嵌入式技術淺談

摘要：嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟、硬件均可裁剪，適用于系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。目前嵌入式開發技術大都是基于ARM內核的操作系統編程，當然目前主要的嵌入式操作系統是嵌入式Linux操作系統、WINCE操作系統和VxWorks操作系統。

關鍵詞：嵌入式 嵌入式系統 嵌入式技術 Linux WINCE VxWorks

一、什么是嵌入式技術

嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟、硬件均可裁剪，適用于系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序四個部分組成。用于實現對其他設備的控制、監視或管理功能。

嵌入式系統一般是非PC系統，它包括硬件和軟件兩個部分。硬件包括處理器、存儲器、外設器件、I/O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統（實時多任務操作系統）和應用程序編程。應用程序控制著系統的運作與行為，而操作系統控制應用程序編程與硬件的交互作用。

二、嵌入式技術的應用

嵌入式技術是當前微電子技術與計算機技術的一個重要分支，嵌入式技術已成為后PC時代的主宰。后PC時代對電子產品的要求越來越傾向于向微型化、智能化、便攜式、可移動、易操作、高性能、低功耗方向發展。低到智能玩具、PDA、智能手機、數碼相機、家用電子游戲機、信息家電，高到網絡傳輸設備、工業控制、自動導航、智能醫療儀器、辦公自動化、軍用設備，甚至于人造衛星等各應用領域， 32位嵌入式系統因其卓越的性能，超低的功耗、無與倫比的穩定性，可以說無處不在。

三、嵌入式技術的市場需求

1.嵌入式系統市場具有廣闊天地。

嵌入式系統主要用于各種信號處理與控制，目前已在國防、國民經濟及社會生活各領域普及應用，用于企業、軍隊、辦公室、實驗室以及個人家庭等各種場所。

* 軍用 各種武器控制如坦克、艦艇、轟炸機等陸海空各種軍用電子裝備，雷達、電子對抗軍事通信裝備、野戰指揮作戰用各種專用設備等。

* 家用如數字電視機、數字機頂盒、數碼相機、DVD、洗衣機、電冰箱、智能玩具等。

* 工業用 各種智能測量儀表、數控裝置、可編程控制器、控制機、分布式控制系統、現場總線儀表及控制系統、工業機器人、機電一體化機械設備、汽車電子設備等。

* 商用 各類收款機、POS系統、電子秤、點鈔機、IC卡輸入設備、取款機、自動柜員機、防盜系統等。

* 辦公用 復印機、激光照排系統、安全監控設備、手機、PDA、變頻空調設備、通信終端、程控交換機等。

2.嵌入式系統是新的經濟增長點，在信息產業中大有作為。

微處理器、微控制器及DSP芯片級嵌入式系統和模板級嵌入式系統以及嵌入式軟件是計算機、通訊、儀器儀表等各類電子信息產品的核心，嵌入式系統技術與產品凝聚了信息技術發展的最新成果，數字化、智能化、網絡化是電子信息產品的技術發展方向，電子產品升級換代都必須采用嵌入式系統。芯片技術、軟件技術、通訊網絡技術等嵌入式系統關鍵技術的新進展，推動著嵌入式系統升級換代、智能化、普及化水平的提高，普及應用向廣度深度的發展。

3.信產部要采取有力措施，大力發展嵌入式系統。

* 制定芯片、元器件等嵌入式硬、軟件及應用產品發展規劃，制定采用國產芯片、模板級嵌入式系統及軟件的鼓勵政策及政府采購政策，鼓勵采用國產化嵌入式軟件及應用產品。

* 組織中科院、高等院校、信息產業及應用部門研究所、企業通力合作，跟蹤國外嵌入式系統技術的新發展，消化吸收，技術創新，開發ASIC專用芯片、FPGA可編程邏輯門陣列、嵌入式支撐軟件、應用軟件與應用產品，共同推進科技成果商品化、產業化，實現電子產品的數字化智能化網絡化，形成一大批有知識產權的名牌產品，打入國內外市場。

四、嵌入式技術的知識結構

嵌入式技術包含了硬件技術和軟件技術。在硬件技術方面主要是要掌握基于ARM內核的指令系統、底層硬件接口的描述和驅動程序的編寫。在軟件方面主要是在操作系統之上的編程。目前流行的嵌入式操作系統主要有三大類：嵌入式Linux操作系統、WINCE操作系統和VxWorks操作系統，無論是在那一種操作系統上，都要求具有內核的裁剪、移植、定制的能力，具有接口驅動程序的編制能力。這些看似簡單，其實都需要我們付出巨大的努力來學習，方能有所成就。同時嵌入式的學習一定要在開發板上學習才能有所成。

五、嵌入式設備的選購

目前生產嵌入式設備的廠商很多，型號也有所不同，它們所支持的操作系統也有所不同，但對三大主流操作系統一般都是支持的。當然作為嵌入式技術的初學者來說，只需要根據需要選擇ARM+WINCE、ARM+Linux、ARM+VxWorks中的一種就可以了。對具體的嵌入式設備可以根據需要選配一些模塊就可以，一般來說大多數的嵌入式設備的核心板都是ARM內核板，對于以下的一些基礎實驗都支持：

1. 基本接口實驗

數碼管顯示實驗、WATCH DOG實驗、串口通信實驗、步進電機驅動實驗、中斷實驗、CAN總線實驗、RS485接口實驗、LCD顯示實驗、DMA操作實驗、觸摸屏控制實驗、PWM實驗、鍵盤輸入與IO實驗、A/D采樣實驗、數字音頻接口實驗、USB通信實驗、實時時鐘實驗、TFTP以太網通信實驗等基礎實驗。

2. LINUX操作系統實驗

BOOTLOADER 基礎實驗、BOOTLOADER文件系統實驗、BOOTLOADER移置實驗、LINUX內核移置實驗、LINUX基本應用程序編程實驗等。

3. WINCE操作系統實驗

WINCE集成環境構建實驗、WINCE內核定制實驗、WINCE下的應用程序實驗、WINCE網絡通信實驗、WINCE驅動程序實驗等。

4. VXWORKS操作系統實驗

VXWORKS移置實驗、VXWORKS應用程序編寫與調試實驗、VXWORKS串口驅動實驗、VXWORKS多任務應用程序編寫實驗、VXWORKS網絡通信實驗。

對于一些高級接口實驗就可根據需要進行選配，如要做GPRS基礎實驗、GPRS短消息發送實驗、GPRS電話功能實驗、GPRS短消息接收實驗、GPS定位實驗等這些實驗就需要選配GPRS和GPS模塊。