嵌入式系統技術發展

及未來嵌入式系統技術的發展及未來概述第1頁始于微型機時代嵌入式應用當代計算機技術兩大分支發展嵌入式系統技術的發展及未來概述第2頁電子數字計算機誕生于1946年，在其后漫長歷史進程中，計算機一直是供養在特殊機房中，實現數值計算大型昂貴設備。直到20世紀70年代，微處理器出現，計算機才出現了歷史性改變。將微型機嵌入到一個對象體系中，實現對象體系智能化控制。為了區分于原有通用計算機系統，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基本出發點。始于微型機時代嵌入式應用嵌入式系統技術的發展及未來概述第3頁

因為嵌入式計算機系統要嵌入到對象體系中，實現是對象智能化控制，所以，它有著與通用計算機系統完全不一樣技術要求與技術發展方向。

當代計算機技術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、海量數值計算總線速度無限提升，存放容量無限擴大對象智能化控制能力與對象系統親密相關嵌入性能、控制能力與控制可靠性嵌入式系統技術的發展及未來概述第4頁早期，人們勉為其難地將通用計算機系統進行改裝，在大型設備中實現嵌入式應用。然而，對于眾多對象系統（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技術發展方向完全不一樣。必須獨立地發展通用計算機系統與嵌入式計算機系統，這就形成了當代計算機技術發展兩大分支。嵌入式計算機系統誕生，則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發展時代。當代計算機技術兩大分支嵌入式系統技術的發展及未來概述第5頁通用計算機系統

計算機專業領域集中精力發展通用計算機系統軟、硬件技術，無須兼顧嵌入式應用要求，通用微處理器快速從286、386、486到飛躍系列；操作系統則快速擴張計算機基于高速海量數據文件處理能力，使通用計算機系統進入到盡善盡美階段。當代計算機技術兩大分支通用計算機系統與嵌入式計算機系統專業化分工發展，導致20世紀末、二十一世紀初，計算機技術飛速發展。嵌入式系統技術的發展及未來概述第6頁

嵌入式計算機系統發展目標是單芯片化。它動員了原有傳統電子系統領域廠家與專業人士，接過起源于計算機領域嵌入式系統，負擔起發展與普及嵌入式系統歷史任務，快速地將傳統電子系統發展到智能化當代電子系統時代。當代計算機技術兩大分支嵌入式系統技術的發展及未來概述第7頁當代計算機技術發展兩大分支意義形成了計算機發展專業化分工將發展計算機技術任務擴展到傳統電子系統領域使計算機成為進入人類社會全方面智能化時代有力工具。當代計算機技術兩大分支嵌入式系統技術的發展及未來概述第8頁計算機技術發展階段嵌入式系統技術的發展及未來概述第9頁

嵌入式系統含義及分類

嵌入式系統工業特點現實狀況嵌入式系統技術的發展及未來概述第10頁嵌入式系統被定義為:

以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功效、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求專用計算機系統。嵌入式系統是將先進計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業詳細應用相結合后產物,這一點就決定了它必定是一個技術密集、資金密集、高度分散、不停創新知識集成系統。當前嵌入式系統除了部分為32位處理器外,大量存在是8位和16位嵌入式微控制器(MCU),嵌入式系統是計算機應用另一個形態。嵌入式系統含義及分類嵌入式系統技術的發展及未來概述第11頁當前依據發展現實狀況,嵌入式計算機能夠分成下面幾類:

(1)嵌入式微處理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)

嵌入式微處理器基礎是通用計算機中CPU。在應用中,將微處理器裝配在專門設計電路板上,只保留和嵌入式應用相關母板功效,這么能夠大幅度減小系統體積和功耗。為了滿足嵌入式應用特殊要求,嵌入式微處理器即使在功效上和標準微處理器基本是一樣,但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面普通都做了各種增強。嵌入式系統含義及分類嵌入式系統技術的發展及未來概述第12頁(2)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,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個微處理器內核為關鍵,芯片內部集成ROM、EPROM、RAM、FlashRAM、總線、總線邏輯、定時/計數器、WatchDog、串行口、脈寬調制輸出、A/D等各種必要功效和外設。與嵌入式微處理器相比,微控制器最大特點是單片化,體積大大減小,從而使功耗和成本下降、可靠性提升。嵌入式系統含義及分類嵌入式系統技術的發展及未來概述第13頁(3)嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)

嵌入式系統含義及分類DSP處理器對系統結構和指令進行了特殊設計,使其適合于執行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應用正從在通用單片機中以普通指令實現DSP功效,過渡到采取嵌入式DSP處理器。嵌入式系統技術的發展及未來概述第14頁(4)嵌入式片上系統(SystemOnChip)伴隨EDI推廣和VLSI設計普及化,以及半導體工藝快速發展,在一個硅片上實現一個更為復雜系統時代已降臨,這就是SystemOnChip(SOC)。嵌入式系統含義及分類嵌入式系統技術的發展及未來概述第15頁(1)嵌入式系統工業是不可壟斷高度分散工業

從某種意義上來說,通用計算機行業技術是壟斷。嵌入式系統則不一樣,它是一個分散工業,充滿了競爭、機遇與創新,沒有哪一個系列處理器和操作系統能夠壟斷全部市場。嵌入式系統工業特點嵌入式系統技術的發展及未來概述第16頁(2)嵌入式系統是面向用戶，特定產品和詳細應用領域嵌入式系統是面向用戶、面向產品、面向應用,假如獨立于應用自行發展,則會失去市場；嵌入式處理器功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等方面均受到應用要求制約；嵌入式系統硬件和軟件都必須高效率地設計,量體裁衣、去除冗余,力爭在一樣硅片面積上實現更高性能；嵌入式系統和詳細應用有機地結合在一起,它升級換代也是和詳細產品同時進行,所以嵌入式系統產品一旦進入市場,含有較長生命周期。嵌入式系統工業特點嵌入式系統技術的發展及未來概述第17頁(3)嵌入式系統對軟件有高要求

嵌入式處理器應用軟件是實現嵌入式系統功效關鍵,對嵌入式處理器系統軟件和應用軟件要求也和通用計算機有所不一樣。軟件要求固態化存放。軟件代碼高質量、高可靠性系統軟件(OS)高實時性是基本要求多任務操作系統是知識集成平臺和走向工業標準化道路基礎

嵌入式系統工業特點嵌入式系統技術的發展及未來概述第18頁(4)嵌入式系統開發需要特定開發環境和開發工具

通用計算機含有完善人機接口界面,在上面增加一些應用程序和開發環境即可進行對本身開發。而嵌入式系統本身不具備自舉開發能力,即使設計完成以后，用戶通常也是不能對其中程序功效進行修改,必須有一套開發工具和環境才能進行開發,這些工具和環境是基于通用計算機上軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。嵌入式系統工業特點嵌入式系統技術的發展及未來概述第19頁（5)嵌入式系統軟件需要RTOS開發平臺

通用計算機含有完善操作系統和應用程序接口(API),應用程序開發以及完成后軟件都在操作系統(OS)平臺上運行,但普通不是實時。嵌入式系統則不一樣,應用程序能夠沒有操作系統直接在芯片上運行;不過為了合理地調度多任務、利用系統資源、系統函數以及和教授庫函數接口,用戶必須自行選配RTOS開發平臺,這么才能確保程序執行實時性、可靠性,并降低開發時間,保障軟件質量。

嵌入式系統工業特點嵌入式系統技術的發展及未來概述第20頁(6)嵌入式系統開發人員以應用教授為主

通用計算機開發人員普通是計算機科學或計算機工程方面專業人士,而嵌入式系統則是要和各個不一樣行業應用相結合,要求更多計算機以外專業知識,其開發人員往往是各個應用領域教授。嵌入式系統工業特點嵌入式系統技術的發展及未來概述第21頁嵌入式計算機技術應用已影響到我們生活方方面面,幾乎無處不在,我們移動電話、家用電器、汽車等無不有它蹤影。嵌入式技術將使日常使用設備含有智能,使它們具備學習與記憶能力,能夠按照使用者喜好及所處環境做出回答。

嵌入式控制器因其體積小、可靠性高、功效強、靈活方便等許多優點,應用已深入到工業、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、提升生產率等方面起到了極其主要推進作用。假如說推進數字革命動力最早是大型機,第二波動力是PC機,那么嵌入式技術便是推進數字革命第三波動力。嵌入式系統應用前景嵌入式系統技術的發展及未來概述第22頁嵌入式系統工業是專用計算機工業,其目標就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用;

通用計算機發展變為功效電腦,普遍進入社會,嵌入式計算機發展目標是專用電腦,實現“普遍化計算”,所以能夠稱嵌入式智能芯片是組成未來世界“數字基因”。嵌入式系統應用前景嵌入式系統技術的發展及未來概述第23頁嵌入式系統技術的發展及未來概述第24頁英特爾中國研究院將主攻嵌入式方向

在4月12日英特爾信息技術峰會“技術前瞻日”上，英特爾中國研究院公布了新戰略，宗旨是立足中國、服務中國，致力于打造世界一流嵌入式系統研究院。英特爾首席技術官在會上表示，英特爾中國研究院是去年10月份從原來英特爾中國研究中心升級而來，成立后，“我們用了6個月時間來探討和確定英特爾中國研究院研究方向。討論方向包含云計算、高性能計算、汽車、醫療保健、游戲等，但經過考查之后，我們發覺這些都有一個共同主題，就是嵌入式。為此，我們最終將‘嵌入式系統前沿研究’確定為英特爾中國研究院新主攻方向。”

嵌入式系統技術的發展及未來概述第25頁

我國資深嵌入式系統教授—沈緒榜院士預言,“未來十年將會產生針頭大小、含有超出一億次運算能力嵌入式智能芯片,

將為我們提供無限創造空間。嵌入式微控制器或者說單片機好像是一個黑洞,

會把當今很多技術和結果吸引進來。中國應該注意發展智力密集型產業。”嵌入式系統應用前景嵌入式系統技術的發展及未來概述第26頁

物聯網為人、機、物等3種對象智慧型整合網路，強調個別物件識別、定位、跟蹤、監控與管理。物聯網重視感、知、行三要素，藉由資訊採集、資訊闡述、資訊處理，深入完成人與物、物與物間智慧型溝通與控制。

物聯網首先包括是自動識別技術，主要係以無線射頻識別(RadioFrequencyIdentification；RFID)技術為主。RFID具標籤體積小、式樣多、壽命長、安全性高等特色，其記憶體容量可達128Kbit，具可穿透式讀寫、多標籤同時讀寫、可重複讀寫等非接觸式電子標籤識別功效。物聯網是嵌入式應用機會與未來之一

嵌入式系統技術的發展及未來概述第27頁嵌入式系統技術的發展及未來概述第28頁嵌入式RFID應用普通是將RFID讀寫器(模組)包含在產品或系統中，以增加該產品或系統RFID讀寫功效，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。在物聯網應用上，將出現許多整合溫度、濕度、壓力等環境參數嵌入式RFID系統，如自動檢測胎壓及引擎溫度智慧型車機系統。將RFID標簽嵌入感測器中，可用于監測不一樣位置物理或環境情況(如聲音、振動、移動或污染物等)。物聯網是嵌入式應用機會與未來之一嵌入式系統技術的發展及未來概述第29頁嵌入式系統技術的發展及未來概述第30頁一、數字家庭概念

比爾·蓋茨曾給我們描述過一個用IT技術構筑“人間天堂”：每個房間都被無線智能化控制、自動依據人體調整室內最正確溫度、語音控制房間內全部電器，不用動手全部物品得心應手。這就是無線數字家庭未來藍圖，盡管現在看來是那么遙不可及，但實際上，“數字家庭”正伴伴隨無線IT技術發展向我們走來……數字家庭是嵌入式技術未來應用熱點嵌入式系統技術的發展及未來概述第31頁

二、數字家庭應用方向當前能實現數字家庭應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，網絡寬帶能夠承載多樣化互聯網服務，比如：網絡互動、網絡購物、網絡電話。視聽享樂。數字家庭生活中最為突出有家庭影院、bose類及Mini影院，家庭數字音響等。新潮電子。各種各樣數字家電產品，高科技含量高產品。如可上網手機、網絡MP3、迷你版PS2游戲機、視像眼鏡、智能洗衣機、會吹涼風鼠標、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、網絡通信、信息家電、設備自動化；集系統、結構、服務、管理為一體高效、舒適、安全、便利、環境保護居住環境。數字家庭是嵌入式技術未來應用熱點嵌入式系統技術的發展及未來概述第32頁數字家庭嵌入式系統技術的發展及未來概述第33頁數字家庭是嵌入式技術未來應用熱點三、世界各國數字家庭發展現實狀況依據各個不一樣市場調查匯報，數字家庭產業面臨巨大發展前景。在世界各個國家，當前都對數字家庭和數字建設有很大投入。美國基本上實現了有線數字電視數字化；而日本廠商非常主動，應用于信息和家電行業，他們在標準化方面非常活躍；韓國以政府形式，成立了"數字家庭促進委員會"，而且形成了很多應用，開發了大量游戲；在歐洲也提出了很明確數字化目標，包含法國、愛爾蘭、挪威、芬蘭在完成模擬電視向數字電視轉換。數字家庭標準化用戶有一個巨大發展，國內外這方面發展展現迅猛增加趨勢。嵌入式系統技術的發展及未來概述第34頁我國數字家庭產業亟待發展年，中國市場也將是數字家庭產業最具發展市場之一。怎樣取悅用戶，提供多樣數字服務？成為包含寬帶網絡、家庭網絡平臺及4C融合產品（個人電腦、消費電子、通信、內容）等數字家庭產業關鍵共同目標。數字家庭市場調研顯示：僅數字電視所帶來相關設備市場發展總規模在10,000億元以上。為數字芯片、智能家居集成、軟件開發、網絡設備、網絡運行等方面商家帶來巨大商機。嵌入式系統技術的發展及未來概述第35頁數字家庭是嵌入式技術未來應用熱點四、發展中數字家庭技術

從當前眾多數字家庭技術中來看，中國數字家庭行業不一樣時期技術發展情況主要分為三種技術方案代表：基于PC架構數字家庭技術基于單片機架構數字家庭技術基于嵌入式架構數字家庭技術

嵌入式系統技術的發展及未來概述第36頁三種技術方案

簡單來說，PC架構智能控制系統出現于中國數字家庭萌芽階段，基本上停留在向使用者展示數字家庭概念，實用性不強，屬于第一代。當前，很多中國數字家庭廠商研制基于單片機架構智能控制系統在實用性、易用性和專業性方面有了很大程度上提升，屬于第二代。基于嵌入式系統數字家庭系統在國內即使已經出現，不過因為需求引導不足以及標準不統一，缺乏供智能家居產品使用和推廣普及平臺，不過伴隨嵌入式技術愈加廣泛應用，伴隨成本逐步降低，中國數字家庭最終將走向嵌入式。嵌入式系統技術的發展及未來概述第37頁五、嵌入式技術在數字家庭應用

嵌入式技術蓬勃興起和無線技術快速發展為數字家庭行業指明了技術發展趨勢，提供了技術革新有利武器。

嵌入式技術幫助小區中數字家庭處理以下問題：防火防盜、煤氣泄漏自動報警、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、網上求醫、網上學校、老幼病人遠程看護、金融／郵政／交通信息查詢、視頻點播、多媒體通訊、高速Internet接入、Internet電話／電視、視頻會議、專業咨詢服務等。數字家庭是嵌入式技術未來應用熱點嵌入式系統技術的發展及未