自动化关键技术调研分析报告

自动化技术调研汇报——嵌入式技术学院：信息工程和自动化学院班级：自动化姓名：学号：指导老师：一、嵌入式技术基础概念嵌入式系统（ES）是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图象数据传输技术，甚至传感器等优异技术和具体应用对象相结合后更新换代产品。所以往往是技术密集、投资强度大、高度分散、不停创新知识密集型系统。反应该代最新技术优异水平。嵌入式系统不仅和通常PC机上应用系统不一样，就是针对不一样具体应用而设计嵌入式系统之间差异也很大。嵌入式系统通常功效单一、简单，且在兼容性方面要求不高，不过在大小，成本方面限制较多。嵌入式计算机基础上不能算是嵌入式系统。它仍然是计算机一类，不过是工作条件有所不一样而已，因为它还保留了计算机基础。嵌入式系统介绍嵌入式系统应用举例家庭中使用嵌入式产品办公室中嵌入式产品勇气号手持设备MP3、GPS手持机、数码相机、数码摄像机、个人数字助理（PersonalDigitalAssistant，PDA）等。勇气号汽车电子产品中嵌入式产品军事、航空、航天领域中嵌入式产品其它领域，如工业控制和仪器仪表、通信、网络、移动计算、机器人、智能玩具等。“哥伦比亚”号，整个系统起飞重量达吨，高56米。“哥伦比亚”号，整个系统起飞重量达吨，高56米。小鹰号小鹰号嵌入式设备无处不在，但桌面系统还仍然有用嵌入式设备无处不在，但桌面系统还仍然有用无处不在计算机是计算机和使用者比率达成和超出100:1阶段无处不在计算机是计算机和使用者比率达成和超出100:1阶段无处不在计算机包含通用计算机和嵌入式计算机系统在100:1百分比中95%以上全部是嵌入式计算机系统，并非通用计算机嵌入式系统定义和组成IEEE:“Deviceusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants”.嵌入式系统是以应用为中心、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。嵌入式系统组成硬件层中间层软件层功效层嵌入式系统通常由嵌入式硬件和软件组成硬件以微处理器为关键集成存放器和系统专用输入/输出设备软件包含：初始化代码及驱动、嵌入式操作系统和应用程序等，这些软件有机地结合在一起，形成系统特定一体化软件。嵌入式系统特点嵌入式系统通常是形式多样、面向特定应用嵌入式系统得到多个类型处理器和处理器体系结构支持嵌入式系统通常极其关注成本嵌入式系统有实时性和可靠性要求嵌入式系统使用操作系统通常是适应多个处理器、可剪裁、轻量型、实时可靠、可固化嵌入式操作系统嵌入式系统开发需要专门工具和特殊方法三、嵌入式技术-技术应用嵌入式是一个专用计算机系统，作为装置或设备一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存放在ROM中嵌入式处理器控制板。实际上，全部带有数字接口设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，全部使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统全部是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术多年来得到了飞速发展，不过嵌入式产业包含领域很广泛，相互之间特点也相当显著。比如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视……手机领域以手机为代表移动设备可谓是多年来发展最为迅猛嵌入式行业。甚至针对于手机软件开发，还曾经衍生出“泛嵌入式开发”这么新词汇。首先，手机得到了大规模普及，其次，手机功效得到了飞速发展，3、4年前手机功效和价格和现在就不能同日而语。伴随中国3G时代脚步日益临近，能够预料到手机领域软硬件全部必将面临一场更大变革。功耗、功效、带宽、价格等全部是手机硬件领域热门词汇。从软件技术角度来看，我认为手机软件操作系统平台会趋于标准化和统一化。手机应用会愈加丰富，除了最基础通话功效外，逐步会包含现在PDA、数码相机、游戏机等功效，愈加趋向于成为个人手持终端。汽车电子领域伴随汽车产业飞速发展，汽车电子多年来也有了较快发展。不过不得不认可，现在中国嵌入式车载领域发展和国际相比差距还是比较大。电子导航系统在汽车电子中占据比重比较大，现在导航系统在国外已经有了广泛应用。在中国多年来也已经开始起步，能够预料未来几年内会有比较快速发展。汽车电子领域另外一个发展趋势是和汽车本身机械结合，从而能够实现故障诊疗定位等功效。消费类电子产品消费类电子产品销量早就超出了PC若干倍。而且还在以每十二个月10%左右速度增加。消费类电子产品关键包含便携音频视频播放器、数码相机、掌上游戏机等。现在，消费类电子产品已形成一定规模，而且已经相对成熟。对于消费类电子产品，真正表现嵌入式特点是在系统设计上常常要考虑性价比折衷，怎样设计出让消费者认为划算产品是比较关键。军工航天对于大多数开发者和用户而言，这可能全部是比较神秘一个领域。确实，大多数人一生全部没有机会给F117战机编写控制程序。确实，军工和航天领域是不为大众所知领域，在这个领域里面，不管是硬件还是操作系统、编译器，通常并不是市场上能够见到通用设备，它们大多数全部是专用。不过并不代表这个领域落后，很多最优异技术最前沿结果，往往全部会用在这个领域。

四、嵌入式技术-嵌入式发展前景嵌入式控制器应用几乎无处不在:移动电话、家用电器、汽车……无不有它踪影。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功效强、灵活方便等很多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研和日常生活等各个领域,对各行各业技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提升生产率等方面起到了极其关键推进作用。嵌入式计算机在应用数量上远远超出了多种通用计算机,一台通用计算机外部设备中就包含了5-10个嵌入式微处理器。在制造工业、过程控制、网络、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机应用领域。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”。正如中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”,将为我们提供无限发明空间。总而言之“嵌入式微控制器或说单片机好象是一个黑洞,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”。嵌入式应用行业举例1.机器人伴随嵌入式系统和机器人技术普及和发展，机器人本体功效越来越趋于模块化、智能化、微型化。同时，机器人价格也在大幅度下降，使其在军事、工业、家庭和医疗等领域取得更广泛应用。比如，中国最近开发了一个“医疗服务机器人”，其关键部件关键由CPLD和多个EMCU组成。它可将大脑脱离机器人本体并置于母环境中，采取无线通信和本体进行交互；而服务机器人本体中小脑具体实现接收机器人大脑发出多种命令，控制机器人各个实施和感知机构，进而实现机器人本体各个功效模块之间相互协调配合功效。

2.军事国防领域军事国防一向就是嵌入式系统关键应用领域。20世纪70年代，嵌入式计算机系统应用在武器控制系统中，以后用于军事指挥控制和通信系统。现在，在多种武器控制装置（火炮、导弹和智能炸弹制导引爆等控制装置）、坦克、舰艇、轰炸机、陆海空多种军用电子装备、雷达、电子对抗装备、军事通信装备、野战指挥作战用多种专用设备等中，全部能够看到嵌入式系统身影。使用嵌入式技术武器曾为美军在伊拉克战争中发挥关键作用。

3.医疗仪器嵌入式系统在医疗仪器中应用普及率极高。在设计过程中，依据需要对嵌入式系统重新编程，可避免前端流片（NRE）成本，降低和ASIC相关订量，降低芯片数次试制巨大风险。另外，伴随标准发展或当需求出现改变时，还能够在现场更新，而且设计人员能够反复使用公共硬件平台，在一个基础设计基础上，建立不一样系统，支持多种功效，从而大大降低生产成本。使产品含有较长生命周期，能够保护医疗仪器不会太快过时，医疗行业产品生命周期比较长，所以这一特征很关键。现代数字医疗仪器设备不仅包含诊疗设备，而且还有数据存放服务器和接口软件。嵌入式系统可为医疗仪器设备设计、生产和使用提供优异技术支持。当今，嵌入式系统发展已经进入大融合时代，其特点以下：通信、计算机及消费电子产品（3C）融合——趋向没有独立3C，只有融合3C，即信息产品（IA）；数字模拟融合、微机电融合、电路板硅片融合及硬软件设计融合——趋向SoC：和SiP；嵌入式整机开发工作也从传统硬件为主变为软件为主；猛烈市场竞争和技术进步呼叫着新奇产品开发平台，尤其是SoC开发平台出现。伴随嵌入式技术不停发展，嵌入式系统将更广泛应用于人类生活各个方面。。。。。4.现代电力行业嵌入式技术在目前电力系统故障检测和在线故障诊疗中也是得到了广泛应用。嵌入系统使用软件C++在中国大陆程序员圈子中通常被读做“C加加”，而西方程序员通常读做“Cplusplus”，“CPP”。它是一个使用很广泛计算机编程语言。C++是一个静态数据类型检验，支持多重编程范式通用程序设计语言。它支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、制作图标等等泛型程序设计等多个程序设计风格。嵌入式系统发展趋势1.以信息家电、移动终端、汽车电子、网络设备等为代表互联网时代嵌入式系统，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新生命，同时也对嵌入式系统技术，提出新挑战：——支持日趋增加功效密度——灵活网络联接——轻便移动应用——多媒体信息处理、低功耗、人机界面友好互动——支持二次开发和动态升级等2.形成行业标准：行业性嵌入式软硬件平台——嵌入式系统是以应用为中心系统，不会象PC一样只有一个平台。——吸收PC成功经验，形成不一样行业标准。——统一行业标准含有开放、设计技术共享、软硬件重用、构件兼容、维护方便和合作生产特点，是增强行业性产品竞争能力有效手段。——如欧共体汽车产业联盟要求以OSEK标准作为开发汽车嵌入式系统公用平台和应用编程接口3.面向应用领域、高度集成、以32位嵌入式微处理器为关键SOC（SystemOnChip）将成为应用主流4.SoC给系统带来高性能之外更多更关键好处稳定性、体积、散热、功耗···External

MemoryExternal

MemoryCPUAddressDataCacheBus

InterfaceWriteBufferMMU/MPURRWWWW(R/W)‏外设

如USB、LCD

控制器等扩展芯片内核（core）处理器存放器子系统SoC片内外设系统片外设备处理器（Processor）芯片（SoC）系统（System）5.嵌入式应用软件开发需要强大开发工具和操作系统支持——采取实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功效复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。——嵌入式操作系统将在现有基础上，不停采取优异操作系统技术，结合嵌入式系统需求向:可适应不一样嵌入式硬件平台。含有可移植、可伸缩、功效强大、可配置、良好实时性、可靠性、高可用方向发展。RequirementAnalysisSoftwareDesignCodingRequirementAnalysisSoftwareDesignCodingTestRelease嵌入式软件开发基础过程支持多个硬件平台覆盖嵌入式软件开发过程各个阶段高效高度集成工具集方向发展6.嵌入式系统联网成为肯定趋势，驱动了大量新应用——针对外部联网要求，嵌入系统必需配有通信接口，需要TCP/IP协议簇软件支持。——针对内部联网要求，新一代嵌入式系统还需含有IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供对应通信组网协议软件和物理层驱动软件。——为了支持网络交互应