嵌入式技術(shù)的現(xiàn)狀

　　近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及集成電路技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)日漸普及，在通訊、網(wǎng)絡(luò)、工控、醫(yī)療、電子等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。嵌入式系統(tǒng)無(wú)疑成為當(dāng)前最熱門(mén)最有發(fā)展前途的IT應(yīng)用領(lǐng)域之一。?

　　隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國(guó)著名未來(lái)學(xué)家尼葛洛龐帝99年1月訪(fǎng)華時(shí)預(yù)言，4～5年后嵌入式智能（電腦）?工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。我國(guó)著名嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)家沈緒榜院士98年11月在武漢全國(guó)第11次微機(jī)學(xué)術(shù)交流會(huì)上發(fā)表的《計(jì)算機(jī)的發(fā)展與技術(shù)》一文中，對(duì)未來(lái)10年以嵌入式芯片為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)工業(yè)進(jìn)行了科學(xué)的闡述和展望。1999年世界電子產(chǎn)值已超過(guò)12000億美元，2000年達(dá)到13000億美元，預(yù)計(jì)2005年，銷(xiāo)售額將達(dá)18000億美元。??

　　????進(jìn)入20世紀(jì)90年代，嵌入式技術(shù)全面展開(kāi)，目前已成為通信和消費(fèi)類(lèi)的共同發(fā)展方向。在通信領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)。在廣播電視領(lǐng)域，美國(guó)已開(kāi)始由模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術(shù)已在全球大多數(shù)國(guó)家推廣。數(shù)字音頻廣播（DAB）也已進(jìn)入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。所有上述中，都離不開(kāi)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。象前途無(wú)可計(jì)量的維納斯計(jì)劃生產(chǎn)機(jī)頂盒，核心技術(shù)就是采用32位以上芯片級(jí)的嵌入式技術(shù)。在個(gè)人領(lǐng)域中，嵌入式將主要是個(gè)人商用，作為個(gè)人移動(dòng)的數(shù)據(jù)處理和通訊軟件。由于嵌入式設(shè)備具有自然的人機(jī)交互界面，GUI屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫(xiě)文字輸入、語(yǔ)音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。?

　　????目前一些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實(shí)現(xiàn)漢字寫(xiě)入、短消息語(yǔ)音發(fā)布，日用范圍也將日益廣闊。對(duì)于企業(yè)專(zhuān)用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動(dòng)信息采集等，這種小型手持嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮巨大的作用。自動(dòng)控制領(lǐng)域，不僅可以用于ATM機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，工業(yè)控制等專(zhuān)用設(shè)備，和移動(dòng)通訊設(shè)備結(jié)合、GPS、娛樂(lè)相結(jié)合，嵌入式系統(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長(zhǎng)虹推出的ADSL，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，控制，信息，這種智能化，網(wǎng)絡(luò)化將是家電發(fā)展的新趨勢(shì)。?計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)用以及納米微電子技術(shù)的突破，正有力推動(dòng)著21世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動(dòng)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和家庭生活等領(lǐng)域自動(dòng)化和信息化進(jìn)程。全過(guò)程自動(dòng)化產(chǎn)品制造、大范圍電子商務(wù)活動(dòng)、高度協(xié)同科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及現(xiàn)代化家庭起居，為嵌入式產(chǎn)品造就了嶄新而巨大的商機(jī)。除了溝通信息高速公路的交換機(jī)、路由器和Modem，構(gòu)建CIMS所需的DCS和機(jī)器人以及規(guī)模較大的家用汽車(chē)電子系統(tǒng)。最有量產(chǎn)效益和時(shí)代特征的嵌入式產(chǎn)品應(yīng)數(shù)因特網(wǎng)上的信息家電（Internet?Appliances），如Web可視電話(huà)、Web游戲機(jī)、Web?PDA（俗稱(chēng)電子商務(wù)、商務(wù)通）、WAP電話(huà)手機(jī)、以及多媒體產(chǎn)品，如STB（電視機(jī)頂盒）、DVD播放機(jī)、電子閱讀機(jī)。

　　從硬件方面講，不僅有各大公司的微處理器芯片，還有用于學(xué)習(xí)和研發(fā)的各種配套開(kāi)發(fā)包。目前低層系統(tǒng)和硬件平臺(tái)經(jīng)過(guò)若干年的研究，已經(jīng)相對(duì)比較成熟，實(shí)現(xiàn)各種功能的芯片應(yīng)有盡有。而且巨大的市場(chǎng)需求給我們提供了學(xué)習(xí)研發(fā)的資金和技術(shù)力量。??

　　從軟件方面講，也有相當(dāng)部分的成熟軟件系統(tǒng)。國(guó)外商品化的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，已進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等。我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件如科銀（CoreTek）公司的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系統(tǒng)（雖然還不夠完善）。同時(shí)由于是研究熱點(diǎn)，所以我們可以在網(wǎng)上找到各種各樣的免費(fèi)資源，從各大廠(chǎng)商的開(kāi)發(fā)文檔，到各種驅(qū)動(dòng)，程序源代碼，甚至很多廠(chǎng)商還提供微處理器的樣片。這對(duì)于我們從事這方面的研發(fā)，無(wú)疑是個(gè)資源寶庫(kù)。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，不管是上手還是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，都相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易。這就使得很多生手能夠比較快的進(jìn)入研究狀態(tài)，利于發(fā)揮大家的積極創(chuàng)造性。????????

　　控制器（MCU）已經(jīng)在家庭和工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，通稱(chēng)嵌入式系統(tǒng)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)芯片是嵌入在有關(guān)的設(shè)備中的，沒(méi)有自己獨(dú)立的外殼。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還處于單獨(dú)應(yīng)用的階段，以MCU為核心，與一些監(jiān)測(cè)、伺服、指示設(shè)備配合實(shí)現(xiàn)一定的功能。Internet現(xiàn)已成為社會(huì)重要的基礎(chǔ)信息設(shè)施之一，是信息流通的重要渠道，如果嵌入式系統(tǒng)能夠連接到Internet上面，則可以方便、低廉地將信息傳送到幾乎世界上的任何一個(gè)地方。隨著嵌入式技術(shù)的不斷進(jìn)步和更廣泛的運(yùn)用，嵌入式系統(tǒng)在智能家居中的運(yùn)用也會(huì)隨之有更加廣闊的發(fā)展前景。

　　設(shè)備更是不可勝數(shù)。在國(guó)內(nèi)，雖然嵌入式應(yīng)用、開(kāi)發(fā)很廣，但該領(lǐng)域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數(shù)人員在從事這方面工作。由此可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的空間真是無(wú)比廣大。?

　　目前職場(chǎng)上比較走熱的屬偏軟件人才。不過(guò)，嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域門(mén)檻較高，嵌入式開(kāi)發(fā)人員不僅要懂較底層軟件，對(duì)軟件專(zhuān)業(yè)水平要求較高，市場(chǎng)上需要的嵌入式人才如必須具備C語(yǔ)言編程經(jīng)驗(yàn)、嵌入式操作系統(tǒng)（嵌入式Linux或WinCE）經(jīng)驗(yàn)、內(nèi)核裁剪經(jīng)驗(yàn)、操作系統(tǒng)移值經(jīng)驗(yàn)、驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)等。比如高級(jí)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工程師相關(guān)職位要求是：有豐富的嵌入式多任務(wù)軟件系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)能力，能獨(dú)立完成項(xiàng)目系統(tǒng)方案，解決系統(tǒng)故障和問(wèn)題；精通C語(yǔ)言應(yīng)用開(kāi)發(fā)，有良好的編程習(xí)慣和風(fēng)格，程序穩(wěn)定可靠；良好的文檔編寫(xiě)能力和習(xí)慣，能夠編寫(xiě)規(guī)范的概要和詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔；熟悉項(xiàng)目管理流程。

　　嵌入式技術(shù)應(yīng)用

　　嵌入式是一種專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存儲(chǔ)在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實(shí)上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機(jī)、汽車(chē)等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是是由單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。

　　嵌入式技術(shù)近年來(lái)得到了飛速的發(fā)展，但是嵌入式產(chǎn)業(yè)涉及的領(lǐng)域非常廣泛，彼此之間的特點(diǎn)也相當(dāng)明顯。例如很多行業(yè)：手機(jī)、PDA、車(chē)載導(dǎo)航、工控、軍工、多媒體終端、網(wǎng)關(guān)、數(shù)字電視……

　　手機(jī)領(lǐng)域：以手機(jī)為代表的移動(dòng)設(shè)備可謂是近年來(lái)發(fā)展最為迅猛的嵌入式行業(yè)。甚至針對(duì)于手機(jī)軟件開(kāi)發(fā)，還曾經(jīng)衍生出“泛嵌入式開(kāi)發(fā)”這樣的新詞匯。一方面，手機(jī)得到了大規(guī)模普及，另一方面，手機(jī)的功能得到了飛速發(fā)展，3、4年前的手機(jī)功能與價(jià)格與現(xiàn)在就不能同日而語(yǔ)。隨著國(guó)內(nèi)3G時(shí)代的腳步日益臨近，可以預(yù)料到手機(jī)領(lǐng)域的軟硬件都必將面臨一場(chǎng)更大的變革。功耗、功能、帶寬、價(jià)格等都是手機(jī)硬件領(lǐng)域的熱門(mén)詞匯。從軟件技術(shù)角度來(lái)看，我認(rèn)為手機(jī)的軟件操作系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)趨于標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化。手機(jī)的應(yīng)用會(huì)愈加豐富，除了最基本的通話(huà)功能外，逐漸會(huì)包括目前PDA、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)等功能，更加趨向于成為個(gè)人手持終端。

　　汽車(chē)電子領(lǐng)域

　　隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)電子近年來(lái)也有了較快的發(fā)展。但是不得不承認(rèn)，目前國(guó)內(nèi)的嵌入式車(chē)載領(lǐng)域的發(fā)展與國(guó)際相比差距還是比較大的。電子導(dǎo)航系統(tǒng)在汽車(chē)電子中占據(jù)的比重比較大，目前導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)外已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)近年來(lái)也已經(jīng)開(kāi)始起步，可以預(yù)料未來(lái)幾年內(nèi)會(huì)有比較快速的發(fā)展。汽車(chē)電子領(lǐng)域的另外一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是與汽車(chē)本身機(jī)械結(jié)合，從而可以實(shí)現(xiàn)故障診斷定位等功能。

　　電子產(chǎn)品

　　消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的銷(xiāo)量早就超過(guò)了PC若干倍。并且還在以每年10%左右的速度增長(zhǎng)。消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品主要包括便攜音頻視頻播放器、數(shù)碼相機(jī)、掌上游戲機(jī)等。目前，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品已形成一定的規(guī)模，并且已經(jīng)相對(duì)成熟。對(duì)于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，真正體現(xiàn)嵌入式特點(diǎn)的是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上經(jīng)常要考慮性?xún)r(jià)比的折衷，如何設(shè)計(jì)出讓消費(fèi)者覺(jué)得劃算的產(chǎn)品是比較重要的。

　　軍工航天

　　對(duì)于大多數(shù)開(kāi)發(fā)者和用戶(hù)而言，這可能都是比較神秘的一個(gè)領(lǐng)域。的確，大多數(shù)人一生都沒(méi)有機(jī)會(huì)給F117戰(zhàn)機(jī)編寫(xiě)控制程序。的確，軍工和航天領(lǐng)域是不為大眾所知的領(lǐng)域，在這個(gè)領(lǐng)域里面，無(wú)論是硬件還是操作系統(tǒng)、編譯器，通常并不是市場(chǎng)上可以見(jiàn)到的通用設(shè)備，它們大多數(shù)都是專(zhuān)用的。但是并不代表這個(gè)領(lǐng)域落后，許多最先進(jìn)的技術(shù)最前沿的成果，往往都會(huì)用在這個(gè)領(lǐng)域。

　　嵌入式技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　嵌入式控制器的應(yīng)用幾乎無(wú)處不在：移動(dòng)電話(huà)、家用電器、汽車(chē)……無(wú)不有它的蹤影。嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、靈活方便等許多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國(guó)防、科研以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動(dòng)化進(jìn)程、提高生產(chǎn)率等方面起到了極其重要的推動(dòng)作用。嵌入式計(jì)算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了各種通用計(jì)算機(jī)，一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了5 - 10 個(gè)嵌入式微處理器。在制造工業(yè)、過(guò)程控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、儀器、儀表、汽車(chē)、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品等方面均是嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專(zhuān)用計(jì)算機(jī)工業(yè)，其目的就是要把一切變得更簡(jiǎn)單、更方便、更普遍、更適用;通用計(jì)算機(jī)的發(fā)展變?yōu)楣δ茈娔X，普遍進(jìn)入社會(huì)，嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)展的目標(biāo)是專(zhuān)用電腦，實(shí)現(xiàn)“普遍化計(jì)算”，因此可以稱(chēng)嵌入式智能芯片是構(gòu)成未來(lái)世界的“數(shù)字基因”。正如我國(guó)資深嵌入式系統(tǒng)專(zhuān)家—沈緒榜院士的預(yù)言， “未來(lái)十年將會(huì)產(chǎn)生不同大小、具有超過(guò)一億次運(yùn)算能力的嵌入式智能芯片”，將為我們提供無(wú)限的創(chuàng)造空間。總之“嵌入式微控制器或者說(shuō)單片機(jī)好像是一個(gè)黑洞，會(huì)把當(dāng)今很多技術(shù)和成果吸引進(jìn)來(lái)。中國(guó)應(yīng)當(dāng)注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)”。未來(lái)嵌入式的發(fā)展趨勢(shì)如下：

　　1、定制化：嵌入式操作系統(tǒng)將面向特定應(yīng)用提供簡(jiǎn)化型系統(tǒng)調(diào)用接口，專(zhuān)門(mén)支持一種或一類(lèi)嵌入式應(yīng)用。嵌入式操作系統(tǒng)同將具備可伸縮性、可裁減的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，提供多層次的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。嵌入式操作系統(tǒng)將包含各種即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口;

　　2、節(jié)能化：嵌入式操作系統(tǒng)繼續(xù)采用微內(nèi)核技術(shù)，實(shí)現(xiàn)小尺寸、微功耗、低成本以支持小型電子設(shè)備。同時(shí)，提高產(chǎn)品的可靠性和可維護(hù)性。嵌入式操作系統(tǒng)將形成最小內(nèi)核處理集，減小系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，提高運(yùn)行效率，并可用于各種非計(jì)算機(jī)設(shè)備;

　　3、人性化：嵌入式操作系統(tǒng)將提供精巧的多媒體人機(jī)界面，以滿(mǎn)足不斷提高的用戶(hù)需求;

　　4、安全化：嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)能夠提供安全保障機(jī)制，源碼的可靠性越來(lái)越高;

　　5、網(wǎng)絡(luò)化：面向網(wǎng)絡(luò)、面向特定應(yīng)用，嵌入式操作系統(tǒng)要求配備標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信接口。嵌入式操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將越來(lái)越易于移植和聯(lián)網(wǎng)。嵌入式操作系統(tǒng)將具有網(wǎng)絡(luò)接入功能，提供TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪(fǎng)問(wèn)層接口，為各種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備預(yù)留接口;

　　6、標(biāo)準(zhǔn)化：隨著嵌入式操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用的發(fā)展，信息**、資源共享機(jī)會(huì)增多等問(wèn)題的出現(xiàn)，需要建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)范其應(yīng)用。