嵌入式系统技术的发展及未来概述

嵌入式系统技术发展

及未来嵌入式系统技术的发展及未来概述第1页始于微型机时代嵌入式应用当代计算机技术两大分支发展嵌入式系统技术的发展及未来概述第2页电子数字计算机诞生于1946年，在其后漫长历史进程中，计算机一直是供养在特殊机房中，实现数值计算大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微处理器出现，计算机才出现了历史性改变。将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系智能化控制。为了区分于原有通用计算机系统，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基本出发点。始于微型机时代嵌入式应用嵌入式系统技术的发展及未来概述第3页

因为嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现是对象智能化控制，所以，它有着与通用计算机系统完全不一样技术要求与技术发展方向。

当代计算机技术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、海量数值计算总线速度无限提升，存放容量无限扩大对象智能化控制能力与对象系统亲密相关嵌入性能、控制能力与控制可靠性嵌入式系统技术的发展及未来概述第4页早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多对象系统（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技术发展方向完全不一样。必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了当代计算机技术发展两大分支。嵌入式计算机系统诞生，则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发展时代。当代计算机技术两大分支嵌入式系统技术的发展及未来概述第5页通用计算机系统

计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统软、硬件技术，无须兼顾嵌入式应用要求，通用微处理器快速从286、386、486到飞跃系列；操作系统则快速扩张计算机基于高速海量数据文件处理能力，使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。当代计算机技术两大分支通用计算机系统与嵌入式计算机系统专业化分工发展，导致20世纪末、二十一世纪初，计算机技术飞速发展。嵌入式系统技术的发展及未来概述第6页

嵌入式计算机系统发展目标是单芯片化。它动员了原有传统电子系统领域厂家与专业人士，接过起源于计算机领域嵌入式系统，负担起发展与普及嵌入式系统历史任务，快速地将传统电子系统发展到智能化当代电子系统时代。当代计算机技术两大分支嵌入式系统技术的发展及未来概述第7页当代计算机技术发展两大分支意义形成了计算机发展专业化分工将发展计算机技术任务扩展到传统电子系统领域使计算机成为进入人类社会全方面智能化时代有力工具。当代计算机技术两大分支嵌入式系统技术的发展及未来概述第8页计算机技术发展阶段嵌入式系统技术的发展及未来概述第9页

嵌入式系统含义及分类

嵌入式系统工业特点现实状况嵌入式系统技术的发展及未来概述第10页嵌入式系统被定义为:

以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功效、可靠性、成本、体积、功耗严格要求专用计算机系统。嵌入式系统是将先进计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业详细应用相结合后产物,这一点就决定了它必定是一个技术密集、资金密集、高度分散、不停创新知识集成系统。当前嵌入式系统除了部分为32位处理器外,大量存在是8位和16位嵌入式微控制器(MCU),嵌入式系统是计算机应用另一个形态。嵌入式系统含义及分类嵌入式系统技术的发展及未来概述第11页当前依据发展现实状况,嵌入式计算机能够分成下面几类:

(1)嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)

嵌入式微处理器基础是通用计算机中CPU。在应用中,将微处理器装配在专门设计电路板上,只保留和嵌入式应用相关母板功效,这么能够大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用特殊要求,嵌入式微处理器即使在功效上和标准微处理器基本是一样,但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面普通都做了各种增强。嵌入式系统含义及分类嵌入式系统技术的发展及未来概述第12页(2)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,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个微处理器内核为关键,芯片内部集成ROM、EPROM、RAM、FlashRAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、串行口、脉宽调制输出、A/D等各种必要功效和外设。与嵌入式微处理器相比,微控制器最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降、可靠性提升。嵌入式系统含义及分类嵌入式系统技术的发展及未来概述第13页(3)嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)

嵌入式系统含义及分类DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行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应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功效,过渡到采取嵌入式DSP处理器。嵌入式系统技术的发展及未来概述第14页(4)嵌入式片上系统(SystemOnChip)伴随EDI推广和VLSI设计普及化,以及半导体工艺快速发展,在一个硅片上实现一个更为复杂系统时代已降临,这就是SystemOnChip(SOC)。嵌入式系统含义及分类嵌入式系统技术的发展及未来概述第15页(1)嵌入式系统工业是不可垄断高度分散工业

从某种意义上来说,通用计算机行业技术是垄断。嵌入式系统则不一样,它是一个分散工业,充满了竞争、机遇与创新,没有哪一个系列处理器和操作系统能够垄断全部市场。嵌入式系统工业特点嵌入式系统技术的发展及未来概述第16页(2)嵌入式系统是面向用户，特定产品和详细应用领域嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用,假如独立于应用自行发展,则会失去市场；嵌入式处理器功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求制约；嵌入式系统硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在一样硅片面积上实现更高性能；嵌入式系统和详细应用有机地结合在一起,它升级换代也是和详细产品同时进行,所以嵌入式系统产品一旦进入市场,含有较长生命周期。嵌入式系统工业特点嵌入式系统技术的发展及未来概述第17页(3)嵌入式系统对软件有高要求

嵌入式处理器应用软件是实现嵌入式系统功效关键,对嵌入式处理器系统软件和应用软件要求也和通用计算机有所不一样。软件要求固态化存放。软件代码高质量、高可靠性系统软件(OS)高实时性是基本要求多任务操作系统是知识集成平台和走向工业标准化道路基础

嵌入式系统工业特点嵌入式系统技术的发展及未来概述第18页(4)嵌入式系统开发需要特定开发环境和开发工具

通用计算机含有完善人机接口界面,在上面增加一些应用程序和开发环境即可进行对本身开发。而嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后，用户通常也是不能对其中程序功效进行修改,必须有一套开发工具和环境才能进行开发,这些工具和环境是基于通用计算机上软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。嵌入式系统工业特点嵌入式系统技术的发展及未来概述第19页（5)嵌入式系统软件需要RTOS开发平台

通用计算机含有完善操作系统和应用程序接口(API),应用程序开发以及完成后软件都在操作系统(OS)平台上运行,但普通不是实时。嵌入式系统则不一样,应用程序能够没有操作系统直接在芯片上运行;不过为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和教授库函数接口,用户必须自行选配RTOS开发平台,这么才能确保程序执行实时性、可靠性,并降低开发时间,保障软件质量。

嵌入式系统工业特点嵌入式系统技术的发展及未来概述第20页(6)嵌入式系统开发人员以应用教授为主

通用计算机开发人员普通是计算机科学或计算机工程方面专业人士,而嵌入式系统则是要和各个不一样行业应用相结合,要求更多计算机以外专业知识,其开发人员往往是各个应用领域教授。嵌入式系统工业特点嵌入式系统技术的发展及未来概述第21页嵌入式计算机技术应用已影响到我们生活方方面面,几乎无处不在,我们移动电话、家用电器、汽车等无不有它踪影。嵌入式技术将使日常使用设备含有智能,使它们具备学习与记忆能力,能够按照使用者喜好及所处环境做出回答。

嵌入式控制器因其体积小、可靠性高、功效强、灵活方便等许多优点,应用已深入到工业、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、提升生产率等方面起到了极其主要推进作用。假如说推进数字革命动力最早是大型机,第二波动力是PC机,那么嵌入式技术便是推进数字革命第三波动力。嵌入式系统应用前景嵌入式系统技术的发展及未来概述第22页嵌入式系统工业是专用计算机工业,其目标就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用;

通用计算机发展变为功效电脑,普遍进入社会,嵌入式计算机发展目标是专用电脑,实现“普遍化计算”,所以能够称嵌入式智能芯片是组成未来世界“数字基因”。嵌入式系统应用前景嵌入式系统技术的发展及未来概述第23页嵌入式系统技术的发展及未来概述第24页英特尔中国研究院将主攻嵌入式方向

在4月12日英特尔信息技术峰会“技术前瞻日”上，英特尔中国研究院公布了新战略，宗旨是立足中国、服务中国，致力于打造世界一流嵌入式系统研究院。英特尔首席技术官在会上表示，英特尔中国研究院是去年10月份从原来英特尔中国研究中心升级而来，成立后，“我们用了6个月时间来探讨和确定英特尔中国研究院研究方向。讨论方向包含云计算、高性能计算、汽车、医疗保健、游戏等，但经过考查之后，我们发觉这些都有一个共同主题，就是嵌入式。为此，我们最终将‘嵌入式系统前沿研究’确定为英特尔中国研究院新主攻方向。”

嵌入式系统技术的发展及未来概述第25页

我国资深嵌入式系统教授—沈绪榜院士预言,“未来十年将会产生针头大小、含有超出一亿次运算能力嵌入式智能芯片,

将为我们提供无限创造空间。嵌入式微控制器或者说单片机好像是一个黑洞,

会把当今很多技术和结果吸引进来。中国应该注意发展智力密集型产业。”嵌入式系统应用前景嵌入式系统技术的发展及未来概述第26页

物联网为人、机、物等3种对象智慧型整合网路，强调个别物件识别、定位、跟踪、监控与管理。物联网重视感、知、行三要素，藉由资讯採集、资讯阐述、资讯处理，深入完成人与物、物与物间智慧型沟通与控制。

物联网首先包括是自动识别技术，主要係以无线射频识别(RadioFrequencyIdentification；RFID)技术为主。RFID具标籤体积小、式样多、寿命长、安全性高等特色，其记忆体容量可达128Kbit，具可穿透式读写、多标籤同时读写、可重複读写等非接触式电子标籤识别功效。物联网是嵌入式应用机会与未来之一

嵌入式系统技术的发展及未来概述第27页嵌入式系统技术的发展及未来概述第28页嵌入式RFID应用普通是将RFID读写器(模组)包含在产品或系统中，以增加该产品或系统RFID读写功效，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。在物联网应用上，将出现许多整合温度、湿度、压力等环境参数嵌入式RFID系统，如自动检测胎压及引擎温度智慧型车机系统。将RFID标签嵌入感测器中，可用于监测不一样位置物理或环境情况(如声音、振动、移动或污染物等)。物联网是嵌入式应用机会与未来之一嵌入式系统技术的发展及未来概述第29页嵌入式系统技术的发展及未来概述第30页一、数字家庭概念

比尔·盖茨曾给我们描述过一个用IT技术构筑“人间天堂”：每个房间都被无线智能化控制、自动依据人体调整室内最正确温度、语音控制房间内全部电器，不用动手全部物品得心应手。这就是无线数字家庭未来蓝图，尽管现在看来是那么遥不可及，但实际上，“数字家庭”正伴伴随无线IT技术发展向我们走来……数字家庭是嵌入式技术未来应用热点嵌入式系统技术的发展及未来概述第31页

二、数字家庭应用方向当前能实现数字家庭应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，网络宽带能够承载多样化互联网服务，比如：网络互动、网络购物、网络电话。视听享乐。数字家庭生活中最为突出有家庭影院、bose类及Mini影院，家庭数字音响等。新潮电子。各种各样数字家电产品，高科技含量高产品。如可上网手机、网络MP3、迷你版PS2游戏机、视像眼镜、智能洗衣机、会吹凉风鼠标、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、网络通信、信息家电、设备自动化；集系统、结构、服务、管理为一体高效、舒适、安全、便利、环境保护居住环境。数字家庭是嵌入式技术未来应用热点嵌入式系统技术的发展及未来概述第32页数字家庭嵌入式系统技术的发展及未来概述第33页数字家庭是嵌入式技术未来应用热点三、世界各国数字家庭发展现实状况依据各个不一样市场调查汇报，数字家庭产业面临巨大发展前景。在世界各个国家，当前都对数字家庭和数字建设有很大投入。美国基本上实现了有线数字电视数字化；而日本厂商非常主动，应用于信息和家电行业，他们在标准化方面非常活跃；韩国以政府形式，成立了"数字家庭促进委员会"，而且形成了很多应用，开发了大量游戏；在欧洲也提出了很明确数字化目标，包含法国、爱尔兰、挪威、芬兰在完成模拟电视向数字电视转换。数字家庭标准化用户有一个巨大发展，国内外这方面发展展现迅猛增加趋势。嵌入式系统技术的发展及未来概述第34页我国数字家庭产业亟待发展年，中国市场也将是数字家庭产业最具发展市场之一。怎样取悦用户，提供多样数字服务？成为包含宽带网络、家庭网络平台及4C融合产品（个人电脑、消费电子、通信、内容）等数字家庭产业关键共同目标。数字家庭市场调研显示：仅数字电视所带来相关设备市场发展总规模在10,000亿元以上。为数字芯片、智能家居集成、软件开发、网络设备、网络运行等方面商家带来巨大商机。嵌入式系统技术的发展及未来概述第35页数字家庭是嵌入式技术未来应用热点四、发展中数字家庭技术

从当前众多数字家庭技术中来看，中国数字家庭行业不一样时期技术发展情况主要分为三种技术方案代表：基于PC架构数字家庭技术基于单片机架构数字家庭技术基于嵌入式架构数字家庭技术

嵌入式系统技术的发展及未来概述第36页三种技术方案

简单来说，PC架构智能控制系统出现于中国数字家庭萌芽阶段，基本上停留在向使用者展示数字家庭概念，实用性不强，属于第一代。当前，很多中国数字家庭厂商研制基于单片机架构智能控制系统在实用性、易用性和专业性方面有了很大程度上提升，属于第二代。基于嵌入式系统数字家庭系统在国内即使已经出现，不过因为需求引导不足以及标准不统一，缺乏供智能家居产品使用和推广普及平台，不过伴随嵌入式技术愈加广泛应用，伴随成本逐步降低，中国数字家庭最终将走向嵌入式。嵌入式系统技术的发展及未来概述第37页五、嵌入式技术在数字家庭应用

嵌入式技术蓬勃兴起和无线技术快速发展为数字家庭行业指明了技术发展趋势，提供了技术革新有利武器。

嵌入式技术帮助小区中数字家庭处理以下问题：防火防盗、煤气泄漏自动报警、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、网上求医、网上学校、老幼病人远程看护、金融／邮政／交通信息查询、视频点播、多媒体通讯、高速Internet接入、Internet电话／电视、视频会议、专业咨询服务等。数字家庭是嵌入式技术未来应用热点嵌入式系统技术的发展及未