嵌入式系統(tǒng)發(fā)展報(bào)告

1、嵌入式系統(tǒng)發(fā)展報(bào)告嵌入式技術(shù)不斷創(chuàng)新引言當(dāng)今嵌入式世界已經(jīng)進(jìn)入大融合的時(shí)代，其特點(diǎn)是：通信、計(jì)算、消費(fèi)產(chǎn)品融合趨向沒有獨(dú)立的3C；只有融合的3C即信息產(chǎn)品IA。數(shù)字模擬融合，微機(jī)電融合，電路板硅片融合，硬軟件設(shè)計(jì)融合-趨向SOC和SiP。 嵌入式整機(jī)的開發(fā)工作也從傳統(tǒng)的硬件為主變?yōu)檐浖橹鳌＜ち业氖袌龈偁幒图夹g(shù)進(jìn)步呼喚著產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)，特別OC開發(fā)平臺(tái)的出現(xiàn)。但是在嵌入式世界里另一個(gè)有意思的現(xiàn)象是優(yōu)秀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有超長的生命周期如 Intel公司1980年發(fā)明的8位嵌入式MCU 8051直到25年后的今天仍然是全世界普遍 流行的產(chǎn)品，（每年有超過幾億片的交貨量）又如nfieon公司（原西門子半

2、導(dǎo)體） 90 年代初發(fā)布的C166系列16位RISC嵌入式微控制器，仍是當(dāng)今汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主流控制 芯片（每年約有幾千萬的交貨量。）Microchip公司也于2004年宣布售出第30億顆 PICmicro單片機(jī)。20世紀(jì)90年代后期以ARM系列32位嵌入式處理器為代表的嵌入式技術(shù)，在移動(dòng)消費(fèi) 類產(chǎn)品上得到了廣泛的應(yīng)用。全世界大約有40家半導(dǎo)體公司購買了 ARM Core IP核。3G手機(jī)、數(shù)字電視、流媒體行業(yè)的需求促進(jìn)了多核嵌入式處理器技術(shù)的發(fā)展，特別是 32位處理器與DSP核的融合，形成的嵌入式多媒體SOC技術(shù)，代表著前沿嵌入式技術(shù) 的發(fā)展方向之一。2004年基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)EDA平臺(tái)

3、Nexar 2004的推出標(biāo)志著用軟核IP設(shè)計(jì)客 戶專用SOC已開始進(jìn)入到廣泛普及的階段。FPGA在全球開始大規(guī)模應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)（Embedded Systems）是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可 剪裁的適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格綜合性要求的專用計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)。它是一個(gè)技術(shù)密集，資金密集，高度分散，不斷創(chuàng)新的基于硅片的知識集成系 統(tǒng)。今天的嵌入式系統(tǒng)已普遍應(yīng)用于國防電子、數(shù)字家庭、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、醫(yī) 學(xué)科技、消費(fèi)電子、無線通訊、電力系統(tǒng)等國民經(jīng)濟(jì)的主要行業(yè)。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā) 展，嵌入式系統(tǒng)將更廣泛地應(yīng)用于人類生活的方方面面。如：基于嵌入式INTERN

4、ET網(wǎng) 絡(luò)的地球電子皮膚，可以嵌入到牙齒上的手機(jī)都在研發(fā)之中。著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒 榜院士認(rèn)為計(jì)算機(jī)是認(rèn)識世界的工具，而嵌入式系統(tǒng)則是改造世界的產(chǎn)物。時(shí)至今日，嵌入式產(chǎn)業(yè)可大體分為嵌入式技術(shù)產(chǎn)業(yè)和嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及代工產(chǎn)業(yè)（如： IC代工業(yè)，PCB電裝代工業(yè)）。嵌入式技術(shù)產(chǎn)業(yè)是各種嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的技術(shù)基礎(chǔ)，包括，嵌入式。設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)（含嵌 入式微處理器和SOC設(shè)計(jì)）、嵌入式操作系（RTOS）及嵌入式軟件中間件行業(yè)，MEMS 技術(shù)和智能傳感器技術(shù)行業(yè)、嵌入式中咨詢服務(wù)和開發(fā)行業(yè)等。（含EDA及開發(fā)工具 業(yè)）嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是建立在行業(yè)需求基礎(chǔ)上的基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)的 產(chǎn)業(yè)。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)

5、業(yè)分散于各個(gè)具體應(yīng)用行業(yè)，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品是以該行業(yè)系統(tǒng)和標(biāo) 準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以適用的嵌入式技術(shù)為核心并結(jié)合應(yīng)用軟件和系統(tǒng)集成開發(fā)為特征。嵌入式技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)是兩個(gè)層面上的問題，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)解決做什么的問題，而 嵌入式技術(shù)產(chǎn)業(yè)解決的是怎么做（才更好）的問題。嵌入式產(chǎn)業(yè)鏈，則是解決在哪做， 找誰做的問題。嵌入式硬件核心技術(shù)往往與半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展緊密相連，質(zhì)午氏循環(huán) 及、牧本浪潮的總結(jié)和預(yù)測中可以看出，一種半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)明與在嵌入式系統(tǒng)中規(guī)模 化應(yīng)用大約有10年的滯后。（參見第10章第5節(jié)）2004年我國嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)總量估計(jì)超過10000億元，其中嵌入式處理器芯 片約為120億元。2004我

6、國嵌入式微處理器銷售總量大約為13億片。（與中國人口相 當(dāng)）據(jù)WSTS預(yù)測，2005年全球MCU市場將達(dá)125億美元，而DSP市場將達(dá)84億美元。其中發(fā)展較快的是嵌入式DSP市場，它已無處不在，市場規(guī)模已接近通用DSP的兩倍， 且增長速度強(qiáng)勁。通用DSP的主要市場在于通信應(yīng)用，而嵌入式。，？應(yīng)用則更廣泛， 包括DVD播放器、機(jī)頂盒、音視頻接收設(shè)備、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)和汽車電子等。最后我們再看一下嵌入式軟件的發(fā)展趨勢：與傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)面向特定應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)應(yīng)用需求定制開發(fā)， 并隨著智能化（數(shù)字化）產(chǎn)品的普遍需求滲透到各行各業(yè)，嵌入式軟件已成為產(chǎn)品的數(shù) 字化改造、智能化增

7、值的關(guān)鍵性、帶動(dòng)性技術(shù)。嵌入式軟件業(yè)發(fā)展迅速，已成為軟件行業(yè)的重要分支，嵌入式軟件因?yàn)槭前谟布?中的特殊產(chǎn)品形態(tài)，準(zhǔn)確的劃分和統(tǒng)計(jì)是比較困難的，下面僅提供賽迪顧說004年2 月對部分嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品市場的分析數(shù)據(jù)，2003年全球嵌入式軟件規(guī)模為346億 美元，中國市場規(guī)模約為188億人民幣，（2004年為255億）預(yù)計(jì)2006年中國嵌入 式軟件規(guī)?？赏黄?00億。（20032006年均復(fù)合增長率將達(dá)30%）隨著SOC技術(shù)的出現(xiàn)，嵌入式產(chǎn)業(yè)將會(huì)再度發(fā)生專業(yè)化分工和觀念的改變。IP構(gòu)件庫 技術(shù)正在造就一個(gè)新興的嵌入式軟件技術(shù)行業(yè)。以人為中心的普適計(jì)算技術(shù)正推動(dòng)著新 一輪的信息技術(shù)革命。嵌入

8、式軟件作為系統(tǒng)的靈魂在很大程度上決定著產(chǎn)品的成敗。市 場對嵌入式軟件的安全性、可靠性、可維護(hù)性和生命周期都提出了更加嚴(yán)格的要求。近十年來嵌入式操作系統(tǒng)（RTOS）得到了飛速發(fā)展，各種流行的微處理器MCU） 8 位/16位/32位/DSP均可以很容易得到多種RTOS的源碼支持，8位/16位MCU以面向 硬實(shí)時(shí)控制為主（專業(yè)化公司有美國CMX，WindRiver、等，自由軟件有ucos/2及OSEK 標(biāo)準(zhǔn)等）；32位以面向手機(jī)和信息處理和多媒體處理為主，在這些方面Linux正逐漸成 為嵌入式OS的主流，J2ME技術(shù)也將對嵌入式軟件的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。嵌入式RTOS不僅需要具有微型化高實(shí)時(shí)性等基本特

9、征，還將向高可靠性、自適應(yīng)性、 支持多CPU核、構(gòu)件組件化方向發(fā)展。作為改造世界的產(chǎn)物嵌入式系統(tǒng)，在發(fā)展中技術(shù)將不斷發(fā)展進(jìn)化完善，但不會(huì)走向單一 和壟斷。（像PC工業(yè)中，CPU和操作系統(tǒng)那樣）客觀世界對嵌入式智能化裝置輕、薄、短、小、微、低功耗、高可靠性的無止境要求， 使得近千種嵌入式微處理體系結(jié)構(gòu)和近百種實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)并存于世就像生物世 界中，物種多樣性并組成生態(tài)鏈長期共存那樣，嵌入式技術(shù)將與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新。一、傳統(tǒng)8 /16位嵌入式與時(shí)俱進(jìn)二、嵌入式DSP廣泛應(yīng)用三、32位嵌入式處理器的發(fā)展趨勢四、多核嵌入式處理器的應(yīng)用現(xiàn)狀五、基于FPGA設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)成為趨勢（SoC與FPGA）S

10、oC /SiP32 位 SOpC8 位 pSOCFPGA與嵌入式系統(tǒng)EDA平臺(tái)六、嵌入式系統(tǒng)走向融合（IP電話與3G手機(jī)）IP 電話（VoIP，Voice over IP）無線移動(dòng)通信多址技術(shù)無線移動(dòng)電話（2G/2.5G/3G手機(jī)）手機(jī)嵌入式技術(shù)走向融合七、近距離無線通信成為熱點(diǎn)（無線數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)概覽BluetoothWi-Fi （無線高保真）ZigBeeUWB無線USBHomeRF （家用射頻）NFC （鄰區(qū)通信）IrDA （紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)）八、工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)的IP話成為共識ASiBUSModBusDevicenetProfibus DPControlNetEthernet/IPModBus/