自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)調(diào)研分析報(bào)告

自動(dòng)化技術(shù)調(diào)研匯報(bào)——嵌入式技術(shù)學(xué)院：信息工程和自動(dòng)化學(xué)院班級(jí)：自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：一、嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)概念嵌入式系統(tǒng)（ES）是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、語音圖象數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，甚至傳感器等優(yōu)異技術(shù)和具體應(yīng)用對(duì)象相結(jié)合后更新?lián)Q代產(chǎn)品。所以往往是技術(shù)密集、投資強(qiáng)度大、高度分散、不停創(chuàng)新知識(shí)密集型系統(tǒng)。反應(yīng)該代最新技術(shù)優(yōu)異水平。嵌入式系統(tǒng)不僅和通常PC機(jī)上應(yīng)用系統(tǒng)不一樣，就是針對(duì)不一樣具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)之間差異也很大。嵌入式系統(tǒng)通常功效單一、簡(jiǎn)單，且在兼容性方面要求不高，不過在大小，成本方面限制較多。嵌入式計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上不能算是嵌入式系統(tǒng)。它仍然是計(jì)算機(jī)一類，不過是工作條件有所不一樣而已，因?yàn)樗€保留了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。嵌入式系統(tǒng)介紹嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用舉例家庭中使用嵌入式產(chǎn)品辦公室中嵌入式產(chǎn)品勇氣號(hào)手持設(shè)備MP3、GPS手持機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PersonalDigitalAssistant，PDA）等。勇氣號(hào)汽車電子產(chǎn)品中嵌入式產(chǎn)品軍事、航空、航天領(lǐng)域中嵌入式產(chǎn)品其它領(lǐng)域，如工業(yè)控制和儀器儀表、通信、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)計(jì)算、機(jī)器人、智能玩具等?！案鐐惐葋啞碧?hào)，整個(gè)系統(tǒng)起飛重量達(dá)噸，高56米?！案鐐惐葋啞碧?hào)，整個(gè)系統(tǒng)起飛重量達(dá)噸，高56米。小鷹號(hào)小鷹號(hào)嵌入式設(shè)備無處不在，但桌面系統(tǒng)還仍然有用嵌入式設(shè)備無處不在，但桌面系統(tǒng)還仍然有用無處不在計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)和使用者比率達(dá)成和超出100:1階段無處不在計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)和使用者比率達(dá)成和超出100:1階段無處不在計(jì)算機(jī)包含通用計(jì)算機(jī)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在100:1百分比中95%以上全部是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并非通用計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)定義和組成IEEE:“Deviceusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants”.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)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功效、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)組成硬件層中間層軟件層功效層嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式硬件和軟件組成硬件以微處理器為關(guān)鍵集成存放器和系統(tǒng)專用輸入/輸出設(shè)備軟件包含：初始化代碼及驅(qū)動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等，這些軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定一體化軟件。嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)得到多個(gè)類型處理器和處理器體系結(jié)構(gòu)支持嵌入式系統(tǒng)通常極其關(guān)注成本嵌入式系統(tǒng)有實(shí)時(shí)性和可靠性要求嵌入式系統(tǒng)使用操作系統(tǒng)通常是適應(yīng)多個(gè)處理器、可剪裁、輕量型、實(shí)時(shí)可靠、可固化嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門工具和特殊方法三、嵌入式技術(shù)-技術(shù)應(yīng)用嵌入式是一個(gè)專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存放在ROM中嵌入式處理器控制板。實(shí)際上，全部帶有數(shù)字接口設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機(jī)、汽車等，全部使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)全部是是由單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。嵌入式技術(shù)多年來得到了飛速發(fā)展，不過嵌入式產(chǎn)業(yè)包含領(lǐng)域很廣泛，相互之間特點(diǎn)也相當(dāng)顯著。比如很多行業(yè)：手機(jī)、PDA、車載導(dǎo)航、工控、軍工、多媒體終端、網(wǎng)關(guān)、數(shù)字電視……手機(jī)領(lǐng)域以手機(jī)為代表移動(dòng)設(shè)備可謂是多年來發(fā)展最為迅猛嵌入式行業(yè)。甚至針對(duì)于手機(jī)軟件開發(fā)，還曾經(jīng)衍生出“泛嵌入式開發(fā)”這么新詞匯。首先，手機(jī)得到了大規(guī)模普及，其次，手機(jī)功效得到了飛速發(fā)展，3、4年前手機(jī)功效和價(jià)格和現(xiàn)在就不能同日而語。伴隨中國(guó)3G時(shí)代腳步日益臨近，能夠預(yù)料到手機(jī)領(lǐng)域軟硬件全部必將面臨一場(chǎng)更大變革。功耗、功效、帶寬、價(jià)格等全部是手機(jī)硬件領(lǐng)域熱門詞匯。從軟件技術(shù)角度來看，我認(rèn)為手機(jī)軟件操作系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)趨于標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化。手機(jī)應(yīng)用會(huì)愈加豐富，除了最基礎(chǔ)通話功效外，逐步會(huì)包含現(xiàn)在PDA、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)等功效，愈加趨向于成為個(gè)人手持終端。汽車電子領(lǐng)域伴隨汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，汽車電子多年來也有了較快發(fā)展。不過不得不認(rèn)可，現(xiàn)在中國(guó)嵌入式車載領(lǐng)域發(fā)展和國(guó)際相比差距還是比較大。電子導(dǎo)航系統(tǒng)在汽車電子中占據(jù)比重比較大，現(xiàn)在導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)外已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用。在中國(guó)多年來也已經(jīng)開始起步，能夠預(yù)料未來幾年內(nèi)會(huì)有比較快速發(fā)展。汽車電子領(lǐng)域另外一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是和汽車本身機(jī)械結(jié)合，從而能夠?qū)崿F(xiàn)故障診療定位等功效。消費(fèi)類電子產(chǎn)品消費(fèi)類電子產(chǎn)品銷量早就超出了PC若干倍。而且還在以每十二個(gè)月10%左右速度增加。消費(fèi)類電子產(chǎn)品關(guān)鍵包含便攜音頻視頻播放器、數(shù)碼相機(jī)、掌上游戲機(jī)等?，F(xiàn)在，消費(fèi)類電子產(chǎn)品已形成一定規(guī)模，而且已經(jīng)相對(duì)成熟。對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品，真正表現(xiàn)嵌入式特點(diǎn)是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上常常要考慮性價(jià)比折衷，怎樣設(shè)計(jì)出讓消費(fèi)者認(rèn)為劃算產(chǎn)品是比較關(guān)鍵。軍工航天對(duì)于大多數(shù)開發(fā)者和用戶而言，這可能全部是比較神秘一個(gè)領(lǐng)域。確實(shí)，大多數(shù)人一生全部沒有機(jī)會(huì)給F117戰(zhàn)機(jī)編寫控制程序。確實(shí)，軍工和航天領(lǐng)域是不為大眾所知領(lǐng)域，在這個(gè)領(lǐng)域里面，不管是硬件還是操作系統(tǒng)、編譯器，通常并不是市場(chǎng)上能夠見到通用設(shè)備，它們大多數(shù)全部是專用。不過并不代表這個(gè)領(lǐng)域落后，很多最優(yōu)異技術(shù)最前沿結(jié)果，往往全部會(huì)用在這個(gè)領(lǐng)域。

四、嵌入式技術(shù)-嵌入式發(fā)展前景嵌入式控制器應(yīng)用幾乎無處不在:移動(dòng)電話、家用電器、汽車……無不有它蹤影。嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功效強(qiáng)、靈活方便等很多優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國(guó)防、科研和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域,對(duì)各行各業(yè)技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動(dòng)化化進(jìn)程、提升生產(chǎn)率等方面起到了極其關(guān)鍵推進(jìn)作用。嵌入式計(jì)算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了多種通用計(jì)算機(jī),一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)外部設(shè)備中就包含了5-10個(gè)嵌入式微處理器。在制造工業(yè)、過程控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專用計(jì)算機(jī)工業(yè),其目標(biāo)就是要把一切變得更簡(jiǎn)單、更方便、更普遍、更適用;通用計(jì)算機(jī)發(fā)展變?yōu)楣πщ娔X,普遍進(jìn)入社會(huì),嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)展目標(biāo)是專用電腦,實(shí)現(xiàn)“普遍化計(jì)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”。正如中國(guó)資深嵌入式系統(tǒng)教授—沈緒榜院士預(yù)言,“未來十年將會(huì)產(chǎn)生頭大小、含有超出一億次運(yùn)算能力嵌入式智能芯片”,將為我們提供無限發(fā)明空間?？偠灾扒度胧轿⒖刂破骰蛘f單片機(jī)好象是一個(gè)黑洞,會(huì)把當(dāng)今很多技術(shù)和結(jié)果吸引進(jìn)來。中國(guó)應(yīng)該注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)”。嵌入式應(yīng)用行業(yè)舉例1.機(jī)器人伴隨嵌入式系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)普及和發(fā)展，機(jī)器人本體功效越來越趨于模塊化、智能化、微型化。同時(shí)，機(jī)器人價(jià)格也在大幅度下降，使其在軍事、工業(yè)、家庭和醫(yī)療等領(lǐng)域取得更廣泛應(yīng)用。比如，中國(guó)最近開發(fā)了一個(gè)“醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人”，其關(guān)鍵部件關(guān)鍵由CPLD和多個(gè)EMCU組成。它可將大腦脫離機(jī)器人本體并置于母環(huán)境中，采取無線通信和本體進(jìn)行交互；而服務(wù)機(jī)器人本體中小腦具體實(shí)現(xiàn)接收機(jī)器人大腦發(fā)出多種命令，控制機(jī)器人各個(gè)實(shí)施和感知機(jī)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體各個(gè)功效模塊之間相互協(xié)調(diào)配合功效。

2.軍事國(guó)防領(lǐng)域軍事國(guó)防一向就是嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域。20世紀(jì)70年代，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用在武器控制系統(tǒng)中，以后用于軍事指揮控制和通信系統(tǒng)?，F(xiàn)在，在多種武器控制裝置（火炮、導(dǎo)彈和智能炸彈制導(dǎo)引爆等控制裝置）、坦克、艦艇、轟炸機(jī)、陸?？斩喾N軍用電子裝備、雷達(dá)、電子對(duì)抗裝備、軍事通信裝備、野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)用多種專用設(shè)備等中，全部能夠看到嵌入式系統(tǒng)身影。使用嵌入式技術(shù)武器曾為美軍在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

3.醫(yī)療儀器嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器中應(yīng)用普及率極高。在設(shè)計(jì)過程中，依據(jù)需要對(duì)嵌入式系統(tǒng)重新編程，可避免前端流片（NRE）成本，降低和ASIC相關(guān)訂量，降低芯片數(shù)次試制巨大風(fēng)險(xiǎn)。另外，伴隨標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展或當(dāng)需求出現(xiàn)改變時(shí)，還能夠在現(xiàn)場(chǎng)更新，而且設(shè)計(jì)人員能夠反復(fù)使用公共硬件平臺(tái)，在一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，建立不一樣系統(tǒng)，支持多種功效，從而大大降低生產(chǎn)成本。使產(chǎn)品含有較長(zhǎng)生命周期，能夠保護(hù)醫(yī)療儀器不會(huì)太快過時(shí)，醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)品生命周期比較長(zhǎng)，所以這一特征很關(guān)鍵。現(xiàn)代數(shù)字醫(yī)療儀器設(shè)備不僅包含診療設(shè)備，而且還有數(shù)據(jù)存放服務(wù)器和接口軟件。嵌入式系統(tǒng)可為醫(yī)療儀器設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用提供優(yōu)異技術(shù)支持。當(dāng)今，嵌入式系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入大融合時(shí)代，其特點(diǎn)以下：通信、計(jì)算機(jī)及消費(fèi)電子產(chǎn)品（3C）融合——趨向沒有獨(dú)立3C，只有融合3C，即信息產(chǎn)品（IA）；數(shù)字模擬融合、微機(jī)電融合、電路板硅片融合及硬軟件設(shè)計(jì)融合——趨向SoC：和SiP；嵌入式整機(jī)開發(fā)工作也從傳統(tǒng)硬件為主變?yōu)檐浖橹?；猛烈市?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)進(jìn)步呼叫著新奇產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)，尤其是SoC開發(fā)平臺(tái)出現(xiàn)。伴隨嵌入式技術(shù)不停發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)將更廣泛應(yīng)用于人類生活各個(gè)方面。。。。。4.現(xiàn)代電力行業(yè)嵌入式技術(shù)在目前電力系統(tǒng)故障檢測(cè)和在線故障診療中也是得到了廣泛應(yīng)用。嵌入系統(tǒng)使用軟件C++在中國(guó)大陸程序員圈子中通常被讀做“C加加”，而西方程序員通常讀做“Cplusplus”，“CPP”。它是一個(gè)使用很廣泛計(jì)算機(jī)編程語言。C++是一個(gè)靜態(tài)數(shù)據(jù)類型檢驗(yàn)，支持多重編程范式通用程序設(shè)計(jì)語言。它支持過程化程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)抽象、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、制作圖標(biāo)等等泛型程序設(shè)計(jì)等多個(gè)程序設(shè)計(jì)風(fēng)格。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)1.以信息家電、移動(dòng)終端、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等為代表互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代嵌入式系統(tǒng)，不僅為嵌入式市場(chǎng)展現(xiàn)了美好前景，注入了新生命，同時(shí)也對(duì)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，提出新挑戰(zhàn)：——支持日趨增加功效密度——靈活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接——輕便移動(dòng)應(yīng)用——多媒體信息處理、低功耗、人機(jī)界面友好互動(dòng)——支持二次開發(fā)和動(dòng)態(tài)升級(jí)等2.形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：行業(yè)性嵌入式軟硬件平臺(tái)——嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心系統(tǒng)，不會(huì)象PC一樣只有一個(gè)平臺(tái)?！誔C成功經(jīng)驗(yàn)，形成不一樣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?！y(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)含有開放、設(shè)計(jì)技術(shù)共享、軟硬件重用、構(gòu)件兼容、維護(hù)方便和合作生產(chǎn)特點(diǎn)，是增強(qiáng)行業(yè)性產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力有效手段?！鐨W共體汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟要求以O(shè)SEK標(biāo)準(zhǔn)作為開發(fā)汽車嵌入式系統(tǒng)公用平臺(tái)和應(yīng)用編程接口3.面向應(yīng)用領(lǐng)域、高度集成、以32位嵌入式微處理器為關(guān)鍵SOC（SystemOnChip）將成為應(yīng)用主流4.SoC給系統(tǒng)帶來高性能之外更多更關(guān)鍵好處穩(wěn)定性、體積、散熱、功耗···External

MemoryExternal

MemoryCPUAddressDataCacheBus

InterfaceWriteBufferMMU/MPURRWWWW(R/W)?外設(shè)

如USB、LCD

控制器等擴(kuò)展芯片內(nèi)核（core）處理器存放器子系統(tǒng)SoC片內(nèi)外設(shè)系統(tǒng)片外設(shè)備處理器（Processor）芯片（SoC）系統(tǒng)（System）5.嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)需要強(qiáng)大開發(fā)工具和操作系統(tǒng)支持——采取實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功效復(fù)雜性，簡(jiǎn)化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期?！度胧讲僮飨到y(tǒng)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，不停采取優(yōu)異操作系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)需求向:可適應(yīng)不一樣嵌入式硬件平臺(tái)。含有可移植、可伸縮、功效強(qiáng)大、可配置、良好實(shí)時(shí)性、可靠性、高可用方向發(fā)展。RequirementAnalysisSoftwareDesignCodingRequirementAnalysisSoftwareDesignCodingTestRelease嵌入式軟件開發(fā)基礎(chǔ)過程支持多個(gè)硬件平臺(tái)覆蓋嵌入式軟件開發(fā)過程各個(gè)階段高效高度集成工具集方向發(fā)展6.嵌入式系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成為肯定趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)了大量新應(yīng)用——針對(duì)外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入系統(tǒng)必需配有通信接口，需要TCP/IP協(xié)議簇軟件支持。——針對(duì)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)要求，新一代嵌入式系統(tǒng)還需含有IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同時(shí)也需要提供對(duì)應(yīng)通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件。——為了支持網(wǎng)絡(luò)交互應(yīng)