嵌入式系統現狀發展

　　發展現狀

　　隨著信息化，智能化，網絡化的發展，嵌入式系統技術也將獲得廣闊的發展空間。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和因特網之后最偉大的發明。我國著名嵌入式系統專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國第11次微機學術交流會上發表的《計算機的發展與技術》一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎的計算機工業進行了科學的闡述和展望。1999年世界電子產品產值已超過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品的共同發展方向。在通信領域，數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字電視轉變，歐洲的DVB(數字電視廣播)技術已在全球大多數國家推廣。數字音頻廣播(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業發展中的作用日益重要。所有上述產品中，都離不開嵌入式系統技術。象前途無可計量的維納斯計劃生產機頂盒，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，嵌入式產品將主要是個人商用，作為個人移動的數據處理和通訊軟件。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、收發電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。

　　一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現漢字寫入、短消息語音發布，日用范圍也將日益廣闊。對于企業專用解決方案，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將發揮巨大的作用。自動控制領域，不僅可以用于ATM機，自動售貨機，工業控制等專用設備，和移動通訊設備結合、GPS、娛樂相結合，嵌入式系統同樣可以發揮巨大的作用。近期長虹推出的ADSL產品，結合網絡，控制，信息，這種智能化，網絡化將是家電發展的新趨勢。

　　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的各種配套開發包。目前低層系統和硬件平臺經過若干年的研究，已經相對比較成熟，實現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。國外商品化的嵌入式實時操作系統，已進入我國市場的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產品。我國自主開發的嵌入式系統軟件產品如科銀(CoreTek)公司的嵌入式軟件開發平臺DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系統(雖然還不夠完善)。同時由于是研究熱點，所以我們可以在網上找到各種各樣的免費資源，從各大廠商的開發文檔，到各種驅動，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，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，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，利于發揮大家的積極創造性。

　　今天嵌入式系統帶來的工業年產值已超過了1萬億美元，1997年來自美國嵌入式系統大會(Embedded System Conference)的報告指出，未來5年僅基于嵌入式計算機系統的全數字電視產品，就將在美國產生一個每年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的規模和廣度。1998年11月在美國加州舉行的嵌入式系統大會上，基于RTOS的Embedded Internet成為一個技術新熱點。在國內，“維納斯計劃”和“女鍋計劃”一度鬧得沸沸揚揚，機頂盒、信息j家電這兩年更成了IT熱點，而實際上這些都是嵌入式系統在特定環境下的一個特定應用。據調查，目前國際上已有兩百多種嵌入式操作系統，而各種各樣的開發工具、應用于嵌入式開發的儀器設備更是不可勝數。在國內，雖然嵌入式應用、開發很廣，但該領域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數人員在從事這方面工作。由此可見，嵌入式系統技術發展的空間真是無比廣大。

　　發展趨勢

　　信息時代，數字時代使得嵌入式產品獲得了巨大的發展契機，為嵌入式市場展現了美好的前景，同時也對嵌入式生產廠商提出了新的挑戰，從中我們可以看出未來嵌入式系統的幾大發展趨勢：

　　1.嵌入式開發是一項系統工程，因此要求嵌入式系統廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統本身，同時還需要提供強大的硬件開發工具和軟件包支持。

　　目前很多廠商已經充分考慮到這一點，在主推系統的同時，將開發環境也作為重點推廣。比如三星在推廣Arm7，Arm9芯片的同時還提供開發板和板級支持包(BSP)，而WindowCE在主推系統時也提供Embedded VC++作為開發工具，還有Vxworks的Tonado開發環境，DeltaOS的Limda編譯環境等等都是這一趨勢的典型體現。當然，這也是市場競爭的結果。

　　2.網絡化、信息化的要求隨著因特網技術的成熟、帶寬的提高日益提高，使得以往單一功能的設備如電話、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一，結構更加復雜。

　　這就要求芯片設計廠商在芯片上集成更多的功能，為了滿足應用功能的升級，設計師們一方面采用更強大的嵌入式處理器如32位、64位RISC芯片或信號處理器DSP增強處理能力，同時增加功能接口，如USB，擴展總線類型，如CAN BUS，加強對多媒體、圖形等的處理，逐步實施片上系統(SOC)的概念。軟件方面采用實時多任務編程技術和交叉開發工具技術來控制功能復雜性，簡化應用程序設計、保障軟件質量和縮短開發周期。如HP

　　3.網絡互聯成為必然趨勢。

　　未來的嵌入式設備為了適應網絡發展的要求，必然要求硬件上提供各種網絡通信接口。傳統的單片機對于網絡支持不足，而新一代的嵌入式處理器已經開始內嵌網絡接口，除了支持TCP/IP協議，還有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一種或者幾種，同時也需要提供相應的通信組網協議軟件和物理層驅動軟件。軟件方面系統系統內核支持網絡模塊，甚至可以在設備上嵌入Web瀏覽器，真正實現隨時隨地用各種設備上網。

　　4.精簡系統內核、算法，降低功耗和軟硬件成本。

　　未來的嵌入式產品是軟硬件緊密結合的設備，為了減低功耗和成本，需要設計者盡量精簡系統內核，只保留和系統功能緊密相關的軟硬件，利用最低的資源實現最適當的功能，這就要求設計者選用最佳的編程模型和不斷改進算法，優化編譯器性能。因此，既要軟件人員有豐富的硬件知識，又需要發展先進嵌入式軟件技術，如Java、Web和WAP等。

　　5.提供友好的多媒體人機界面

　　嵌入式設備能與用戶親密接觸，最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶界面。圖像界面，靈活的控制方式，使得人們感覺嵌入式設備就象是一個熟悉的老朋友。這方面的要求使得嵌入式軟件設計者要在圖形界面，多媒體技術上痛下苦功。手寫文字輸入、語音撥號上網、收發電子郵件以及彩色圖形、圖像都會使使用者獲得自由的感受。一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現漢字寫入、短消息語音發布，但一般的嵌入式設備距離這個要求還有很長的路要走。

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