嵌入式系统技术的发展及未来

嵌入式系统技术的发展及未来

主讲人:广东工业大学计算机学院副院长、博士、教授曾碧

曾碧，女，博士，教授，广东工业大学计算机学院副院长，同时

兼任中国计算机学会多值逻辑与模糊逻辑专业委员会委员，广东

省计算机学会理事，广东省自动化学会理事，广州智能工程研究

会理事。

长期致力于单片机与嵌入式系统、智能机器人、智能家居网络等

智能理论、方法和技术等方面的教学和科学研究。近年来主持和

参加国家基金、省基金、省科技攻关、省教育部产学研、东莞石

龙基金等科研项目二十多项，在智能产品开发、嵌入式系统和模

糊控制等方面取得了较多的成果，开发了近十个模糊控制产品已

由广州万宝集团、广东科龙电器股份公司等著名企业投入大批量

产业化生产，并取得授权和授理专利多项。在IEEE国际会议和核

心期刊等学术刊物上发表论文30多篇，其中有20多篇被三大索

引收录。

现场录音整理稿（华软之声：李青荫）

各位领导，老师，同学，下午好!今天主要跟大家交流下嵌入系统技术的简介及未来的发展。嵌入式整个的发展过程是计算机学科里一个比较大的分支，在46年前第一台计算机之后，已经经过一个比较漫长的发展了。

计算机一开始由电子管组成，再发展到晶体管。我的父亲以前在传播厂船工作，厂船里有个计算机绘图，用来进行切割钢板。我记得我小时候，单位机房有这个厅一半大，有很多台主机，他跟我演示它能唱东方红，输入就可以。相对今天，是一个主机很大而且功能也很弱的机子，只能唱一个东方红。到了七十年代，出现了微型机，也就是Pc机。由于处理器的出现，把微型机嵌在一个对象系统，就有了计算机。具有计算机的电器设备，引出一个嵌入式计算机系统，就是把机嵌在设备里这个理念。首先引出来从计算机诞生的电子管，发展到晶体管，集成电路，大规模集成电路这个过程，然后到目前的电子系统，这是必然的发展规律。现在计算机里头有两大分支，一个是越做越大，一个是越做越小，所谓两个分支一个是通用计算机系统，对海量数据的处理容量提升。达到这一块计算机是越来越大。另外一个方向就是越来越小，就是我们希望把所有的计算机最主要的核心PPU 放到电器设备里头去，这样嵌入式系统要求的方面就更高，要跟对象能够密切结合。比如我要控制一台空调，首先空调的工作原理要搞清楚，实现对空调的控制，技术上来说，整个计算机系统嵌到对象中，嵌入式系统表示某个相融合的技术。

通用计算机系统不需要兼顾嵌入式要求，操作系统在机子上面，作用不是非常强大，对于高容量要求完全可以做到，而且发展很快，但是这个系统通常带有垄断性。我们嵌入式系统，一个很重要的目标是单芯片化，主机要求很小，比如手机。但是原来传统电子领域的厂家和电子领域需要那种软硬件的关系，而且我们是把计算机嵌到电器设备，达到智能化水平，厂家非常看重性价比。所谓性价比是投入成本一样，但产品智能化水平越高，卖得越贵。就像普通电饭锅和电脑型电饭锅，价钱相差好大，但是成本增加是很少的，性价比就出来了。从应用上来说，嵌入式技术用到很多产品上面，计算机的两大分支使系统更加专业。而且很重要的是嵌入式技术可以将计算机技术扩展到传统计算机领域，这是嵌入式为什么发展得这么快的意义所在。

从表里头可以看出计算机发展的阶段，通过模拟脑细胞信息处理的能力对人的智能进行研究。八零年到了数字社会，已经将人的行为移到网络上去，电子商务等等都是依靠网络进行。从发展的角度看，从2010年把人的智能的算法计算设备最终运用到真实物理世界。现在互联网在全国非常火热，全国已经批了将近30个互联网新专业，今年有20多个互联网新专业产生。互联网跟嵌入式系统密切相关，我讲的这种嵌入式系统的定义，要实现互联网，必须有计算机在里头，才能真正进行联网。互联网的发展可以将智能的行为放到真实的物理世界里去，所以从发展的角度来说是很好的。其实嵌入式系统一定与对象相关，以应用为中心，以技术为基础，目前单芯片有CPU，存储器，所以搞嵌入式系统还是以计算机技术为基础的，而且，软硬检核剪裁这一块对嵌入式人才要求比较高，一定要软硬件都有相应的基础，还必须要把整个计算机系统以最适合的方式放到对象里去。计算机所具有的系统进行优化，比如硬件要优化，软件要优化，才能使得价格低，体积小，性价高，就要跟计算机技术，半导体技术各个领域与具体应用相结合。嵌入式技术有很多相应学科，像电子系肯定要学，从电子系分出的微电子也是。还有对象学科，面向应用的几个学科进行结合，形成整个嵌入式系统学科领域，技术上要求要高，软硬皆备。搞嵌入式的同学以后可以去创业。

给大家举个例子，搞嵌入式的同学如果以后想创业，像网络，软件的大型系统，肯定要有大的软件公司去运作，但是搞嵌入式的公司可以是几个人，现在十几个人已经算是比较大的，但这最大的生存方式是创新，比如一个往后倒车的装置，把这个产品进行一定的包装，宣传，如果有idea，有新的想法，用一个产品体现出。搞电子产品的人，最主要是要有创新的idea，现在技术已经有基础，主要是没有新的创新与技术合在一起。操作系统的支持在嵌入式高端产品，在企业要求性价比要高，用单片机就能完成，如果项目接到，用八位算法，就可以分四类，第一大类是通用机上的基础，把电路变成模板，但是放在工厂现场或厨房适用环境差；第二类是嵌入式系统手持设备，像手机，数码相机，要求功耗低，8051CPU存储器相当便宜，达到25兆的频率也只要五块钱以下；第三类，嵌入式的DSp处理器，有适合范围，假如同学是学通信的，他们那些算法比较复杂，对图像、视频时海量的幅度要求比较高，所以有一种专门数字处理器。另外32位阿姆，DSP双核嵌入式系统，数据速度快，这个终端设备还是比较主流的。具有双核的OSO30就使整个提高了；第四类嵌入式的片上系统，片上的系统非常有前景，国家基金和省的科技方向项目，很多指南都往这个方向靠，把最终产品放在这个片上，把实现的系统用集成电路设计的方法，全部嵌入在一个芯片上，就叫做片上系统。刚刚讲的四大类，第一类CPU嵌入式处理器，一类是微控器MCU，一个是DSP双核，一个是片上系统，下面看一下嵌入式产业，它是不可垄断的产业，软件上基本是微软垄断，通用计算机系统带有垄断产业，但嵌入式系统工业是不可垄断的，IPM，TI，摩托罗拉，飞思卡这些公司生产芯片，每个系统都有很多型号，我们作为用户，选择面相当的广泛，只是在于应用对象的需求。根据你具体的嵌入式对象，他的需求，决定选择哪种芯片，所以不可能垄断，操作系统也是开放式的选择，像WIN7是32位，很多LINUX嵌入式系统也用了很多。

第二个特点，嵌入式是面向用户面向特定产品的，在很多方面都要针对它的应用，主要是功耗，幅