機/底層開發(fā)意向職位二:自動控制期望工作地點一:期望薪水:面議

工作經(jīng)驗[修改]2008/07-至今:蘇州名碩電腦所屬行業(yè)：集成電路開發(fā)與設計

公司規(guī)模：5000人以上電氣工程

主管以下工作描述及業(yè)績：負責沖床（金豐）及成型注塑機（日綱、發(fā)那科、震雄、東芝等）、機械手(哈模、威得客等)、模溫機(百陽)等生產(chǎn)設備的保養(yǎng)及維修。后又調(diào)入專案，自行設計溫控箱，壓合機，時序控制器等小型設備為公司節(jié)約大筆成本。為近一步降低成本，利用單片機自行設計的PCB板代替PLC，設計測試中，此為下一步發(fā)展目標。2007/11-2008/07:浙江華業(yè)塑料機械有限公司所屬行業(yè)：機械/機電

公司規(guī)模：500-999CNC工程

主管以下工作描述及業(yè)績：工作中虛心學習，敢于向老師傅提出疑問，并根據(jù)所學專業(yè)知識，結(jié)合CNC加工的特點，兩次改進加工工藝，即減少了加工工序又提高了工作效率，也提高了加工精度，受到領導的嘉獎。

教育背景[修改]2005/09-2008/07黃河水利職業(yè)技術學院數(shù)控技術及應用大專所獲證書：國家新型專利詳細描述：主修課程：單片機、電工電子技術、電氣控制與PLC、傳感器與檢測技術、現(xiàn)代控制基、工程力學、高等數(shù)學、C語言程序設計、CAM/CAD、AutoCAD、機械制圖、數(shù)控機床及其應用、數(shù)控加工工藝與刀具、數(shù)控特種加工、模具設計與制造、機械設計基礎、機械制造基礎、液壓傳動、專業(yè)英語等

自我評價[修改]上進好學、知識面廣、自學能力強、動手能力強；思維慎密、銳意進取、較強的創(chuàng)新能力；善于合作、較強的團隊意識。夢想讓我們成功，夢想讓我們與眾不同！嵌入式系統(tǒng)百科名片根據(jù)IEEE（國際電機工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”（devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。目前國內(nèi)一個普遍被認同的定義是：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)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。目錄[隱藏]嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)重要概念嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的應用領域嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢HYPERLINKHYPERLINK嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)重要概念嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的應用領域嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)學習方法18常見的嵌入式操作系統(tǒng)19嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個特點：1）對實時任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。2）具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。3）可擴展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開發(fā)出滿足應用的最高性能的嵌入式微處理器。4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級。嵌入式計算機系統(tǒng)同通用型計算機系統(tǒng)相比具有以下特點：1.嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應用的嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設計的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設計趨于小型化，移動能力大大增強，跟網(wǎng)絡的耦合也越來越緊密。2.嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。3.嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力。4.嵌入式系統(tǒng)和具體應用有機地結(jié)合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場，具有較長的生命周期。5.為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。6.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的程序功能進行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。7.目前，嵌入式系統(tǒng)多用于手機等操作系統(tǒng)的開發(fā)。具有巨大的市場潛力.[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)本身是一個相對模糊的定義。目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活中的每個角落，工業(yè)、服務業(yè)、消費電子……，而恰恰由于這種范圍的擴大，使得“嵌入式系統(tǒng)”更加難于明確定義。舉個簡單例子：一個手持的mp3是否可以叫做是嵌入式系統(tǒng)呢？答案肯定是“是”。另外一個PC104的微型工業(yè)控制計算機你會認為它是嵌入式系統(tǒng)嗎？當然，也是，工業(yè)控制是嵌入式系統(tǒng)技術的一個典型應用領域。然而比較兩者，你也許會發(fā)現(xiàn)二者幾乎完全不同，除了其中都嵌入有微處理器。那是否可以說嵌入著微處理器的設備就是嵌入式系統(tǒng)？那鼠標中也有單片機，能叫嵌入式系統(tǒng)嘛？那到底什么是嵌入式系統(tǒng)？莫非嵌入式系統(tǒng)只是一個難以定義的抽象概念？１．嵌入式系統(tǒng)的歷史雖然嵌入式系統(tǒng)是近幾年才風靡起來的，但是這個概念并非新近才出現(xiàn)。從20世紀七十年代單片機的出現(xiàn)到今天各式各樣的嵌入式微處理器，微控制器的大規(guī)模應用，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)有了近30年的發(fā)展歷史。作為一個系統(tǒng)，往往是在硬件和軟件交替發(fā)展的雙螺旋的支撐下逐漸趨于穩(wěn)定和成熟，嵌入式系統(tǒng)也不例外。嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)最初是基于單片機的。70年代單片機的出現(xiàn)，使得汽車、家電、工業(yè)機器、通信裝置以及成千上萬種產(chǎn)品可以通過內(nèi)嵌電子裝置來獲得更佳的使用性能：更容易使用、更快、更便宜。這些裝置已經(jīng)初步具備了嵌入式的應用特點，但是這時的應用只是使用８位的芯片，執(zhí)行一些單線程的程序，還談不上“系統(tǒng)”的概念。提示：最早的單片機是Intel公司的8048，它出現(xiàn)在1976年。Motorola同時推出了68HC05，Zilog公司推出了Z80系列，這些早期的單片機均含有256字節(jié)的RAM、4K的ROM、4個8位并口、1個全雙工串行口、兩個16位定時器。之后在80年代初，Intel又進一步完善了8048，在它的基礎上研制成功了8051，這在單片機的歷史上是值得紀念的一頁，迄今為止，51系列的單片機仍然是最為成功的單片機芯片，在各種產(chǎn)品中有著非常廣泛的應用。從80年代早期開始，嵌入式系統(tǒng)的程序員開始用商業(yè)級的“操作系統(tǒng)”編寫嵌入式應用軟件，這使得可以獲取更短的開發(fā)周期，更低的開發(fā)資金和更高的開發(fā)效率，“嵌入式系統(tǒng)”真正出現(xiàn)了。確切點說，這個時候的操作系統(tǒng)是一個實時核，這個實時核包含了許多傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的特征，包括任務管理、任務間通訊、同步與相互排斥、中斷支持、內(nèi)存管理等功能。其中比較著名的有ReadySystem公司的VRTX、IntegratedSystemIncorporation(ISI)的PSOS和IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等。這些嵌入式操作系統(tǒng)都具有嵌入式的典型特點：它們均采用占先式的調(diào)度，響應的時間很短，任務執(zhí)行的時間可以確定；系統(tǒng)內(nèi)核很小，具有可裁剪，可擴充和可移植性，可以移植到各種處理器上；較強的實時和可靠性，適合嵌入式應用。這些嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得應用開發(fā)人員得以從小范圍的開發(fā)解放出來，同時也促使嵌入式有了更為廣闊的應用空間。90年代以后，隨著對實時性要求的提高，軟件規(guī)模不斷上升，實時核逐漸發(fā)展為實時多任務操作系統(tǒng)（RTOS），并作為一種軟件平臺逐步成為目前國際嵌入式系統(tǒng)的主流。這時候更多的公司看到了嵌入式系統(tǒng)的廣闊發(fā)展前景，開始大力發(fā)展自己的嵌入式操作系統(tǒng)。除了上面的幾家老牌公司以外，還出現(xiàn)了PalmOS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，Nucleux，以及國內(nèi)的Hopen，DeltaOs等嵌入式操作系統(tǒng)。隨著嵌入式技術的發(fā)展前景日益廣闊，相信會有更多的嵌入式操作系統(tǒng)軟件出現(xiàn)。在中國嵌入式系統(tǒng)領域，比較認同的嵌入式系統(tǒng)概念是：嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設備的控制、監(jiān)視或管理等功能。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的定義定義可從幾方面來理解嵌入式系統(tǒng)：◆嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應用的，它必須與具體應用相結(jié)合才會具有生命力、才更具有優(yōu)勢。因此可以這樣理解上述三個面向的含義，即嵌入式系統(tǒng)是與應用緊密結(jié)合的，它具有很強的專用性，必須結(jié)合實際系統(tǒng)需求進行合理的裁減利用?！羟度胧较到y(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業(yè)的具體應用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。所以，介入嵌入式系統(tǒng)行業(yè)，必須有一個正確的定位。例如Palm之所以在PDA領域占有70％以上的市場，就是因為其立足于個人電子消費品，著重發(fā)展圖形界面和多任務管理；而風河的Vxworks之所以在火星車上得以應用，則是因為其高實時性和高可靠性?！羟度胧较到y(tǒng)必須根據(jù)應用需求對軟硬件進行裁剪，滿足應用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以，如果能建立相對通用的軟硬件基礎，然后在其上開發(fā)出適應各種需要的系統(tǒng)，是一個比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個只有幾K到幾十K微內(nèi)核，需要根據(jù)實際的使用進行功能擴展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴展能夠非常順利的進行。實際上，嵌入式系統(tǒng)本身是一個外延極廣的名詞，凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起的具有嵌入式特點的控制系統(tǒng)都可以叫嵌入式系統(tǒng)，而且有時很難以給它下一個準確的定義。現(xiàn)在人們講嵌入式系統(tǒng)時，某種程度上指近些年比較熱的具有操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)，本文在進行分析和展望時，也沿用這一觀點。一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架可以分成四個部分：處理器、存儲器、輸入輸出（I/O）和軟件（由于多數(shù)嵌入式設備的應用軟件和操作系統(tǒng)都是緊密結(jié)合的，在這里我們對其不加區(qū)分，這也是嵌入式系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的最大區(qū)別）。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)重要概念嵌入式系統(tǒng)中有許多非常重要的概念：◆嵌入式處理器：嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運行的硬件單元。范圍極其廣闊，從最初的４位處理器，目前仍在大規(guī)模應用的８位單片機，到最新的受到廣泛青睞的32位，64位嵌入式CPU?！魧崟r操作系統(tǒng)（RTOS-RealTimeOperatingSystem）：嵌入式系統(tǒng)目前最主要的組成部分。根據(jù)操作系統(tǒng)的工作特性，實時是指物理進程的真實時間。實時操作系統(tǒng)具有實時性，能從硬件方面支持實時控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。其中實時性是第一要求，需要調(diào)度一切可利用的資源完成實時控制任務，其次才著眼于提高計算機系統(tǒng)的使用效率，重要特點是要滿足對時間的限制和要求。◆分時操作系統(tǒng)：對于分時操作系統(tǒng)，軟件的執(zhí)行在時間上的要求，并不嚴格，時間上的錯誤，一般不會造成災難性的后果。目前分時系統(tǒng)的強項在于多任務的管理，而實時操作系統(tǒng)的重要特點是具有系統(tǒng)的可確定性，即系統(tǒng)能對運行情況的最好和最壞等的情況能做出精確的估計?！舳嗳蝿詹僮飨到y(tǒng)：系統(tǒng)支持多任務管理和任務間的同步和通信，傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)和DOS系統(tǒng)等對多任務支持的功能很弱，而目前的Windows是典型的多任務操作系統(tǒng)。在嵌入式應用領域中，多任務是一個普遍的要求。◆實時操作系統(tǒng)中的重要概念：系統(tǒng)響應時間（Systemresponsetime）：系統(tǒng)發(fā)出處理要求到系統(tǒng)給出應答信號的時間。任務換道時間（Context-switchingtime）：任務之間切換而使用的時間。中斷延遲（Interruptlatency）：計算機接收到中斷信號到操作系統(tǒng)作出響應，并完成換道轉(zhuǎn)入中斷服務程序的時間?！魧崟r操作系統(tǒng)的工作狀態(tài)：實時系統(tǒng)中的任務有四種狀態(tài)：運行（Executing），就緒（Ready），掛起（Suspended），冬眠（Dormant）。運行：獲得CPU控制權。就緒：進入任務等待隊列，通過調(diào)度轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)。掛起：任務發(fā)生阻塞，移出任務等待隊列，等待系統(tǒng)實時事件的發(fā)生而喚醒，從而轉(zhuǎn)為就緒或運行。冬眠：任務完成或錯誤等原因被清除的任務，也可以認為是系統(tǒng)中不存在的任務。任何時刻系統(tǒng)中只能有一個任務在運行狀態(tài)，各任務按級別通過時間片分別獲得對CPU的訪問權。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的特點這些年來掀起了嵌入式系統(tǒng)應用熱潮的原因只要有幾個方面：一是芯片技術的發(fā)展，使得單個芯片具有更強的處理能力，而且使集成多種接口已經(jīng)成為可能，眾多芯片生產(chǎn)廠商已經(jīng)將注意力集中在這方面。另一方面的原因就是應用的需要，由于對產(chǎn)品可靠性、成本、更新?lián)Q代要求的提高，使得嵌入式系統(tǒng)逐漸從純硬件實現(xiàn)和使用通用計算機實現(xiàn)的應用中脫穎而出，成為近年來令人關注的焦點。從上面的定義，我們可以看出嵌入式系統(tǒng)的幾個重要特征：１．系統(tǒng)內(nèi)核小。由于嵌入式系統(tǒng)一般是應用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如Enea公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核？簡直沒有可比性。２．專用性強。嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植，即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進行修改。同時針對不同的任務，往往需要對系統(tǒng)進行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全兩個概念。３．系統(tǒng)精簡。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設計及實現(xiàn)上過于復雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。４．高實時性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。５．嵌入式軟件開發(fā)要想走向標準化，就必須使用多任務的操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行；但是為了合理地調(diào)度多任務、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real－TimeOperatingSystem）開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。６．嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。由于其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的程序功能進行修改的，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)境一般是基于通用計算機上的軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時往往有主機和目標機的概念，主機用于程序的開發(fā)，目標機作為最后的執(zhí)行機，開發(fā)時需要交替結(jié)合進行。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的分類由于嵌入式系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，所以其分類也可以從硬件和軟件進行劃分。從硬件方面來講，各式各樣的嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件中的最核心的部分，而目前世界上具有嵌入式功能特點的處理器已經(jīng)超過1000種，流行體系結(jié)構(gòu)包括MCU，MPU等30多個系列。鑒于嵌入式系統(tǒng)廣闊的發(fā)展前景，很多半導體制造商都大規(guī)模生產(chǎn)嵌入式處理器，并且公司自主設計處理器也已經(jīng)成為了未來嵌入式領域的一大趨勢，其中從單片機、DSP到FPGA有著各式各樣的品種，速度越來越快，性能越來越強，價格也越來越低。目前嵌入式處理器的尋址空間可以從64kB到16MB，處理速度最快可以達到2000MIPS，封裝從8個引腳到144個引腳不等。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個特點：1）對實時多任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。2）具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。3）可擴展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開展出滿足應用的最高性能的嵌入式微處理器。4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級。根據(jù)其現(xiàn)狀，嵌入式處理器可以分成下面幾類：◆嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，MPU）嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU演變而來的。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，當然其價格也相應較高。但與計算機處理器不同的是，在實際嵌入式應用中，只保留和嵌入式應用緊密相關的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應用的特殊要求。和工業(yè)控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等。其中Arm／StrongArm是專為手持設備開發(fā)的嵌入式微處理器，屬于中檔的價位?！羟度胧轿⒖刂破?MicrocontrollerUnit,MCU)嵌入式微控制器的典型代表是單片機，從70年代末單片機出現(xiàn)到今天，雖然已經(jīng)經(jīng)過了20多年的歷史，但這種８位的電子器件目前在嵌入式設備中仍然有著極其廣泛的應用。單片機芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。由于MCU低廉的價格，優(yōu)良的功能，所以擁有的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及MCU8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70％的市場份額。近來Atmel出產(chǎn)的Avr單片機由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性價比，勢必將推動單片機獲得更高的發(fā)展?！羟度胧紻SP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進行了特殊設計，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應用。DSP的理論算法在70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但是由于專門的DSP處理器還未出現(xiàn)，所以這種理論算法只能通過MPU等由分立元件實現(xiàn)。MPU較低的處理速度無法滿足DSP的算法要求，其應用領域僅僅局限于一些尖端的高科技領域。隨著大規(guī)模集成電路技術發(fā)展，1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。其運算速度比MPU快了幾十倍，在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應用。至80年代中期，隨著CMOS技術的進步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應運而生，其存儲容量和運算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術的基礎。到80年代后期，DSP的運算速度進一步提高，應用領域也從上述范圍擴大到了通信和計算機方面。90年代后，DSP發(fā)展到了第五代產(chǎn)品，集成度更高，使用范圍也更加廣闊。目前最為廣泛應用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應用范圍。◆嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip)SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應用領域的熱門話題之一。SOC最大的特點是成功實現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。而且SOC具有極高的綜合性，在一個硅片內(nèi)部運用VHDL等硬件描述語言，實現(xiàn)一個復雜的系統(tǒng)。用戶不需要再像傳統(tǒng)的系統(tǒng)設計一樣，繪制龐大復雜的電路板，一點點的連接焊制，只需要使用精確的語言，綜合時序設計直接在器件庫中調(diào)用各種通用處理器的標準，然后通過仿真之后就可以直接交付芯片廠商進行生產(chǎn)。由于絕大部分系統(tǒng)構(gòu)件都是在系統(tǒng)內(nèi)部，整個系統(tǒng)就特別簡潔，不僅減小了系統(tǒng)的體積和功耗，而且提高了系統(tǒng)的可靠性，提高了設計生產(chǎn)效率。由于SOC往往是專用的，所以大部分都不為用戶所知，比較典型的SOC產(chǎn)品是Philips的SmartXA。少數(shù)通用系列如Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola聯(lián)合研制的Neuron芯片等。預計不久的將來，一些大的芯片公司將通過推出成熟的、能占領多數(shù)市場的SOC芯片，一舉擊退競爭者。SOC芯片也將在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡及系統(tǒng)邏輯等應用領域中發(fā)揮重要作用。從軟件方面劃分，主要可以依據(jù)操作系統(tǒng)的類型。目前嵌入式系統(tǒng)的軟件主要有兩大類：實時系統(tǒng)和分時系統(tǒng)。其中實時系統(tǒng)又分為兩類：硬實時系統(tǒng)和軟實時系統(tǒng)。實時嵌入系統(tǒng)是為執(zhí)行特定功能而設計的，可以嚴格的按時序執(zhí)行功能。其最大的特征就是程序的執(zhí)行具有確定性。在實時系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)在指定的時間內(nèi)未能實現(xiàn)某個確定的任務，會導致系統(tǒng)的全面失敗，則系統(tǒng)被稱為硬實時系統(tǒng)。而在軟實時系統(tǒng)中，雖然響應時間同樣重要，但是超時卻不會導致致命錯誤。一個硬實時系統(tǒng)往往在硬件上需要添加專門用于時間和優(yōu)先級管理的控制芯片，而軟實時系統(tǒng)則主要在軟件方面通過編程實現(xiàn)時限的管理。比如WindowsCE就是一個多任務分時系統(tǒng)，而Ucos-II則是典型的實時操作系統(tǒng)。當然，除了上述分類之外，還有許多其他分類方法，比如從應用方面分為工業(yè)應用和消費電子等，在這里就不一一累述了。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的組成一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，如圖1-1所示，嵌入式計算機系統(tǒng)是整個嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計算機系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務。執(zhí)行裝置可以很簡單，如手機上的一個微小型的電機，當手機處于震動接收狀態(tài)時打開；也可以很復雜，如SONY智能機器狗，上面集成了多個微小型控制電機和多種傳感器，從而可以執(zhí)行各種復雜的動作和感受各種狀態(tài)信息。下面對嵌入式計算機系統(tǒng)的組成進行介紹。1）硬件層硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用設備接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一片嵌入式處理器基礎上添加電源電路、時鐘電路和存儲器電路，就構(gòu)成了一個嵌入式核心控制模塊。其中操作系統(tǒng)和應用程序都可以固化在ROM中。（1）嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器與通用CPU最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專用設計的系統(tǒng)中，它將通用CPU許多由板卡完成的任務集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設計時趨于小型化，同時還具有很高的效率和可靠性。嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)可以采用馮·諾依曼體系或哈佛體系結(jié)構(gòu)；指令系統(tǒng)可以選用精簡指令系統(tǒng)（ReducedInstructionSetComputer，RISC）和復雜指令系統(tǒng)CISC（ComplexInstructionSetComputer，CISC）。RISC計算機在通道中只包含最有用的指令，確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令，從而提高了執(zhí)行效率并使CPU硬件結(jié)構(gòu)設計變得更為簡單。嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘頻率和數(shù)據(jù)總線寬度，或集成了不同的外設和接口。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界嵌入式微處理器已經(jīng)超過1000多種，體系結(jié)構(gòu)有30多個系列，其中主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但與全球PC市場不同的是，沒有一種嵌入式微處理器可以主導市場，僅以32位的產(chǎn)品而言，就有100種以上的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器的選擇是根據(jù)具體的應用而決定的。（2）存儲器嵌入式系統(tǒng)需要存儲器來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器，其存儲結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。1>CacheCache是一種容量小、速度快的存儲器陣列它位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)。在需要進行數(shù)據(jù)讀取操作時，微處理器盡可能的從Cache中讀取數(shù)據(jù)，而不是從主存中讀取，這樣就大大改善了系統(tǒng)的性能，提高了微處理器和主存之間的數(shù)據(jù)傳輸速率。Cache的主要目標就是：減小存儲器（如主存和輔助存儲器）給微處理器內(nèi)核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快，實時性更強。在嵌入式系統(tǒng)中Cache全部集成在嵌入式微處理器內(nèi)，可分為數(shù)據(jù)Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同處理器而定。一般中高檔的嵌入式微處理器才會把Cache集成進去。2>主存主存是嵌入式微處理器能直接訪問的寄存器，用來存放系統(tǒng)和用戶的程序及數(shù)據(jù)。它可以位于微處理器的內(nèi)部或外部，其容量為256KB~1GB，根據(jù)具體的應用而定，一般片內(nèi)存儲器容量小，速度快，片外存儲器容量大。常用作主存的存儲器有：ROM類NORFlash、EPROM和PROM等。RAM類SRAM、DRAM和SDRAM等。其中NORFlash憑借其可擦寫次數(shù)多、存儲速度快、存儲容量大、價格便宜等優(yōu)點，在嵌入式領域內(nèi)得到了廣泛應用。3>輔助存儲器輔助存儲器用來存放大數(shù)據(jù)量的程序代碼或信息，它的容量大、但讀取速度與主存相比就慢的很多，用來長期保存用戶的信息。嵌入式系統(tǒng)中常用的外存有：硬盤、NANDFlash、CF卡、MMC和SD卡等。(3)通用設備接口和I/O接口嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設備接口，如A/D、D/A、I/O等，外設通過和片外其他設備的或傳感器的連接來實現(xiàn)微處理器的輸入/輸出功能。每個外設通常都只有單一的功能，它可以在芯片外也可以內(nèi)置芯片中。外設的種類很多，可從一個簡單的串行通信設備到非常復雜的802.11無線設備。目前嵌入式系統(tǒng)中常用的通用設備接口有A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口）、D/A（數(shù)/模轉(zhuǎn)換接口），I/O接口有RS-232接口（串行通信接口）、Ethernet（以太網(wǎng)接口）、USB（通用串行總線接口）、音頻接口、VGA視頻輸出接口、I2C（現(xiàn)場總線）、SPI（串行外圍設備接口）和IrDA（紅外線接口）等。2)中間層硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級支持包（BoardSupportPackage，BSP），它將系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動程序與硬件無關，上層軟件開發(fā)人員無需關心底層硬件的具體情況，根據(jù)BSP層提供的接口即可進行開發(fā)。該層一般包含相關底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設備的配置功能。BSP具有以下兩個特點。硬件相關性：因為嵌入式實時系統(tǒng)的硬件環(huán)境具有應用相關性，而作為上層軟件與硬件平臺之間的接口，BSP需要為操作系統(tǒng)提供操作和控制具體硬件的方法。操作系統(tǒng)相關性：不同的操作系統(tǒng)具有各自的軟件層次結(jié)構(gòu)，因此，不同的操作系統(tǒng)具有特定的硬件接口形式。實際上，BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：嵌入式系統(tǒng)的硬件初始化以及BSP功能，設計硬件相關的設備驅(qū)動。(1)嵌入式系統(tǒng)硬件初始化系統(tǒng)初始化過程可以分為3個主要環(huán)節(jié)，按照自底向上、從硬件到軟件的次序依次為：片級初始化、板級初始化和系統(tǒng)級初始化。片級初始化完成嵌入式微處理器的初始化，包括設置嵌入式微處理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微處理器核心工作模式和嵌入式微處理器的局部總線模式等。片級初始化把嵌入式微處理器從上電時的默認狀態(tài)逐步設置成系統(tǒng)所要求的工作狀態(tài)。這是一個純硬件的初始化過程。板級初始化完成嵌入式微處理器以外的其他硬件設備的初始化。另外，還需設置某些軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，為隨后的系統(tǒng)級初始化和應用程序的運行建立硬件和軟件環(huán)境。這是一個同時包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過程。系統(tǒng)初始化該初始化過程以軟件初始化為主，主要進行操作系統(tǒng)的初始化。BSP將對嵌入式微處理器的控制權轉(zhuǎn)交給嵌入式操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)完成余下的初始化操作，包含加載和初始化與硬件無關的設備驅(qū)動程序，建立系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)，加載并初始化其他系統(tǒng)軟件模塊，如網(wǎng)絡系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等。最后，操作系統(tǒng)創(chuàng)建應用程序環(huán)境，并將控制權交給應用程序的入口。(2)硬件相關的設備驅(qū)動程序BSP的另一個主要功能是硬件相關的設備驅(qū)動。硬件相關的設備驅(qū)動程序的初始化通常是一個從高到低的過程。盡管BSP中包含硬件相關的設備驅(qū)動程序，但是這些設備驅(qū)動程序通常不直接由BSP使用，而是在系統(tǒng)初始化過程中由BSP將他們與操作系統(tǒng)中通用的設備驅(qū)動程序關聯(lián)起來，并在隨后的應用中由通用的設備驅(qū)動程序調(diào)用，實現(xiàn)對硬件設備的操作。與硬件相關的驅(qū)動程序是BSP設計與開發(fā)中另一個非常關鍵的環(huán)節(jié)。3)系統(tǒng)軟件層系統(tǒng)軟件層由實時多任務操作系統(tǒng)（Real-timeOperationSystem，RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口（GraphicUserInterface，GUI）、網(wǎng)絡系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開發(fā)平臺。(1)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperationSystem，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要應用與工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領域。EOS負責嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達到系統(tǒng)所要求的功能。目前，已推出一些應用比較成功的EOS產(chǎn)品系列。隨著Internet技術的發(fā)展、信息家電的普及應用及EOS的微型化和專業(yè)化，EOS開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強功能方向發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。EOS是相對于一般操作系統(tǒng)而言的，它除具有了一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務調(diào)度、同步機制、中斷處理、文件處理等外，還有以下[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的應用領域嵌入式系統(tǒng)技術具有非常廣闊的應用前景，其應用領域可以包括：１．工業(yè)控制：基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在應用中，網(wǎng)絡化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控制、數(shù)字機床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設備監(jiān)測、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８位單片機。但是隨著技術的發(fā)展，32位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設備的核心，在未來幾年內(nèi)必將獲得長足的發(fā)展。２．交通管理：在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面，嵌入式系統(tǒng)技術已經(jīng)獲得了廣泛的應用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。３．信息家電：這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應用領域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡化、智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡進行遠程控制。在這些設備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。４．家庭智能管理系統(tǒng)：水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準確和更安全的性能。目前在服務領域，如遠程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。５．POS網(wǎng)絡及電子商務：公共交通無接觸智能卡(ContactlessSmartcard,CSC)發(fā)行系統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活，到時手持一卡就可以行遍天下。６．環(huán)境工程與自然：水文資料實時監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實現(xiàn)無人監(jiān)測。７．機器人：嵌入式芯片的發(fā)展將使機器人在微型化，高智能方面優(yōu)勢更加明顯，同時會大幅度降低機器人的價格，使其在工業(yè)領域和服務領域獲得更廣泛的應用。這些應用中，可以著重于在控制方面的應用。就遠程家電控制而言，除了開發(fā)出支持TCP/IP的嵌入式系統(tǒng)之外，家電產(chǎn)品控制協(xié)議也需要制訂和統(tǒng)一，這需要家電生產(chǎn)廠家來做。同樣的道理，所有基于網(wǎng)絡的遠程控制器件都需要與嵌入式系統(tǒng)之間實現(xiàn)接口，然后再由嵌入式系統(tǒng)來控制并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)控制。所以，開發(fā)和探討嵌入式系統(tǒng)有著十分重要的意義。1.3嵌入式系統(tǒng)在機電產(chǎn)品方面的應用相對于其他的領域，機電產(chǎn)品可以說是嵌入式系統(tǒng)應用最典型最廣泛的領域之一。從最初的單片機到現(xiàn)在的工控機、SOC在各種機電產(chǎn)品中均有著巨大的市場。工業(yè)設備是機電產(chǎn)品中最大的一類，在目前的工業(yè)控制設備中，工控機的使用非常廣泛，這些工控機一般采用的是工業(yè)級的處理器和各種設備，其中以X86的MPU最多。工控的要求往往較高，需要各種各樣的設備接口，除了進行實時控制，還須將設備狀態(tài)，傳感器的信息等在顯示屏上實時顯示。這些要求8位的單片機是無法滿足的，以前多數(shù)使用16位的處理器，隨著處理器快速的發(fā)展，目前32位、64位的處理器逐漸替代了16位處理器，進一步提升了系統(tǒng)性能。采用PC104總線的系統(tǒng)，體積小，穩(wěn)定可靠，受到了很多用戶的青睞。不過這些工控機采用的往往是DOS或者Windows系統(tǒng)，雖然具有嵌入式的特點，卻不能稱作純粹的嵌入式系統(tǒng)。另外在工業(yè)控制器和設備控制器方面，則是各種嵌入式處理器的天下。這些控制器往往采用16位以上的處理器，各種MCU，Arm、Mips、68K系列的處理器在控制器中占據(jù)核心地位。這些處理器上提供了豐富的接口總線資源，可以通過它們實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，通訊以及顯示（顯示一般是連接LED或者LCD）。最近飛利浦和ARM共同推出32位RISC嵌入式控制器，適用于工業(yè)控制，采用最先進的0.18微米CMOS嵌入式閃存處理技術，操作電壓可以低至1.2伏，它還能降低25%到30%的制造成本，在工業(yè)領域中對最終用戶而言是一套極具成本效益的解決方案。美國TERN工業(yè)控制器基于Am188/186ES、i386EX、NECV25、Am586(ElanSC520)，采用了SUPERTASK實時多任務內(nèi)核，可應用于便攜設備、無線控制設備、數(shù)據(jù)采集設備、工業(yè)控制與工業(yè)自動化設備以及其它需要控制處理的設備。家電行業(yè)是嵌入式應用的另一大行業(yè)，我們傳統(tǒng)的電視，電冰箱當然其中也嵌有處理器，但是這些處理器只是在控制方面應用。而現(xiàn)在只有按鈕、開關的電器顯然已經(jīng)不能滿足人們的日常需求，具有用戶界面，能遠程控制，智能管理的電器是未來的發(fā)展趨勢。據(jù)IDG發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，未來信息家電將會成長五至十倍。中國的傳統(tǒng)家電廠商向信息家電過渡時，首先面臨的挑戰(zhàn)是核心操作系統(tǒng)軟件開發(fā)工作。硬件方面，進行智能信息控制并不是很高的要求，目前絕大多數(shù)嵌入式處理器都可以滿足硬件要求，真正的難點是如何使軟件操作系統(tǒng)容量小、穩(wěn)定性高且易于開發(fā)。Linux核心可以起到很好的橋梁作用，作為一個跨平臺的操作系統(tǒng)，它可以支持二三十種CPU，而目前已有眾多家電業(yè)的芯片都開始做Linux的平臺移植工作。1999年就登錄中國的微軟“維納斯”計劃給了國人一個數(shù)字家庭的概念，引導各大家電廠商紛紛投入到這場革命中來，雖然最終未能獲得成功，卻使信息家電深入人心。如今各大廠商仍然在努力推出適用于新一代家電應用的芯片，英特爾公司已專為信息家電業(yè)研發(fā)了名為StrongARM的ARMCPU系列，這一系列CPU本身不象X86CPU需要整合不同的芯片組，它在一顆芯片中可以包括你所需要的各項功能，即硬件系統(tǒng)實現(xiàn)了SOC的概念。美商網(wǎng)虎公司已將全球最小的嵌入式操作系統(tǒng)——QUARK成功移植到StrongARM系列芯片上，這是第一次把Linux、圖形界面和一些程序進行完整移植（QUARK的內(nèi)核只有143K），它將為信息家電提供功能強大的核心操作系統(tǒng)。相信在不久的將來，數(shù)字智能家庭必將來到我們身邊。機器人技術的發(fā)展從來就是與嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起的。最早的機器人技術是50年代MIT提出的數(shù)控技術，當時使用的還遠未達到芯片水平，只是簡單的與非門邏輯電路。之后由于處理器和智能控制理論的發(fā)展緩慢從50年代到70年代初期，機器人技術一直未能獲得充分的發(fā)展。70年代中期之后，由于智能理論的發(fā)展和MCU出現(xiàn)，機器人逐漸成為研究熱點，并且獲得了長足的發(fā)展。近來由于嵌入式處理器的高度發(fā)展，機器人從硬件到軟件也呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢。例如火星車就是一個典型例子，這個價值10億美金的技術高密集移動機器人，采用的是美國風河公司的Vxworks嵌入式操作系統(tǒng)，可以在不與地球聯(lián)系的情況下自主工作。1997年美國發(fā)射的“索杰納”火星車帶有機械手，可以采集火星上的各種地況，并且通過攝像頭把火星上的圖像發(fā)回地面指揮中心。這臺火星車在火星上自主工作了3個月，充分體現(xiàn)了Vxworks系統(tǒng)的高可靠性。以索尼的機器狗為代表的智能機器寵物，可以僅僅使用8位的AVR，51單片機或者16位的DSP來控制舵機，進行圖像處理，就能制造出那些人見人愛的玩具，讓我們不能不驚嘆嵌入式處理器強大的功能。近來32位處理器，WindowsCE等32位嵌入式操作系統(tǒng)的盛行，使得操控一個機器人只需要在手持PDA上獲取遠程機器人的信息，并且通過無線通訊控制機器人的運行，與傳統(tǒng)的采用工控機相比，要輕巧便捷的多。隨著嵌入式控制器越來越微型化、功能化，微型機器人、特種機器人等也將獲得更大的發(fā)展機遇。[編輯本段]嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.4.1嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著名未來學家尼葛洛龐帝99年1月訪華時預言，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。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國第11次微機學術交流會上發(fā)表的《計算機的發(fā)展與技術》一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎的計算機工業(yè)進行了科學的闡述和展望。1999年世界電子產(chǎn)品產(chǎn)值已超過12000億美元，2000年達到13000億美元，預計2005年，銷售額將達18000億美元。進入20世紀90年代，嵌入式技術全面展開，目前已成為通信和消費類產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在通信領域，數(shù)字技術正在全面取代模擬技術。在廣播電視領域，美國已開始由模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術已在全球大多數(shù)國家推廣。數(shù)字音頻廣播（DAB）也已進入商品化試播階段。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，都離不開嵌入式系統(tǒng)技術。象前途無可計量的維納斯計劃生產(chǎn)機頂盒，核心技術就是采用32位以上芯片級的嵌入式技術。在個人領域中，嵌入式產(chǎn)品將主要是個人商用，作為個人移動的數(shù)據(jù)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。手寫文字輸入、語音撥號上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。目前一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現(xiàn)漢字寫入、短消息語音發(fā)布，日用范圍也將日益廣闊。對于企業(yè)專用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動信息采集等，這種小型手持嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮巨大的作用。自動控制領域，不僅可以用于ATM機，自動售貨機，工業(yè)控制等專用設備，和移動通訊設備結(jié)合、GPS、娛樂相結(jié)合，嵌入式系統(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長虹推出的ADSL產(chǎn)品，結(jié)合網(wǎng)絡，控制，信息，這種智能化，網(wǎng)絡化將是家電發(fā)展的新趨勢。硬件方面，不僅有各大公司的微處理器芯片，還有用于學習和研發(fā)的各種配套開發(fā)包。目前低層系統(tǒng)和硬件平臺經(jīng)過若干年的研究，已經(jīng)相對比較成熟，實現(xiàn)各種功能的芯片應有盡有。而且巨大的市場需求給我們提供了學習研發(fā)的資金和技術力量。從軟件方面講，也有相當部分的成熟軟件系統(tǒng)。國外商品化的嵌入式實時操作系統(tǒng)，已進入我國市場的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產(chǎn)品。我國自主開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品如科銀(CoreTek)公司的嵌入式軟件開發(fā)平臺DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系統(tǒng)（雖然還不夠完善）。同時由于是研究熱點，所以我們可以在網(wǎng)上找到各種各樣的免費資源，從各大廠商的開發(fā)文檔，到各種驅(qū)動，程序源代碼，甚至很多廠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)，無疑是個資源寶庫。對于軟件設計來說，不管是上手還是進一步開發(fā)，都相對來說比較容易。這就使得很多生手能夠比較快的進入研究狀態(tài)，利于發(fā)揮大家的積極創(chuàng)造性。今天嵌入式系統(tǒng)帶來的工業(yè)年產(chǎn)值已超過了1萬億美元，1997年來自美國嵌入式系統(tǒng)大會(EmbeddedSystemConference)的報告指出，未來5年僅基于嵌入式計算機系統(tǒng)的全數(shù)字電視產(chǎn)品，就將在美國產(chǎn)生一個每年1500億美元的新市場。美國汽車大王福特公司的高級經(jīng)理也曾宣稱，“福特出售的‘計算能力’已超過了IBM”，由此可以想見嵌入式計算機工業(yè)的規(guī)模和廣度。1998年11月在美國加州舉行的嵌入式系統(tǒng)大會上，基于RTOS的EmbeddedInternet成為一個技術新熱點。在國內(nèi)，“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，而實際上這些都是嵌入式系統(tǒng)在特定環(huán)境下的一個特定應用。據(jù)調(diào)查，目前國際上已有兩百多種嵌入式操作系統(tǒng)，而各種各樣的開發(fā)工具、應用于嵌入式開發(fā)的儀器設備更是不可勝數(shù)。在國內(nèi)，雖然嵌入式應用、開發(fā)很