1、第一章 嵌入式系統(tǒng)概述目錄1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念1.2 嵌入式系統(tǒng)的歷史1.3 嵌入式系統(tǒng)的組成1.4 嵌入式系統(tǒng)的特點1.5 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景1.6 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1.3.1 嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1.3.2 嵌入式處理器 1.3.3 典型的嵌入式操作系統(tǒng)1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的定義:嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件、硬件可剪裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。“嵌入式”反映了這些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個組成部分，嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計算機。1.2 嵌入式系統(tǒng)的歷史一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大

2、分支二、始于微型機時代的嵌入式應(yīng)用一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支電子數(shù)字計算機誕生于1946年，在長期歷程中，計算機是供養(yǎng)在特殊的機房中，實現(xiàn)數(shù)值計算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，計算機才出現(xiàn)了歷史性的變化。把嵌入到對象體系中，實現(xiàn)對象體系智能化控制的計算機，稱作嵌入式計算機系統(tǒng)。由于眾多對象系統(tǒng)無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，且嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向完全不同。因此必須獨立發(fā)展通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)，這就形成了現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支。嵌入式計算機系統(tǒng)的誕生，則標(biāo)志了計算機進(jìn)入了通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支并行發(fā)展時代。兩類計算機系統(tǒng)對

3、比（1）由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到對象體系中，實現(xiàn)的是對象的智能化控制，因此，兩者具有完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。（2）兩類系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。通用計算機系統(tǒng) 計算機專業(yè)領(lǐng)域集中精力發(fā)展通用計算機系統(tǒng)的軟、硬件技術(shù)，通用微處理器迅速從286、386、486到奔騰系列；操作系統(tǒng)則迅速擴張計算機基于高速海量的數(shù)據(jù)文件處理能力。嵌入式計算機系統(tǒng) 其發(fā)展目標(biāo)是單芯片化，它承擔(dān)起發(fā)展與普及嵌入式系統(tǒng)的歷史任務(wù)，迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代?，F(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支的意義（1）形成了計算機發(fā)展的專業(yè)化分工;（2）將發(fā)展

4、計算機技術(shù)的任務(wù)擴展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域;（3）使計算機成為進(jìn)入人類社會全面智能化時代的有力工具。二、始于微型機時代的嵌入式應(yīng)用嵌入式計算機的真正發(fā)展是在微處理器問世之后，1971年11月，第一款微處理器Intel 4004產(chǎn)生。各種微處理器的廣泛應(yīng)用形成了一個廣闊的嵌入式應(yīng)用市場。從靈活兼容考慮，出現(xiàn)了系列化、模塊化的單板機。各插件的互相兼容需求也導(dǎo)致了工業(yè)控制微機系統(tǒng)總線的誕生。20世紀(jì)80年代各種總線層出不窮、群雄并起。單片機成為嵌入式計算機系統(tǒng)異軍突起的一支新秀，DSP產(chǎn)品也隨之應(yīng)用于各大領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信、信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)進(jìn)

5、一步加速發(fā)展。21世紀(jì)無疑是一個網(wǎng)絡(luò)的時代，使嵌入式計算機系統(tǒng)應(yīng)用到各類網(wǎng)絡(luò)中去也必然是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。嵌入式系統(tǒng)主要經(jīng)歷的4個階段 該階段嵌入式系統(tǒng)是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)。將計算機做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機時代。 其主要特點是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對單一，處理效率較低； 存儲容量較?。?幾乎沒有用戶接口。 該階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。 其主要特點是：CPU種類繁多，通用性比較弱； 系統(tǒng)開銷小，效率高； 操作系統(tǒng)達(dá)到一定的兼容性和擴展性； 應(yīng)用軟件較專業(yè)化，用戶界面不夠友好。該階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌

6、入式系統(tǒng)。其主要特點是： 嵌入式操作系統(tǒng)兼容性好； 操作系統(tǒng)內(nèi)核小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴展性； 具備文件和目錄管理，支持多任務(wù)，支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，具備圖形窗口和用戶界面； 具有大量的應(yīng)用程序接口API，開發(fā)應(yīng)用程序較簡單； 嵌入式應(yīng)用軟件豐富。 該階段是以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。 目前，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表嵌入式系統(tǒng)的未來。返1.3 嵌入式系統(tǒng)的組成1.3.1 嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1.3.2

7、嵌入式處理器1.3.3 典型的嵌入式操作系統(tǒng)1.3.1 嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的核心計算系統(tǒng)可以抽象出一個典型的組成模型：硬件層、中間層、軟件層和功能層。 硬件層： 包含嵌入式微處理器、存儲器、通用設(shè)備接口和I/O接口。嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器大多工作在特定用戶群的專用設(shè)計系統(tǒng)中。嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘頻率和數(shù)據(jù)總線寬度，或集成了不同的外設(shè)和接口。嵌入式微處理器的選擇是根據(jù)具體的應(yīng)用而決定的。 嵌入式系統(tǒng)需要存儲器來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器。存儲器Cache：

8、 Cache是一種容量小、速度快的存儲器陣列，它位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)。在嵌入式系統(tǒng)中，Cache全部集成在嵌入式微處理器內(nèi)，可分為數(shù)據(jù)Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同處理器而定。主存是嵌入式微處理器能直接訪問的存儲器，用來存放系統(tǒng)和用戶的程序及數(shù)據(jù)。它可以位于微處理器的內(nèi)部或外部，其容量為256KB1GB，一般片內(nèi)存儲器容量小、速度快，片外存儲器容量大。常用作主存的存儲器有以下幾種：ROM類NOR Flash、EPROM、PROM等；RAM類SRAM、DRAM、SDRAM等。主存：輔助存儲器用來

9、存放大數(shù)據(jù)量的程序代碼或信息，它的容量大，但讀取速度與主存相比就慢很多，用來長期保存用戶的信息。嵌入式系統(tǒng)中常用的外存有硬盤、NAND Flash、CF卡、MMC、SD卡等。輔助存儲器：嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口，外設(shè)通過和片外其他設(shè)備的或傳感器的連接來實現(xiàn)微處理器的輸入/輸出功能，每個外設(shè)通常都只有單一的功能。目前，嵌入式系統(tǒng)中常用的通用設(shè)備接口有A/D、D/A、I/O接口有RS-232接口、Ethernet、USB、音頻接口、VGA視頻輸出接口、I2C、SPI、IrDA等。通用設(shè)備接口和I/O接口 硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（Hardware Abst

10、ract Layer，HAL）或板級支持包（Board Support Package，BSP），它將系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動程序與硬件無關(guān)。上層軟件開發(fā)人員根據(jù) BSP 層提供的接口即可進(jìn)行開發(fā)。該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置功能。中間層: 實際上，BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。BSP具有以下兩個特點：硬件相關(guān)性：因為嵌入式實時系統(tǒng)的硬件環(huán)境具有應(yīng)用相關(guān)性，而作為上層軟件與硬件平臺之間的接口，BSP需要為操作系統(tǒng)提供操作和控制具體硬件的方法。操作系統(tǒng)相關(guān)性：不同的操

11、作系統(tǒng)具有各自的軟件層次結(jié)構(gòu)，因此，不同的操作系統(tǒng)具有特定的硬件接口形式。軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-time Operation System，RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口（Graphic User Interface，GUI）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。軟件層：嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operation System，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要應(yīng)用與工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化

12、、應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式文件系統(tǒng)嵌入式文件系統(tǒng)比較簡單，主要提供文件存儲、檢索、更新等功能，一般不提供保護(hù)、加密等安全機制。它以系統(tǒng)調(diào)用和命令方式提供文件的各種操作，主要有設(shè)置、修改對文件和目錄的存取權(quán)限。提供建立、修改、改變和刪除目錄等服務(wù)。提供創(chuàng)建、打開、讀寫、關(guān)閉和撤銷文件等服務(wù)。圖形用戶接口圖形用戶接口（GUI）極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可用通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進(jìn)行操作。嵌入式GUI具有下面幾個方面的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點。功能層：功能層也

13、稱為應(yīng)用軟件層，應(yīng)用軟件是由基于實時系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來實現(xiàn)對被控對象的控制功能，且運行在嵌入式操作系統(tǒng)之上，一般情況下與操作系統(tǒng)是分開的。功能層是要面對被控對象和用戶，為方便用戶操作，往往需要提供一個友好的人機界面。返1.3.2 嵌入式處理器嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運行的硬件單元。嵌入式系統(tǒng)至少包含一個主處理器，作為中心控制設(shè)備，并且可能擁有額外的從處理器。主處理器的復(fù)雜性通常決定著將其歸類為微處理器還是微控制器。目前，世界上具有嵌入式功能特點的處理器已經(jīng)超過1000種，流行體系結(jié)構(gòu)包括MCU、MPU等30多個系列。嵌入式處理器4種分類 嵌入式處理器分為嵌入式

14、微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處理器、 SoC（System on Chip）片上系統(tǒng)。嵌入式微處理器（Micro Processor Unit，MPU）的基礎(chǔ)是通用計算機中的CPU。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能。在實際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點。Intel公司的嵌入式微處理器嵌入式微控制器（Microcontroller Unit，MCU）的典型代表是單片機，這種8位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機芯片內(nèi)部集成R

15、OM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。Intel公司的8051單片機嵌入式DSP處理器（Embedded Digital Signal Processor，EDSP）是專門用于信號處理方面的處理器，DSP 處理器適合于執(zhí)行DSP算法，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。目前，最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS

16、-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。DSP需求增長的同時，如何在處理速度、價格和功耗方面的優(yōu)勢取得大多數(shù)用戶的信任，成為行業(yè)共同思考的問題。SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的熱門話題之一。SoC最大的特點是成功實現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。SoC具有極高的綜合性，在一個硅片內(nèi)部運用VHDL等硬件描述語言，實現(xiàn)一個復(fù)雜的系統(tǒng)。SoC最終將會完全取代CPU。返1.3.3 典型的嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟

17、、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制協(xié)調(diào)并發(fā)活動。EOS必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。EOS除了具備一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)調(diào)度、同步機制、中斷處理、文件功能等外，還具有以下特點。嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）的特點（1）可裝卸性、開放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。（2）強實時性，可用于各種設(shè)備控制當(dāng)中。（3）統(tǒng)一的接口，提供各種設(shè)備驅(qū)動接入。（4）操作方便、簡單，提供友好的圖形用戶界面。（5）提供強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP及其他協(xié)議，提供 TCP/UDP/IP/PPP支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口，為各種移動計算設(shè)備預(yù)留接口。（6）強穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入

18、式系統(tǒng)一旦開始運行就不需要用戶過多地干預(yù)，這就要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的EOS具有較強的穩(wěn)定性。嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口通過系統(tǒng)調(diào)用命令向用戶程序提供服務(wù)。（7）固化代碼。在嵌入系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計算機的ROM中。（8）更好的硬件適應(yīng)性，也就是良好的移植性。典型嵌入式操作系統(tǒng)舉例 典型嵌入式操作系統(tǒng)主要包括Linux、C/OS、Tenux、Windows Embedded“Quebec”、VxWorks、Free RTOS、蘋果iOS、Android。 Linux:在所有的操作系統(tǒng)中，Linux是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)之一。Linux本身的種種特性使其成為嵌入式開發(fā)的

19、首選。嵌入式Linux技術(shù)具有支持多數(shù)硬件平臺、按應(yīng)用要求可定制系統(tǒng)等特性，已成為嵌入式市場的主流。Linux已經(jīng)成為全球第二大操作系統(tǒng)。Linux發(fā)展如此之快的另一個主要原因是產(chǎn)品的成本，免費的Linux為廠商節(jié)約了一大筆開支。目前 Linux 內(nèi)核的最新版本已經(jīng)達(dá)到2.6.xx。C/OS:C/OS是一個典型的實時操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)從1992年開始發(fā)展，目前流行的是第二個版本，即C/OS。其特點如下：公開源代碼，代碼結(jié)構(gòu)清晰明了，注釋詳細(xì)； 組織有條理，可移植性好，可裁剪，可固化； 內(nèi)核屬于搶占式，最多可以管理64個任務(wù)。該系統(tǒng)短小精悍，是研究和學(xué)習(xí)實時操作系統(tǒng)的首選。Windows CE:W

20、indows CE是Microsft公司的產(chǎn)品，是從整體上為有限資源的平臺設(shè)計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。Windows CE采用模塊化設(shè)計，并對于從掌上電腦到專用的工控電子設(shè)備進(jìn)行定制。此操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200KB ROM存儲器。Windows CE缺點是系統(tǒng)軟件價格過高，影響整個產(chǎn)品的成本控制。VxWorks:VxWorks是為實時嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的操作系統(tǒng)軟件，為程序員開發(fā)提供了高效的實時任務(wù)調(diào)度、中斷管理、實時的系統(tǒng)資源以及實時的任務(wù)間通信。該系統(tǒng)主要應(yīng)用在單板機、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)交換機、路由器）、通信等多方面。蘋果iOS:iOS是由蘋果公司為iPhone開發(fā)的

21、操作系統(tǒng)。它主要是給iPhone、iPod Touch以及iPad使用。iOS的系統(tǒng)架構(gòu)分為4個層次：核心操作系統(tǒng)層（the Core OS layer），核心服務(wù)層（the Core Services layer），媒體層（the Media layer）、可輕觸層（the Cocoa Touch layer）。Android:Android是Google開發(fā)的基于Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)，它包括操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序。Google與開放手機聯(lián)盟合作開發(fā)了Android，這個聯(lián)盟由包括中國移動、摩托羅拉、高通、宏達(dá)電和T-Mobile在內(nèi)的30多家技術(shù)和無線應(yīng)用的領(lǐng)軍企業(yè)組成。

22、返1.4 嵌入式系統(tǒng)的特點從某種意義上來說,通用計算機行業(yè)的技術(shù)是壟斷的。嵌入式系統(tǒng)則不同，它是一個分散的工業(yè)，沒有哪一個系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場。（1）嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是不可壟斷的高度分散的工業(yè) 嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的,如果獨立于應(yīng)用自行發(fā)展,則會失去市場；嵌入式系統(tǒng)只針對一項特殊的任務(wù)，設(shè)計人員能夠?qū)λM(jìn)行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起,它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行。(2) 嵌入式系統(tǒng)是面向用戶，特定產(chǎn)品和具體應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。軟件要求固態(tài)化存儲;軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性;系統(tǒng)軟件(

23、OS)的高實時性是基本要求;多任務(wù)操作系統(tǒng)是知識集成的平臺和走向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化道路的基礎(chǔ)。(3) 嵌入式系統(tǒng)對軟件有高要求 嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設(shè)計完成以后，用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的,必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā),這些工具和環(huán)境是基于通用計算機上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。(4) 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要特定的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具通用計算機具有完善的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序接口(API)，應(yīng)用程序的開發(fā)以及完成后的軟件都在操作系統(tǒng)(OS)平臺上運行，但一般不是實時的。嵌入式系統(tǒng)則不同，應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行，但是用戶必須自行選配

24、RTOS 開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。 (5) 嵌入式系統(tǒng)軟件需要RTOS 開發(fā)平臺通用計算機的開發(fā)人員一般是計算機科學(xué)或計算機工程方面的專業(yè)人士。嵌入式系統(tǒng)則是要和各個不同行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合的,要求更多的計算機以外的專業(yè)知識,其開發(fā)人員往往是各個應(yīng)用領(lǐng)域的專家。返(6) 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員以應(yīng)用專家為主 1.5 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景嵌入式計算機技術(shù)的應(yīng)用已影響到我們生活的方方面面,幾乎無處不在，我們的移動電話、家用電器、汽車等無不有它的蹤影。嵌入式控制器因其體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等許多優(yōu)點, 應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防以及日

25、常生活等各個領(lǐng)域。如果說推動數(shù)字革命的動力最早是大型機, 第二波動力是PC機, 那么嵌入式技術(shù)便是推動數(shù)字革命的第三波動力。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)伴隨著國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展從通信、消費電子轉(zhuǎn)戰(zhàn)到汽車電子、智能安防、工業(yè)控制和北斗導(dǎo)航，今天嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上已遠(yuǎn)超通用計算機。我國資深嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士的預(yù)言,“ 未來十年將會產(chǎn)生針頭大小、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(chuàng)造空間。嵌入式微控制器或者說單片機好像是一個黑洞,會把當(dāng)今很多技術(shù)和成果吸引進(jìn)來。中國應(yīng)當(dāng)注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)?！?嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用嵌入式技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域（1）物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)為人、機、物等3種對象的智慧型整合

26、網(wǎng)路，強調(diào)個別物件的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為近幾年電子信息技術(shù)最重要的主題。物聯(lián)網(wǎng)不僅涵蓋智能家居、智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能教育等多個熱點行業(yè)應(yīng)用，還與云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等息息相關(guān)。作為物聯(lián)網(wǎng)重要技術(shù)組成的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)的視角有助于深刻地、全面地理解物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。 嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用（2）數(shù)字家庭數(shù)字家庭概念：每個房間都被無線智能化控制、自動根據(jù)人體調(diào)節(jié)室內(nèi)最佳溫度、語音控制房間內(nèi)所有的電器，不用動手所有物品得心應(yīng)手。這就是無線數(shù)字家庭的未來藍(lán)圖，“數(shù)字家庭”正伴隨著無線IT技術(shù)的發(fā)展向我們走來 數(shù)字家庭應(yīng)用方向:目前能實現(xiàn)的數(shù)字家庭應(yīng)用方向主要有網(wǎng)

27、絡(luò)寬帶、新潮電子、視聽享樂、智能家居等。 嵌入式系統(tǒng)在數(shù)字家庭中的應(yīng)用（3）智能硬件在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中與消費者接觸最為密切的應(yīng)用，當(dāng)屬這兩年興起的智能硬件的應(yīng)用，其建立在龐大的嵌入式系統(tǒng)生態(tài)之上。生活中處處可見嵌入式操作系統(tǒng)，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備都使用了嵌入式系統(tǒng)。智能硬件已經(jīng)從可穿戴設(shè)備延伸到智能電視、智能家居、智能汽車、醫(yī)療健康、智能玩具、機器人等領(lǐng)域。 基于嵌入式系統(tǒng)的智能硬件（4）消費電子領(lǐng)域 隨著技術(shù)的發(fā)展，消費電子產(chǎn)品正向數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，各式各樣的具有先進(jìn)技術(shù)和人性化元素的數(shù)字化多媒體影音設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域 通信領(lǐng)域大量應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)，主要包括程控交換機、路由

28、器、IP交換機、其他傳輸設(shè)備等?？梢哉f，Internet的基礎(chǔ)設(shè)施都是嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，它使得嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用變得越來越流行。（5）通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域Buffalo 路由器 / USB 網(wǎng)卡套裝VPN產(chǎn)品千兆網(wǎng)關(guān)防火墻 嵌入式系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的應(yīng)用（6）儀器儀表領(lǐng)域 近年來，儀器儀表越來越智能化，越來越人性化，大大降低了儀器操作人員的工作量，受到了好評。儀器儀表行業(yè)發(fā)展方向微型化、多功能化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，未來儀器儀表的研制必須依賴于先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)及其技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)在儀器儀表中的應(yīng)用(7)工業(yè)控制領(lǐng)域基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設(shè)備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的8位、16位、32位嵌入式微控

29、制器在應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言，低端型采用的往往是8位單片機。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，32位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設(shè)備的核心。(8) 交通管理與汽車電子領(lǐng)域車載信息娛樂業(yè)務(wù)涉及到汽車音響、汽車導(dǎo)航、汽車總線、個人導(dǎo)航及位置服務(wù)、電子地圖、車載信息資訊等產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)。在車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)在交通管理與汽車電子中的應(yīng)用(9) 國防和航空航天領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)最早的應(yīng)用是在軍事和航空航天領(lǐng)域。目前，軍事應(yīng)用的范圍繼續(xù)拓廣，如各種武器控制系統(tǒng)，坦克、艦艇、戰(zhàn)斗機等陸、海、空軍用電子裝備，雷達(dá)等。航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用更是不勝枚舉，航空電子設(shè)備、衛(wèi)星、導(dǎo)航、航天測控等系統(tǒng)中到處都可以見到嵌入式系統(tǒng)。 國防領(lǐng)域的應(yīng)用 航天領(lǐng)域的應(yīng)用1.6 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（1）小型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化隨著技術(shù)水平的提高，嵌入式設(shè)備正朝著小型化便攜式和智能化的方向發(fā)展。嵌入式已經(jīng)進(jìn)入了“嵌入式+互聯(lián)網(wǎng)+移動”時代，使得嵌入式系統(tǒng)更具人