嵌入式系统 现状和发展趋势

嵌入式系统的现状和发展趋势1.4.1 嵌入式系统的发呈现状 随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国出名将来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，45年后嵌入式智能（电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。国内出名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上刊登的计算机的发展与技术一文中，对将来以嵌入式芯片为基本的计算机工业进行了科学的论述和展望。1999年世界电子产品产值已超过1亿美元，达到13000亿美元，估计，销售额将达18000亿美元。 进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播（DAB）也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。所有上述产品中，都离不开嵌入式系统技术。象前程无可计量的维纳斯筹划生产机顶盒，核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术。在个人领域中，嵌入式产品将重要是个人商用，作为个人移动的数据解决和通讯软件。由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面，GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很大的亲和力。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已获得初步成效。 目前某些先进的PDA在显示屏幕上已实现中文写入、短消息语音发布，日用范畴也将日益广阔。对于公司专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。近期长虹推出的ADSL产品，结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。 硬件方面，不仅有各大公司的微解决器芯片，尚有用于学习和研发的多种配套开发包。目前低层系统和硬件平台通过若干年的研究，已经相对比较成熟，实现多种功能的芯片应有尽有。并且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量。 从软件方面讲，也有相称部分的成熟软件系统。国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入国内市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。国内自主开发的嵌入式系统软件产品如科银(CoreTek)公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系统（虽然还不够完善）。同步由于是研究热点，因此我们可以在网上找到多种各样的免费资源，从各大厂商的开发文档，到多种驱动，程序源代码，甚至诸多厂商还提供微解决器的样片。这对于我们从事这方面的研发，无疑是个资源宝库。对于软件设计来说，不管是上手还是进一步开发，都相对来说比较容易。这就使得诸多生手可以比较快的进入研究状态，利于发挥人们的积极发明性。 今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元，1997年来自美国嵌入式系统大会(Embedded System Conference)的报告指出，将来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生一种每年1500亿美元的新市场。美国汽车大王福特公司的高档经理也曾宣称，“福特发售的计算能力已超过了IBM”，由此可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。1998年11月在美国加州举办的嵌入式系统大会上，基于RTOS的Embedded Internet成为一种技术新热点。在国内，“维纳斯筹划”和“女锅筹划”一度闹得沸沸扬扬，机顶盒、信息加电这两年更成了IT热点，而事实上这些都是嵌入式系统在特定环境下的一种特定应用。据调查，目前国际上已有两百多种嵌入式操作系统，而多种各样的开发工具、应用于嵌入式开发的仪器设备更是不可胜数。在国内，虽然嵌入式应用、开发很广，但该领域却几乎还是空白，只有三两家公司和很少数人员在从事这方面工作。由此可见，嵌入式系统技术发展的空间真是无比广大。 1.4.2将来嵌入式系统的发展趋势 信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场呈现了美好的前景，同步也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出将来嵌入式系统的几大发展趋势： 1嵌入式开发是一项系统工程，因此规定嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统自身，同步还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。 目前诸多厂商已经充足考虑到这一点，在主推系统的同步，将开发环境也作为重点推广。例如三星在推广Arm7，Arm9芯片的同步还提供开发板和版及支持包（BSP），而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC作为开发工具，尚有Vxworks的Tonado开发环境，DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。固然，这也是市场竞争的成果。 2网络化、信息化的规定随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，构造更加复杂。 这就规定芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能，为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式解决器如32位、64位RISC芯片或信号解决器DSP增强解决能力，同步增长功能接口，如USB，扩展总线类型，如CAN BUS，加强对多媒体、图形等的解决，逐渐实行片上系统（SOC）的概念。软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。如HP 3网络互联成为必然趋势。 将来的嵌入式设备为了适应网络发展的规定，必然规定硬件上提供多种网络通信接口。老式的单片机对于网络支持局限性，而新一代的嵌入式解决器已经开始内嵌网络接口，除了支持TCPIP合同，尚有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或者几种，同步也需要提供相应的通信组网合同软件和物理层驱动软件。软件方面系统系统内核支持网络模块，甚至可以在设备上嵌入Web浏览器，真正实现随时随处用多种设备上网。 4精简系统内核、算法，减少功耗和软硬件成本。 将来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备，为了减低功耗和成本，需要设计者尽量精简系统内核，只保存和系统功能紧密有关的软硬件，运用最低的资源实现最合适的功能，这就规定设计者选用最佳的编程模型和不断改善算法，优化编译器性能。因此，既要软件人员有丰富的硬件知识，又需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。 5提供和谐的多媒体人机界面 嵌入式设备能与顾客密切接触，最重要的因素就是它能提供非常和谐的顾客界面。图像界面，灵活的控制方式，使得人们感觉嵌入式设备就象是一种熟悉的老朋友。这方面的规定使得嵌入式软件设计者要在图形界面，多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。目前某些先进的PDA在显示屏幕上已实现中文写入、短消息语音发布，但一般的嵌入式设备距离这个规定尚有很长的路要走。