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1、毕业设计题 目：浅析嵌入式系统发展前景专 业： 班 级： 学 生：指导教师：二 零一二 年【摘要】随着3C融合进程和我国传统产业结构升级的加速，人们对设备越来越高的应用需求已无法满足当前和未来高性能的应用与发展需求。同时，激烈的市场竞争和技术竞争，要求产品的开发周期越来越短，显然，嵌入式系统的软、硬件技术和开发手段，正日益受到重视，成为各领域技术创新的重要基础。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。11目 录【摘要】11嵌入式系统的历史12嵌入式的特点13嵌入式系统
2、的分类23.1非实时系统特性23.2实时系统的特性24嵌入式处理器分类35嵌入式系统的分层36嵌入式开发46.1嵌入式两种开发46.2嵌入式系统开发生命周期46.3嵌入式软件开发的优点46.4嵌入式软件开发的缺点57嵌入式系统的平台模式58嵌入式的市场68.1嵌入式职员基本情况68.2嵌入式行业公司的基本状况78.3嵌入式行业前景的认可79嵌入式的前景89.1嵌入式技术发展前景的挑战89.2嵌入式系统下的软件与集成89.3嵌入式软件未来光明910嵌入式系统的应用前景1011结束语11【致谢】12参考文献13浅析嵌入式系统的发展 【关键词】嵌入式系统; 计算机技术；嵌入式开发；嵌入式软件；嵌入式
3、前景；1嵌入式系统的历史 嵌入式系统的产生20世纪70年代嵌入式系统诞生于微型机时代，经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后，便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。直接在嵌入式处理器与外围集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机，即微控制器的智能化电子系统。无论是工控机，还是单板机，都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。目前正以前所未有的速度影响和改变着我们的生活，迄今为止，只要我们目之能及，嵌入式系统已经无所不能、无处不在。无所不能是指嵌入式系统将人工智能技术和超级计算技术有机结合，而无所不在则是指嵌入式系统有着广阔的应用领域，如人们平常用的手机、摄像机、
4、医疗仪器、汽车、工业控制设备、航天设备、航空设备都有嵌入式系统，这些只是嵌入式应用的冰山一角。由于迅速发展的互联网技术和廉价的微处理器的出现，不远的将来，嵌入式设备将会“嵌”入在各种日常用品中，全面走入人类的生活，还会在工业、军事、自然探索等各方面广泛应用。事实上，有数据显示，当前市面上销售的CPU只有不到10%流向了各类通用计算机系统，而超过90%的CPU则被装在了各类嵌入式系统中。有利于嵌入式系统的健康发展。对人类社会的发展也会产生深远的影响2嵌入式的特点 嵌入式系统被定义为: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
5、系统。 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。目前嵌入式系统除了部分为32 位处理器外,大量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ,嵌入式系统是计算机应用的另一种形态,正如前所述它与通用计算机应用不同:嵌入式计算机是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统之中的一种软硬件高度专业化的特定计算机系统。常见的嵌入式系统有16种:Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nu
6、cleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive 3嵌入式系统的分类3.1非实时系统特性嵌入式系统的设计挑战是使嵌入式系统的独特性能与设备的特殊约束条件相一致。以下是一些嵌入式系统的重要特性：(1) 特殊应用系统嵌入式系统不同于通用处理器，它针对特殊应用进行了优化。（2）反应性系统反应性计算的意思是系统(主要是软件部分)根据传感器信息对环境作出响应，并利用激励器控制环境，同时系统速度能与环境速度同步。（3）分布式嵌入式系统的一般特征是多个通信进程在多个通过通信链路链接的CPU或ASIC上运行。（4）异类性不同的嵌入式系统一般具有不同的结构，
7、以便在处理严格设计约束的嵌入式系统时能够提供更好的设计便利性。（5）苛刻环境许多嵌入式系统并不工作在受控的环境中，因此它们必须能够经受过热、振动、冲击、电源波动和其它恶劣的物理环境条件的考验。（6）系统安全性和可靠性由于嵌入式系统复杂度和运算量的不断增长，需要更多地考虑系统安全因素。（7）小型化、重量轻为了达到便携目的，许多嵌入式系统的重量必须设计得很轻。（8） 成本敏感性不同的嵌入式系统对成本的敏感性有很大的不同。3.2实时系统的特性实时系统要求在外部环境指定的时间间隔内对来自环境的激励信号作出响应(包括物理时间的过渡)。从输入时间到输出时间的延迟必须足够小，以满足可以接受的时间值。通常实时
8、系统需要对环境作出连续及时的响应。一般有反应式和嵌入式两种类型。反应式实时系统会与环境发生连续的互作用，而嵌入式实时系统主要用于控制大型系统中安装的特殊硬件。4嵌入式处理器分类(1) 嵌入式微处理器(Embedded MicroprocessorUnit , EMPU) 嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中,将微处理器装配在专门设计的电路板上，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求,在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。(2) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit , MCU) 嵌入式微控制器又称单片机。为适应不同的
9、应用需求,一般一个系列的单片机具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配,功能不多不少,从而减少功耗和成本。(3) 嵌入式DSP 处理器( Embedded Digital SignalProcessor , EDSP) DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行DSP 算法,编译效率较高,指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP 算法正在大量进入嵌入式领域,DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP 功能,过渡到采用嵌入式DSP 处理器。(4) 嵌入式片上系统(
10、System On Chip)在一个硅片上实现一个更为复杂的系统。这就是System On Chip(SOC) 。用户只需定义出其整个应用系统,仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外,整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去,应用系统电路板将变得很简洁,对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。5嵌入式系统的分层 嵌入式系统分为层，硬件层、驱动层、操作系统层和应用层。 （1）硬件层，是整个嵌入式系统的根本，也是驱动层的基础。 （2）驱动层，驱动程序在系统调用时，不会独占操作系统时间片，而导至其它任务不能动行。 (3)操作系统层，操作系统是负责系统任务
11、的调试、磁盘和文件的管理，而嵌入式系统的实时性十分重要。(4)应用层，便是进行编程接口函数调用，编译和开发环境。6嵌入式开发6.1嵌入式两种开发硬件，主要使用语言是C语言和汇编，例如做dsp开发，做驱动开发，这类的开发对硬件要求比较高，短期内比较难掌握，除非是专业人士，另外，这类开发的就业机会比较少，因为国内的硬件设计力量很弱，稍复杂的硬件都交给国外公司设计，所以大学生找这样的工作很难，这也是为什么很多这类的毕业生都转行去做应用层的软件开发或者做网络维护之类的工作了。软件，主要基于嵌入式操作系统，例如Symbian、Linux、Windows mobile、Android等等，开发人员主要从事
12、嵌入式操作系统和应用软件的开发。特点是：比较容易上手学习，就业机会多，因为嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作。越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势，所以需要大量的研发人员，而且就业前景也非常的看好。 6.2嵌入式系统开发生命周期硬件与软件将同时进行开发。理解硬件与软件功能相互之间的关系及界限有助于确保设计要求得到完整正确的理解和实现。早在设计要求的定义与分析阶段，就必须分配系统仿真、原型设计和行为建模结果、一旦分配结束，就可以立即着手具体的设计和实现。实时系统开发中软硬件的并行设计会使用到各种分析技术，包括：1. 硬件与软件仿真；
13、2. 硬件/软件协同仿真；3. 可调度的建模技术，如速率恒定分析；4. 原型设计和渐进式开发。低层仿真可以用来为总线宽度和数据流程建模，这对性能评估是非常有用的。高层仿真可以满足功能的交互，并促成硬件/软件权衡研究及有效性设计。6.3嵌入式软件开发的优点(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
14、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。(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）。搞嵌入式系统的，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。6.4嵌入式软件开发的缺点(1)入门起点较
15、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（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。(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此要求。7嵌入式系统的平台模式 在嵌入式系统中，计算机学科要承担起嵌入式系统应用平台的构建任务，它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工程方法、编程语言、程序设计方法等内容。按照集成性发展规律要求，知识创新者应该将创新知识成果集成到工具之中，转化为知识平台，对象学科领域是嵌入式系统的最终用户，对象学科领域的电子技术应用工程应该在一个现成的嵌入式系统平台上实现
