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控制系统 - 嵌入式系统

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    嵌入式技术与应用

    photo 2010-09-15 14:28

        嵌入式技术与应用

        近期公布的201 0年全球十大热门技术中(包括电子书阅读器、智能电网、微型投影机、远距医疗、Android.生物/医疗电子、触控屏幕、3D电视等引人注目的热门项目),都无一例外的依赖于嵌入式技术的专业应用,更是有业内人士指出,遍布全球的互联网核心已经不是PC机,而是移动电子产品。种种迹象表明,嵌入式技术的春天已经到来,嵌入式系统已成为当前国内最热门的技术之一。

        2010年,中国嵌入式市场充满机会。世博会等全球性盛会的召开促进了安防系统的发展;车载娱乐的蓬勃与智能交通系统的架设,为车载IVI提供了更多可能。而与此同时,在电力、高速铁路等方面,政府的4万亿基础设施的投入,也为嵌入式厂商带来了更多机会。预计到2015年全球将有超过150亿个智能设备连入互联网,这意味着包括工业、医疗电子、车载信息娱乐系统、数字安全监控等众多领域的设备都在朝向互联的需求发展。

        伴随着3C融合进程的加速和我国传统产业结构的升级,嵌入式系统正日益受到重视,成为各领域技术创新的重要技术基础。近年来,我国嵌入式系统的应用需求日益增长,在通信、网络、工控、自动化、交通、医疗和消费电子等领域尤其突显,已成为生产制造、机电一体化控制、节能环保、产品质量、安全、智能化等领域技术创新的重要基础。随着物联网在世界范围内的全面升温,嵌入式系统在中国拥有巨大的发展潜力和市场需求,嵌入式技术日益成为中国发展必不可少的重要技术和新的增长点。

    什么是嵌入式系统?

        由于20世纪70年代微处理器的出现,计算机应用发生了历史性的变化。同时微处理器表现出的智能化水平引起了设备制造、机电控制等专业人士的兴趣,要求将微型机嵌入到一个控制对象的体系中,实现对象体系的智能化控制。

        为了区别于原有使用在PC的通用计算机,把嵌入到对象体系中、实现对象体系智能化控制的微控制器的计算机,称作嵌入式计算机。因此,嵌入式计算机诞生于微处理器发展时代。

        从技术的角度定义:嵌入式系统以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

        从系统的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。嵌入式的定义反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分,称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。

        经过几十年的发展,嵌入式系统已经在很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式,而且这些改变还在加速。嵌入式系统具有无数的种类,每类都具有自己独特的个性。例如,MP3.数码相机与打印机就有很大的不同;汽车中更是具有多个嵌入式系统,使汽车更轻快、更干净、更容易驾驶:还有智能楼宇等等。

      嵌入式的应用领域

        嵌入式应用领域极为广泛,调查数据显示,‘嵌入式产品应用最多的三大领域是消费电子、通信设备、工业控制,所占比例分别是26%18%12%,三大领域所占比例之和接近60%,特别是消费电子领域,随着3G网络的大规模建设与智能化手机的迅速普及,移动娱乐与移动商务的价值及商业机会已经无处不在,特别是智能手机的日益升温,基于移动平台的研发需求大量增加。同时,安防监控、信息家电、汽车电子、医疗设备依然是嵌入式产品的重要应用领域。

        例如汽车电子领域,随着汽车产业的飞速发展,汽车电子近年来也有了较快的发展。但是不得不承认,目前国内在嵌入式车载领域的发展与国际相比差距还是比较大的。电子导航系统在汽车电子中占据的比重比较大,目前导航系统在国内已经有了广泛的应用。在国内近年来也已经开始起步,可以预料未来几年内会有比较快速的发展。汽车电子领域的另外一个发展趋势是与汽车本身的机械结合,从而可以实现故障诊断定位等功能。

    软件开发平台的选择

        调查数据显示,在软件开发平台的选择上,嵌入式linux占据了明显的优势(53%)Linux以其成本低的优势依然受到众多嵌入式企业的欢迎,排名二三的Windows CE/MobileUC/OS-II,所占比例分别是16%9%。和2008-2009年度调查数据相比,最明显的差别就是基于手机平台的操作系统使用比例上升幅度较大,作为智能手机的主流嵌入式操作系统SymbianAndroidiphoneOS则分别占了4%3%1%的比例,这个数据也显示之前symbian-家独大的局面也慢慢呈现百花齐放的竞争格局,AndroidiPhone做为手机操作系统领域的后来者,以其独特的商业模式,渐渐成为各大手机厂商新的选择。3G移动互联网开发,在全球云计算和物联网等产业的带动下,在未来几年内,将会得到高速发展。

    未来发展方向

        随着城市信息化和行业信息化的持续深入,嵌入式技术已成为信息产业中发展最快、应用最广的计算机技术之一,并被广泛应用于网络通信、消费电子、医疗电子、工业控制和交通系统等领域。每年全球嵌入式系统相关工业产值已超过1万亿美元。目前,嵌入式产业涉及的领域非常广泛,小到电子玩具,大到航天设备,每个领域都有各自的特点。未来,嵌入式将向集成性、低功耗、网络化、智能化方面发展。

        1.一体化和集成性。SoC的迅猛发展让我们看到了芯片的未来趋势。在一块芯片上集成许多lP core,不仅可以使嵌入式硬件设计更加简单快速,对于嵌入式软件,尤其是驱动代码的复用,也是非常有用的。

        2.低功耗。随着嵌入式系统功能的增强,功耗问题也变得越来越重要。在消费类电子产品领域功耗问题尤为重要。手机领域是一个典型的例子,智能手机在极大地增强了手机功能的同时,充电越来越频繁成为一个严重的诟病。功耗问题的产生一方面是由于硬件本身带来的功耗,更重要的原因可能是嵌入式系统没有完善的电源管理。今后,针对某些具体行业应用的电源管理模块(包括软硬件模块),可能是嵌入式硬件领域的发展方向之一。

        3.网络化、智能化。Internet已经改变了人们的生活,今后越来越多的嵌入式设备都会拥有互联网接入能力。一方面,嵌入式设备通过互联网接入可以提供更多的功能;另一方面,嵌入式设备也可以通过互联网与其他嵌入式设备交互和集成。网络在改变人们生活的同时,也在促进着嵌入式领域的变革。

        当然,针对不同的嵌入式领域,都有自己的硬件发展趋势。例如,航天工控领域要求硬件有更高的稳定性;而汽车电子领域的硬件发展趋势可能是如何与整车集成。

        4.传统的IT设备应该逐渐转变为嵌入设备,这是一大趋势。在这个趋势中,软件的地位越来越重要。在2008年中国软件业收入的7570亿元中,嵌入式软件就占了14.8%,在软件出口中占了2/3左右。目前中国前10家最大的软件企业中,5家是嵌入式软件企业。赛迪顾问提供的数据表明,由于市场空间巨大,中国嵌入式软件产业将继续保持高速增长,2009年中国嵌入式软件市场规模已达到2496.2亿元人民币。而到201 1年,其规模有望达到4650亿元人民币。嵌入式软件是嵌入式系统的核心技术之一,因此,嵌入式软件在提升IT制造业的竞争力、优化产业结构的过程中起到了非常重要的作用,发展嵌入式软件势在必行。

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