嵌入式系统技术的发展及未来

1、嵌入式系统技术的发展和未来始于现代计算机技术的两个分支微型计算机时代嵌入式应用的发展。电子数字计算机诞生于1946年。在漫长的历史过程中，计算机一直是一种庞大而昂贵的数值计算设备。直到20世纪70年代，当微处理器出现时，计算机发生了历史性的变化。将微型计算机嵌入目标系统，实现对目标系统的智能控制。为了区别于原来的通用计算机系统，将嵌入目标系统并实现目标系统智能控制的计算机称为嵌入式计算机系统。嵌入式系统诞生于微型计算机时代。嵌入式系统嵌入的本质是将计算机嵌入到对象系统中，这是理解嵌入式系统的基本出发点。嵌入式应用始于微型计算机时代。由于嵌入式计算机系统嵌入在对象系统中，实现了对对象的智能控制，

2、因此它具有与一般计算机系统完全不同的技术要求和技术发展方向。现代计算机技术的两个分支：高速大规模数值计算、总线速度的无限制增加、存储容量的无限制扩展、对象的智能控制能力、嵌入式性能、控制能力和与对象系统密切相关的控制可靠性。在早期，人们不情愿地修改通用计算机系统，以实现大规模设备中的嵌入式应用。然而，对于许多对象系统(如家用电器、仪器仪表、工业控制单元)，嵌入式通用计算机系统是不可能的，嵌入式系统的技术发展方向与通用计算机系统完全不同。有必要独立开发通用计算机系统和嵌入式计算机系统，这是现代计算机技术发展的两个分支。嵌入式计算机系统的诞生标志着计算机已经进入了通用计算机系统和嵌入式计算机系统并

3、行发展的时代。现代计算机技术的两个分支，通用计算机系统的计算机专业领域集中于开发通用计算机系统的软硬件技术，没有考虑嵌入式应用的要求，通用微处理器很快从286、386和486发展到奔腾系列；操作系统迅速扩展了基于高速海量数据文件的计算机处理能力，使通用计算机系统进入完善阶段。现代计算机技术的两个分支通用计算机系统和嵌入式计算机系统之间专业化分工的发展，导致了20世纪末21世纪初计算机技术的飞速发展。嵌入式计算机系统的发展目标是单片机。它调动了传统电子系统领域的原有制造商和专业人员，继承了起源于计算机领域的嵌入式系统，承担了开发和推广嵌入式系统的历史任务，并将传统电子系统迅速发展到智能现代电子系

4、统时代。现代计算机技术发展的两个分支的意义形成了计算机发展的专业化分工，这就把发展计算机技术的任务扩展到了传统的电子系统领域，使计算机成为进入人类社会综合智能时代的有力工具。现代计算机技术的两个分支，计算机技术的发展阶段，嵌入式系统的含义和分类，以及嵌入式系统产业的特点。目前，嵌入式系统被定义为以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件裁剪、对应用系统的功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的：专用计算机系统。嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业特定应用相结合的产物，这决定了它必须是一个技术密集型、资本密集型、高度分散和创新的知识集成系统。目前，嵌入式系统中除了32位处理

5、器外，还有大量的8位和16位嵌入式微控制器。嵌入式系统是计算机应用的另一种形式。目前，根据发展状况，嵌入式计算机可分为以下几类： (1)嵌入式微处理器单元(EMPU)嵌入式微处理器是基于通用计算机中的中央处理器。在应用中，微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留与嵌入式应用相关的主板功能，可以大大降低系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，虽然嵌入式微处理器的功能与标准微处理器基本相同，但在工作温度、抗电磁干扰和可靠性方面都有所提高。嵌入式系统的含义和分类，(2)嵌入式微控制器嵌入式微控制器又称单片机。嵌入式微控制器一般以微处理器内核为核心，各种必要的功能和外设如只读存储器、可编程只读存

6、储器、随机存取存储器、闪存、总线、总线逻辑、定时器/计数器、看门狗、串口、脉宽调制输出、模数转换器等集成在芯片内部。与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而降低功耗和成本，提高可靠性。嵌入式系统的含义和分类；(3)嵌入式dsp处理器(edsp)，嵌入式系统的含义和分类，DSP处理器专门设计了系统结构和指令，使其适合执行DSP算法，具有较高的编译效率和指令执行速度。数字滤波、快速傅立叶变换、频谱分析等。目前，数字信号处理器算法正大量进入嵌入式领域，数字信号处理器的应用正从普通单片机用普通指令实现数字信号处理器功能向采用嵌入式数字信号处理器转变。随着电子数据交换的普及、

7、超大规模集成电路设计的普及和半导体技术的快速发展，在硅片上实现一个更复杂的系统，即片上系统的时候到了。嵌入式系统的含义和分类，(1)嵌入式系统行业是一个高度分散的行业，不能垄断。从某种意义上说，一般计算机行业的技术是垄断的。嵌入式系统不同，它是一个分散的行业，充满了竞争、机遇和创新，没有一个系列的处理器和操作系统可以垄断整个市场。(2)嵌入式系统是面向用户的，特定产品和特定应用领域的嵌入式系统是面向用户、面向产品和面向应用的。如果他们独立于应用程序开发，他们将失去市场；嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力和电磁兼容性都受到应用需求的限制。嵌入式系统的硬件和软件必须设计高效、定

8、制和冗余，并努力在相同的硅片面积上实现更高的性能；嵌入式系统与特定应用有机结合，其升级与特定产品同步，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，生命周期就很长。(3)嵌入式系统对软件有很高的要求。嵌入式处理器应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求不同于通用计算机。软件需要固态存储。高质量的软件代码、高可靠性和高实时性是系统软件的基本要求。多任务操作系统是知识集成的平台，是行业标准化的基础，也是嵌入式系统行业的特点。(4)嵌入式系统开发需要特定的开发环境和开发工具。通用计算机具有完善的人机界面，可以通过添加一些应用程序和开发环境进行自我开发。然而，嵌入式系统本身不具备自举

9、开发的能力。即使在设计完成后，用户通常也不能修改程序功能，必须有一套开发工具和开发环境。这些工具和环境基于通用计算机上的硬件和软件设备、各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。(5)嵌入式系统软件需要RTOS开发平台，通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口(API)，应用程序的开发和完成的软件运行在操作系统(OS)平台上，但一般不是实时的。嵌入式系统是不同的。应用程序可以在没有操作系统的芯片上直接运行。然而，为了合理调度多任务，利用系统资源、系统功能和与专家库功能的接口，用户必须自行选择RTOS开发平台，以保证程序执行的实时性和可靠性，减少开发时间，保证软件质量。(6)嵌入式系统的开发人员主要是

10、应用专家。通用计算机的开发人员通常是计算机科学或计算机工程方面的专业人员，而嵌入式系统需要与不同行业的应用相结合，需要比计算机更多的专业知识，他们的开发人员通常是各种应用领域的专家。嵌入式系统行业的特点和嵌入式计算机技术的应用影响了我们生活的方方面面，几乎无处不在，我们的手机、家电、汽车等都有它的痕迹。嵌入式技术将使日常设备智能化，使它们具有学习和记忆的能力，并能够根据用户的偏好和环境做出回答。嵌入式控制器以其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等优点，在工业、农业、教育、国防和日常生活等领域得到了广泛的应用。它在促进产品升级、加快自动化进程和提高各行各业生产率方面发挥了极其重要的作用。如果说大

11、型机是数字革命的第一推动力，而个人电脑是第二推动力，那么嵌入式技术就是数字革命的第三推动力。嵌入式系统的应用前景，嵌入式系统行业是一个特殊的计算机行业，其目的是使一切更简单、更方便、更通用、更适用；通用计算机的发展已经成为功能计算机并普遍进入社会。嵌入式计算机的发展目标是实现“通用计算”的专用计算机，因此可以说嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”。嵌入式系统的应用前景，英特尔中国研究院将关注嵌入式方向。2010年4月12日，英特尔信息技术峰会“技术展望日”，英特尔中国研究院宣布了一项新战略，旨在建立一个立足中国、服务中国的世界级嵌入式系统研究院。英特尔首席技术官在会上表示，英特尔中国研究

12、院是去年10月从原英特尔中国研究中心升级而来的。成立后，“我们花了六个月的时间讨论和确定英特尔中国研究院的研究方向。讨论的主题包括云计算、高性能计算、汽车、医疗保健、游戏等。但经过调查，我们发现它们都有一个共同的主题，那就是嵌入。为此，我们最终将嵌入式系统的前沿研究确定为英特尔中国研究院的新的主要方向。”中国资深嵌入式系统专家沈旭邦院士预测，“未来10年将会生产出针型、运算量超过1亿次的嵌入式智能芯片，这将为我们提供无限的创造空间。嵌入式微控制器或称微控制器就像一个黑洞，今天它将吸引许多技术和成就。中国应该重视智力密集型产业的发展。”嵌入式系统的应用前景。物联网是人、机器和物体的智能集成网络，

13、强调个体物体的识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网重视感觉、认知和行为三要素，通过信息收集、信息提炼和信息处理，进一步完成人与物、物与物之间的智能沟通和控制。物联网首先涉及自动识别技术，主要基于射频识别(射频识别；射频识别技术。射频识别具有标签尺寸小、样式多、使用寿命长、安全性高等特点。其存储容量可达128千位，并具有非接触式电子标签识别功能物联网是嵌入式应用的机遇和未来之一。嵌入式射频识别应用一般包括产品或系统中的射频识别阅读器(模块)，以增加产品或系统的射频识别读写功能，如票卡感应箱门、图书馆自动借阅柜台、超市商品查询机等。在物联网的应用中，将会有许多嵌入式射频识别系统集成环境参数如温度、

14、湿度和压力，如智能汽车和自动检测轮胎压力和发动机温度的机器系统。将射频识别标签嵌入传感器可用于监测物理或环境条件(如声音、振动、运动或污染物等)。)在不同的位置。物联网是嵌入式应用的机遇和未来之一。首先，比尔盖茨，数字家庭的概念，曾经向我们描述了一个用信息技术建造的“地球上的天堂”:每个房间都由无线智能控制，房间里的所有电器都根据房间里的最佳温度自动控制，所有的东西都不用手就可以拿到手。这是无线数字家庭的未来蓝图。虽然现在看起来很遥远，但事实上，随着无线信息技术的发展，“数字家庭”正在向我们走来，数字家庭是未来嵌入式技术的热点。其次，目前可以实现的数字家庭应用方向主要包括网络宽带、时尚电子、视

15、听享受、智能家居等。互联网宽带。网络宽带是数字家庭网络的重要组成部分，可以承载各种互联网服务，如网络互动、网络购物和网络电话。视听享受。数字家庭生活中最突出的是家庭影院、百色和迷你影院、家庭数字音频等。新潮电子。各种高清多媒体产品、高科技产品。如支持互联网的手机、网络MP3、迷你PS2游戏机、视频眼镜、智能洗衣机、酷鼠标、停电保鲜冰箱、汽车电器和其他智能家居。包括可视门铃、智能闹钟、智能背景音乐、智能窗帘等。它以住宅为平台，集建筑、网络通信、信息家电和设备自动化于一体；一个集系统、结构、服务和管理于一体的高效、舒适、安全、便捷和环保的居住环境。数字家庭是未来嵌入式技术的热点。第三，世界各国数字

16、家庭的发展现状根据不同的市场调查报告，数字家庭产业正面临着巨大的发展前景。世界上每个国家都对数字家庭和数字建筑进行了大量投资。美国已经基本实现了有线数字电视的数字化；日本制造商在信息和家电行业非常活跃，在标准化方面也非常活跃；韩国以政府的形式成立了数字家庭促进委员会，形成了许多应用，开发了大量游戏；欧洲也提出了数字化的明确目标，包括法国、爱尔兰、挪威和芬兰，在2010年完成从模拟电视到数字电视的转换。数字家庭的标准化用户有了很大的发展，国内外在这一领域的发展呈现出快速增长的趋势。中国数字家庭产业亟待发展。2010年，中国市场也将成为数字家庭产业最发达的市场之一。如何取悦用户并提供各种数字服务？

17、它已经成为包括宽带网络、家庭网络平台和4C融合产品(个人电脑、消费电子、通信、内容)在内的数字家庭产业核心的共同目标。数字家庭市场研究显示，2009年，仅数字电视带来的相关设备的市场开发总规模就超过1万亿元。它给数字芯片、智能家居集成、软件开发、网络设备和网络运营等行业带来了巨大的商机。数字家庭是未来嵌入式技术的热点。四.发展数字家庭技术从目前众多的数字家庭技术中，中国数字家庭产业在不同时期的技术发展主要分为三个技术方案：基于单片机架构的基于PC机的数字家庭技术和基于嵌入式架构的数字家庭技术，以及三个技术方案。简而言之，基于PC架构的智能控制系统出现在中国数字家庭的萌芽阶段，基本上停留在向用户展示数字家庭的概念上，并不实用。目前，许多中国数字家庭制造商开发的基于单片机架构