嵌入式实验室建设设备选型分析

1、嵌入式实验室建设设备选型分析综述：面对市场上众多的产品和方案，如何确定满足嵌入式实验室建设要求的方案需要考虑的因素很多，将从以下几个方面分析： 设备技术实现方案及比较 实验室建设的前瞻性，多方向的兼顾和实验室的增值 厂家的规模和成功案例 产品的性价比等各方面的因素，1 设备技术实现方案及比较1.1选择主流的芯片作为教学的实验平台的处理器从嵌入式处理器的市场占有率来看，2003中国嵌入式处理器中32位的MMU（内存管理单元）处理器占有率为47%，32位的没有MMU的处理器的市场占有率为24，两者之和占据了嵌入式领域全部分处理器市场的71。所以在选择教学产品的时候，我们首要考虑是选择32位的处理器

2、。而在32位的嵌入式处理器中，ARM处理器占据的32位处理器75的市场份额。所以毫无疑问我们的教学设备应当采用使用ARM处理器的平台。1.2 ARM7，ARM9，ARM10三者之间的关系ARM公司是一个IP（知识产权）的授权公司，他把IP Core授权给各公司，使得一些没有处理器设计能力的公司，也进入这一领域，而且产品种类繁多。根据ARM内核版本来区分，目前市场上常见的有ARM7，ARM9和ARM10。具体到实际的产品型号又S3C44B0/S3C4510（ARM7），S3C2410（ARM9），PXA255（ARM10）和PXA270（ARM10）等几种芯片可供选择。他们具体的技术差异如下表格

3、所示：项目S3C44B0/S3C4510S3C2410/S3C2440PXA255PXA270ARM内核版本ARM7ARM9ARM10ARM10主频266MHz400MHz520MHz（最高到624Mhz）MMU没有有有有Wireless MMX技术（多媒体处理能力）没有没有有有，增强型SpeedStep技术没有没有有有，增强型操作系统支持情况简单的操作系统，如ucos，实用性差可支持WinCE,Linux等主流操作系统可支持WinCE，Linux等主流操作系统，由于性能更高，有能力实现更复杂应用（如多媒体处理等）可支持WinCE，Linux等主流操作系统，由于性能更高，有能力实现更复杂应用（

4、如多媒体处理等）产品生命周期已经停产已经停产主流应用主流应用产品延续性无S3C2440，S3C2460等PXA270PXA300/PXA310/PXA320 将继续引领嵌入式应用处理器市场实际产品占有率住要应用于简单的工业领域，用量不大主要应用于GPS，及部分手持设备在各行各业都有应用，尤其在智能手机等行业有非常大量的应用，所以在软硬件周边厂商资源，上层应用上，有非常好的资源在各行各业都有应用，尤其在智能手机等行业有非常大量的应用，所以在软硬件周边厂商资源，上层应用上，有非常好的资源从上面的分析来看S3C44B0属ARM7无MMU范畴，芯片相对滞后，且和它同期的产品S3C4510已经停产了。而

5、就S3C2410/X3C2440和Xscale芯片，相比较而言，ARM10（Xscale）的性价比优于S3C2410/S3C2440。从另一个角度考虑，Intel是处理器领域设计和生产的领袖，在处理器的生产以及制作上有诸多自己的专利技术，它把这些专利技术融合到ARM内核中来，使得Xscale的处理器如虎添翼，在性能上从同类以及同主频的处理器中脱颖而三星是一个半导体的芯片的生产厂家，得到了ARM的授权，进入了处理器的生产领域，推出了诸如S3C44B0，S3C4510以及S3C2410等芯片。而Intel是老牌的处理器的生产厂家，在获得了ARM公司的IP授权后，结合了自己多年在处理器设计生产方面的

6、经验，推出了Xscale系列芯片，一些SIMD，MMX技术的使的在同等频率下，Xscale芯片的性能比三星的芯片的性能优越。世界处理器的巨头Motorola公司也推出了基于PXA255的芯片的手机睿智A760，A768，基于PXA270推出了A1200等产品。这可以从一个侧面反映PXA255/PXA270这款芯片性能是非常优越的。而清晰的后续产品开发路线图，将长期延续其成熟的开发方法，设计理念和产品基因，继续引领嵌入式应用处理器市场1.3选择主流的，发展趋势良好的操作系统作为教学的操作系统根据应用领域的不同，在嵌入式领域有多种操作系统可供选择，如Embedded Linux，Windows C

7、E，ucOSII，ucLinux，VxWorks等。从学校的教学角度出发，以及从各操作系统的应用领域、实时性、稳定性、源代码开放性、网络特性以及价格因素等方面考虑，ucOSII、Embedded Linux以及Windows CE从以上的操作系统中脱颖而出。其中Embedded Linux操作系统以其源代码开发、免费、稳定性优越、网络性能好以及应用到多个成功商业产品开发中等特点在国内众多高校的教学中得到应用。同时Linux也是一个不断发展的操作系统，Embedded Linux从2.4到2.6，系统性能得到很大的改善。从下图可以看出2.6在实时响应方面做出的改进。下图是PIII，1G的机器上对

8、于操作系统任务切换时间以及中断响应时间的测试，可以看出平均任务响应时间从1133uS下降到132uS，平均的中断响应时间也从252uS下降到14uS。由此可以看出，Linux是一个不断发展的操作系统，他的前景相当乐观。而且学校院系以及老师在这方面积累的知识具有延续性。其次，Windows CE操作系统这两年在嵌入式系统中的装机量得到一个很大的提高。Windows CE的操作系统的优点是他集成了很多的上层应用程序的组件到系统中，方便客户开发使用，加快了产品推向市场的速度。由于Windows CE是商业的操作系统，它在源代码开放以及使用费用上稍逊色于嵌入式Linux操作系统。然而，市场对于嵌入式L

9、inux系统以及Windows CE开发的工程师的需求还是相当旺盛的。ucOSII以其简单、代码简单、实时性能较好，在各个学校的教学中也得到了广泛的应用。由于ucOSII只能在没有MMU（或有MMU没有使用）的处理器上使用，这样是的ucOSII的应用受到了很大的限制。项目ucOSEmbedded LinuxWindows CEVxWorks源代码开放YYNN稳定性一般YY最好实时性能好一般一般最好网络性能差优异好好版权费用无无有昂贵可移植性好好好较差可持续发展无好好好由上表可以看出嵌入式Linux应当作为嵌入式教学的首选。而Windows CE作为嵌入式Linxu操作系统的一个补充对于扩大学生

10、的知识面有着很好的作用。Emdoor公司提供的Liod平台可以提供嵌入式Linux操作系统、Windows CE操作系统以及可以提供ucOS的操作系统，是符合学校教学科研的选择之一。1.4 各类学院对于平台的选择考虑不同院校教学和科研上需求所存在的一些差异性，所以在平台选型上要考虑：第一是否能够有针对性的满足院系的开课要求；在此基础上如有更大的扩展性和适用面当然更好。如针对软件学院除了硬件平台的完整形之外，对软件开发和相关技术的支持和开发程度也非常重要，比如：通信协议，Jave技术，HTML/WML技术，嵌入式数据库技术，音，视频编、解码技术等方面的支持。亿道电子提供的平台资源在这些方面有突出

11、的优势。具体请参考“而针对电子工程等偏硬的学院硬件平台的可扩展性和接口的丰富性尤为重要，亿道电子的方案的平台除了提供异常丰富的功能接口外，还定义了120pin的扩展接口以及若干功能独特的扩展模块2 非技术因素分析2.1实验实建设的前瞻性学院在在实验实的建设方面需要有一定的前瞻性。三星的ARM7的芯片中有S3C44B0和S3C4510，其中S3C4510已经停产了。现在得到消息S3C2410的芯片也已经停产了。学生在学习了相关的嵌入式知识到走上工作岗位还有一到两年的时间，如果选用的芯片相对毕竟滞后，可能会对学生就业带来一定的就业压力。PXA255/PXA270的芯片相对较新，是属于ARM10的体

12、系结构，且使用厂家较多，目前仍是主流并有保持较长时间的趋势。另外亿道平台设计完善，适用面广，将确保实验室建成后由更长的生命周期2.2 实验实建设与其它方向的兼顾各学校在建设实验室的同时，在满足教学实验平台的前提下，希望厂家的实验平台能够兼顾竞赛以及学校科研的要求。1.3.1实验室建设Emdoor公司提供的嵌入式开发平台采用ARM10(Xscale) PXA255/PXA270处理器，芯片接口丰富，软件资源完善。可以提供基于此平台的诸多实验，满足学院在芯片接口、嵌入式Linux、嵌入式Windows CE嵌入式教学方面知识积累。1.3.2综合创新实验由于PXA255/PXA270芯片性能优越，在

13、满足教学实验的前提下，还可以提供一些综合创新的实验内容可供选择。如FPGA扩展实验，USB Camera监控实验，多媒体处理实验，GPRS、GPS，MP3/MP4，智能手机应用开发（JAVA，MMS），移动数字电视，RFID等实验。这些实验对于培养一些素质较好的学生以及满足学院在电子设计大赛中培养学生提供了一个很好的平台。1.3.3提升学院科研开发的能力Emdoor公司有着丰富的产品设计经验，可以提供相关的解决方案。我们可以利用这些资源，结合自身的软件设计方面的优势，承接企业项目，提高学院的科研开发的能力。如可使用USB Camera功能，结构软件学院对于媒体压缩、解压缩方面的优势，做远程监控

14、的设备等。1.3.4提升学校相关院系的的知名度Emdoor作为国内嵌入式实验室教学设备厂商的佼佼者，其产品和服务在行业有很高的知名度，并联合微软，Marvell及相关大厂商一起在院校开展各种技术交流活动，通过这些活动可以为院校提供在嵌入式领域的知名度和号召力，并营造一个嵌入式学习的良好氛围。3. 亿道的优势3.1第三方的认可亿道电子是目前国内最大的Xscale方案提供商和开发工具的供应商厂商，受到英特尔的认可，并作为成功方案提供商在Intel网站上推介：并成为教委2006大学生电子竞赛的指定定参赛平台，获得了80多只参赛队伍的认可：是微软指定嵌入式系统培训授权合作伙伴http:/是ARM开发工

15、具授权中国代理商3.2众多成功的项目实施案例同济大学、浙江大学、西安电子科技大学、北京大学、哈工大、成都电子科技大学、上海交通大学、东华大学、北京交通大学、华东师范大学、华南理工大学、河北经贸大学、香港城市大学、东北大学、郑州工程大学、郑州大学、郑州轻工业学院、南京航空航天大学、北京航空航天大学、北京邮电大学、太原理工大学、上海大学、解放军信息工程学院、山东大学、厦门大学、中山大学、吉林大学、吉林工业大学、香港中文大学、南通工学院、东南大学、南京理工大学、深圳大学、湖南大学、福建师范大学、首都师范大学、北京工业大学、香港科技大学、武汉大学、华中科技大学、南京大学、南京邮电大学、北京大学深圳研究

16、院、四川大学、西安交通大学、东莞理工大学、广东外语外贸大学、长江大学、武汉科技大学、华中师范大学、深圳职业技术学院、湘潭大学、西南交通大学、深圳大学、澳门科技大学、上海第二工业大学、北京交通大学等高校等。 浙江大学计算机学院浙大计算机学院是全国首批进行XScale本科教学的院校，2002年起就开始以选修课形式开课。2004年初在英特尔的推荐下，浙大计算机学院进行了仔细的评估，最终亿道电子竞标成功。30套亿道电子的XScale实验平台进入浙大计算机学院，并于2004年秋运用于浙大本科生的教学。亿道上海办员工多次与浙大计算机学院的授课老师、实验中心老师交流，并进行培训。亿道电子和浙大计算机学院陈文

17、智老师合作撰写的全国第一本XScale本科生教学指导书嵌入式系统开发原理与实践已于9月正式全国发售。今年8月2228号，亿道、浙江大学和Intel还联合举办了一场全国高校嵌入式系统教学培训班，当时有来自全国的150位左右高校老师参加了此次培训。亿道电子的资深工程师李伟铭、冼铭威、何章龙等分别针对Window CE和Linux进行了详细讲解，受到了老师的一致好评！ 西安电子科技大学电工实验室西安电子科技大学电工实验室是全国级电工电子重点实验室，积极地进行优秀生选拔、差异性教育。选择了23套亿道的XScale实验平台，率先在国内开始XScale课程，这种差异性教育使得其在2004年的全国大学生电子

18、竞赛中拔得头筹。亿道上海办员工多次和西安电子科技大学的老师、优秀学生研讨，使得他们的课外设计丰富多彩。在亿道电子技术工程师的支持下，西电学生自行设计出了FPGA和AD/DA、键盘等等模块，学生的创新研发能力得到了很大的提高。 同济大学电信学院同济大学电信学院是亿道电子的老客户，先采购了一批XScale参考设计平台，之后在建设嵌入式实验室的过程中又与亿道合作, 选择了15套亿道的XScale实验平台开展XScale课程。除了教学合作以外，亿道给同济的年青老师们在视频传输的科研项目上提供了力所能及的帮助，深得老师好评。 南京大学软件学院南京大学软件学院于今年6月份购买亿道电子40套XScale255嵌入式实验平台用于本科实验教学。通过这次实验室建设的合作，亿道电子与南京大学建立了很好的关系，今年10月份亿道电子、南京大学将联合微软举办一