一、
嵌入式系统的定义
关于嵌入式系统的定义,一般认为嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。典型的嵌入式系统有各种使用x86的小型嵌入式工控主板,以及使用Intel、Samsung、Motorola等专用芯片构成的小系统。
二、嵌入式系统的特点
嵌入式系统可以称为后PC时代和后网络时代的新秀。与传统的通用计算机、数字产品相比,利用嵌入式技术的产品有其自身的特点:
1、由于嵌入式系统采用的是微处理器,独立的操作系统,实现相对单一的功能,所以往往不需要大量的外围器件,因而在体积上,功耗上有其自身的优势。
2、嵌入式系统由于空间和各种资源相对不足,硬件和软件都必须高效率地设计,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
3、嵌入式系统为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。
4、为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求,嵌入式系统要求配备一种或多种标准的网络通信接口。
三、嵌入式系统的历史与现状
1971年,Intel公司推出了有史以来第一颗微处理器4004,嵌入式系统的概念也随之出现,而此时的嵌入式系统大多都不采用操作系统,它们只是为了实现某个控制功能,使用一个简单的循环控制对外界的请求进行处理,是计算机的一种应用形式。
以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品,为嵌入式市场展现了美好前景,同时也对嵌入式系统技术,特别是软件技术提出了新的挑战。这主要包括:支持日益更新的功能、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体信息处理,此外,还需应付更加激烈的市场竞争。
到目前为止,商业化嵌入式系统的发展主要受到用户对嵌入式系统的功能需求、硬件资源以及嵌入式操作系统自身灵活性的制约。
四、嵌入式系统的发展趋势
在市场和技术进步的双重推动下,嵌入式系统技术未来的发展,将呈现出以下几点趋势:
●联网成为必然趋势
为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求,面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求,嵌入式设备必须配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持;由于家用电器相互关联(如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要求,新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口,同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。
●小尺寸、微功耗和低成本
为满足这种特性,要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能,限制内存容量和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。如:选用最佳的编程模型和不断改进算法,采用Java编程模式,优化编译器性能。因此,既要软件人员有丰富经验,更需要发展先进嵌入式软件技术,如Java、Web和WAP等。
●提供精巧的多媒体
人机界面 嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受,重要因素之一是它们与使用者之间的亲和力,自然的人机交互界面,如司机操纵高度自动化的
汽车主要还是通过习惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。
●“无所不在的智能”(Ambient Intelligence,AmI)
无所不在的“智能”是嵌入式系统应用的高级境界,它是指一种嵌入了多种感知和计算设备,并根据上下文识别人的身体姿态、手势、语音等,进而判断出人的意图,并做出相应反映的具有适应性的数字环境,它通过智能的、用户定制的内部互联系统和服务制造理想的氛围,完成理想的功能,从而有效提高人们的工作和生活质量。AmI的关键技术基础是“无所不在的计算(Ubiquitous Computing)”,“无所不在的计算”指的就是,“无论何时何地,任何人需要,就可以通过某种设备访问到所需的信息”。从计算技术的角度来看,可以认为存在一个巨大的分布式网络,这个网络由围绕在用户周围的成千上万个嵌入式系统互连而成,用来满足其在信息、通讯、出行和娱乐等方面的需求。
信息化社会的建设对嵌入式系统市场提出巨大需求,目前微处理器微控制器年产量几亿到10多亿片,远远大于个人通用台式计算机,嵌入式计算机必将是信息产业新的经济增长点。