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1、嵌入式技术基础调 研 报 告 班 级 姓 名 学 号 指导教师 2015年 06 月 15 日10级机械电子工程系郑州大学目录一、 对嵌入式的了解2二、 嵌入式系统组成2三、 嵌入式系统在生活中的应用2四、 从事嵌入式的优缺点 一从事嵌入式软件开发的好处是3 二从事嵌入式软件开发的缺点是4五、 嵌入式系统的现状分析5 一 研究背景5二 嵌入式系统定义5三 嵌入式系统的组成6四 嵌入式系统的应用7六、 嵌入式系统人才需求8七、 嵌入式前景分析9八、 嵌入式小结12一、 对嵌入式的了解 嵌入式系统是一种“完全嵌入到受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。 嵌入式系统定义为：以应用为中心，
2、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。可以这样认为，嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式系统是相对桌面系统来讲的，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。作为系统核心的微处理器又包括三类：微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式微处理器(MPU)。
3、嵌入式比较准确一个定义如下：系统以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 二、 嵌入式系统组成 一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单，如手机上的一个微小型的电机，当手机处于震动接收状态时打开；也可以很复杂，如SONY 智能机器狗，上面集成了多个微小型控制电机和多种传感器，从而可以执行各种复杂的动作和感受
4、各种状态信息。 三、 嵌入式系统在生活中的应用近几年，嵌入式系统产品渐渐完善，并在全世界各行业得到广泛应用。嵌入式系统产品的研制和应用已经成为我国信息化带动工业化、工业化促进信息化发展的新的国民经济增长点。随着消费家电的智能化，嵌入式更显重要，像我们平常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3 Player、数字相机（DC）、数字摄像机 (DV)、U-Disk、机顶盒（Set Top Box）、高清电视（HDTV）、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等，都是典型的嵌入式系统。据预测，随着Internet的迅速
5、发展和廉价微处理器的出现，嵌入式系统将在日常生活里形成更大的应用领域。四、从事嵌入式的优缺点一从事嵌入式软件开发的好处是:1.目前国内外这方面的人都很稀缺。一方面，是因为这一领域入门门槛较高，不仅要懂较底层软件(例如操作系统级、驱动程序级软件)，对软件专业水平要求较高(嵌入式系统对软件设计的时间和空间效率要求较高)，而且必须懂得硬件的工作原理，所以非专业IT人员很难切入这一领域另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，很多软硬件技术出现时间不长或正在出现(如ARM处理器、嵌入式操作系统、MPEG技术、无线通信协议等)，掌握这些新技术的人当然很少。嵌入式人才稀缺，身价自然就高，越有经验价格就越
6、高。其实嵌入式人才稀少根本原因可能是大多数人无条件接触这需要相应的嵌入式开发板和软件另外需要有经验的人进行指导开发流程。2.与企业计算等应用软件不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些(但收入不低)。搞企业应用软件的IT企业，这个用户的系统搞完了，又得去搞下一个用户的，而且每个用户的需求和完成时间都得按客户要求改变，往往疲于奔命，重复劳动。相比而言，搞嵌入式系统的公司，都有自己的产品计划，按自己的节奏行事。所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同而修改。一个产品型号开发完了，往往有较长一段空闲时间(或只是对软件进行一些小修补)，有时间进行充电和休整。另外，从事嵌入式软件的每个人工作范围相对狭
7、窄，所涉及的专业技术范围就是那些(ARM、RTOS、MPEG、802.11等)，时间长了这些东西会越搞越有经验，卖卖老本，几句指导也够让那些初入道者琢磨半年的。若搞应用软件，可能下一个客户要换成一个完全不同的软件开发平台，那就苦了。3.哪天若想创业，搞自已的产品，那么嵌入式是一个不错的主意，这可不像应用软件那样容易被盗版。土木学院有一个叫启明星的公司开发出一个好象叫“工程e”的掌上PDA，施工技术人员用该PDA可当场进行土木概预算和其它土木计算，据说销路特好。我认识的某大学老师，他开发的饭馆用的点菜PDA(WinCE平台，可无线连网和上网)，据他说销路不错，饭馆点点PDA让客户点菜，多显派头档
8、次。我记得00级22班当年有一组同学在学Windows程序设计课程时用VC设计了一个功能很强的点菜系统做为课程项目，当时真想建议他们将这个软件做成PDA，估计会有些销路(上海火车站南广场的Macdonald便使用很漂亮的PDA给用户点食品，像摸像样的)。这些PDA的硬件设计一般都是请其它公司给订做(这叫“贴牌”:OEM)，都是通用的硬件，我们只管设计软件就变成自己的产品了。二从事嵌入式软件开发的缺点是: 1. 入门起点较高，所用到的技术往往都有一定难度，若软硬件基础不好，特别是操作系统级软件功底不深，则可能不适于此行2.这方面的企业数量要远少于企业计算类企业。特别是从事嵌入式的小企业数量较多(
9、小企业要搞自己的产品创业)，知名大公司较少(搞嵌入式的大公司主要有Intel、Motorola、TI、Philip、Samsung、Sony、Futjtum、Bell-Alcatel、意法半导体、Microtek、研华、华为、中兴通信、上广电等制造类企业)。这些企业的习惯思维方式是到电子、通信等偏硬专业找人。由于正规高校软件学院以前毕业生以企业计算为主，所以正规高校软件学院与这些企业联系相对较少。正规高校软件学院正积极努力，目前已与其中部分公司建立了联系，争取今后能有正规高校软件学院同学到这些企业中实习或就业。3.有少数公司经常要硕士以上的人搞嵌入式，主要是基于嵌入式的难度。但大多数公司也并无
10、此要求，只要有经验即可。五、嵌入式系统的现状分析一 研究背景随着信息技术的发展，我们经历了PC时代，经历着网络时代，进而面向所谓的后PC时代。当前由于网络与Intent的家庭化，使消费电子、计算机、通信（3C）趋于一体化，从人们在生活中使用的手机、PDA、电视、电冰箱等民用电子与通信产品，到导弹、卫星通信、潜艇等军用的控制核心，无一不打上了ES（Embedded system）的烙印。而在后PC时代，信息家电、新一代手机乃至智能化大楼等新的应用更不可缺少这个核心技术。二 嵌入式系统定义所谓嵌入式系统（Embedded System），实际上是“嵌入式计算机系统”的简称，它是相对于通用计算机系统
11、而言的。在有些系统里也是计算机，但是计算机作为某个专用系统中的一个部件而存在。像这样“嵌入”到更大、专用的系统中的计算机系统，称之为“嵌入式计算机”、“嵌入式计算机系统”或“嵌入式系统”。在日常的生活中，早已存在着许多嵌入式系统的应用，如天天必用的移动电话、带在手腕上的电子表、烹调用的微波炉、办公室里的打印机、汽车里的供油喷射控制系统、防锁死刹车系统（ABS），以及现在流行的个人数字助力（PDA）、数码相机、数码摄像机等等，它们内部都有中央处理器CPU。嵌入式系统无处不在，从家庭的洗衣机、电冰箱、小汽车，到办公室的远程会议等，都属于可以使用嵌入式技术进行开发或改造的产品。嵌入式系统本身是一个相
12、对模糊的定义。一个手持的MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入式系统。根据工程师协会（IEE）的定义，嵌入式系统是用来控制或监视机器、装置或工厂等的大规模系统的设备。可以看出此定义是从应用方面考虑的 。嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。三 嵌入式系统的组成嵌入式系通常由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等几大部分组成。1， 嵌入式处理器嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件。嵌入式处理器与通用处理器的最大不同点在于其大多工作在为特定用户群设计的系统中。它通常把通用计算机中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有有利于嵌入式系统设计趋于小型
13、化，并具有高效率、高可靠性等特征。大的硬件厂商会推出自己的嵌入式处理器，因而现今市面上有1000多种嵌入式处理器芯片，其中使用最为广泛的有ARM 、MIPS、PowerPC、MC6800等。2，外围设备外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式处理器以外用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其它部件。根据外围设备的功能可以分为存储器、接口和人机交互。3，嵌入式操作系统 在大型嵌入式应用系统中，为了使嵌入式开发更方便、快捷，需要具备一种稳定、安全的软件模块集合，用以管理存储器分配、中断处理、任务间通信和定时器响应，以及提供多任务处理等，即嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的引入大大的提高了嵌入式
14、系统的功能，方便了应用软件的设计，但同时占用了宝贵的嵌入式系统资源。一般在比较大型或需要多任务的应用场合才考虑使用嵌入式系统。嵌入式系统常常需要有实时要求，所以嵌入式操作系统往往又是“ 实时操作系统 ”。早期的嵌入式系统几乎都用于控制目的，从而或多或少都有些实时要求，所以从前“嵌入式操作系统”实际上是“实时操作系统”的代名词。今年来由于手持式计算机和掌上电脑等设备的出现，也有了不带实时要求的嵌入式系统。另外一方面，由于CPU速度的提高，一些原先认为是“实时”的反应速度现在已经很普遍了。这样，一些原先需要在“实时”操作系统上才能实现的应用，现在已不难在常的操作系统上实现。在这样的背景下，“嵌入式操作系统”和“实时操作系统”就成了不同的概念名词。 4，应用软件 嵌入式系统的应用软件是针对特定的实际专业领域，基于相应的嵌入式硬件平台，并能完成用户的预期任务的计算机软件。用户的任务可能有时间和精度的要求。有些应用软件需要嵌入操作系统的支持，但在简单的场合下不需要专门的操作系统。由于嵌入式应用软件对成本十分敏感，因此，为减少系统成本，除了精简每个硬件单元的成本外，应尽可能的减少应用软件的资源消耗，尽可能的优化。 四 嵌入式系统的应用 嵌入式系统主要用于各种信号处理与控制，目前已在国防、国民经济及社会生活各领域普及应用，用于企业、军队、办公室、实验
