淺談嵌入式系統的應用與發展

許展鵬

摘 要 嵌入式系統自上世紀70年代成立以來，已經歷了單芯片可編程控制器，嵌入式CPU結合一個簡單的操作系統，專用嵌入式操作系統三個里程碑式的發展階段，現在形成了移動互聯網結合的方向發展。嵌入式系統具有高效率，穩定性，可靠性，能源效率等特點，其應用范圍在目前主要應用在消費電子，電信，醫療，安全等一系列行業。進一步系統化，人性化，網絡作為嵌入式系統發展方向，嵌入式產品將滲透到人們的生活多個方面，科學和技術的進步，以及人們的生活中發揮更重要的作用。

關鍵詞 嵌入式系統 嵌入式CPU 嵌入式操作系統 消費類電子產品

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

嵌入式計算系統在一般情況下不運用在通用計算機，我們通常所說的固件就是在運行中固化的軟件，用戶最終是很難或者根本不可能改變固件，操作系統和應用軟件集成到計算機的硬件系統中，形成系統的應用軟件和系統硬件集成。嵌入式系統軟件具有代碼少，高度自動化，響應快等特點，特別是適合于實時和多任務處理的情況下。相比與通用計算機系統，嵌入式系統的低功耗，高可靠性，功能強大，性能價格比高，實時，多任務處理，占用空間小，效率高，應用程序特定，可靈活定制就非常占據優勢。

1 嵌入式系統中的應用現狀

就目前而言，中國嵌入式系統市場進入快速增長期。在過去幾年和未來幾年，為幾乎所有的電子設備的嵌入式系統的發展注入了新的活力，由于飛速發展的互聯網趨勢和微處理器以廉價的形式出現使嵌入式系統在我們日常的生活中形成一個更大的應用領域。中國嵌入式系統的主要客戶集中在消費電子，通信，醫療，安防等行業。中國目前的嵌入式系統市場，幾大熱點應用領域包括：汽車和電力系統的電源管理，高清晰度數字電視和數字機頂盒，智能手機與智能工業設備，終端和聯網能力。嵌入式工業設備將融入更多的智能功能，如通信和網絡，并在汽車電子市場，醫療電子市場，機械和電子產品市場，視頻電子市場和數碼電子產品市場已越來越廣泛的應用。

1.1 消費類電子產品

環球資源2004年聯合研究，這項報告顯示，在亞太地區的嵌入式系統最迫切的需求行業是消費電子行業。近年來FPGA技術的飛速發展和廣泛的應用程序和嵌入式消費類電子產品。全球數字和高清晰度廣播和電視傳輸標準，游戲和多媒體娛樂系統，液晶和等離子顯示技術，家庭DVR和DVD-W技術，汽車駕駛室娛樂系統和GPS導航系統，信息，通信和安全系統及其他持續上升的需求和應用，標志著前者在消費類電子產品是普遍深入人們的生活。

1.2 汽車和動力系統，智能電源管理技術

隨著搭載CPU的汽車電子設備要求電源電壓變得更加多樣化，需要更低的電壓和更強大的功能，電源管理也變得越來越重要，電源管理的要求也在不斷變化。汽車電子設備變得更大，屏幕分辨率變高，但在同一時間，其規模要小得多。所有這些新的應用程序將需要高集成度，高性能，高效率的電源管理。車載電源延長便攜式設備的電池壽命，它也需要設法消除自動開關電源敏感電路的干擾。電力系統，變電站點多面廣，以及減員增效適應現代管理要求的，有很大一部分的無人值守變電站，同時也為基于嵌入式Web服務器的配置管理技術的設備提供了良好的條件。可以大大減少勞動力，設備運行，設備管理，及時了解變電站運行信息，設備故障的處理也更迅速和有效。隨著國家電網的發展，基于嵌入式Web服務器設備的維護比基于傳統的撥號遠程維護方法更有利。

1.3 工業控制嵌入式設備

全球各行業各領域迅速發展時，在中國工業控制領域，醫療電子市場，與國民生產總值，機械和電子產品市場，視頻和數碼電子產品市場的電子產品市場，航空航天，運輸相關的嵌入式應用程序也快速增長起來。近年來，嵌入式網絡解決方案，已經發生了重大的變化：首先是小設備，如手持式掃描儀；其次是具有更高的網絡傳輸速度和便攜無線功能要求；需求再度降低功耗；最后需要進行數據安全和加密。

2 嵌入式系統的發展趨勢

（1）根據行業和領域不同的發展階段來看，嵌入式應用軟件開發時需要對此進行配套相同能力的開發工具和操作系統支持。隨著互聯網技術的日趨成熟，隨著帶寬的增加，ICP和ASP提供的信息內容在互聯網上越來越豐富，形式多樣的應用項目。在為了滿足應用程序升級功能，設計師不僅需要越發強大的嵌入式處理器，如32，64R工人SC芯片或信號處理器DSP增強處理能力；還需要采用實時多任務編程技術和交叉開發工具技術來控制嵌入式系統功能的復雜性，從而達到簡化設計應用程序，以此來確保軟件的質量和縮短軟件的開發周期。

（2）網絡發展已經成為一個必然的趨勢，以滿足嵌入式的分布式處理架構和應用程序的訪問，在二十一世紀的需要配備標準要求的嵌入式系統中，一個或多個網絡通信接口。外部網絡的要求，配備必要的通信接口，相應的需要TCP/IP協議套件的軟件支持，還需要提供相應的通信網絡協議軟件和物理層驅動軟件的嵌入式設備。

（3）嵌入式產品設計師在設計時要考慮到嵌入式系統支持小型電子設備體積小，微功耗，成本低等性能，內存容量的限制和復用接口芯片。因此，設計嵌入式產品需要經驗豐富的軟件人才，也需要發展先進的嵌入式軟件技術，如Java，Web和WAP等等。

參考文獻

[1] 張連明.嵌入式系統設計與開發[J].現代電子技術，2003.

[2] 林建民.嵌入式操作系統計算機工程技術的發展趨勢[J].計算機工程，2001.