嵌入式系统的应用领域及发展趋势
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2．嵌入式系统的发展趋势
在未来几年内，嵌入式软件的发展趋势如下： （1）手机市场势头迅猛 手机是嵌入式软件的最大应用领域，占一半以上份额，尤其是3G的启动，智能手机的 迅猛发展为嵌入式软件提供了巨大的市场机会。作为保障智能手机功能顺利实现的支撑性软 件、数据库软件、嵌入式操作系统和应用软件，市场前景十分广阔。其中，支撑性软件主要 有协议栈软件、驱动程序等，协议栈是手机软件最复杂的部分，它的复杂性在于它和基带及 应用处理芯片的设计密切相关。通常情况下，只有具备芯片设计能力的企业才可能开发协议 栈。嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域向广泛的应用领域发展，各种嵌入式移动数 据库产品纷纷涌现，尤其是对移动数据处理和管理需求的不断提高，特别要满足备份恢复、 复制与同步、安全性和系统快速启动等的要求。而智能手机的嵌入式操作系统主要有 Symbian、Windows Mobile、Linux、Palm等。 智能手机的很多常用功能通过嵌入式应用软件来实现，如：日程管理、多媒体、手写识 别、词典、计算器等。并且很多新的功能拓展不仅需要新的硬件系统支撑，也需要相应应用 软件来帮助最终实现。如：GPS功能、DMB功能。智能手机嵌入式应用软件的未来发展空 间很广阔，但也面临免费资源和盗版的威胁，如何解决知识产权问题将是智能手机嵌入式应 用软件面临的关键性问题。 （2）网络通讯设备领域增长减缓 嵌入式软件在路由器、交换机等网络通讯设备领域应用增长趋缓，但仍不可或缺。嵌入 式软件在路由器、交换机等网络通讯设备领域的应用主要有：路由器嵌入式协议软件、交换
机嵌入式协议软件、网络防火墙设备嵌入式协议软件、路由器与交换机设备嵌入式Web网管 应用软件等等。尤其是在网络安全重要性日益凸显的今天，嵌入式安全防范软件的地位日益 重要。
（3）网络互联成为必然趋势 未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬件上提供各种网络通信接口。 传统的单片机对于网络支持不足，新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持 TCP/IP协议，有的还支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或者 几种，同时也提供相应的通信组网协议软件和物理驱动软件。软件方面，系统内核支持网络 模块，甚至可以在设备上嵌入Web浏览器，真正实现随时随地用各种设备上网。 （4）提供友好的多媒体人机界面 嵌入式设备能提供非常友好的用户界面、图像界面和灵活的控制方式。
嵌入式软件的主要应用领域有手机、网络及通讯设备、信息家电、汽车电子、工业控制、 消费类电子产品等。
硬件方面，不仅有各大公司的微处理器芯片，还有用于学习和研发的各种配套开发包。 目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究，已经相对比较成熟，实现各种功能的芯片应有 尽有。
从软件方面，也有相当多的成熟软件系统。国外商品化的嵌入式实时操作系统，如： WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等公司的产品。我国也有自主开发的嵌入式系统软件， 如：银科京城（CoreTek）公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem，还有中科院推出的Hopen 嵌入式操作系统。
（7）工业控制领域持续增长 在中国工业控制领域，与国民生产、医疗、航天、交通相关的嵌入式应用将继续快速增 长。工业控制仪表、税控收款机、核磁共振仪、飞机电子系统、交通控制系统等诸多领域对 嵌入式应用都有增长性的需求。伴随着半导体制程技术进步，特征尺寸缩小，集成度的提高， 更加复杂的系统和功能将能通过SOC实现，SOC将发挥更大功用，它的发展将再次推进嵌入 式软件与硬件系统进一步的融合，基于IP构件库的设计技术将成为嵌入式系统设计的主流， IP构件库技术将造就一个新兴的软件行业。 （8）精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本 未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备，为了降低功耗和成本，需要设计者尽量精 简系统内核，只保留和系统功能紧密相关的软硬件，利用最低的资源实现最适当的功能，这 就要求设计者选用最佳的编程模型，不断改进算法，优化编译器性能。因此，软件开发人员 既要有丰富的硬件知识，又需要发展先进的嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。 总之，嵌入式系统结合了软硬件的知识，通常，嵌入式开发人员包括两类人： 一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，他们主要是搞硬件设计，有时要 开发一些与硬件关系最密切的底层软件，如BootLoader、BSP（Board Support Package，像 PC的BIOS一样，向下驱动硬件，向上支持操作系统，即最初级的硬件驱动程序）等。他们 的优势是对硬件原理非常清楚，不足之处是他们更擅长定义各种硬件接口，但对复杂软件系 统往往力不从心（例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等）。 另一类是计算机专业出身的学软件编程的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开 发。如果学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，完全可写BSP和硬件驱动程序。嵌入 式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入 式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作（ 目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件 公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计，国内的硬件设计力量很弱，很多嵌入式 公司自己只负责开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大程度在软件上），所
美国著名的未来学家尼葛洛庞帝在1999年访华时预言，4～5年后嵌入式系统将是继PC 和Internet之后最伟大的发明。这个预言已经成为现实，现在的嵌入式系统正处于高速发展 阶段。
1．嵌入式系统的应用领域
随着信息化、智能化、网络话的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。进入 20世纪90年代，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。
嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括： （1）手机领域 以手机为代表的移动设备可谓是近年来发展最为迅猛的嵌入式行业。甚至针对于手机软 件开发，还曾经衍生出“泛嵌入式开发”这样的新词汇。一方面，手机得到了大规模普及， 另一方面，手机的功能得到了飞速发展，3、4年前的手机功能与价格与现在就不能同日而语。 随着国内3G时代的脚步日益临近，可以预料到手机领域的软硬件都必将面临一场更大的变 革。功耗、功能、带宽、价格等都是手机硬件领域的热门词汇。从软件技术角度来看，手机 的软件操作系统平台会趋于标准化和统一化。手机的应用会愈加丰富，除了最基本的通话功 能外，逐渐会包括目前PDA、数码相机、游戏机等功能，更加趋向于成为个人手持终端。 （2）消费类电子产品 消费类电子产品的销量早就超过了PC若干倍。并且以每年10%左右的速度增长。消费 类电子产品主要包括便携音频视频播放器、数码相机、掌上游戏机等。目前，消费类电子产 品已形成一定的规模，并且已经相对成熟。对于消费类电子产品，真正体现嵌入式特点的是 在系统设计上经常要考虑性价比的折衷，如何设计出让消费者觉得划算的产品是比较重要 的。 （3）信息家电 冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使不在家里， 也可以通过电话线、网络进行远程控制。 （4）家庭智能管理系统
安全防火、防盗系统，水、电、煤气表的远程自动抄表，在其中嵌入专用控制芯片代替 传统的人工检查，实现更高、更准确和更安全的性能。
（5）汽车电子领域 随着汽车产业的飞速发展，汽车电子近年来也有了较快的发展。但是不得不承认，目前 国内的嵌入式车载领域的发展与国际相比差距还是比较大的。电子导航系统在汽车电子中占 据的比重比较大，目前导航系统在国外已经有了广泛的应用。在国内近年来也已经开始起步， 可以预料未来几年内会有比较快速的发展。汽车电子领域的另外一个发展趋势是与汽车本身 机械结合，从而可以实现故障诊断定位等功能。 在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的 应用，内嵌GPS模块、GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业成功使用。 （6）工业控制 嵌入式为控制其应用在工业过程控制、数控机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、 石油化工系统等领域。 （7）军工航天 对于大多数开发者和用户而言，这可能都是比较神秘的一个领域。的确，大多数人一生 都没有机会给F117战机编写控制程序。的确，军工和航天领域是不为大众所知的领域，在 这个领域里面，无论是硬件还是操作系统、编译器，通常并不是市场上可以见到的通用设备， 它们大多数都是专用的。但是并不代表这个领域落后，许多最先进的技术最前沿的成果，往 往都会用在这个领域。 （8）机器人 嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化、智能化方面的优势更加明显，同时会大幅度降 低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。 除了以上这些应用领域，嵌入式系统还有其他方面的应用。
以搞软件的人完全不用担心在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设备、越是复杂系统，软 件越起关键作用，而且这是目前的趋势。
Байду номын сангаас
1.1.3 嵌入式系统的应用领域及发展趋势
在后PC时代，嵌入式系统将拥有最大的市场。计算机和网络已经全面渗透到日常生活 的每一个角落。各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机，任 何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品，小到MP3、PDA等微型 数字化产品，大到网络家电、智能家电、车载电子设备。而在工业和服务领域中，使用嵌入 式技术的数字机床、智能工具、工业机器人、服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方 式。
（5）信息家电市场规模扩大 数字电视、IPTV电视及机顶盒将是信息家电领域中嵌入式软件的主要应用领域。 （6）汽车电子空间广阔 随着中国汽车市场的持续升温，消费者对汽车安全性、稳定性以及娱乐性等方面提出越 来越高的要求，推动了汽车电子快速发展，也为汽车电子嵌入式软件提供了广阔的发展空间。 以车载信息娱乐系统为例，它正由简单的车载音响系统转变为丰富多彩的多媒体娱乐中心， 这对图像处理芯片和嵌入式软件提出新的更高要求的同时，也带来新的市场机会。其它新的 应用市场的快速启动和发展也给汽车电子嵌入式软件带来了巨大发展机会。如：GPS导航、 车载蓝牙免提等。
在未来几年内，嵌入式软件的发展趋势如下： （1）手机市场势头迅猛 手机是嵌入式软件的最大应用领域，占一半以上份额，尤其是3G的启动，智能手机的 迅猛发展为嵌入式软件提供了巨大的市场机会。作为保障智能手机功能顺利实现的支撑性软 件、数据库软件、嵌入式操作系统和应用软件，市场前景十分广阔。其中，支撑性软件主要 有协议栈软件、驱动程序等，协议栈是手机软件最复杂的部分，它的复杂性在于它和基带及 应用处理芯片的设计密切相关。通常情况下，只有具备芯片设计能力的企业才可能开发协议 栈。嵌入式移动数据库技术目前已经从研究领域向广泛的应用领域发展，各种嵌入式移动数 据库产品纷纷涌现，尤其是对移动数据处理和管理需求的不断提高，特别要满足备份恢复、 复制与同步、安全性和系统快速启动等的要求。而智能手机的嵌入式操作系统主要有 Symbian、Windows Mobile、Linux、Palm等。 智能手机的很多常用功能通过嵌入式应用软件来实现，如：日程管理、多媒体、手写识 别、词典、计算器等。并且很多新的功能拓展不仅需要新的硬件系统支撑，也需要相应应用 软件来帮助最终实现。如：GPS功能、DMB功能。智能手机嵌入式应用软件的未来发展空 间很广阔，但也面临免费资源和盗版的威胁，如何解决知识产权问题将是智能手机嵌入式应 用软件面临的关键性问题。 （2）网络通讯设备领域增长减缓 嵌入式软件在路由器、交换机等网络通讯设备领域应用增长趋缓，但仍不可或缺。嵌入 式软件在路由器、交换机等网络通讯设备领域的应用主要有：路由器嵌入式协议软件、交换
机嵌入式协议软件、网络防火墙设备嵌入式协议软件、路由器与交换机设备嵌入式Web网管 应用软件等等。尤其是在网络安全重要性日益凸显的今天，嵌入式安全防范软件的地位日益 重要。
（3）网络互联成为必然趋势 未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬件上提供各种网络通信接口。 传统的单片机对于网络支持不足，新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持 TCP/IP协议，有的还支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或者 几种，同时也提供相应的通信组网协议软件和物理驱动软件。软件方面，系统内核支持网络 模块，甚至可以在设备上嵌入Web浏览器，真正实现随时随地用各种设备上网。 （4）提供友好的多媒体人机界面 嵌入式设备能提供非常友好的用户界面、图像界面和灵活的控制方式。
嵌入式软件的主要应用领域有手机、网络及通讯设备、信息家电、汽车电子、工业控制、 消费类电子产品等。
硬件方面，不仅有各大公司的微处理器芯片，还有用于学习和研发的各种配套开发包。 目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究，已经相对比较成熟，实现各种功能的芯片应有 尽有。
从软件方面，也有相当多的成熟软件系统。国外商品化的嵌入式实时操作系统，如： WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等公司的产品。我国也有自主开发的嵌入式系统软件， 如：银科京城（CoreTek）公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem，还有中科院推出的Hopen 嵌入式操作系统。
（7）工业控制领域持续增长 在中国工业控制领域，与国民生产、医疗、航天、交通相关的嵌入式应用将继续快速增 长。工业控制仪表、税控收款机、核磁共振仪、飞机电子系统、交通控制系统等诸多领域对 嵌入式应用都有增长性的需求。伴随着半导体制程技术进步，特征尺寸缩小，集成度的提高， 更加复杂的系统和功能将能通过SOC实现，SOC将发挥更大功用，它的发展将再次推进嵌入 式软件与硬件系统进一步的融合，基于IP构件库的设计技术将成为嵌入式系统设计的主流， IP构件库技术将造就一个新兴的软件行业。 （8）精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本 未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备，为了降低功耗和成本，需要设计者尽量精 简系统内核，只保留和系统功能紧密相关的软硬件，利用最低的资源实现最适当的功能，这 就要求设计者选用最佳的编程模型，不断改进算法，优化编译器性能。因此，软件开发人员 既要有丰富的硬件知识，又需要发展先进的嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。 总之，嵌入式系统结合了软硬件的知识，通常，嵌入式开发人员包括两类人： 一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，他们主要是搞硬件设计，有时要 开发一些与硬件关系最密切的底层软件，如BootLoader、BSP（Board Support Package，像 PC的BIOS一样，向下驱动硬件，向上支持操作系统，即最初级的硬件驱动程序）等。他们 的优势是对硬件原理非常清楚，不足之处是他们更擅长定义各种硬件接口，但对复杂软件系 统往往力不从心（例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等）。 另一类是计算机专业出身的学软件编程的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开 发。如果学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，完全可写BSP和硬件驱动程序。嵌入 式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入 式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作（ 目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件 公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计，国内的硬件设计力量很弱，很多嵌入式 公司自己只负责开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大程度在软件上），所
美国著名的未来学家尼葛洛庞帝在1999年访华时预言，4～5年后嵌入式系统将是继PC 和Internet之后最伟大的发明。这个预言已经成为现实，现在的嵌入式系统正处于高速发展 阶段。
1．嵌入式系统的应用领域
随着信息化、智能化、网络话的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。进入 20世纪90年代，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。
嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括： （1）手机领域 以手机为代表的移动设备可谓是近年来发展最为迅猛的嵌入式行业。甚至针对于手机软 件开发，还曾经衍生出“泛嵌入式开发”这样的新词汇。一方面，手机得到了大规模普及， 另一方面，手机的功能得到了飞速发展，3、4年前的手机功能与价格与现在就不能同日而语。 随着国内3G时代的脚步日益临近，可以预料到手机领域的软硬件都必将面临一场更大的变 革。功耗、功能、带宽、价格等都是手机硬件领域的热门词汇。从软件技术角度来看，手机 的软件操作系统平台会趋于标准化和统一化。手机的应用会愈加丰富，除了最基本的通话功 能外，逐渐会包括目前PDA、数码相机、游戏机等功能，更加趋向于成为个人手持终端。 （2）消费类电子产品 消费类电子产品的销量早就超过了PC若干倍。并且以每年10%左右的速度增长。消费 类电子产品主要包括便携音频视频播放器、数码相机、掌上游戏机等。目前，消费类电子产 品已形成一定的规模，并且已经相对成熟。对于消费类电子产品，真正体现嵌入式特点的是 在系统设计上经常要考虑性价比的折衷，如何设计出让消费者觉得划算的产品是比较重要 的。 （3）信息家电 冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使不在家里， 也可以通过电话线、网络进行远程控制。 （4）家庭智能管理系统
安全防火、防盗系统，水、电、煤气表的远程自动抄表，在其中嵌入专用控制芯片代替 传统的人工检查，实现更高、更准确和更安全的性能。
（5）汽车电子领域 随着汽车产业的飞速发展，汽车电子近年来也有了较快的发展。但是不得不承认，目前 国内的嵌入式车载领域的发展与国际相比差距还是比较大的。电子导航系统在汽车电子中占 据的比重比较大，目前导航系统在国外已经有了广泛的应用。在国内近年来也已经开始起步， 可以预料未来几年内会有比较快速的发展。汽车电子领域的另外一个发展趋势是与汽车本身 机械结合，从而可以实现故障诊断定位等功能。 在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的 应用，内嵌GPS模块、GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业成功使用。 （6）工业控制 嵌入式为控制其应用在工业过程控制、数控机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、 石油化工系统等领域。 （7）军工航天 对于大多数开发者和用户而言，这可能都是比较神秘的一个领域。的确，大多数人一生 都没有机会给F117战机编写控制程序。的确，军工和航天领域是不为大众所知的领域，在 这个领域里面，无论是硬件还是操作系统、编译器，通常并不是市场上可以见到的通用设备， 它们大多数都是专用的。但是并不代表这个领域落后，许多最先进的技术最前沿的成果，往 往都会用在这个领域。 （8）机器人 嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化、智能化方面的优势更加明显，同时会大幅度降 低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。 除了以上这些应用领域，嵌入式系统还有其他方面的应用。
以搞软件的人完全不用担心在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设备、越是复杂系统，软 件越起关键作用，而且这是目前的趋势。
Байду номын сангаас
1.1.3 嵌入式系统的应用领域及发展趋势
在后PC时代，嵌入式系统将拥有最大的市场。计算机和网络已经全面渗透到日常生活 的每一个角落。各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机，任 何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品，小到MP3、PDA等微型 数字化产品，大到网络家电、智能家电、车载电子设备。而在工业和服务领域中，使用嵌入 式技术的数字机床、智能工具、工业机器人、服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方 式。
（5）信息家电市场规模扩大 数字电视、IPTV电视及机顶盒将是信息家电领域中嵌入式软件的主要应用领域。 （6）汽车电子空间广阔 随着中国汽车市场的持续升温，消费者对汽车安全性、稳定性以及娱乐性等方面提出越 来越高的要求，推动了汽车电子快速发展，也为汽车电子嵌入式软件提供了广阔的发展空间。 以车载信息娱乐系统为例，它正由简单的车载音响系统转变为丰富多彩的多媒体娱乐中心， 这对图像处理芯片和嵌入式软件提出新的更高要求的同时，也带来新的市场机会。其它新的 应用市场的快速启动和发展也给汽车电子嵌入式软件带来了巨大发展机会。如：GPS导航、 车载蓝牙免提等。