1、嵌入式系統技術的開展 及未來.始于微型機時代的嵌入式運用現代計算機技術的兩大分支開展.電子數字計算機誕生于1946年，在其后漫長的歷史進程中，計算機一直是供養在特殊的機房中，實現數值計算的大型昂貴設備。直到20世紀70年代，微處置器的出現，計算機才出現了歷史性的變化。將微型機嵌入到一個對象體系中，實現對象體系的智能化控制。為了區別于原有的通用計算機系統，把嵌入到對象體系中，實現對象體系智能化控制的計算機，稱作嵌入式計算機系統。嵌入式系統誕生于微型機時代，嵌入式系統的嵌入性本質是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，這是了解嵌入式系統的根本出發點。 始于微型機時代的嵌入式運用. 由于嵌入式計算機系

2、統要嵌入到對象體系中，實現的是對象的智能化控制，因此，它有著與通用計算機系統完全不同的技術要求與技術開展方向。 現代計算機技術的兩大分支技術要求技術發展方向通用計算機系統嵌入式計算機系統高速、海量的數值計算總線速度的無限提升，存儲容量的無限擴展對象的智能化控制才干與對象系統親密相關的嵌入性能、控制才干與控制的可靠性.早期，人們勉為其難地將通用計算機系統進展改裝，在大型設備中實現嵌入式運用。然而，對于眾多的對象系統如家用電器、儀器儀表、工控單元，無法嵌入通用計算機系統，況且嵌入式系統與通用計算機系統的技術開展方向完全不同。必需獨立地開展通用計算機系統與嵌入式計算機系統，這就構成了現代計算機技術開

3、展的兩大分支。 嵌入式計算機系統的誕生，那么標志了計算機進入了通用計算機系統與嵌入式計算機系統兩大分支并行開展時代。現代計算機技術的兩大分支.通用計算機系統 計算機專業領域集中精神開展通用計算機系統的軟、硬件技術，不用兼顧嵌入式運用要求，通用微處置器迅速從286、386、486到奔騰系列；操作系統那么迅速擴張計算機基于高速海量的數據文件處置才干，使通用計算機系統進入到盡善盡美階段。現代計算機技術的兩大分支通用計算機系統與嵌入式計算機系統的專業化分工開展，導致20世紀末、21世紀初，計算機技術的飛速開展。. 嵌入式計算機系統 開展目的是單芯片化。它發動了原有的傳統電子系統領域的廠家與專業人士，接

4、過來源于計算機領域的嵌入式系統，承當起開展與普及嵌入式系統的歷史義務，迅速地將傳統的電子系統開展到智能化的現代電子系統時代。現代計算機技術的兩大分支.現代計算機技術開展的兩大分支的意義構成了計算機開展的專業化分工將開展計算機技術的義務擴展到傳統的電子系統領域使計算機成為進入人類社會全面智能化時代的有力工具。現代計算機技術的兩大分支.計算機技術開展階段. 嵌入式系統的含義及分類 嵌入式系統工業的特點現狀.嵌入式系統被定義為: 以運用為中心、以計算機技術為根底、軟件硬件可裁剪、順應運用系統對功能、可靠性、本錢、體積、功耗嚴厲要求的公用計算機系統。 嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技

5、術和各個行業的詳細運用相結合后的產物,這一點就決議了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。目前嵌入式系統除了部分為32 位處置器外,大量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ,嵌入式系統是計算機運用的另一種形狀。嵌入式系統的含義及分類.目前根據開展現狀,嵌入式計算機可以分成下面幾類: (1) 嵌入式微處置器(Embedded Microprocessor Unit,EMPU) 嵌入式微處置器的根底是通用計算機中的CPU。在運用中,將微處置器裝配在專門設計的電路板上,只保管和嵌入式運用有關的母板功能,這樣可以大幅度減小系統體積和功耗。為了滿足嵌入式運用的

6、特殊要求,嵌入式微處置器雖然在功能上和規范微處置器根本是一樣的,但在任務溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面普通都做了各種加強。 嵌入式系統的含義及分類.(2) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit , MCU) 嵌入式微控制器又稱單片機。嵌入式微控制器普通以某 一種微處置器內核為中心,芯片內部集成ROM、EPROM、RAM、 Flash RAM、總線、總線邏輯、定時/計數器、WatchDog、串行口、脈寬調制輸出、A/D等各種必要功能和外設。與嵌入式微處置器相比,微控制器的最大特點是單片化,體積大大減小,從而使功耗和本錢下降、可靠性提高。 嵌入式系統的含義及分類.(3) 嵌入式

7、DSP處置器( Embedded Digital SignalProcessor , EDSP) 嵌入式系統的含義及分類 DSP 處置器對系統構造和指令進展了特殊設計,使其適宜于執行DSP算法,編譯效率較高,指令執行速度也較高。在數字濾波、FFT、譜分析等方面,DSP算法正在大量進入嵌入式領域,DSP 運用正從在通用單片機中以普通指令實現DSP功能,過渡到采用嵌入式DSP處置器。.(4) 嵌入式片上系統(System On Chip) 隨著EDI的推行和VLSI設計的普及化,以及半導體工藝的迅速開展,在一個硅片上實現一個更為復雜的系統的時代已降臨, 這就是System On Chip(SOC)

8、 。 嵌入式系統的含義及分類.(1) 嵌入式系統工業是不可壟斷的高度分散的工業 從某種意義上來說,通用計算機行業的技術是壟斷的。嵌入式系統那么不同,它是一個分散的工業,充溢了競爭、機遇與創新,沒有哪一個系列的處置器和操作系統可以壟斷全部市場。嵌入式系統工業的特點.(2)嵌入式系統是面向用戶，特定產品和詳細運用領域嵌入式系統是面向用戶、面向產品、面向運用的,假設獨立于運用自行開展,那么會失去市場；嵌入式處置器的功耗、體積、本錢、可靠性、速度、處置才干、電磁兼容性等方面均遭到運用要求的制約；嵌入式系統的硬件和軟件都必需高效率地設計,量體裁衣、去除冗余,力爭在同樣的硅片面積上實現更高的性能；嵌入式系

9、統和詳細運用有機地結合在一同,它的晉級換代也是和詳細產品同步進展,因此嵌入式系統產品一旦進入市場,具有較長的生命周期。嵌入式系統工業的特點.(3) 嵌入式系統對軟件有高要求 嵌入式處置器的運用軟件是實現嵌入式系統功能的關鍵,對嵌入式處置器系統軟件和運用軟件的要求也和通用計算機有所不同。軟件要求固態化存儲。軟件代碼高質量、高可靠性系統軟件(OS)的高實時性是根本要求多義務操作系統是知識集成的平臺和走向工業規范化道路的根底 嵌入式系統工業的特點.(4) 嵌入式系統開發需求特定的開發環境和開發工具 通用計算機具有完善的人機接口界面,在上面添加一些運用程序和開發環境即可進展對本身的開發。而嵌入式系統本

10、身不具備自舉開發才干,即使設計完成以后，用戶通常也是不能對其中的程序功能進展修正的,必需有一套開發工具和環境才干進展開發,這些工具和環境是基于通用計算機上的軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。嵌入式系統工業的特點.5) 嵌入式系統軟件需求RTOS 開發平臺 通用計算機具有完善的操作系統和運用程序接口(API),運用程序的開發以及完成后的軟件都在操作系統(OS)平臺上運轉,但普通不是實時的。嵌入式系統那么不同,運用程序可以沒有操作系統直接在芯片上運轉;但是為了合理地調度多義務、利用系統資源、系統函數以及和專家庫函數接口,用戶必需自行選配RTOS 開發平臺,這樣才干保證程序執行的實時性

11、、可靠性,并減少開發時間,保證軟件質量。 嵌入式系統工業的特點.(6) 嵌入式系統開發人員以運用專家為主 通用計算機的開發人員普通是計算機科學或計算機工程方面的專業人士,而嵌入式系統那么是要和各個不同行業的運用相結合的,要求更多的計算機以外的專業知識,其開發人員往往是各個運用領域的專家。嵌入式系統工業的特點. 嵌入式計算機技術的運用已影響到我們生活的方方面面, 幾乎無處不在, 我們的挪動、家用電器、汽車等無不有它的蹤影。嵌入式技術將使日常運用的設備具有智能, 使它們具備學習與記憶的才干, 可以按照運用者的喜好及所處的環境做出回答。 嵌入式控制器因其體積小、可靠性高、功能強、靈敏方便等許多優點,

12、 運用已深化到工業、農業、教育、國防以及日常生活等各個領域, 對各行各業產品更新換代、加速自動化進程、提高消費率等方面起到了極其重要的推進作用。假設說推進數字革命的動力最早是大型機, 第二動搖力是PC 機, 那么嵌入式技術便是推進數字革命的第三動搖力。嵌入式系統的運用前景. 嵌入式系統工業是公用計算機工業,其目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用; 通用計算機的開展變為功能電腦,普遍進入社會,嵌入式計算機開展的目的是公用電腦,實現“普遍化計算,因此可以稱嵌入式智能芯片是構成未來世界的“數字基因。嵌入式系統的運用前景. 英特爾中國研討院將主攻嵌入式方向 在4月12日的2021英特爾信

13、息技術峰會“技術前瞻日上，英特爾中國研討院公布了新的戰略，目的是立足中國、效力中國，努力于打造世界一流的嵌入式系統研討院。 英特爾首席技術官在會上表示，英特爾中國研討院是去年10月份從原來的英特爾中國研討中心晉級而來，成立后，“我們用了6個月的時間來討論和確定英特爾中國研討院的研討方向。討論的方向包括云計算、高性能計算、汽車、醫療保健、游戲等，但經過調查之后，我們發現這些都有一個共同的主題，就是嵌入式。為此，我們最終將嵌入式系統的前沿研討確定為英特爾中國研討院的新的主攻方向。. 我國資深嵌入式系統專家沈緒榜院士的預言,“ 未來十年將會產生針頭大小、具有超越一億次運算才干的嵌入式智能芯片,將為我

14、們提供無限的發明空間。嵌入式微控制器或者說單片機好似是一個黑洞,會把當今很多技術和成果吸引進來。中國該當留意開展智力密集型產業。嵌入式系統的運用前景. 物聯網為人、機、物等3種對象的智慧型整合網路，強調個別物件的識別、定位、跟蹤、監控與管理。物聯網注重感、知、行三要素，藉由資訊採集、資訊論述、資訊處置，進一步完成人與物、物與物間的智慧型溝通與控制。 物聯網首先涉及的是自動識別技術，主要係以無線射頻識別 (Radio Frequency Identification；RFID)技術為主。RFID具標籤體積小、式樣多、壽命長、平安性高等特征，其記憶體容量可達128Kbit，具可穿透式讀寫、多標籤同

15、時讀寫、可重複讀寫等非接觸式電子標籤識別功能。物聯網是嵌入式運用的時機與未來之一. 嵌入式RFID運用普通是將RFID讀寫器(模組)包含在產品或系統中，以添加該產品或系統的RFID讀寫功能，如票卡感應匣門、圖書館自動化借書柜臺、超市商品查詢機等。在物聯網的運用上，將出現許多整合溫度、濕度、壓力等環境參數的嵌入式RFID系統，如自動檢測胎壓及引擎溫度的智慧型車機系統。將RFID標簽嵌入感測器中，可用于監測不同位置的物理或環境情況(如聲音、振動、挪動或污染物等)。物聯網是嵌入式運用的時機與未來之一.一、數字家庭概念 比爾蓋茨曾給我們描畫過一個用IT技術構筑的“人間天堂：每個房間都被無線智能化控制、

16、自動根據人體調理室內最正確溫度、語音控制房間內一切的電器，不用動手一切物品得心應手。這就是無線數字家庭的未來藍圖，雖然如今看來是那么遙不可及，但現實上，“數字家庭正伴隨著無線IT技術的開展向我們走來 數字家庭是嵌入式技術未來運用熱點. 二、數字家庭運用方向 目前能實現的數字家庭運用方向主要有網絡寬帶、新潮電子、視聽享樂、智能家居等。 網絡寬帶。網絡寬帶是數字家庭網絡一大部分，網絡寬帶可以承載多樣化的互聯網效力，例如：網絡互動、網絡購物、網絡。 視聽享樂。數字家庭生活中最為突出的有家庭影院、bose類及Mini影院，家庭數字音響等。 新潮電子。各種各樣的數字家電產品，高科技含量高的產品。如可上網

17、手機、網絡MP3 、迷他版PS2游戲機、視像眼鏡、智能洗衣機、會吹涼風的鼠標、停電保鮮冰箱、汽車電器等 智能家居。包含可視門鈴、 智能鬧鐘、智能化背景音樂、智能化窗簾等等。它以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通訊、信息家電、設備自動化；集系統、構造、效力、管理為一體的高效、溫馨、平安、便利、環保的居住環境。 數字家庭是嵌入式技術未來運用熱點.數字家庭 .數字家庭是嵌入式技術未來運用熱點三、世界各國數字家庭開展現狀 根據各個不同的市場調查報告，數字家庭產業面臨宏大的開展前景。在世界的各個國家，目前都對數字家庭和數字建立有很大的投入。美國根本上實現了有線數字電視的數字化；而日本廠商非常積極，運用于信息和

18、家電行業，他們在規范化方面非常活潑；韓國以政府的方式，成立了數字家庭促進委員會，并且構成了很多運用，開發了大量的游戲；在歐洲也提出了很明確的數字化目的，包括法國、愛爾蘭、挪威、芬蘭在2021年完成模擬電視向數字電視的轉換。數字家庭規范化用戶有一個宏大的開展，國內外這方面的開展呈現迅猛增長的趨勢。.我國的數字家庭產業亟待開展 2021年，中國市場也將是數字家庭產業最具開展的市場之一。如何取悅用戶，提供多樣的數字效力？成為包括寬帶網絡、家庭網絡平臺及4C交融產品個人電腦、消費電子、通訊、內容等數字家庭產業中心的共同目的。數字家庭市場調研顯示：2021年僅數字電視所帶來的相關設備的市場開展總規模在1

19、0,000億元以上。為數字芯片、智能家居集成、軟件開發、網絡設備、網絡運營等方面的商家帶來宏大商機。.數字家庭是嵌入式技術未來運用熱點四、開展中的數字家庭技術 從目前眾多的數字家庭技術中來看，中國數字家庭行業不同時期的技術開展情況主要分為三種技術方案代表：基于PC架構的數字家庭技術基于單片機架構的數字家庭技術基于嵌入式架構的數字家庭技術.三種技術方案 簡單來說， PC架構的智能控制系統出現于中國數字家庭的萌芽階段，根本上停留在向運用者展現數字家庭的概念，適用性不強，屬于第一代。 目前，很多中國數字家庭廠商研制的基于單片機架構的智能控制系統在適用性、易用性和專業性方面有了很大程度上的提高，屬于第二代。 基于嵌入式系統的數字家庭系統在國內雖然曾經出現，但是由于需求引導缺乏以及規范不一致，缺乏供智能家居產品運用和推行普及的平臺，不過隨著嵌入式技術更加廣泛的運用，隨著本錢的逐漸降低，中國的數字家庭最終將走向嵌入式。 .五、嵌入式技術在數字家庭的運用 嵌入式技術的蓬勃興起和無線技術的迅速開展為數字家庭行業指明了技術開展趨勢，提供了技術革新的有利武器。 嵌入式技術協助社區中的數字家庭處理以下問題：防火防盜、煤氣走漏自動報警、可視門鈴門鏡系統、緊急呼叫、水電煤氣自動抄送、IC卡智能車場管理、網上購物