嵌入式技術的現(xiàn)狀

　　近年來，隨著計算機技術及集成電路技術的發(fā)展，嵌入式技術日漸普及，在通訊、網(wǎng)絡、工控、醫(yī)療、電子等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。嵌入式系統(tǒng)無疑成為當前最熱門最有發(fā)展前途的IT應用領域之一。?

　　隨著信息化，智能化，網(wǎng)絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著名未來學家尼葛洛龐帝99年1月訪華時預言，4～5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。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國第11次微機學術交流會上發(fā)表的《計算機的發(fā)展與技術》一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎的計算機工業(yè)進行了科學的闡述和展望。1999年世界電子產(chǎn)值已超過12000億美元，2000年達到13000億美元，預計2005年，銷售額將達18000億美元。??

　　????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的共同發(fā)展方向。在通信領域，數(shù)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(shù)字電視轉變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術已在全球大多數(shù)國家推廣。數(shù)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(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。所有上述中，都離不開嵌入式系統(tǒng)技術。象前途無可計量的維納斯計劃生產(chǎn)機頂盒，核心技術就是采用32位以上芯片級的嵌入式技術。在個人領域中，嵌入式將主要是個人商用，作為個人移動的數(shù)據(jù)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(wǎng)、收發(fā)電子郵件以及彩色圖形、圖像已取得初步成效。?

　　????目前一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現(xiàn)漢字寫入、短消息語音發(fā)布，日用范圍也將日益廣闊。對于企業(yè)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(tǒng)將發(fā)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(yè)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(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長虹推出的ADSL，結合網(wǎng)絡，控制，信息，這種智能化，網(wǎng)絡化將是家電發(fā)展的新趨勢。?計算機應用的普及、互聯(lián)網(wǎng)技術的實用以及納米微電子技術的突破，正有力推動著21世紀工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動、科學實驗和家庭生活等領域自動化和信息化進程。全過程自動化產(chǎn)品制造、大范圍電子商務活動、高度協(xié)同科學實驗以及現(xiàn)代化家庭起居，為嵌入式產(chǎn)品造就了嶄新而巨大的商機。除了溝通信息高速公路的交換機、路由器和Modem，構建CIMS所需的DCS和機器人以及規(guī)模較大的家用汽車電子系統(tǒng)。最有量產(chǎn)效益和時代特征的嵌入式產(chǎn)品應數(shù)因特網(wǎng)上的信息家電（Internet?Appliances），如Web可視電話、Web游戲機、Web?PDA（俗稱電子商務、商務通）、WAP電話手機、以及多媒體產(chǎn)品，如STB（電視機頂盒）、DVD播放機、電子閱讀機。

　　從硬件方面講，不僅有各大公司的微處理器芯片，還有用于學習和研發(fā)的各種配套開發(fā)包。目前低層系統(tǒng)和硬件平臺經(jīng)過若干年的研究，已經(jīng)相對比較成熟，實現(xiàn)各種功能的芯片應有盡有。而且巨大的市場需求給我們提供了學習研發(fā)的資金和技術力量。??

　　從軟件方面講，也有相當部分的成熟軟件系統(tǒng)。國外商品化的嵌入式實時操作系統(tǒng)，已進入我國市場的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等。我國自主開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件如科銀（CoreTek）公司的嵌入式軟件開發(fā)平DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系統(tǒng)（雖然還不夠完善）。同時由于是研究熱點，所以我們可以在網(wǎng)上找到各種各樣的免費資源，從各大廠商的開發(fā)文檔，到各種驅動，程序源代碼，甚至很多廠商還提供微處理器的樣片。這對于我們從事這方面的研發(fā)，無疑是個資源寶庫。對于軟件設計來說，不管是上手還是進一步開發(fā)，都相對來說比較容易。這就使得很多生手能夠比較快的進入研究狀態(tài)，利于發(fā)揮大家的積極創(chuàng)造性。????????

　　控制器（MCU）已經(jīng)在家庭和工業(yè)的各個領域得到了應用，通稱嵌入式系統(tǒng)，因為計算機芯片是嵌入在有關的設備中的，沒有自己獨立的外殼。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還處于單獨應用的階段，以MCU為核心，與一些監(jiān)測、伺服、指示設備配合實現(xiàn)一定的功能。Internet現(xiàn)已成為社會重要的基礎信息設施之一，是信息流通的重要渠道，如果嵌入式系統(tǒng)能夠連接到Internet上面，則可以方便、低廉地將信息傳送到幾乎世界上的任何一個地方。隨著嵌入式技術的不斷進步和更廣泛的運用，嵌入式系統(tǒng)在智能家居中的運用也會隨之有更加廣闊的發(fā)展前景。

　　設備更是不可勝數(shù)。在國內(nèi)，雖然嵌入式應用、開發(fā)很廣，但該領域卻幾乎還是空白，只有三兩家公司和極少數(shù)人員在從事這方面工作。由此可見，嵌入式系統(tǒng)技術發(fā)展的空間真是無比廣大。?

　　目前職場上比較走熱的屬偏軟件人才。不過，嵌入式系統(tǒng)領域門檻較高，嵌入式開發(fā)人員不僅要懂較底層軟件，對軟件專業(yè)水平要求較高，市場上需要的嵌入式人才如必須具備C語言編程經(jīng)驗、嵌入式操作系統(tǒng)（嵌入式Linux或WinCE）經(jīng)驗、內(nèi)核裁剪經(jīng)驗、操作系統(tǒng)移值經(jīng)驗、驅動程序開發(fā)經(jīng)驗等。比如高級嵌入式軟件開發(fā)工程師相關職位要求是：有豐富的嵌入式多任務軟件系統(tǒng)分析和設計能力，能獨立完成項目系統(tǒng)方案，解決系統(tǒng)故障和問題；精通C語言應用開發(fā)，有良好的編程習慣和風格，程序穩(wěn)定可靠；良好的文檔編寫能力和習慣，能夠編寫規(guī)范的概要和詳細設計文檔；熟悉項目管理流程。

　　嵌入式技術應用

　　嵌入式是一種專用的計算機系統(tǒng)，作為裝置或設備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)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(shù)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(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是是由單個程序實現(xiàn)整個控制邏輯。

　　嵌入式技術近年來得到了飛速的發(fā)展，但是嵌入式產(chǎn)業(yè)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(yè)：手機、PDA、車載導航、工控、軍工、多媒體終端、網(wǎng)關、數(shù)字電視……

　　手機領域：以手機為代表的移動設備可謂是近年來發(fā)展最為迅猛的嵌入式行業(yè)。甚至針對于手機軟件開發(fā)，還曾經(jīng)衍生出“泛嵌入式開發(fā)”這樣的新詞匯。一方面，手機得到了大規(guī)模普及，另一方面，手機的功能得到了飛速發(fā)展，3、4年前的手機功能與價格與現(xiàn)在就不能同日而語。隨著國內(nèi)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(tǒng)平臺會趨于標準化和統(tǒng)一化。手機的應用會愈加豐富，除了最基本的通話功能外，逐漸會包括目前PDA、數(shù)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(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，汽車電子近年來也有了較快的發(fā)展。但是不得不承認，目前國內(nèi)的嵌入式車載領域的發(fā)展與國際相比差距還是比較大的。電子導航系統(tǒng)在汽車電子中占據(jù)的比重比較大，目前導航系統(tǒng)在國外已經(jīng)有了廣泛的應用。在國內(nèi)近年來也已經(jīng)開始起步，可以預料未來幾年內(nèi)會有比較快速的發(fā)展。汽車電子領域的另外一個發(fā)展趨勢是與汽車本身機械結合，從而可以實現(xiàn)故障診斷定位等功能。

　　電子產(chǎn)品

　　消費類電子產(chǎn)品的銷量早就超過了PC若干倍。并且還在以每年10%左右的速度增長。消費類電子產(chǎn)品主要包括便攜音頻視頻播放器、數(shù)碼相機、掌上游戲機等。目前，消費類電子產(chǎn)品已形成一定的規(guī)模，并且已經(jīng)相對成熟。對于消費類電子產(chǎn)品，真正體現(xiàn)嵌入式特點的是在系統(tǒng)設計上經(jīng)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(chǎn)品是比較重要的。

　　軍工航天

　　對于大多數(shù)開發(fā)者和用戶而言，這可能都是比較神秘的一個領域。的確，大多數(shù)人一生都沒有機會給F117戰(zhàn)機編寫控制程序。的確，軍工和航天領域是不為大眾所知的領域，在這個領域里面，無論是硬件還是操作系統(tǒng)、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(shù)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。

　　嵌入式技術發(fā)展趨勢

　　嵌入式控制器的應用幾乎無處不在：移動電話、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(yōu)點，其應用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防、科研以及日常生活等各個領域，對各行各業(yè)的技術改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動化進程、提高生產(chǎn)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(shù)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(yè)、過程控制、網(wǎng)絡、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計算機的應用領域。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專用計算機工業(yè)，其目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用;通用計算機的發(fā)展變?yōu)楣δ茈娔X，普遍進入社會，嵌入式計算機發(fā)展的目標是專用電腦，實現(xiàn)“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(shù)字基因”。正如我國資深嵌入式系統(tǒng)專家—沈緒榜院士的預言， “未來十年將會產(chǎn)生不同大小、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(chuàng)造空間。總之“嵌入式微控制器或者說單片機好像是一個黑洞，會把當今很多技術和成果吸引進來。中國應當注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)”。未來嵌入式的發(fā)展趨勢如下：

　　1、定制化：嵌入式操作系統(tǒng)將面向特定應用提供簡化型系統(tǒng)調(diào)用接口，專門支持一種或一類嵌入式應用。嵌入式操作系統(tǒng)同將具備可伸縮性、可裁減的系統(tǒng)體系結構，提供多層次的系統(tǒng)體系結構。嵌入式操作系統(tǒng)將包含各種即插即用的設備驅動接口;

　　2、節(jié)能化：嵌入式操作系統(tǒng)繼續(xù)采用微內(nèi)核技術，實現(xiàn)小尺寸、微功耗、低成本以支持小型電子設備。同時，提高產(chǎn)品的可靠性和可維護性。嵌入式操作系統(tǒng)將形成最小內(nèi)核處理集，減小系統(tǒng)開銷，提高運行效率，并可用于各種非計算機設備;

　　3、人性化：嵌入式操作系統(tǒng)將提供精巧的多媒體人機界面，以滿足不斷提高的用戶需求;

　　4、安全化：嵌入式操作系統(tǒng)應能夠提供安全保障機制，源碼的可靠性越來越高;

　　5、網(wǎng)絡化：面向網(wǎng)絡、面向特定應用，嵌入式操作系統(tǒng)要求配備標準的網(wǎng)絡通信接口。嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)將越來越易于移植和聯(lián)網(wǎng)。嵌入式操作系統(tǒng)將具有網(wǎng)絡接入功能，提供TCP/UDP/IP/PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口，為各種移動計算設備預留接口;

　　6、標準化：隨著嵌入式操作系統(tǒng)的廣泛應用的發(fā)展，信息**、資源共享機會增多等問題的出現(xiàn)，需要建立相應的標準去規(guī)范其應用。