(嵌入式系统原理及应用)第1章嵌入式系统概论.ppt

1.1 嵌?入?式?系?统 1.2 嵌入式系统的发展 1.3 嵌入式系统的特点 1.4 嵌入式系统的基本分类 1.5 嵌入式系统的组成结构 1.6 嵌入式处理器 1.7 嵌入式系统的发展趋势 1.8 嵌入式系统的相关研究领域 本 章 小 结 习?题?与?思?考?题 1.7.1 嵌入式系统的现状 　　在嵌入式系统发展的初期，其应用相对简单，嵌入式软件主要体现在一些控制流程上。随着嵌入式系统的高速发展，嵌入式系统的功能越来越复杂，简单控制逻辑己无法满足要求。此时，需要进行复杂的模块化、层次化的系统设计。 　　小型化、智能化是嵌入式系统发展的另外一个趋势。嵌入式系统的小型化首先得益于计算机硬件技术和芯片工艺技术的发展。计算机体系结构整体往分布式方向发展也在某些方面促进了嵌入式系统的小型化。 　　随着Internet的发展和普及，与Internet的融合成为嵌入式系统发展的又一个趋势。原有的嵌入式系统大多为封闭的系统，即使有网络连接，也只存在于嵌入式系统内部，很少有嵌入式系统与外界之间的信息交换。Internet的出现促使嵌入式系统不再孤立。信息家电就是嵌入式系统接入因特网的典型代表。在网络接入方式上，无线连接与移动计算将是主要发展方向。在这方面应用需求最为强烈的是PDA、WEB手机、车载设备等移动计算设备。在具体实现上，集成类似蓝牙、Zigbee这样的短距离无线传输技术以及GPS技术无疑将是一个重要的发展方向。 　　Internet的普及、微电子加工工艺的提高、3C(Computer、Communication、Consumer)技术的普遍融合、用户需求的增多、信息服务应用的生活化、技术的渗透性和融合性、设备的关联性以及个性化服务的普遍需求给嵌入式系统提出了更高的要求。这些也必将进一步刺激和加速嵌入式技术的发展，造就更加广阔的市场空间。从20世纪90年代开始，嵌入式系统发展越来越迅猛，应用面日益广阔。在信息家电、消费电子领域，嵌入式应用更是无所不在。 　　在嵌入式硬件方面，随着半导体技术的发展，出现了更多嵌入式应用的产品。有很多产品采用了诸如流水线技术、哈佛结构、多核技术等先进的体系结构，它们可用于一些高端的嵌入式产品中。也有一些处理器只有几个引脚，其体系结构简单，价格极低，可应用于一些低端产品中。基于ASIC和SoC技术的一些专用功能器件和IP核，如MPEG-4、H.264的编解码芯片和MP3音频芯片等，也被广泛地应用于信息家电、消费电子、智能家居等嵌入式应用中。 　　在嵌入式软件方面，嵌入式操作系统(RTOS)、集成开发环境、IP构件库、嵌入式网络协议栈、嵌入式移动数据库以及嵌入式应用程序设计等方面都有了很大发展。目前仅RTOS就有上百种之多，VxWorks、Windows CE、Palm OS、RTLinux、PSOS、OS-9等都是非常成功的嵌入式操作系统，它们广泛应用于工业控制、军事电子、信息家电和消费电子等领域。基于Linux开发的各种RTOS也被越来越多地应用于各种嵌入式系统中。各种集成开发环境被普遍应用于嵌入式系统开发过程中，如ARM公司的ADS、WindRiver公司的Tornado等。一些适用于嵌入式应用的软件，如MiniGUI、轻量级TCP/IP协议栈、Oracle和Sybase的嵌入式实时数据库系统、GPS导航软件等在各种嵌入式应用中被广泛使用。 1.7.2 嵌入式系统的发展方向 　　总的来说，嵌入式系统将向着更高性能、更小体积、更低功耗、更廉价、无处不在的方向发展。嵌入式系统的设计和实现朝着基于芯片，特别是系统级可编程芯片(SoPC)的方向发展。为了降低研制难度，常采用融微处理器技术、数字信号处理技术、可编程系统级芯片设计和软硬件协同设计技术于一体的嵌入式系统的设计方法。这样可以提高嵌入式系统的开发效率和质量，缩短产品进入市场的周期。 　　嵌入式系统发展的主要方向为： 　　(1) 开放式平台架构，易于与其他系统整合。 　　(2) 体积越来越小，性能要求更稳定，成本更低廉。 　　(3) 应用趋向多元化，需要小批量、快速定制化的服务。 　　(4) 嵌入式操作系统从可用型、通用型向可定制型、优化型转变。可定制嵌入式操作系统是嵌入式操作系统的发展趋势。 　　(5) 集成开发环境的开放式、抽象程度更高，调试工具方便易用。 　　(6) 嵌入式软件开发将是以面向对象技术为基础，采用软件复用、基于组件及集成化计算机辅助软件工程互为协同的开发方法。 1.8.1 嵌入式系统的主干学科领域 　　嵌入式系统具有典型的多种学科交叉融合的特点。构成嵌入式系统技术领域的核心学科有四个，分别是微电子学、计算机科学与技术、电子工程学、自动控制学。 　　嵌入式硬件开发集中在集成电路设计以及片上系统(SoC