嵌入式技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及前景

張朝陽 張偉 王紅平

摘 要：嵌入式技術(shù)從來沒有像今天這樣不僅完全占據(jù)了工業(yè)制造過程而且完全占據(jù)了人們的生活，不可或缺。嵌入式技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了電子技術(shù)本身，嵌入式技術(shù)在21世紀(jì)的廣泛應(yīng)用帶給了人們一個嵌入式系統(tǒng)全面超越PC的世紀(jì)，這是自1946年人類擁有計算機(jī)以來的第一次，我們不得不承認(rèn)的是，嵌入式技術(shù)開創(chuàng)了一個嶄新的數(shù)字信息的世紀(jì)。

關(guān)鍵詞：嵌入式技術(shù)；實(shí)際應(yīng)用；前景

據(jù)IEEE的定義，嵌入式技術(shù)是應(yīng)用于控制、監(jiān)視、輔助、移動等用途的專用計算機(jī)系統(tǒng)，其軟件硬為經(jīng)過剪裁、定制、調(diào)整以適應(yīng)在實(shí)現(xiàn)所需功能的前提下，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更少的資源占用、更佳的可靠性、更低的成本、更小的體積、更低的功耗性要求的最終計算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品。嵌入式技術(shù)既是計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，又是計算機(jī)軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物。研究嵌入式技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展前景首先必須了解嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)。

1 嵌入式技術(shù)特點(diǎn)

嵌入式技術(shù)雖然與通用計算機(jī)一樣可以分為軟硬件兩大部分，但是由于其“嵌入”的要求，嵌入式技術(shù)還存在著一些獨(dú)具的特點(diǎn)。嵌入式技術(shù)的特點(diǎn)簡言之就是其高專用性、高易控性、高精簡性、高實(shí)時性、低成本性、低功耗性與低資源占用性。

2 嵌入式技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

眾所周知，嵌入式技術(shù)目前在全球的應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了通用型計算機(jī)的應(yīng)用，隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用與通用型計算機(jī)的應(yīng)用之間的距離還將越來越大。嵌入式技術(shù)不僅存在于我們觸手可及的電飯煲、冰箱、電視、洗衣機(jī)、手機(jī)、遙控器等電器設(shè)備之中，而且也存在于我們每天使用的通用型計算機(jī)之中，鍵盤、鼠標(biāo)、硬盤、路由器、顯示器、USB集線器等外設(shè)也都是應(yīng)用了嵌入式技術(shù)的設(shè)備。

2.1 嵌入式技術(shù)在軍事國防領(lǐng)域的早期應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)是計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的一個副產(chǎn)品，不僅互聯(lián)網(wǎng)，其實(shí)計算機(jī)本身的發(fā)明也是由于軍事發(fā)展的需要而催生出來的。繼計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之后，嵌入式技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用突飛猛進(jìn)，我國的航空航天以及軍工設(shè)備制造等軍事工業(yè)的早期嵌入式應(yīng)用對于我國軍工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展居功至偉。

2.2 嵌入式技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用

工業(yè)領(lǐng)域是僅次于IT領(lǐng)域與軍事領(lǐng)域的嵌入式技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，嵌入式技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的大規(guī)模應(yīng)用為工業(yè)自動化插上了騰飛的翅膀，工業(yè)控制中的工控設(shè)備、智能儀表、數(shù)控設(shè)備等使得工業(yè)在現(xiàn)代化在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)與改善生活品質(zhì)方面功不可沒。

2.3 嵌入式技術(shù)在消費(fèi)電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用

消費(fèi)電子領(lǐng)域是近年來突然掘起并極速發(fā)展的一個新興領(lǐng)域，小到智能玩具、移動存儲、通信設(shè)備，大到信息家電等都是在嵌入式技術(shù)發(fā)展與成熟過程中的產(chǎn)物。現(xiàn)在這些消費(fèi)電子產(chǎn)品已經(jīng)完全占據(jù)了我們的生活，尤其是網(wǎng)絡(luò)化的通信設(shè)備與智能家電設(shè)備已經(jīng)成為了我們生活之中的近在咫尺、方寸之間的不可或缺之物。

3 嵌入式技術(shù)的前景

3.1 嵌入式技術(shù)未來軍事應(yīng)用前景

嵌入式技術(shù)在軍事上的應(yīng)用前景最為廣闊，小到隨身攜帶的最小化的作戰(zhàn)單元支持系統(tǒng)以及未來將要實(shí)現(xiàn)的比小米粒還小的嵌入到每一位士兵皮下的戰(zhàn)場智能識別系統(tǒng)，大到大飛機(jī)的制造與航空航天事業(yè)。嵌入式技術(shù)的軍事應(yīng)用首推未來的最小化的作戰(zhàn)單元支持系統(tǒng)，這一系統(tǒng)集成了最為先進(jìn)的包括計算機(jī)技術(shù)在內(nèi)的許多頂尖科技，其特點(diǎn)為該作戰(zhàn)單元支持系統(tǒng)既可以做為路地行進(jìn)工具，又兼具噴氣空中快速移動裝置，還配備有遠(yuǎn)距離精確打擊武器系統(tǒng)[1]。未來的航空航天業(yè)將會應(yīng)用越來越多的可靠的嵌入式技術(shù)。美國近期高調(diào)宣布的將在2015年陸地作戰(zhàn)中全部應(yīng)用機(jī)器人也再次將嵌入式技術(shù)在軍事上的應(yīng)用推向了高潮。

3.2 嵌入式技術(shù)未來工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用前景

工業(yè)領(lǐng)域的嵌入式應(yīng)用將主要在機(jī)器人自動化裝置方面進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用，未來的工廠將更多地裝備工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人，以取代較為昂貴的人力資源。嵌入式技術(shù)最為擅長的就是將各類設(shè)備“智能化”，配合遙控、傳感、數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)的嵌入式技術(shù)，其處理速度、反應(yīng)速度、勞動強(qiáng)度均完美超越人類智能，不僅在某些程式化的工業(yè)生產(chǎn)過程中取代人工，還將在更多的領(lǐng)域取代操作工人以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的全自動化[2]。

3.3 嵌入式技術(shù)在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用前景

嵌入式技術(shù)未來在消費(fèi)領(lǐng)域還將掀起幾個浪潮，其中之一就是隨著3C的融合，全部集成網(wǎng)絡(luò)功能的家電設(shè)備所構(gòu)筑的未來可以全面人機(jī)互動的后現(xiàn)代化家庭網(wǎng)絡(luò)總線。所有的家電都可以接入到這條家庭網(wǎng)絡(luò)的總線之上，這條家庭總線是不遠(yuǎn)的未來所有家電產(chǎn)品必需的配置，這些全部接入到家庭總線的家電產(chǎn)品全部集中到家中的一臺電腦或?qū)Ｓ玫闹悄芗彝タ刂平K端上，家中的全部燈具、窗簾可以按月份選擇定時開關(guān)時間，洗手間、走廊的燈具可以選擇單獨(dú)聲控。水、電、氣、熱表的讀數(shù)隨時可以從電腦或控制終端上讀出。通過家庭總線，設(shè)備與設(shè)備之間可以進(jìn)行交互，人與各種電器設(shè)備之間亦可以交互，也可以透過任何電器設(shè)備直接與互聯(lián)網(wǎng)交互，后現(xiàn)代家庭總線既可以是有線的也可以是無線的形式。屆時，煮飯的進(jìn)度、空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)、音響的背景音樂等等都可以達(dá)到隨心所欲的操控程度。操控設(shè)備可以是家中的電腦，也可以是家中每個人都配備在手腕之上的表形控制終端，控制終端也是一種嵌入技術(shù)設(shè)備，該設(shè)備可以以柔性防水液晶屏顯示分布于住宅周圍的監(jiān)控傳回的畫面，遇緊急情況可按嵌于較深部位的紅色報警按鈕，當(dāng)?shù)氐木瘏^(qū)立即可以看到報警的具體位置。

4 結(jié)語

嵌入式技術(shù)不僅目前在我們的生產(chǎn)生活之中有著十分廣泛的應(yīng)用，在不遠(yuǎn)的將來，其應(yīng)用前景將更加廣闊與深入。我們不僅無法離開嵌入式技術(shù)，而且嵌入式技術(shù)與我們的生活融合得更加緊密。最后值得一提的是嵌入式技術(shù)也不僅僅局限于硬件設(shè)備，諸如嵌入式移動數(shù)據(jù)庫、各種嵌入式APP、以及嵌入式語音交互技術(shù)、甚至更加有利于交互的無線通信協(xié)議軟件。目前，上述的部分前景已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或正在科研攻關(guān)之中，未來生產(chǎn)生活的方方面面的改觀均將有賴于嵌入式技術(shù)方能得以實(shí)現(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張晶，等.嵌入式系統(tǒng)概述[J].電測與儀表，2003，（4）：43-44.

[2]王錦標(biāo).過程計算機(jī)控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，1992.

[3]Elders-Boll H，Dettmar U.Efficient differentially coherent code/Doppler acquisition of weak GPS signals [A].Eighth IEEE International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications [C].IEEE Press，2004，731-735.