嵌入式技术的现状和发展前景

浅谈我国嵌入式技术的现状与发展
学院: 软件学院
班级: 09级一班
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浅谈我国嵌入式技术的现状与发展当我们这些曾经稚嫩的孩子满怀憧憬与希望跨入21 世纪大门的时候，计算机技术也开始
进入一个如火如荼的时代！就像我们这一代青少年一样，生长的茁壮而有力，计算机也在迅速的发展着。

在现在日益信息化的社会中，计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。

对于我们每个人，需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档，进行工作管理和生产控制的计算机机器；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手机等微型数字化产品，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。

嵌入式技术是将计算机作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统中的一种技术, 也就是说, 它将软件固化集成到硬件系统中, 将硬件系统与软件系统一体化。

嵌入式具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点, 因而进入21 世
纪后其应用越来越广泛。

计算机应用的普及、互联网技术的实用以及纳米微电子技术的突破，正有力推动着21 世纪工业生产、商业活动、科学实验和家庭生活等领域自动化和信息化进程。

全过程自动化产品制造、大范围电子商务活动、高度协同科学实验以及现代化家庭起居，为嵌入式产品造就了崭新而巨大的商机。

除了沟通信息高速公路的交换机、路由器和Modem构建CIMS所需的
DCS和机器人以及规模较大的家用汽车电子系统。

最有量产效益和时代特征
的嵌入式产品应数因特网上的信息家电（Internet Appliances）, 女口Web可
视电话、Web游戏机、Web PDA俗称电子商务、商务通）、WAF电话手机、以及多媒体产品，如STB（电视机顶盒）、DVD播放机、电子阅读机。

（一）、在嵌入式技术的现状方面以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命；同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑
战。

这主要包括：支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息处理，此外，当然还需对付更加激烈的市场竞争。

我国嵌入式技术的现状与发展
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1. 入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持
随着因特网技术的成熟、带宽的提高，ICP 和ASP 在网上提供的信息内容日 趋丰富、应用项目多种多样。

像电话手机、电话座机及电冰箱、微波炉等嵌入式 电子设备的功能不再单一，电气结构也更为复杂。

为了满足应用功能的升级，设
计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如 32位、64位RISC 芯片或信号处理
器DSP 增强处理能力；同时还采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控 制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。

目前，国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的，如
WindRiver,、Microsoft 、QNX 和Nuclear 等产品。

我国自主开发的嵌入式系统
软件产品如科银(CoreTek)公司的嵌入式软件开发平台 DeltaSystem,它不仅包 括DeltaCore 嵌入式实时操作系统，而且还包括 2. 上网成为必然趋势
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，嵌入设备必需配有 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。

为了支 持应用软件的特定编程模式，如Web 或无线Web 编程模式，还需要相应的浏览器, 如 HTML WMI 等0
3. 支持小型电子设备实现小尺寸、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。

女口，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
4. 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。

人们与信息终端交互要求以 GUI 屏幕为中心的多
LamdaTools 交叉开发工具套件， 测试工具，应用组件等；此外，中科院也推出了 Hopen 嵌入式操作系统。

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
媒体界面。

手写文字输入、语音拨号上网，收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。

目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入，短消息语音
发布，但离掌式语言同声翻译还有很大距离。

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。

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。

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
已在全球大多数国家推广。

数字音频广播（DAB也已进入商品化试播阶段。

而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。

所有上述产品中，都离不开嵌入式系统技术。

前途无可计量的维纳斯计划生产机顶盒，核心技术就是采用32 位以上芯片级的嵌入式技术。

在个人领域中，嵌入式产品将主要是个人商用，作为个人移动的数据处理和通讯软件。

由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面，GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很大的亲和力。

手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。

目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用
范围也将日益广阔。

对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。

自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS 娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。

近期长虹推出的ADSL产品, 结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。

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。

而且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量。

从软件方面讲，也有相当部分的成熟软件系统。

国外商品化的嵌入式实
时操作系统，已进入我国市场的有Win dRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。

我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银（CoreTek）公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系统（虽然还不够完善）。

同时由于是研究热点，所以我们可以在网上找到各种各样的免费资源，从各大厂商的开发文档，到各种驱动，程序源代码，甚至很多厂商还提供微处理器的样片。

这对于我们从事这方面的研发，无疑是个资源宝库。

对于软件设计来说, 不管是上手还是进一步开发，都相对来说比较容易。

这就使得很多生手能够比较快的进入研究状态，利于发挥大家的积极创造性。

今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元，1997年来自
美国嵌入式系统大会（EmbeddedSystem Conference）的报告指出，未来5年仅基
于嵌入式计算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生一个每年1500亿美元
的新市场。

美国汽车大王福特公司的高级经理也曾宣称，“福特出售的‘计算能
力’已超过了IBM',由此可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。

1998年11
月在美国加州举行的嵌入式系统大会上，基于RTOS勺Embedded In ternet成为
一个技术新热点。

在国内，“维纳斯计划”和“女锅计划” 一度闹得沸沸扬扬，机顶盒、信息
我国嵌入式技术的现状与发展
加电这两年更成了IT热点，而实际上这些都是嵌入式系统在特定
环境下的一个特定应用。

据调查，目前国际上已有两百多种嵌入式操作系统，而各种各样的开
发工具、应用于嵌入式开发的仪器设备更是不可胜数。

在国内，虽然嵌入式应用、开发很广，
但该领域却几乎还是空白，只有三两家公司和极少数人员在从事这方面工作。

由此可见，嵌入式
系统技术发展的空间真是无比广大。

（二）、在嵌入式技术以后的发展方面
信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势：
1.嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。

目前很多厂商已经充分考虑到这一点，在主推系统的同时，将开发环境也作为重点推广。

比如三星在推广Arm7, Arm9芯片的同时还提供开发板
及支持包（BSP），而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC++作为
开发工具，还有Vxworks的Ton ado开发环境，DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势
的典型体现。

当然，这也是市场竞争的结果。

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2 ．网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提 高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单 一，结构更加复杂。

这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能，为了满足应用功能 的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如
芯片或信号处理器 DSP 增强处理能力，同时增加功能接口，如 USB
线类型，如CANBUS 加强对多媒体、图形等的处理，逐步实施片上系统 的概念。

软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功 能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。

如 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，而新一代的嵌入式处 理器已经开始内嵌网络接口， 除了支持 TCP ／IP 协议，还有的支持 IEEE1394 、 USB 、 CAN 、 Bluetooth 或 IrDA 通信接口中的一种或者几种，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。

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 ．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，为了减低功耗和成本，
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和 不断改进算法，优化编译器性能。

因此，既要软件人员有丰富的硬件知识， 又需要发展先进嵌入式软件技术，如
5 ．提供友好的多媒体人机界面 嵌入式设
备能与用户亲密接触，最重要的因素就是
它能提供非常友好 的用户界面。

图像界面，灵活的控制方式，使得人们感觉嵌入式设备就象 是一个熟悉的老朋友。

这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面， 多媒体技术上痛下苦功。

手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以 及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。

目前一些先进的 PDA 在 显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，但一般的嵌入式设备距离 这个要求还有很长的路要走。

6.IP 构件库技术正在造就一个新兴的软件行业 嵌入式系统实现的最高形式是单一芯片系
统 （SOC ， System On Chip ） ，
而SOC 的核技术是IP 核（即知识产权核 Intellectual Property Kernels ）
构件。

IP 核有硬件核、软件核和固件核，硬件核主要指 8/16/32/64 32 位、 64 位 RISC 扩展总 （SOC ） HP
Java 、Web 和 WAP 等。

位MPU
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核或DSP核。

硬件提供商以数据软件库的形式，将其久经验证的处理器逻辑和芯片版图数据，供
EDA工具调用在芯片上直接配置MP U/DSP功能单元；
而软件核则是软件提供商将SOC所需的RTOS内核软件或其它功能软件，如
通信协议软件，FAX功能软件等构件标准API方式和IP核构件形式供IDE 和EDA工具调用制成FLASH或ROM可执行代码单元，加速SOC嵌入式系统定制或开发。

目前一些嵌入式软件供应商
纷纷把成熟的RTOS内核和功能扩
展件，以软件IP核构件形式出售，如Microtec 的VRTXoc for ARM就是典型例子。

正在兴起
的IP构件软件技术正为一大批高智小型软件公司提供发展机遇。

7.J2ME技术将对嵌入式软件的发展产生深远影响
众所周知“一次编程，到处使用”JAVA软件概念原本就是针对网上嵌
入式小设备提出的。

几经周折，目前SUN公司已推出了J2ME（JAVA2 Platform Micro Editi on）针对信息家电的JAVA版本，其技术日趋成熟，开始投入使
用。

SUN公司JAVA虚拟机（JVM）技术的有序开放，使得JAVA软件真正实现
跨平台运行，即JAVA应用小程序能够在带有JVM的任何硬软件系统上执行。

这对实现瘦身上网
的信息家电等网络设备十分有利。

这一技术动向势必对嵌入式设备特别是上网设备软件编程技术
产生重大影响，更值得业界人事关注。

嵌入式应用对于家用信息网络的前景也是非常乐观的，家用电器将向数字化和网络化发
展，电视机、微波炉、数字电话等都将嵌入式微处理机并通过家庭网关与In ternet 连接，构
成家庭信息网络。

届时，人们可以远程控制家里的电器设备，可以实现远程医疗、远程教育，可
以视频点播，实现管子的才有用，否则只会去的相反的效果。

比如，如果加入敌人的转动速度
作为比较样本，则会比较有用，但是加入敌人的能量作为比较信息，则大部分情况都不会有用。

还有，只是比较了一个单位时间的样本（当前样本和历史中的每一个样本比较），对于刚开始分析的时候举的例子，敌人
圆周运动几圈是需要若干个单位时间的，因此，如果增加比较的样本数量
（从当前到n个单位时间以前的一系列样本，和历史中相同长度的一系列样本的比较），则更
会取得更好的效果。

方方面面的改进还有很多，具体实现这里就不多述。

但比较的越多，程序用
的时间越长，Robcode中每个机器
人每个单位时间所能用的计算时间是有限的，因此在做改进的时候不能一味的增加复杂度，以至
于机器人运算超时而被系统强行终止。

找出最有效的样本，最合适的样本比较长度，最合适的记
忆长度，才能写出最强的模式匹配机器人。

由于诸多原因，我国计算机行业未能赶上世界范围软件技术发展的前几次机遇；当我们意
识到应组织发展本国软件产业时，微软已在PC软件上
处世界垄断地位，我们只得在软件汉化小范围徘徊，对计算机系统软件虽偶有出击，总难冲出重围。

二十一世纪之初，微软王国已从登峰造极走向地位下滑的后PC时代。

后PC时代，既非PC
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信息设备大显神通的时代，嵌入式系统正是非PC设备的主体，由于其应用推广、领域特色突出，谁也无力独吞这一市场。

互联网技术在世界范围的扩展和中国通信事业的高速发展，已为我国开发嵌入式产品造就了广大市场，此外我国是人口大国，素有软件智力优势。

因此，我国软件同仁应该牢牢抓着这一大好机遇，找准出击点，在IP软件、JAVA应用和无线网络等新一轮嵌入式软件技术上，下大力，冲刺一翻，定能使我国软件技术大上一个台阶，对发展我国经济做出应有贡献。