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    嵌入式應用與發展前景

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式資訊
    • 時間:2016-12-02 14:51

    一、嵌入式系統的概念

    嵌入式系統(Embedded System)是一種包括硬件和軟件的完整的計算機系統,它的定義是:“嵌入式系統是以應用為中心,以計算機技術為基礎,并且軟硬件可剪裁,適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統。”嵌入式系統所用的計算機是嵌入到被控對象中的專用微處理器,但是功能比通用計算機專門化,具有通用計算機所不能具備的針對某個方面特別設計的、合適的運算速度、高可靠性和較低比較成本的專用計算機系統。

    二、嵌入式系統的發展歷程及現狀

    嵌入式系統是先進的計算機技術、半導體技術、電子技術以及各種具體應用相結合的產物,是技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的新型集成知識系統。它起源于微型機時代,近幾年網絡、通信、多媒體技術的發展為嵌入式系統應用開辟了廣闊的天地,使嵌入式系統成為繼PC和Internet之后,IT界的新技術熱點。

    20世紀70年代發展起來的微型計算機,由于體積小、功耗低、結構簡單、可靠性高、使用方便、性能價格比高等一系列優點,得到了廣泛的應用和迅速的普及。微型機表現出的智能化水平引起了控制專業人士的興趣,要求將微型機嵌入到一個對象體系中,實現對象體系的智能化控制。例如,將微型計算機經電氣加固和機械加固,并配置各種外圍接口電路,安裝到大型艦船中構成自動駕駛儀或輪機狀態監測系統。這樣一來,計算機便失去了原來的形態與通用的計算機功能。為了區別原有的通用計算機系統,把嵌入到對象體系中、實現對象體系智能化控制的計算機,稱為嵌入式計算機系統。由此可見,嵌入式系統的嵌入性本質是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去。

    進入20世紀90年代,嵌入式技術全面展開,目前已成為通信和消費類產品的共同發展方向。在通信領域,數字技術正在全面取代模擬技術。在廣播電視領域,美國已開始由模擬電視向數字電視轉變,歐洲的DVB(數字電視廣播)技術已在全球大多數國家推廣。數字音頻廣播(DAB)也已進入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產業發展中的作用日益重要。所有上述產品中,都離不開嵌入式系統技術。在個人領域中,嵌入式產品將主要是個人商用,作為個人移動的數據處理和通訊軟件。由于嵌入式設備具有自然的人機交互界面,GUI屏幕為中心的多媒體界面給人很大的親和力。手寫文字輸入、語音撥號上網、收發電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。

    20世紀90年代后,伴隨著網絡時代的來臨,網絡、通信、多媒體技術得以發展,8/16位單片機在速度和內存容量上已經很難滿足這些領域的應用需求。而由于集成電路技術的發展,32位微處理器價格不斷下降,綜合競爭能力已可以和8/16位單片機媲美。32位微處理器面向嵌入式系統的高端應用,由于速度快,資源豐富,加上應用本身的復雜性、可靠性要求等,軟件的開發一般會需要操作系統平臺支持。

    目前一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現漢字寫入、短消息語音發布,日用范圍也將日益廣闊。對于企業專用解決方案,如物流管理、條碼掃描、移動信息采集等,這種小型手持嵌入式系統將發揮巨大的作用。自動控制領域,不僅可以用于ATM機,自動售貨機,工業控制等專用設備,和移動通訊設備結合、GPS、娛樂相結合,嵌入式系統同樣可以發揮巨大的作用。

    三、嵌入式系統的應用領域

    嵌入式系統技術具有非常廣闊的應用前景,其應用領域可以包括: 1.工業控制:基于嵌入式芯片的工業自動化設備將獲得長足的發展,目前已經有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在應用中,網絡化是提高生產效率和產品質量、減少人力資源主要途徑,如工業過程控制、數字機床、電力系統、電網安全、電網設備監測、石油化工系統。

    2.交通管理:在車輛導航、流量控制、信息監測與汽車服務方面,嵌入式系統技術已經獲得了廣泛的應用,內嵌GPS模塊,GSM模塊的移動定位終端已經在各種運輸行業獲得了成功的使用。目前GPS設備已經從尖端產品進入了普通百姓的家庭,只需要幾千元,就可以隨時隨地找到你的位置。

    3.信息家電:這將稱為嵌入式系統最大的應用領域,冰箱、空調等的網絡化、智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里,也可以通過電話線、網絡進行遠程控制。在這些設備中,嵌入式系統將大有用武之地。

    4.家庭智能管理系統:水、電、煤氣表的遠程自動抄表,安全防火、防盜系統,其中嵌有的專用控制芯片將代替傳統的人工檢查,并實現更高,更準確和更安全的性能。目前在服務領域,如遠程點菜器等已經體現了嵌入式系統的優勢。

    5. 環境工程與自然:水文資料實時監測,防洪體系及水土質量監測、堤壩安全,地震監測網,實時氣象信息網,水源和空氣污染監測。在很多環境惡劣,地況復雜的地區,嵌入式系統將實現無人監測。

    這些應用中,可以著重于在控制方面的應用。就遠程家電控制而言,除了開發出支持TCP/IP的嵌入式系統之外,家電產品控制協議也需要制訂和統一,這需要家電生產廠家來做。同樣的道理,所有基于網絡的遠程控制器件都需要與嵌入式系統之間實現接口,然后再由嵌入式系統來控制并通過網絡實現控制。所以,開發和探討嵌入式系統有著十分重要的意義。

    四、嵌入式系統的發展趨勢

    信息時代,數字時代使得嵌入式產品獲得了巨大的發展契機,為嵌入式市場展現了美好的前景,同時也對嵌入式生產廠商提出了新的挑戰,從中我們可以看出未來嵌入式系統的幾大發展趨勢:

    1.嵌入式開發是一項系統工程,因此要求嵌入式系統廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統本身,同時還需要提供強大的硬件開發工具和軟件包支持。 2.網絡化、信息化的要求隨著因特網技術的成熟、帶寬的提高日益提高,使得以往單一功能的設備如電話、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一,結構更加復雜。

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