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嵌入式系統發展趨勢

嵌入式系統發展趨勢

2007/11/8 10:27:00
一、嵌入式系統的定義
  關于嵌入式系統的定義,一般認為嵌入式系統是以應用為中心,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。典型的嵌入式系統有各種使用x86的小型嵌入式工控主板,以及使用Intel、Samsung、Motorola等專用芯片構成的小系統。
  二、嵌入式系統的特點
  嵌入式系統可以稱為后PC時代和后網絡時代的新秀。與傳統的通用計算機、數字產品相比,利用嵌入式技術的產品有其自身的特點:
  1、由于嵌入式系統采用的是微處理器,獨立的操作系統,實現相對單一的功能,所以往往不需要大量的外圍器件,因而在體積上,功耗上有其自身的優勢。
  2、嵌入式系統由于空間和各種資源相對不足,硬件和軟件都必須高效率地設計,力爭在同樣的硅片面積上實現更高的性能。
  3、嵌入式系統為了提高執行速度和系統可靠性,嵌入式系統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。
  4、為適應嵌入式分布處理結構和應用上網需求,嵌入式系統要求配備一種或多種標準的網絡通信接口。
  三、嵌入式系統的歷史與現狀
  1971年,Intel公司推出了有史以來第一顆微處理器4004,嵌入式系統的概念也隨之出現,而此時的嵌入式系統大多都不采用操作系統,它們只是為了實現某個控制功能,使用一個簡單的循環控制對外界的請求進行處理,是計算機的一種應用形式。
  以信息家電為代表的互聯網時代嵌入式產品,為嵌入式市場展現了美好前景,同時也對嵌入式系統技術,特別是軟件技術提出了新的挑戰。這主要包括:支持日益更新的功能、靈活的網絡聯接、輕便的移動應用和多媒體信息處理,此外,還需應付更加激烈的市場競爭。
  到目前為止,商業化嵌入式系統的發展主要受到用戶對嵌入式系統的功能需求、硬件資源以及嵌入式操作系統自身靈活性的制約。
  四、嵌入式系統的發展趨勢
  在市場和技術進步的雙重推動下,嵌入式系統技術未來的發展,將呈現出以下幾點趨勢:
  ●聯網成為必然趨勢
  為適應嵌入式分布處理結構和應用上網需求,面向21世紀的嵌入式系統要求配備標準的一種或多種網絡通信接口。針對外部聯網要求,嵌入式設備必須配有通信接口,相應需要TCP/IP協議簇軟件支持;由于家用電器相互關聯(如防盜報警、燈光能源控制、影視設備和信息終端交換信息)及實驗現場儀器的協調工作等要求,新一代嵌入式設備還需具備IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口,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。
  ●小尺寸、微功耗和低成本
  為滿足這種特性,要求嵌入式產品設計者相應降低處理器的性能,限制內存容量和復用接口芯片。這就相應提高了對嵌入式軟件設計技術要求。如:選用最佳的編程模型和不斷改進算法,采用Java編程模式,優化編譯器性能。因此,既要軟件人員有豐富經驗,更需要發展先進嵌入式軟件技術,如Java、Web和WAP等。
  ●提供精巧的多媒體人機界面
  嵌入式設備之所以為億萬用戶樂于接受,重要因素之一是它們與使用者之間的親和力,自然的人機交互界面,如司機操縱高度自動化的汽車主要還是通過習慣的方向盤、腳踏板和操縱桿。
  ●“無所不在的智能”(Ambient Intelligence,AmI)
  無所不在的“智能”是嵌入式系統應用的高級境界,它是指一種嵌入了多種感知和計算設備,并根據上下文識別人的身體姿態、手勢、語音等,進而判斷出人的意圖,并做出相應反映的具有適應性的數字環境,它通過智能的、用戶定制的內部互聯系統和服務制造理想的氛圍,完成理想的功能,從而有效提高人們的工作和生活質量。AmI的關鍵技術基礎是“無所不在的計算(Ubiquitous Computing)”,“無所不在的計算”指的就是,“無論何時何地,任何人需要,就可以通過某種設備訪問到所需的信息”。從計算技術的角度來看,可以認為存在一個巨大的分布式網絡,這個網絡由圍繞在用戶周圍的成千上萬個嵌入式系統互連而成,用來滿足其在信息、通訊、出行和娛樂等方面的需求。
  信息化社會的建設對嵌入式系統市場提出巨大需求,目前微處理器微控制器年產量幾億到10多億片,遠遠大于個人通用臺式計算機,嵌入式計算機必將是信息產業新的經濟增長點。
摘自:長沙建筑工程學院 劉紅論文
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