嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展及未來ppt課件

1、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的開展 及未來.始于微型機時代的嵌入式運用現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支開展.電子數(shù)字計算機誕生于1946年，在其后漫長的歷史進(jìn)程中，計算機一直是供養(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，微處置器的出現(xiàn)，計算機才出現(xiàn)了歷史性的變化。將微型機嵌入到一個對象體系中，實現(xiàn)對象體系的智能化控制。為了區(qū)別于原有的通用計算機系統(tǒng)，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)。嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機時代，嵌入式系統(tǒng)的嵌入性本質(zhì)是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，這是了解嵌入式系統(tǒng)的根本出發(fā)點。 始于微型機時代的嵌入式運用. 由于嵌入式計算機系

2、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，它有著與通用計算機系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)開展方向。 現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支技術(shù)要求技術(shù)發(fā)展方向通用計算機系統(tǒng)嵌入式計算機系統(tǒng)高速、海量的數(shù)值計算總線速度的無限提升，存儲容量的無限擴(kuò)展對象的智能化控制才干與對象系統(tǒng)親密相關(guān)的嵌入性能、控制才干與控制的可靠性.早期，人們勉為其難地將通用計算機系統(tǒng)進(jìn)展改裝，在大型設(shè)備中實現(xiàn)嵌入式運用。然而，對于眾多的對象系統(tǒng)如家用電器、儀器儀表、工控單元，無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，況且嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的技術(shù)開展方向完全不同。必需獨立地開展通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)，這就構(gòu)成了現(xiàn)代計算機技術(shù)開

3、展的兩大分支。 嵌入式計算機系統(tǒng)的誕生，那么標(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)兩大分支并行開展時代。現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支.通用計算機系統(tǒng) 計算機專業(yè)領(lǐng)域集中精神開展通用計算機系統(tǒng)的軟、硬件技術(shù)，不用兼顧嵌入式運用要求，通用微處置器迅速從286、386、486到奔騰系列；操作系統(tǒng)那么迅速擴(kuò)張計算機基于高速海量的數(shù)據(jù)文件處置才干，使通用計算機系統(tǒng)進(jìn)入到盡善盡美階段?，F(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)的專業(yè)化分工開展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，計算機技術(shù)的飛速開展。. 嵌入式計算機系統(tǒng) 開展目的是單芯片化。它發(fā)動了原有的傳統(tǒng)電子系統(tǒng)領(lǐng)域的廠家與專業(yè)人士，接

4、過來源于計算機領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)，承當(dāng)起開展與普及嵌入式系統(tǒng)的歷史義務(wù)，迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)開展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代?，F(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支.現(xiàn)代計算機技術(shù)開展的兩大分支的意義構(gòu)成了計算機開展的專業(yè)化分工將開展計算機技術(shù)的義務(wù)擴(kuò)展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域使計算機成為進(jìn)入人類社會全面智能化時代的有力工具。現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支.計算機技術(shù)開展階段. 嵌入式系統(tǒng)的含義及分類 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點現(xiàn)狀.嵌入式系統(tǒng)被定義為: 以運用為中心、以計算機技術(shù)為根底、軟件硬件可裁剪、順應(yīng)運用系統(tǒng)對功能、可靠性、本錢、體積、功耗嚴(yán)厲要求的公用計算機系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技

5、術(shù)和各個行業(yè)的詳細(xì)運用相結(jié)合后的產(chǎn)物,這一點就決議了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。目前嵌入式系統(tǒng)除了部分為32 位處置器外,大量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ,嵌入式系統(tǒng)是計算機運用的另一種形狀。嵌入式系統(tǒng)的含義及分類.目前根據(jù)開展現(xiàn)狀,嵌入式計算機可以分成下面幾類: (1) 嵌入式微處置器(Embedded Microprocessor Unit,EMPU) 嵌入式微處置器的根底是通用計算機中的CPU。在運用中,將微處置器裝配在專門設(shè)計的電路板上,只保管和嵌入式運用有關(guān)的母板功能,這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式運用的

6、特殊要求,嵌入式微處置器雖然在功能上和規(guī)范微處置器根本是一樣的,但在任務(wù)溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面普通都做了各種加強。 嵌入式系統(tǒng)的含義及分類.(2) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit , MCU) 嵌入式微控制器又稱單片機。嵌入式微控制器普通以某 一種微處置器內(nèi)核為中心,芯片內(nèi)部集成ROM、EPROM、RAM、 Flash RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、WatchDog、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D等各種必要功能和外設(shè)。與嵌入式微處置器相比,微控制器的最大特點是單片化,體積大大減小,從而使功耗和本錢下降、可靠性提高。 嵌入式系統(tǒng)的含義及分類.(3) 嵌入式

7、DSP處置器( Embedded Digital SignalProcessor , EDSP) 嵌入式系統(tǒng)的含義及分類 DSP 處置器對系統(tǒng)構(gòu)造和指令進(jìn)展了特殊設(shè)計,使其適宜于執(zhí)行DSP算法,編譯效率較高,指令執(zhí)行速度也較高。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面,DSP算法正在大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域,DSP 運用正從在通用單片機中以普通指令實現(xiàn)DSP功能,過渡到采用嵌入式DSP處置器。.(4) 嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip) 隨著EDI的推行和VLSI設(shè)計的普及化,以及半導(dǎo)體工藝的迅速開展,在一個硅片上實現(xiàn)一個更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時代已降臨, 這就是System On Chip(SOC)

8、 。 嵌入式系統(tǒng)的含義及分類.(1) 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是不可壟斷的高度分散的工業(yè) 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)那么不同,它是一個分散的工業(yè),充溢了競爭、機遇與創(chuàng)新,沒有哪一個系列的處置器和操作系統(tǒng)可以壟斷全部市場。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點.(2)嵌入式系統(tǒng)是面向用戶，特定產(chǎn)品和詳細(xì)運用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向運用的,假設(shè)獨立于運用自行開展,那么會失去市場；嵌入式處置器的功耗、體積、本錢、可靠性、速度、處置才干、電磁兼容性等方面均遭到運用要求的制約；嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必需高效率地設(shè)計,量體裁衣、去除冗余,力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能；嵌入式系

9、統(tǒng)和詳細(xì)運用有機地結(jié)合在一同,它的晉級換代也是和詳細(xì)產(chǎn)品同步進(jìn)展,因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場,具有較長的生命周期。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點.(3) 嵌入式系統(tǒng)對軟件有高要求 嵌入式處置器的運用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵,對嵌入式處置器系統(tǒng)軟件和運用軟件的要求也和通用計算機有所不同。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(OS)的高實時性是根本要求多義務(wù)操作系統(tǒng)是知識集成的平臺和走向工業(yè)規(guī)范化道路的根底 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點.(4) 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需求特定的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具 通用計算機具有完善的人機接口界面,在上面添加一些運用程序和開發(fā)環(huán)境即可進(jìn)展對本身的開發(fā)。而嵌入式系統(tǒng)本

10、身不具備自舉開發(fā)才干,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)展修正的,必需有一套開發(fā)工具和環(huán)境才干進(jìn)展開發(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。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點.5) 嵌入式系統(tǒng)軟件需求RTOS 開發(fā)平臺 通用計算機具有完善的操作系統(tǒng)和運用程序接口(API),運用程序的開發(fā)以及完成后的軟件都在操作系統(tǒng)(OS)平臺上運轉(zhuǎn),但普通不是實時的。嵌入式系統(tǒng)那么不同,運用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運轉(zhuǎn);但是為了合理地調(diào)度多義務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口,用戶必需自行選配RTOS 開發(fā)平臺,這樣才干保證程序執(zhí)行的實時性

11、、可靠性,并減少開發(fā)時間,保證軟件質(zhì)量。 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點.(6) 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員以運用專家為主 通用計算機的開發(fā)人員普通是計算機科學(xué)或計算機工程方面的專業(yè)人士,而嵌入式系統(tǒng)那么是要和各個不同行業(yè)的運用相結(jié)合的,要求更多的計算機以外的專業(yè)知識,其開發(fā)人員往往是各個運用領(lǐng)域的專家。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點. 嵌入式計算機技術(shù)的運用已影響到我們生活的方方面面, 幾乎無處不在, 我們的挪動、家用電器、汽車等無不有它的蹤影。嵌入式技術(shù)將使日常運用的設(shè)備具有智能, 使它們具備學(xué)習(xí)與記憶的才干, 可以按照運用者的喜好及所處的環(huán)境做出回答。 嵌入式控制器因其體積小、可靠性高、功能強、靈敏方便等許多優(yōu)點,

12、 運用已深化到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防以及日常生活等各個領(lǐng)域, 對各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動化進(jìn)程、提高消費率等方面起到了極其重要的推進(jìn)作用。假設(shè)說推進(jìn)數(shù)字革命的動力最早是大型機, 第二動搖力是PC 機, 那么嵌入式技術(shù)便是推進(jìn)數(shù)字革命的第三動搖力。嵌入式系統(tǒng)的運用前景. 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是公用計算機工業(yè),其目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用; 通用計算機的開展變?yōu)楣δ茈娔X,普遍進(jìn)入社會,嵌入式計算機開展的目的是公用電腦,實現(xiàn)“普遍化計算,因此可以稱嵌入式智能芯片是構(gòu)成未來世界的“數(shù)字基因。嵌入式系統(tǒng)的運用前景. 英特爾中國研討院將主攻嵌入式方向 在4月12日的2021英特爾信

13、息技術(shù)峰會“技術(shù)前瞻日上，英特爾中國研討院公布了新的戰(zhàn)略，目的是立足中國、效力中國，努力于打造世界一流的嵌入式系統(tǒng)研討院。 英特爾首席技術(shù)官在會上表示，英特爾中國研討院是去年10月份從原來的英特爾中國研討中心晉級而來，成立后，“我們用了6個月的時間來討論和確定英特爾中國研討院的研討方向。討論的方向包括云計算、高性能計算、汽車、醫(yī)療保健、游戲等，但經(jīng)過調(diào)查之后，我們發(fā)現(xiàn)這些都有一個共同的主題，就是嵌入式。為此，我們最終將嵌入式系統(tǒng)的前沿研討確定為英特爾中國研討院的新的主攻方向。. 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、具有超越一億次運算才干的嵌入式智能芯片,將為我

14、們提供無限的發(fā)明空間。嵌入式微控制器或者說單片機好似是一個黑洞,會把當(dāng)今很多技術(shù)和成果吸引進(jìn)來。中國該當(dāng)留意開展智力密集型產(chǎn)業(yè)。嵌入式系統(tǒng)的運用前景. 物聯(lián)網(wǎng)為人、機、物等3種對象的智慧型整合網(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)注重感、知、行三要素，藉由資訊採集、資訊論述、資訊處置，進(jìn)一步完成人與物、物與物間的智慧型溝通與控制。 物聯(lián)網(wǎng)首先涉及的是自動識別技術(shù)，主要係以無線射頻識別 (Radio Frequency Identification；RFID)技術(shù)為主。RFID具標(biāo)籤體積小、式樣多、壽命長、平安性高等特征，其記憶體容量可達(dá)128Kbit，具可穿透式讀寫、多標(biāo)籤同

15、時讀寫、可重複讀寫等非接觸式電子標(biāo)籤識別功能。物聯(lián)網(wǎng)是嵌入式運用的時機與未來之一. 嵌入式RFID運用普通是將RFID讀寫器(模組)包含在產(chǎn)品或系統(tǒng)中，以添加該產(chǎn)品或系統(tǒng)的RFID讀寫功能，如票卡感應(yīng)匣門、圖書館自動化借書柜臺、超市商品查詢機等。在物聯(lián)網(wǎng)的運用上，將出現(xiàn)許多整合溫度、濕度、壓力等環(huán)境參數(shù)的嵌入式RFID系統(tǒng)，如自動檢測胎壓及引擎溫度的智慧型車機系統(tǒng)。將RFID標(biāo)簽嵌入感測器中，可用于監(jiān)測不同位置的物理或環(huán)境情況(如聲音、振動、挪動或污染物等)。物聯(lián)網(wǎng)是嵌入式運用的時機與未來之一.一、數(shù)字家庭概念 比爾蓋茨曾給我們描畫過一個用IT技術(shù)構(gòu)筑的“人間天堂：每個房間都被無線智能化控制、

16、自動根據(jù)人體調(diào)理室內(nèi)最正確溫度、語音控制房間內(nèi)一切的電器，不用動手一切物品得心應(yīng)手。這就是無線數(shù)字家庭的未來藍(lán)圖，雖然如今看來是那么遙不可及，但現(xiàn)實上，“數(shù)字家庭正伴隨著無線IT技術(shù)的開展向我們走來 數(shù)字家庭是嵌入式技術(shù)未來運用熱點. 二、數(shù)字家庭運用方向 目前能實現(xiàn)的數(shù)字家庭運用方向主要有網(wǎng)絡(luò)寬帶、新潮電子、視聽享樂、智能家居等。 網(wǎng)絡(luò)寬帶。網(wǎng)絡(luò)寬帶是數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)一大部分，網(wǎng)絡(luò)寬帶可以承載多樣化的互聯(lián)網(wǎng)效力，例如：網(wǎng)絡(luò)互動、網(wǎng)絡(luò)購物、網(wǎng)絡(luò)。 視聽享樂。數(shù)字家庭生活中最為突出的有家庭影院、bose類及Mini影院，家庭數(shù)字音響等。 新潮電子。各種各樣的數(shù)字家電產(chǎn)品，高科技含量高的產(chǎn)品。如可上網(wǎng)

17、手機、網(wǎng)絡(luò)MP3 、迷他版PS2游戲機、視像眼鏡、智能洗衣機、會吹涼風(fēng)的鼠標(biāo)、停電保鮮冰箱、汽車電器等 智能家居。包含可視門鈴、 智能鬧鐘、智能化背景音樂、智能化窗簾等等。它以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通訊、信息家電、設(shè)備自動化；集系統(tǒng)、構(gòu)造、效力、管理為一體的高效、溫馨、平安、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。 數(shù)字家庭是嵌入式技術(shù)未來運用熱點.數(shù)字家庭 .數(shù)字家庭是嵌入式技術(shù)未來運用熱點三、世界各國數(shù)字家庭開展現(xiàn)狀 根據(jù)各個不同的市場調(diào)查報告，數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)面臨宏大的開展前景。在世界的各個國家，目前都對數(shù)字家庭和數(shù)字建立有很大的投入。美國根本上實現(xiàn)了有線數(shù)字電視的數(shù)字化；而日本廠商非常積極，運用于信息和

18、家電行業(yè)，他們在規(guī)范化方面非?；顫?；韓國以政府的方式，成立了數(shù)字家庭促進(jìn)委員會，并且構(gòu)成了很多運用，開發(fā)了大量的游戲；在歐洲也提出了很明確的數(shù)字化目的，包括法國、愛爾蘭、挪威、芬蘭在2021年完成模擬電視向數(shù)字電視的轉(zhuǎn)換。數(shù)字家庭規(guī)范化用戶有一個宏大的開展，國內(nèi)外這方面的開展呈現(xiàn)迅猛增長的趨勢。.我國的數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)亟待開展 2021年，中國市場也將是數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)最具開展的市場之一。如何取悅用戶，提供多樣的數(shù)字效力？成為包括寬帶網(wǎng)絡(luò)、家庭網(wǎng)絡(luò)平臺及4C交融產(chǎn)品個人電腦、消費電子、通訊、內(nèi)容等數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)中心的共同目的。數(shù)字家庭市場調(diào)研顯示：2021年僅數(shù)字電視所帶來的相關(guān)設(shè)備的市場開展總規(guī)模在1

19、0,000億元以上。為數(shù)字芯片、智能家居集成、軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)運營等方面的商家?guī)砗甏笊虣C。.數(shù)字家庭是嵌入式技術(shù)未來運用熱點四、開展中的數(shù)字家庭技術(shù) 從目前眾多的數(shù)字家庭技術(shù)中來看，中國數(shù)字家庭行業(yè)不同時期的技術(shù)開展情況主要分為三種技術(shù)方案代表：基于PC架構(gòu)的數(shù)字家庭技術(shù)基于單片機架構(gòu)的數(shù)字家庭技術(shù)基于嵌入式架構(gòu)的數(shù)字家庭技術(shù).三種技術(shù)方案 簡單來說， PC架構(gòu)的智能控制系統(tǒng)出現(xiàn)于中國數(shù)字家庭的萌芽階段，根本上停留在向運用者展現(xiàn)數(shù)字家庭的概念，適用性不強，屬于第一代。 目前，很多中國數(shù)字家庭廠商研制的基于單片機架構(gòu)的智能控制系統(tǒng)在適用性、易用性和專業(yè)性方面有了很大程度上的提高，屬于第二代。 基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字家庭系統(tǒng)在國內(nèi)雖然曾經(jīng)出現(xiàn)，但是由于需求引導(dǎo)缺乏以及規(guī)范不一致，缺乏供智能家居產(chǎn)品運用和推行普及的平臺，不過隨著嵌入式技術(shù)更加廣泛的運用，隨著本錢的逐漸降低，中國的數(shù)字家庭最終將走向嵌入式。 .五、嵌入式技術(shù)在數(shù)字家庭的運用 嵌入式技術(shù)的蓬勃興起和無線技術(shù)的迅速開展為數(shù)字家庭行業(yè)指明了技術(shù)開展趨勢，提供了技術(shù)革新的有利武器。 嵌入式技術(shù)協(xié)助社區(qū)中的數(shù)字家庭處理以下問題：防火防盜、煤氣走漏自動報警、可視門鈴門鏡系統(tǒng)、緊急呼叫、水電煤氣自動抄送、IC卡智能車場管理、網(wǎng)上購物