嵌入式系统的发展趋势.pdf

嵌入式系统的发展趋势--第1页

嵌入式系统的发展趋势：网络互联

过去嵌入式系统通常是深嵌于最终产品之中，以系统控制为基础，一般不与外界连接。

其微控制器在一个相当封闭的系统中工作，定时查询外设、收集数据、完成简单的处理工作，

以及控制开关和LED指示灯。此外，微控制器也进行少量的数据操作或数据传输。由于它

们不会与局域网(LAN)或互联网(Internet)连接，所以不存在保安的问题。然而，这一切现在

都改变了。现今的嵌入式系统一般都要连接到局域网，这样就有数十、甚至上百个控制器连

接在一起。举例说，汽车制造和工业控制领域中的CAN有上百个微控制器在相互作用；

ZigBee无线控制网络也有若多数量的微控制器互连在一起。而且，随着嵌入式网络越来越

复杂(因此需要更大的网络带宽和更远的传输距离)，嵌入式以太网也开始涉足于工业控制、

建筑物自动化、医疗和保安产品市场。

目前市场的发展趋势是将这些局域网需要通过企业内联网或外联网特别是互联网与外界

连接。嵌入式系统联网要求的不断增加，导致微控制器必须具备更多性能：更强的互连性，

增加程序和数据内存空间来支持相应的通信协议，提高性能和处理带宽以进行系统传输数据、

执行通信协议和提供严密的保安能力。在需要通过内联网或互联网监控CAN或ZigBee网

络的应用环境中，嵌入式微控制器必须能支持10/100M以太网、CAN、ZigBee网络以及其

他网络协议，更必须具有先进的安全加密算法。

另一个影响嵌入式系统的因素是通用串行总线(USB)的快速普及，尤其是在PC及其

外设领域。与提供基本通信链路的传统通用异步收发器(UART)接口不同，USB是一种内

置丰富驱动程序的即插即用式总线接口，能缩短开发周期和设备安装时间。不但设计人员喜

欢这种接口，终端用户也因为不必为新购的外设安装加载新的设备驱动程序而乐于使用。再

考虑到采用笔记本电脑对复印机、自助售货机、ATM机，工厂自动化设备、家用安全系统

等完成系统设置和现场服务，可以预计USB在嵌入式系统将占一重要席位。新款的笔记本

电脑都只配备了USB接口，所以由它们服务的系统也必须有USB接口，否则这些系统便得

采用旧款PC或USB适配器。

还有一点，随着嵌入式系统越来越多地通过使用外部网络来监控，尤其是该系统可以通

过互联网或无线网络来访问时，对保安的要求必然会更高。没有人能容忍局外人恶意破坏系

统、关断防火报警系统，或随便打开输油管的阀门，所以保安就成为了嵌入式系统非常重要

的一环。

对微控制器结构的意义：高带宽、高互连性、高可预见性

嵌入式系统朝着嵌入式网络的趋势发展从根本上改变了其结构，而结构却是人们在选择

一个微控制器时必须考虑的。微控制器必须具有多种网络协议接口，能传输并验证大量数据，

足够的安全性以及内存和处理能力，以容纳众多的协议堆栈；而且，在许多情况下，还必须

在能耗很少的前提下完成这些任务。8位和16位处理器显然在内存资源和处理能力上达不

到这些要求，许然需要8位和16位处理器具备的“确定过程式性能”(deterministic

performance)和监管功能，而这些对32位处理器来说却很罕有。此外，对成本敏感的系统

还得与8位和16位微控制器的价格相若，而且配套开发工具的价格也必须容易接受。

嵌入式系统的发展趋势--第1页

嵌入式系统的发展趋势--第2页

不够的。要满足现今的互连应用环境，嵌入式微控制器需要能够支持多种通信协议、高速数

据传输，系统安全和确定过程式实时处理。Atmel公司的SAM7