嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.4.1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)呈現(xiàn)狀 隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國(guó)出名將來(lái)學(xué)家尼葛洛龐帝99年1月訪華時(shí)預(yù)言，45年后嵌入式智能（電腦) 工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。國(guó)內(nèi)出名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國(guó)第11次微機(jī)學(xué)術(shù)交流會(huì)上刊登的計(jì)算機(jī)的發(fā)展與技術(shù)一文中，對(duì)將來(lái)以嵌入式芯片為基本的計(jì)算機(jī)工業(yè)進(jìn)行了科學(xué)的論述和展望。1999年世界電子產(chǎn)品產(chǎn)值已超過(guò)1億美元，達(dá)到13000億美元，估計(jì)，銷售額將達(dá)18000億美元。 進(jìn)入20世紀(jì)90年代，嵌入式技術(shù)全面展開(kāi)，目前已成為通信和消費(fèi)類產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在通信領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)。在廣播電視領(lǐng)域，美國(guó)已開(kāi)始由模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術(shù)已在全球大多數(shù)國(guó)家推廣。數(shù)字音頻廣播（DAB）也已進(jìn)入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。所有上述產(chǎn)品中，都離不開(kāi)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。象前程無(wú)可計(jì)量的維納斯籌劃生產(chǎn)機(jī)頂盒，核心技術(shù)就是采用32位以上芯片級(jí)的嵌入式技術(shù)。在個(gè)人領(lǐng)域中，嵌入式產(chǎn)品將重要是個(gè)人商用，作為個(gè)人移動(dòng)的數(shù)據(jù)解決和通訊軟件。由于嵌入式設(shè)備具有自然的人機(jī)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(xiě)文字輸入、語(yǔ)音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已獲得初步成效。 目前某些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實(shí)現(xiàn)中文寫(xiě)入、短消息語(yǔ)音發(fā)布，日用范疇也將日益廣闊。對(duì)于公司專用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動(dòng)信息采集等，這種小型手持嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮巨大的作用。自動(dòng)控制領(lǐng)域，不僅可以用于ATM機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，工業(yè)控制等專用設(shè)備，和移動(dòng)通訊設(shè)備結(jié)合、GPS、娛樂(lè)相結(jié)合，嵌入式系統(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長(zhǎng)虹推出的ADSL產(chǎn)品，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，控制，信息，這種智能化，網(wǎng)絡(luò)化將是家電發(fā)展的新趨勢(shì)。 硬件方面，不僅有各大公司的微解決器芯片，尚有用于學(xué)習(xí)和研發(fā)的多種配套開(kāi)發(fā)包。目前低層系統(tǒng)和硬件平臺(tái)通過(guò)若干年的研究，已經(jīng)相對(duì)比較成熟，實(shí)現(xiàn)多種功能的芯片應(yīng)有盡有。并且巨大的市場(chǎng)需求給我們提供了學(xué)習(xí)研發(fā)的資金和技術(shù)力量。 從軟件方面講，也有相稱部分的成熟軟件系統(tǒng)。國(guó)外商品化的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，已進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品如科銀(CoreTek)公司的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系統(tǒng)（雖然還不夠完善）。同步由于是研究熱點(diǎn)，因此我們可以在網(wǎng)上找到多種各樣的免費(fèi)資源，從各大廠商的開(kāi)發(fā)文檔，到多種驅(qū)動(dòng)，程序源代碼，甚至諸多廠商還提供微解決器的樣片。這對(duì)于我們從事這方面的研發(fā)，無(wú)疑是個(gè)資源寶庫(kù)。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，不管是上手還是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，都相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易。這就使得諸多生手可以比較快的進(jìn)入研究狀態(tài)，利于發(fā)揮人們的積極發(fā)明性。 今天嵌入式系統(tǒng)帶來(lái)的工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)了1萬(wàn)億美元，1997年來(lái)自美國(guó)嵌入式系統(tǒng)大會(huì)(Embedded System Conference)的報(bào)告指出，將來(lái)5年僅基于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全數(shù)字電視產(chǎn)品，就將在美國(guó)產(chǎn)生一種每年1500億美元的新市場(chǎng)。美國(guó)汽車大王福特公司的高檔經(jīng)理也曾宣稱，“福特發(fā)售的計(jì)算能力已超過(guò)了IBM”，由此可以想見(jiàn)嵌入式計(jì)算機(jī)工業(yè)的規(guī)模和廣度。1998年11月在美國(guó)加州舉辦的嵌入式系統(tǒng)大會(huì)上，基于RTOS的Embedded Internet成為一種技術(shù)新熱點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)，“維納斯籌劃”和“女鍋籌劃”一度鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，機(jī)頂盒、信息加電這兩年更成了IT熱點(diǎn)，而事實(shí)上這些都是嵌入式系統(tǒng)在特定環(huán)境下的一種特定應(yīng)用。據(jù)調(diào)查，目前國(guó)際上已有兩百多種嵌入式操作系統(tǒng)，而多種各樣的開(kāi)發(fā)工具、應(yīng)用于嵌入式開(kāi)發(fā)的儀器設(shè)備更是不可勝數(shù)。在國(guó)內(nèi)，雖然嵌入式應(yīng)用、開(kāi)發(fā)很廣，但該領(lǐng)域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和很少數(shù)人員在從事這方面工作。由此可見(jiàn)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的空間真是無(wú)比廣大。 1.4.2將來(lái)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 信息時(shí)代，數(shù)字時(shí)代使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展契機(jī)，為嵌入式市場(chǎng)呈現(xiàn)了美好的前景，同步也對(duì)嵌入式生產(chǎn)廠商提出了新的挑戰(zhàn)，從中我們可以看出將來(lái)嵌入式系統(tǒng)的幾大發(fā)展趨勢(shì)： 1嵌入式開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此規(guī)定嵌入式系統(tǒng)廠商不僅要提供嵌入式軟硬件系統(tǒng)自身，同步還需要提供強(qiáng)大的硬件開(kāi)發(fā)工具和軟件包支持。 目前諸多廠商已經(jīng)充足考慮到這一點(diǎn)，在主推系統(tǒng)的同步，將開(kāi)發(fā)環(huán)境也作為重點(diǎn)推廣。例如三星在推廣Arm7，Arm9芯片的同步還提供開(kāi)發(fā)板和版及支持包（BSP），而WindowCE在主推系統(tǒng)時(shí)也提供Embedded VC作為開(kāi)發(fā)工具，尚有Vxworks的Tonado開(kāi)發(fā)環(huán)境，DeltaOS的Limda編譯環(huán)境等等都是這一趨勢(shì)的典型體現(xiàn)。固然，這也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的成果。 2網(wǎng)絡(luò)化、信息化的規(guī)定隨著因特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高日益提高，使得以往單一功能的設(shè)備如電話、手機(jī)、冰箱、微波爐等功能不再單一，構(gòu)造更加復(fù)雜。 這就規(guī)定芯片設(shè)計(jì)廠商在芯片上集成更多的功能，為了滿足應(yīng)用功能的升級(jí)，設(shè)計(jì)師們一方面采用更強(qiáng)大的嵌入式解決器如32位、64位RISC芯片或信號(hào)解決器DSP增強(qiáng)解決能力，同步增長(zhǎng)功能接口，如USB，擴(kuò)展總線類型，如CAN BUS，加強(qiáng)對(duì)多媒體、圖形等的解決，逐漸實(shí)行片上系統(tǒng)（SOC）的概念。軟件方面采用實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開(kāi)發(fā)工具技術(shù)來(lái)控制功能復(fù)雜性，簡(jiǎn)化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、保障軟件質(zhì)量和縮短開(kāi)發(fā)周期。如HP 3網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為必然趨勢(shì)。 將來(lái)的嵌入式設(shè)備為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的規(guī)定，必然規(guī)定硬件上提供多種網(wǎng)絡(luò)通信接口。老式的單片機(jī)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)支持局限性，而新一代的嵌入式解決器已經(jīng)開(kāi)始內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)接口，除了支持TCPIP合同，尚有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一種或者幾種，同步也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)合同軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件。軟件方面系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)核支持網(wǎng)絡(luò)模塊，甚至可以在設(shè)備上嵌入Web瀏覽器，真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨處用多種設(shè)備上網(wǎng)。 4精簡(jiǎn)系統(tǒng)內(nèi)核、算法，減少功耗和軟硬件成本。 將來(lái)的嵌入式產(chǎn)品是軟硬件緊密結(jié)合的設(shè)備，為了減低功耗和成本，需要設(shè)計(jì)者盡量精簡(jiǎn)系統(tǒng)內(nèi)核，只保存和系統(tǒng)功能緊密有關(guān)的軟硬件，運(yùn)用最低的資源實(shí)現(xiàn)最合適的功能，這就規(guī)定設(shè)計(jì)者選用最佳的編程模型和不斷改善算法，優(yōu)化編譯器性能。因此，既要軟件人員有豐富的硬件知識(shí)，又需要發(fā)展先進(jìn)嵌入式軟件技術(shù)，如Java、Web和WAP等。 5提供和諧的多媒體人機(jī)界面 嵌入式設(shè)備能與顧客密切接觸，最重要的因素就是它能提供非常和諧的顧客界面。圖像界面，靈活的控制方式，使得人們感覺(jué)嵌入式設(shè)備就象是一種熟悉的老朋友。這方面的規(guī)定使得嵌入式軟件設(shè)計(jì)者要在圖形界面，多媒體技術(shù)上痛下苦功。手寫(xiě)文字輸入、語(yǔ)音撥號(hào)上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像都會(huì)使使用者獲得自由的感受。目前某些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實(shí)現(xiàn)中文寫(xiě)入、短消息語(yǔ)音發(fā)布，但一般的嵌入式設(shè)備距離這個(gè)規(guī)定尚有很長(zhǎng)的路要走。