嵌入式系统的应用前景和发展方向

嵌入式系统的应用前景和发展方向

摘要：嵌入式系统是计算机应用的一个重要领域，它从成本，体积，功耗，专业性和安全性综合考虑开发过程，广泛嵌入到我们的军事，科技和消费产品中，从嵌入式系统的定义，结构和特点入手，阐述了嵌入式系统的应用现状和前景：对嵌入式的发展方向做了简单的概述。

关键词：嵌入式系统应用SOC片上系统

1、引言

随着社会的日益信息化和专业化，嵌入式系统作为典型的计算机应用系统渗透到各行各业中。从早期单一的工业控制系统，到现在的工业，电子，医疗，军事，产品等各个领域，如普遍实用的手机，MP3播放器，PDA，数码相机等。嵌入式系统深度和广度的发展给人们生产生活带来了革命性的变化。

2、嵌入式系统的发展方向

2.1嵌入式系统

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础的软硬件的结合体。它的软硬件根据系统对应用功能，可靠性，体积，功耗以及成本的严格要求可以适当裁剪。嵌入式系统嵌入到对象系统中用于控制，监视或者辅助操作计算机或设备，从而实现所要求的特殊功能。

嵌入式系统构成如图1所示：硬件部分是嵌入式处理器／处理器核构成的芯片或者片上系统，加上I／O输入输出设备，存储器和人机接口。而嵌入式软件有国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进人我国市场的有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，中科院推出的Hopen嵌入式操作系统。

2.2嵌入式系统的特点

(1)嵌入式系统通常是面向特定应用的。嵌入式CPD大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有体积小、低功耗，集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。

(2)嵌入式系统是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

(3)嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，确保在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力，满足对象要求的最小软、硬件配置等。

(4)嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场。具有较长的生命周期。

(5)嵌入式系统的技术是各种互相融合在一起的技术的汇总。

2.3嵌入式系统的应用现状和前景

基于嵌入式系统的应用在现代社会生产生活中非常广泛。将嵌入式处理器应用在你所开发的嵌入式产品上，它就是嵌入式系统在该产品所属领域的一个实际应用的示例，由此，我们也可以理解为，嵌入式系统可以用在能够想象到的几乎所有的有要求实现特定功能的产品及其领域内。归结起来，其应用领域包括：

(1)工业控制：基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已经有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、数控机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是8位单片机。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展，

(2)交通管理：在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术的应用非常普遍，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。在汽车市场上主要包括ABS(制动防抱死系统)，BODY Dashiboard(能将汽车运行时各个部分的运行状态反映在汽车表盘上的汽车表盘系统)Infotainment(汽车信息娱乐)，Powertrain(汽车引擎控制系统)等等。

(3)网络及电子商务：SIM卡已经渗透在人们的生活，考勤系统在一些公司已经开始应用。公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard，CSC)发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端将全面走入人们的生活。在网络中，无线局域网，IP电话V oIP，数字调制解调器和网卡用于家庭和各行各业中去。

(4)家庭智能管理系统：水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能，目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。家庭的冰箱，洗衣机，电熨斗以及空调等电器也将可以通过嵌入式技术进行远程的控制，

(5)环境工程与自然：水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。

(6)影像与娱乐：主要包括喷墨打印机，数码相机，激光打印机，数字录像机和各种视频，图像处理卡等。娱乐的有机顶盒，数字音响和高档游戏，DVD 等。

3、嵌入式的发展方向

随着市场对超微型嵌入式应用技术和产品的要求不断增长，以及半导体技术和系统设计方法的进步，集成电路技术不断发展，期间的特征尺寸不断缩小，多种工艺及设计方法的提高，嵌入式系统实现的最高形式是SOC(片上系统)，也是嵌入式系统发展的方向。

所谓SOC技术，是一种高度集成化、固件化的系统集成技术，而且基于知

识产权IP(Intellectual Property)核来进行系统芯片SOC(System on Chip)设计，是将整个嵌入式系统或嵌入式系统的绝大部分功能集成到一块芯片上。

SoC设计的关键技术主要包括总线架构技术、IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、SoC验证技术、可测性设计技术、低功耗设计技术、超深亚微米电路实现技术等，此外还要做嵌入式软件移植、开发研究，是一门跨学科的新兴研究领域。一片片上系统SOC包括通用的各种控制器。例如可以通过LCD控制器直接与液晶显示器相连，形成LCD显示装置：通过存储控制器可以直接与相应的存储器芯片相连接实现存储功能。这就避免了以前嵌入式系统设计时需要买存储控制芯片，串口控制芯片以及相应的接口芯片等的问题。在开发的过程中，不是把系统的所有电路简单集成到一个芯片上，而是要从整个系统性能要求出发，把微处理器，模型算法，芯片结构，外围器件各层次电路直至器件的涉及紧密结合起来，利用上述技术，建立全新理念上的系统软硬件协同设计，同时，由于所有功能基本可以通过SOC开发完成，从而在整个芯片上实现整个系统的功能，它提高了开发速度和系统的性能，由于减少了各个芯片之间的连线。系统也更加稳定。

4结语

随着嵌入式技术的日益更新和成本的逐步降低，我们的电子技术都将基于嵌入式系统向一个新层次发展。有理由相信，后PC发展的时代将是嵌入式的时代。