...v.自動化技術調研報告——嵌入式技術學院：信息工程與自動化學院班級：自動化**：學號：指導教師：...v.一、嵌入式技術根本概念嵌入式系統〔ES〕是計算機技術、通信技術、半導體技術、微電子技術、語音圖象數據傳輸技術，甚至傳感器等先進技術和具體應用對象相結合后的更新換代產品。因此往往是技術密集、投資強度大、高度分散、不斷創新的知識密集型系統。反映當代最新技術的先進水平。嵌入式系統不僅和一般的PC機上的應用系統不同，就是針對不同的具體應用而設計的嵌入式系統之間差異也很大。嵌入式系統一般功能單一、簡單，且在兼容性方面要求不高，但是在大小，本錢方面限制較多。嵌入式計算機根本上不能算是嵌入式系統。它仍然是計算機一類，不過是工作條件有所不同而已，因為它還保存了計算機的根本。嵌入式系統簡介嵌入式系統應用舉例家庭中使用的嵌入式產品辦公室中的嵌入式產品勇氣號手持設備MP3、GPS手持機、數碼相機、數碼攝像機、個人數字助理〔PersonalDigitalAssistant，PDA〕等。勇氣號汽車電子產品中的嵌入式產品軍事、航空、航天領域中的嵌入式產品其他領域，如工業控制和儀器儀表、通信、網絡、移動計算、機器人、智能玩具等。“哥倫比亞〞號，整個系統的起飛重量達2000噸，高56米。“哥倫比亞〞號，整個系統的起飛重量達2000噸，高56米。小鷹號小鷹號嵌入式設備無處不在，但桌面系統還依然有用嵌入式設備無處不在，但桌面系統還依然有用無處不在的計算機是計算機與使用者的比率到達和超過100:1的階段無處不在的計算機是計算機與使用者的比率到達和超過100:1的階段無處不在的計算機包括通用計算機和嵌入式計算機系統在100:1比例中95%以上都是嵌入式計算機系統，并非通用計算機嵌入式系統定義和組成IEEE:“Deviceusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants〞.嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為根底、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、本錢、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式系統組成硬件層中間層軟件層功能層嵌入式系統一般由嵌入式硬件和軟件組成硬件以微處理器為核心集成存儲器和系統專用的輸入/輸出設備軟件包括：初始化代碼及驅動、嵌入式操作系統和應用程序等，這些軟件有機地結合在一起，形成系統特定的一體化軟件。嵌入式系統特點嵌入式系統通常是形式多樣、面向特定應用的嵌入式系統得到多種類型的處理器和處理器體系構造的支持嵌入式系統通常極其關注本錢嵌入式系統有實時性和可靠性的要求嵌入式系統使用的操作系統一般是適應多種處理器、可剪裁、輕量型、實時可靠、可固化的嵌入式操作系統嵌入式系統開發需要專門工具和特殊方法三、嵌入式技術-技術應用嵌入式是一種專用的計算機系統，作為裝置或設備的一局部。通常，嵌入式系統是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數字接口的設備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統，有些嵌入式系統還包含操作系統，但大多數嵌入式系統都是是由單個程序實現整個控制邏輯。嵌入式技術近年來得到了飛速的開展，但是嵌入式產業涉及的領域非常廣泛，彼此之間的特點也相當明顯。例如很多行業：手機、PDA、車載導航、工控、軍工、多媒體終端、網關、數字電視……手機領域以手機為代表的移動設備可謂是近年來開展最為迅猛的嵌入式行業。甚至針對于手機軟件開發，還曾經衍生出“泛嵌入式開發〞這樣的新詞匯。一方面，手機得到了大規模普及，另一方面，手機的功能得到了飛速開展，3、4年前的手機功能與價格與現在就不能同日而語。隨著國內3G時代的腳步日益臨近，可以預料到手機領域的軟硬件都必將面臨一場更大的變革。功耗、功能、帶寬、價格等都是手機硬件領域的熱門詞匯。從軟件技術角度來看，我認為手機的軟件操作系統平臺會趨于標準化和統一化。手機的應用會愈加豐富，除了最根本的通話功能外，逐漸會包括目前PDA、數碼相機、游戲機等功能，更加趨向于成為個人手持終端。汽車電子領域隨著汽車產業的飛速開展，汽車電子近年來也有了較快的開展。但是不得不成認，目前國內的嵌入式車載領域的開展與國際相比差距還是比擬大的。電子導航系統在汽車電子中占據的比重比擬大，目前導航系統在國外已經有了廣泛的應用。在國內近年來也已經開場起步，可以預料未來幾年內會有比擬快速的開展。汽車電子領域的另外一個開展趨勢是與汽車本身機械結合，從而可以實現故障診斷定位等功能。消費類電子產品消費類電子產品的銷量早就超過了PC假設干倍。并且還在以每年10%左右的速度增長。消費類電子產品主要包括便攜音頻視頻播放器、數碼相機、掌上游戲機等。目前，消費類電子產品已形成一定的規模，并且已經相對成熟。對于消費類電子產品，真正表達嵌入式特點的是在系統設計上經常要考慮性價比的折衷，如何設計出讓消費者覺得劃算的產品是比擬重要的。軍工航天對于大多數開發者和用戶而言，這可能都是比擬神秘的一個領域。確實，大多數人一生都沒有時機給F117戰機編寫控制程序。確實，軍工和航天領域是不為群眾所知的領域，在這個領域里面，無論是硬件還是操作系統、編譯器，通常并不是市場上可以見到的通用設備，它們大多數都是專用的。但是并不代表這個領域落后，許多最先進的技術最前沿的成果，往往都會用在這個領域。

四、嵌入式技術-嵌入式開展前景嵌入式控制器的應用幾乎無處不在:移動、家用電器、汽車……無不有它的蹤影。嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等許多優點,其應用已深入到工業、農業、教育、國防、科研以及日常生活等各個領域,對各行各業的技術改造、產品更新換代、加速自動化化進程、提高生產率等方面起到了極其重要的推動作用。嵌入式計算機在應用數量上遠遠超過了各種通用計算機,一臺通用計算機的外部設備中就包含了5-10個嵌入式微處理器。在制造工業、過程控制、網絡、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產品等方面均是嵌入式計算機的應用領域。嵌入式系統工業是專用計算機工業,其目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用;通用計算機的開展變為功能電腦,普遍進入社會,嵌入式計算機開展的目標是專用電腦,實現“普遍化計算〞,因此可以稱嵌入式智能芯片是構成未來世界的“數字基因〞。正如我國資深嵌入式系統專家—沈緒榜院士的預言,“未來十年將會產生頭大小、具有超過一億次運算能力的嵌入式智能芯片〞,將為我們提供無限的創造空間。總之“嵌入式微控制器或者說單片機好象是一個黑洞,會把當今很多技術和成果吸引進來。中國應當注意開展智力密集型產業〞。嵌入式應用行業舉例1.機器人隨著嵌入式系統和機器人技術的普及和開展，機器人本體功能越來越趨于模塊化、智能化、微型化。同時，機器人的價格也在大幅度下降，使其在軍事、工業、家庭和醫療等領域獲得更廣泛的應用。例如，國內最近開發了一種“醫療效勞機器人〞，其核心部件主要由CPLD和多個EMCU組成。它可將大腦脫離機器人本體并置于母環境中，采用無線通信與本體進展交互；而效勞機器人本體中的小腦具體實現接收機器人大腦發出的各種命令，控制機器人各個執行和感知機構，進而實現機器人本體各個功能模塊之間相互協調配合的功能。

2.軍事國防領域軍事國防歷來就是嵌入式系統的重要應用領域。20世紀70年代，嵌入式計算機系統應用在武器控制系統中，后來用于軍事指揮控制和通信系統。目前，在各種武器控制裝置〔火炮、導彈和智能炸彈制導引爆等控制裝置〕、坦克、艦艇、轟炸機、陸海空各種軍用電子裝備、雷達、電子對抗裝備、軍事通信裝備、野戰指揮作戰用各種專用設備等中，都可以看到嵌入式系統的身影。使用嵌入式技術的武器曾為美軍在伊拉克戰爭中發揮重要的作用。

3.醫療儀器嵌入式系統在醫療儀器中的應用普及率極高。在設計過程中，根據需要對嵌入式系統重新編程，可防止前端流片〔NRE〕本錢，減少和ASIC相關的訂量，降低芯片屢次試制的巨大風險。此外，隨著標準的開展或者當需求出現變化時，還可以在現場更新，而且設計人員能夠反復使用公共硬件平臺，在一個根本設計根底上，建立不同的系統，支持各種功能，從而大大降低生產本錢。使產品具有較長的生命周期，可以保護醫療儀器不會太快過時，醫療行業的產品生命周期比擬長，因此這一特性非常重要。現代數字醫療儀器設備不但包括診療設備，而且還有數據存儲效勞器和接口軟件。嵌入式系統可為醫療儀器設備設計、生產和使用提供先進的技術支持。當今，嵌入式系統的開展已經進入大融合的時代，其特點如下：通信、計算機及消費電子產品〔3C〕融合——趨向沒有獨立的3C，只有融合的3C，即信息產品〔IA〕；數字模擬融合、微機電融合、電路板硅片融合及硬軟件設計融合——趨向SoC：和SiP；嵌入式整機的開發工作也從傳統的硬件為主變為軟件為主；劇烈的市場競爭和技術進步呼喚著新穎的產品開發平臺，特別是SoC開發平臺的出現。隨著嵌入式技術的不斷開展，嵌入式系統將更廣泛應用于人類生活的各個方面。。。。。4.現代電力行業嵌入式技術在當前電力系統故障檢測和在線故障診斷中也是得到了廣泛的應用。嵌入系統使用的軟件C++在中國大陸的程序員圈子中通常被讀做“C加加〞，而西方的程序員通常讀做“Cplusplus〞，“CPP〞。它是一種使用非常廣泛的計算機編程語言。C++是一種靜態數據類型檢查的，支持多重編程范式的通用程序設計語言。它支持過程化程序設計、數據抽象、面向對象程序設計、制作圖標等等泛型程序設計等多種程序設計風格。嵌入式系統的開展趨勢1.以信息家電、移動終端、汽車電子、網絡設備等為代表的互聯網時代的嵌入式系統，不僅為嵌入式市場展現了美好前景，注入了新的生命，同時也對嵌入式系統技術，提出新的挑戰：——支持日趨增長的功能密度——靈活的網絡聯接——輕便的移動應用——多媒體的信息處理、低功耗、人機界面友好互動——支持二次開發和動態升級等2.形成行業的標準：行業性嵌入式軟硬件平臺——嵌入式系統是以應用為中心的系統，不會象PC一樣只有一種平臺。——吸取PC的成功經歷，形成不同行業的標準。——統一的行業標準具有開放、設計技術共享、軟硬件重用、構件兼容、維護方便和合作生產的特點，是增強行業性產品競爭能力的有效手段。——如歐共體汽車產業聯盟規定以OSEK標準作為開發汽車嵌入式系統的公用平臺和應用編程接口3.面向應用領域的、高度集成的、以32位嵌入式微處理器為核心的SOC〔SystemOnChip〕將成為應用主流4.SoC給系統帶來高性能之外更多更重要的好處穩定性、體積、散熱、功耗···External

MemoryExternal

MemoryCPUAddressDataCacheBus

InterfaceWriteBufferMMU/MPURRWWWW(R/W)?外設

如USB、LCD

控制器等擴展芯片內核〔core〕處理器存儲器子系統SoC的片內外設系統的片外設備處理器〔Processor〕芯片〔SoC〕系統〔System〕5.嵌入式應用軟件的開發需要強大的開發工具和操作系統的支持——采用實時多任務編程技術和穿插開發工具技術來控制功能復雜性，簡化應用程序設計、保障軟件質量和縮短開發周期。——嵌入式操作系統將在現有的根底上，不斷采用先進的操作系統技術，結合嵌入式系統的需求向:可適應不同的嵌入式硬件平臺。具有可移植、可伸縮、功能強大、可配置、良好的實時性、可靠性、高可用方向開展。RequirementAnalysisSoftwareDesignCodingRequirementAnalysisSoftwareDesignCodingTestRelease嵌入式軟件開發根本過程支持多種硬件平臺覆蓋嵌入式軟件開發過程各個階段高效高度集成的工具集方向開展6.嵌入式系統聯網成為必然趨勢，驅動了大量新的應用——針對外部聯網要求，嵌入系統必需配有通信接口，需要TCP/IP協議簇軟件支持。——針對內部聯網要求，新一代嵌入式系統還需具備IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同時也需要提供相應的通信組網協議軟件和物理層驅動軟件。——為