嵌入式系统技术的发展及未来ppt课件

1、嵌入式系统技术的开展 及未来.始于微型机时代的嵌入式运用现代计算机技术的两大分支开展.电子数字计算机诞生于1946年，在其后漫长的历史进程中，计算机一直是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微处置器的出现，计算机才出现了历史性的变化。将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这是了解嵌入式系统的根本出发点。 始于微型机时代的嵌入式运用. 由于嵌入式计算机系

2、统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术开展方向。 现代计算机技术的两大分支技术要求技术发展方向通用计算机系统嵌入式计算机系统高速、海量的数值计算总线速度的无限提升，存储容量的无限扩展对象的智能化控制才干与对象系统亲密相关的嵌入性能、控制才干与控制的可靠性.早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进展改装，在大型设备中实现嵌入式运用。然而，对于众多的对象系统如家用电器、仪器仪表、工控单元，无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术开展方向完全不同。必需独立地开展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就构成了现代计算机技术开

3、展的两大分支。 嵌入式计算机系统的诞生，那么标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行开展时代。现代计算机技术的两大分支.通用计算机系统 计算机专业领域集中精神开展通用计算机系统的软、硬件技术，不用兼顾嵌入式运用要求，通用微处置器迅速从286、386、486到奔腾系列；操作系统那么迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处置才干，使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。现代计算机技术的两大分支通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工开展，导致20世纪末、21世纪初，计算机技术的飞速开展。. 嵌入式计算机系统 开展目的是单芯片化。它发动了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接

4、过来源于计算机领域的嵌入式系统，承当起开展与普及嵌入式系统的历史义务，迅速地将传统的电子系统开展到智能化的现代电子系统时代。现代计算机技术的两大分支.现代计算机技术开展的两大分支的意义构成了计算机开展的专业化分工将开展计算机技术的义务扩展到传统的电子系统领域使计算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。现代计算机技术的两大分支.计算机技术开展阶段. 嵌入式系统的含义及分类 嵌入式系统工业的特点现状.嵌入式系统被定义为: 以运用为中心、以计算机技术为根底、软件硬件可裁剪、顺应运用系统对功能、可靠性、本钱、体积、功耗严厉要求的公用计算机系统。 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技

5、术和各个行业的详细运用相结合后的产物,这一点就决议了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。目前嵌入式系统除了部分为32 位处置器外,大量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ,嵌入式系统是计算机运用的另一种形状。嵌入式系统的含义及分类.目前根据开展现状,嵌入式计算机可以分成下面几类: (1) 嵌入式微处置器(Embedded Microprocessor Unit,EMPU) 嵌入式微处置器的根底是通用计算机中的CPU。在运用中,将微处置器装配在专门设计的电路板上,只保管和嵌入式运用有关的母板功能,这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式运用的

6、特殊要求,嵌入式微处置器虽然在功能上和规范微处置器根本是一样的,但在任务温度、抗电磁干扰、可靠性等方面普通都做了各种加强。 嵌入式系统的含义及分类.(2) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit , MCU) 嵌入式微控制器又称单片机。嵌入式微控制器普通以某 一种微处置器内核为中心,芯片内部集成ROM、EPROM、RAM、 Flash RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、串行口、脉宽调制输出、A/D等各种必要功能和外设。与嵌入式微处置器相比,微控制器的最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和本钱下降、可靠性提高。 嵌入式系统的含义及分类.(3) 嵌入式

7、DSP处置器( Embedded Digital SignalProcessor , EDSP) 嵌入式系统的含义及分类 DSP 处置器对系统构造和指令进展了特殊设计,使其适宜于执行DSP算法,编译效率较高,指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面,DSP算法正在大量进入嵌入式领域,DSP 运用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能,过渡到采用嵌入式DSP处置器。.(4) 嵌入式片上系统(System On Chip) 随着EDI的推行和VLSI设计的普及化,以及半导体工艺的迅速开展,在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已降临, 这就是System On Chip(SOC)

8、 。 嵌入式系统的含义及分类.(1) 嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业 从某种意义上来说,通用计算机行业的技术是垄断的。嵌入式系统那么不同,它是一个分散的工业,充溢了竞争、机遇与创新,没有哪一个系列的处置器和操作系统可以垄断全部市场。嵌入式系统工业的特点.(2)嵌入式系统是面向用户，特定产品和详细运用领域嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向运用的,假设独立于运用自行开展,那么会失去市场；嵌入式处置器的功耗、体积、本钱、可靠性、速度、处置才干、电磁兼容性等方面均遭到运用要求的制约；嵌入式系统的硬件和软件都必需高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能；嵌入式系

9、统和详细运用有机地结合在一同,它的晋级换代也是和详细产品同步进展,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。嵌入式系统工业的特点.(3) 嵌入式系统对软件有高要求 嵌入式处置器的运用软件是实现嵌入式系统功能的关键,对嵌入式处置器系统软件和运用软件的要求也和通用计算机有所不同。软件要求固态化存储。软件代码高质量、高可靠性系统软件(OS)的高实时性是根本要求多义务操作系统是知识集成的平台和走向工业规范化道路的根底 嵌入式系统工业的特点.(4) 嵌入式系统开发需求特定的开发环境和开发工具 通用计算机具有完善的人机接口界面,在上面添加一些运用程序和开发环境即可进展对本身的开发。而嵌入式系统本

10、身不具备自举开发才干,即使设计完成以后，用户通常也是不能对其中的程序功能进展修正的,必需有一套开发工具和环境才干进展开发,这些工具和环境是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。嵌入式系统工业的特点.5) 嵌入式系统软件需求RTOS 开发平台 通用计算机具有完善的操作系统和运用程序接口(API),运用程序的开发以及完成后的软件都在操作系统(OS)平台上运转,但普通不是实时的。嵌入式系统那么不同,运用程序可以没有操作系统直接在芯片上运转;但是为了合理地调度多义务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口,用户必需自行选配RTOS 开发平台,这样才干保证程序执行的实时性

11、、可靠性,并减少开发时间,保证软件质量。 嵌入式系统工业的特点.(6) 嵌入式系统开发人员以运用专家为主 通用计算机的开发人员普通是计算机科学或计算机工程方面的专业人士,而嵌入式系统那么是要和各个不同行业的运用相结合的,要求更多的计算机以外的专业知识,其开发人员往往是各个运用领域的专家。嵌入式系统工业的特点. 嵌入式计算机技术的运用已影响到我们生活的方方面面, 几乎无处不在, 我们的挪动、家用电器、汽车等无不有它的踪影。嵌入式技术将使日常运用的设备具有智能, 使它们具备学习与记忆的才干, 可以按照运用者的喜好及所处的环境做出回答。 嵌入式控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵敏方便等许多优点,

12、 运用已深化到工业、农业、教育、国防以及日常生活等各个领域, 对各行各业产品更新换代、加速自动化进程、提高消费率等方面起到了极其重要的推进作用。假设说推进数字革命的动力最早是大型机, 第二动摇力是PC 机, 那么嵌入式技术便是推进数字革命的第三动摇力。嵌入式系统的运用前景. 嵌入式系统工业是公用计算机工业,其目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用; 通用计算机的开展变为功能电脑,普遍进入社会,嵌入式计算机开展的目的是公用电脑,实现“普遍化计算,因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因。嵌入式系统的运用前景. 英特尔中国研讨院将主攻嵌入式方向 在4月12日的2021英特尔信

13、息技术峰会“技术前瞻日上，英特尔中国研讨院公布了新的战略，目的是立足中国、效力中国，努力于打造世界一流的嵌入式系统研讨院。 英特尔首席技术官在会上表示，英特尔中国研讨院是去年10月份从原来的英特尔中国研讨中心晋级而来，成立后，“我们用了6个月的时间来讨论和确定英特尔中国研讨院的研讨方向。讨论的方向包括云计算、高性能计算、汽车、医疗保健、游戏等，但经过调查之后，我们发现这些都有一个共同的主题，就是嵌入式。为此，我们最终将嵌入式系统的前沿研讨确定为英特尔中国研讨院的新的主攻方向。. 我国资深嵌入式系统专家沈绪榜院士的预言,“ 未来十年将会产生针头大小、具有超越一亿次运算才干的嵌入式智能芯片,将为我

14、们提供无限的发明空间。嵌入式微控制器或者说单片机好似是一个黑洞,会把当今很多技术和成果吸引进来。中国该当留意开展智力密集型产业。嵌入式系统的运用前景. 物联网为人、机、物等3种对象的智慧型整合网路，强调个别物件的识别、定位、跟踪、监控与管理。物联网注重感、知、行三要素，藉由资讯採集、资讯论述、资讯处置，进一步完成人与物、物与物间的智慧型沟通与控制。 物联网首先涉及的是自动识别技术，主要係以无线射频识别 (Radio Frequency Identification；RFID)技术为主。RFID具标籤体积小、式样多、寿命长、平安性高等特征，其记忆体容量可达128Kbit，具可穿透式读写、多标籤同

15、时读写、可重複读写等非接触式电子标籤识别功能。物联网是嵌入式运用的时机与未来之一. 嵌入式RFID运用普通是将RFID读写器(模组)包含在产品或系统中，以添加该产品或系统的RFID读写功能，如票卡感应匣门、图书馆自动化借书柜台、超市商品查询机等。在物联网的运用上，将出现许多整合温度、湿度、压力等环境参数的嵌入式RFID系统，如自动检测胎压及引擎温度的智慧型车机系统。将RFID标签嵌入感测器中，可用于监测不同位置的物理或环境情况(如声音、振动、挪动或污染物等)。物联网是嵌入式运用的时机与未来之一.一、数字家庭概念 比尔盖茨曾给我们描画过一个用IT技术构筑的“人间天堂：每个房间都被无线智能化控制、

16、自动根据人体调理室内最正确温度、语音控制房间内一切的电器，不用动手一切物品得心应手。这就是无线数字家庭的未来蓝图，虽然如今看来是那么遥不可及，但现实上，“数字家庭正伴随着无线IT技术的开展向我们走来 数字家庭是嵌入式技术未来运用热点. 二、数字家庭运用方向 目前能实现的数字家庭运用方向主要有网络宽带、新潮电子、视听享乐、智能家居等。 网络宽带。网络宽带是数字家庭网络一大部分，网络宽带可以承载多样化的互联网效力，例如：网络互动、网络购物、网络。 视听享乐。数字家庭生活中最为突出的有家庭影院、bose类及Mini影院，家庭数字音响等。 新潮电子。各种各样的数字家电产品，高科技含量高的产品。如可上网

17、手机、网络MP3 、迷他版PS2游戏机、视像眼镜、智能洗衣机、会吹凉风的鼠标、停电保鲜冰箱、汽车电器等 智能家居。包含可视门铃、 智能闹钟、智能化背景音乐、智能化窗帘等等。它以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家电、设备自动化；集系统、构造、效力、管理为一体的高效、温馨、平安、便利、环保的居住环境。 数字家庭是嵌入式技术未来运用热点.数字家庭 .数字家庭是嵌入式技术未来运用热点三、世界各国数字家庭开展现状 根据各个不同的市场调查报告，数字家庭产业面临宏大的开展前景。在世界的各个国家，目前都对数字家庭和数字建立有很大的投入。美国根本上实现了有线数字电视的数字化；而日本厂商非常积极，运用于信息和

18、家电行业，他们在规范化方面非常活泼；韩国以政府的方式，成立了数字家庭促进委员会，并且构成了很多运用，开发了大量的游戏；在欧洲也提出了很明确的数字化目的，包括法国、爱尔兰、挪威、芬兰在2021年完成模拟电视向数字电视的转换。数字家庭规范化用户有一个宏大的开展，国内外这方面的开展呈现迅猛增长的趋势。.我国的数字家庭产业亟待开展 2021年，中国市场也将是数字家庭产业最具开展的市场之一。如何取悦用户，提供多样的数字效力？成为包括宽带网络、家庭网络平台及4C交融产品个人电脑、消费电子、通讯、内容等数字家庭产业中心的共同目的。数字家庭市场调研显示：2021年仅数字电视所带来的相关设备的市场开展总规模在1

19、0,000亿元以上。为数字芯片、智能家居集成、软件开发、网络设备、网络运营等方面的商家带来宏大商机。.数字家庭是嵌入式技术未来运用热点四、开展中的数字家庭技术 从目前众多的数字家庭技术中来看，中国数字家庭行业不同时期的技术开展情况主要分为三种技术方案代表：基于PC架构的数字家庭技术基于单片机架构的数字家庭技术基于嵌入式架构的数字家庭技术.三种技术方案 简单来说， PC架构的智能控制系统出现于中国数字家庭的萌芽阶段，根本上停留在向运用者展现数字家庭的概念，适用性不强，属于第一代。 目前，很多中国数字家庭厂商研制的基于单片机架构的智能控制系统在适用性、易用性和专业性方面有了很大程度上的提高，属于第二代。 基于嵌入式系统的数字家庭系统在国内虽然曾经出现，但是由于需求引导缺乏以及规范不一致，缺乏供智能家居产品运用和推行普及的平台，不过随着嵌入式技术更加广泛的运用，随着本钱的逐渐降低，中国的数字家庭最终将走向嵌入式。 .五、嵌入式技术在数字家庭的运用 嵌入式技术的蓬勃兴起和无线技术的迅速开展为数字家庭行业指明了技术开展趋势，提供了技术革新的有利武器。 嵌入式技术协助社区中的数字家庭处理以下问题：防火防盗、煤气走漏自动报警、可视门铃门镜系统、紧急呼叫、水电煤气自动抄送、IC卡智能车场管理、网上购物