浅谈嵌入式系统的发展现状与应用前景

浅谈嵌入式系统的发展现状与应用前景

（检测技术与自动化装置卜庆贵2010080111）

1嵌入式系统的定义与特点

1.1定义

嵌入式系统(Embedded System)，就是功能比通用计算机专门化，具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的，合适的运算速度，高可靠性和较低比较成本的专门计算机系统。

英国电机工程师协会的定义为：嵌入式系统为控制、监视或辅助设备，机器甚至工厂运作的装置。它具备了下列特性：通常执行特定功能；以微电脑与周边构成核心，严格的时序与稳定度的要求。全自动操作循环。

我国定义为：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。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

1.2 特点

嵌入式系统的主要特点在于系统内核小、专用性强、具有高适时性和高可靠性。根据应用需求对软硬件进行裁剪，在满足用户功能的基础上，最大限度地追求系统的可靠性、成本、体积是嵌入式技术研究的目标；建立相对通用的硬件基础，根据应用需求挂接输入检测和输出控制模块，然后在其上量身定制操作系统，再开发满足具体需求的应用软件，是嵌入式应用系统开发的一般模式。

2嵌入式系统的分类

目前嵌入式系统除了部分为32位处理器外，大量存在的是8位和16位的嵌人式微控制器（blCul）．嵌入式系统是计算机应用的另一种形态，它与通用计算机应用不同在于：嵌入式计算机是以嵌入式系统的形式隐藏在各装置、产品和系统之间的一种软硬件高度专业化的特定计算机系统。目前根据其发展现状．嵌人式计算机可以分成下面几类：

（1）嵌入式微处理器

嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中．将微处理器装配在专门设计的电路板上．只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求．嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在上作温度、抗电磁下扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。

（2）嵌入式微控制器

嵌人式徽控制器义称单片机。嵌入式徽控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM—PROM、RAM、总线、总线逻辑、定时，计数器、看门狗、I／O、串行口、脉宽调制输出、MD、D／A、RAM、E2PROM 等各种必要功能和外故。为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内枝都是一样的．不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配．功能不多不少．从而减少功耗和成本。和嵌入式微处理器相比．微控制器的最大特点是单片化体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。（3）嵌入式DSP处理嚣

DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计．使其适合于执行DSP

算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤渡、FFr、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌人式领域，DSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP处理器。

（4）嵌入式片上系统

随着EDI的推广和VLSI设计的普及化，及半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临，这就是System On Chip(SOC)。各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，和许多其它嵌入式系统外设一样，成为VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL 等语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。

3 嵌入式系统关键技术

3.1 嵌入式芯片技术

嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。因此嵌入式技术的发展首先是嵌入式处理器的发展。嵌入式处理器由于要达到体积小功耗低安全稳定的特点，又要满足应用需求，所以人们在硬件条件受限制甚至是苛刻的情况下，就要花大量的时问和精力对嵌入式软件进行裁剪和移植。嵌入式硬件水平越高。人们开发嵌入式软件的难度会相对减少，实现的功能也会更强大。

3.2 嵌入式软件技术

嵌入式软件技术主要包括嵌入式操作系统、嵌入式数据库、嵌入式Web 浏览器、嵌入式软件开发平台及工具等等。其中最核心的是实时嵌入式操作

系统(RTOS)与PC操作系统比较，嵌入式操作系统不要求全能，但必须能够依据系统设计规格，有效率地发挥出硬件的运算能力，使得产品达到效率价格比的最佳化，大多数的系统会要求全自动完成所设定的工作。

3.3 嵌入式系统与因特网互联技术

嵌入式系统连入Internet将是未来的发展趋势。嵌入式系统能够与Interne这个当前最重要基础信息设施互连，将大大增加信息的传播能力，同时将极大地改变人们的工作和生活方式。但实际上在8位和l6位MCU上实现Interne通信协议是比较困难的，而若将现有嵌入式系统中的MCU都更换成32位或64位的高性能处理器，从经济性和现实性上来说都不太可能。

3.4 计算机与现场总线技术

嵌入式系统研究的最终目标是包含嵌入式系统的设备和仪器等装置能智能化自动地实现其功能。并通过网络技术实现人们对它的远程控制。这样连接现场智能设备仪表的现场总线技术的研究也必然成为嵌入式系统研究中的关键技术之一。从当前发展上看,它是一种开放式、数字化、多接点的双向传输串行数据通路。是计算机技术、自动控制技术和通信技术相结合的产物，并且模板级与系统级嵌入式计算机总线，如在工业用计算机中得到广泛应用。

4嵌入式系统的发展现状

随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。20世纪90年代开始，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术己在全球大多数国家推广。数字音频广播( DAB)也已进