nAAA嵌入式系统简介

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1、nAAA嵌入式系统简介Stillwatersrundeep.流静水深,人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望P-2/86課程綱要 1.1 嵌入式系統概說1.2 嵌入式運算1.3 分散式嵌入式系統1.4 資訊家電的介紹1.5 藍色家電的分類與設計1.6 數位家庭的標準與願景1.7 結論P-3/86課程綱要 1.1 嵌入式系統概說1.2 嵌入式運算1.3 分散式嵌入式系統1.4 資訊家電的介紹1.5 藍色家電的分類與設計1.6 數位家庭的標準與願景1.7 結論P-4/86v何何謂謂嵌嵌入入式式系系統統：依依據據英英國國電電機機工工程程師師協協會會的的定定義

2、義，嵌嵌入入式式系系統統為為控控制制、監監視視或或輔輔助助設設備備、機機器器或或甚甚至至工工廠廠運作的裝置。運作的裝置。v嵌嵌入入式式系系統統為為一一種種電電腦腦軟軟體體與與硬硬體體的的綜綜合合體體，特特別別強強調調量量身身定定做做的的原原則則，基基於於某某一一種種特特殊殊用用途途上上，針針對對這這項項用用途途開開發發出出截截然然不不同同的的一一項項系系統統出出來來，這這就就是是所所謂謂的的客客制制化化(Customized)系統系統。v在新興的嵌入式系統在新興的嵌入式系統產產品中，常見的有品中，常見的有手機手機個人數位助理器個人數位助理器(PDA, Personal Digital Assi

3、stant)全球衛星定位系統全球衛星定位系統(GPS, Global Position System)數位電視機上盒數位電視機上盒(Set-Top-Box)嵌入式伺服器嵌入式伺服器(Embedded Server)精簡型終端設備精簡型終端設備(Thin Client)等。等。1.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 什麼是嵌入式系統P-5/86v它具備了下列四項特性：它具備了下列四項特性：用來執行特定功能用來執行特定功能以微電腦與周邊構成核心以微電腦與周邊構成核心需要嚴格的時序與穩定度需要嚴格的時序與穩定度全自動操作循環全自動操作循環 1.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 什麼是嵌入式系統P-

4、6/86v各種嵌入式系統裝置各種嵌入式系統裝置1.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 什麼是嵌入式系統Hy-wire未來汽車 Hy-wire為 Hydrogen與 by-wire的合成詞，意為氫燃料驅動-線傳操控。Hy-wire概念車是在通用汽車於2002年北美國際車展上首次推出的“自主魔力”(AUTOnomy)概念車基礎上開發的，融合了“自主魔力”的各項主要技術創新。P-7/861.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 什麼是嵌入式系統Roomba機器人真空吸塵器 Roomba智慧型吸塵器，是由宏碁在美國所投資的機器人設計與製造公司iRobot所設計生產，並由宏碁旗下的管家婆科技代理引進。Tr

5、ilobite(三葉蟲)則是由首次進入台灣家電市場的Electrolux公司所引進。v各種嵌入式系統裝置各種嵌入式系統裝置P-8/861.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 什麼是嵌入式系統v高度整合的嵌入式系統: Sony Ericsson P800 Smart Phone P-9/86n n早期的嵌入式系統早期的嵌入式系統早期的嵌入式系統早期的嵌入式系統v通通常常是是以以單單晶晶片片為為核核心心的的系系統統，大大部部分分應應用用於於一一些些工工業業控控制制系系統統中中。這這種種嵌嵌入入式式系系統統，通通常常沒沒有有作作業業系系統統的的支支援援，而而是是通通過過組組合合語語言言程程式式執執行

6、行系系統統的的功功能能，一一般般具具有有與與監監測測、服服以以及控制功能。及控制功能。v其主要特點是：其主要特點是： 系統結構和功能都相對簡單，成本較低。系統結構和功能都相對簡單，成本較低。1.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 嵌入式系統的發展歷史第一顆四位元微處理器intel 4004 P-10/86n n第二階段第二階段第二階段第二階段v以以嵌嵌入入式式CPU為為基基礎礎和和嵌嵌入入式式作作業業系系統統為為核核心心的的嵌嵌入入式式系系統統。隨隨著著嵌嵌入入式式微微處處理理器器的的發發展展，以以及及嵌嵌入入式式作作業業系系統統設設計計開開發發水水準準的的提提高高，造造成成這這個個階階段段的

7、的嵌嵌入入式式作作業業系系統統性性能能亦亦不不斷斷提提高。高。v嵌入式作業系統能運行於不同類型的微處理器上，具有嵌入式作業系統能運行於不同類型的微處理器上，具有OS 核心小核心小效率高效率高高度的模組化高度的模組化擴展性擴展性1.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 嵌入式系統的發展歷史P-11/86n n第二階段第二階段第二階段第二階段v第二階段之嵌入式系統可提供第二階段之嵌入式系統可提供1.多工處理多工處理2.多程序處理多程序處理3.多執行處理多執行處理4.多種設備與輸出入介面支援多種設備與輸出入介面支援5.網路功能網路功能6.圖形化視窗圖形化視窗7.使用者介面等功能使用者介面等功能8.提提

8、供供開開發發者者大大量量的的應應用用程程式式介介面面，開開發發應應用用程程式式相相對對簡簡單。單。1.1 1.1 嵌入式系統的概說 - - 嵌入式系統的發展歷史P-12/86n n第三階段第三階段第三階段第三階段v基基於於Internet為為目目標標之之嵌嵌入入式式系系統統，目目前前正正在在迅迅速速發發展展。進進入入90年年代代後後，Internet的的應應用用迅迅速速普普及及，廣廣泛泛深深入入到到社社會會、經經濟濟、軍軍事事、交交通通、通通信信等等相相關關行行業業，消消費費電電子子、電電腦腦與與通通信信一一體體化化的的趨趨勢勢日日趨趨明明顯顯。嵌嵌入入式式技技術術再再度度成成為為一一個個研研

9、究究的的熱門主題。熱門主題。1.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 嵌入式系統的發展歷史P-13/86v嵌嵌入入式式系系統統的的應應用用環環境境與與其其他他類類型型的的電電腦腦系系統統有有著著明明顯顯的的不不同同，隨隨之之也也帶帶來來了了相相對對應應作作業業系系統統的的不不同同要要求求，從從而而構構成成了了現現代代作作業業系系統統的的一一個個新新的的類類別別：嵌嵌入入式式作作業業系系統統。嵌嵌入入式式作作業系統是與應用環境密切相關的。業系統是與應用環境密切相關的。1.1 1.1 嵌入式系統概說 - -嵌入式作業系統基本概念n n嵌入式作業系統基本概念嵌入式作業系統基本概念P-14/86v從應用

10、範圍劃分，嵌入式作業系統大致可以分為通用型的嵌入式作業系統和專用型的嵌入式作業系統。v通用型嵌入式作業系統：v專用型嵌入式作業系統:1.1 1.1 嵌入式系統概說 - -嵌入式作業系統基本概念n n嵌入式作業系統基本概念嵌入式作業系統基本概念 Windows CE VxWorks 從Linux發展出來的Embedded Linux。專門用於掌上電腦的Palm OS。 主要用於行動電話的Symbian等等。P-15/861.1 1.1 嵌入式系統概說 - - 嵌入式作業系統基本概念n n 嵌入式系統的應用與組成實例嵌入式系統的應用與組成實例P-16/86課程綱要 1.1 嵌入式系統概說1.2 嵌

11、入式運算1.3 分散式嵌入式系統1.4 資訊家電的介紹1.5 藍色家電的分類與設計1.6 數位家庭的標準與願景1.7 結論P-17/86v嵌嵌入入式式系系統統運運用用在在許許多多不不同同專專門門領領域域，所所以以開開發發的的過過程程與與一一般開發個人電腦或是工作站的程式也有許多地方不相同。般開發個人電腦或是工作站的程式也有許多地方不相同。v嵌嵌入入式式系系統統的的程程式式必必須須密密切切符符合合不不同同產產品品與與硬硬體體需需求求而而大大幅幅度度的的修修改改，再再加加上上嵌嵌入入式式運運算算領領域域必必順順提提供供幾幾個個特特殊殊的的功功能能，使得嵌入式系統有相當的開發門檻，包括：使得嵌入式系

12、統有相當的開發門檻，包括：複雜的演算法：複雜的演算法： 微微處處理理器器所所進進行行的的運運算算可可能能相相當當複複雜雜，例例如如控控制制汽汽車車引引擎擎的的微處理器。微處理器。使用者介面：使用者介面： 因因為為微微處處理理器器具具有有處處理理複複雜雜功功能能的的能能力力，相相對對來來說說，可可供供組組合合的的選選單單也也變變化化很很多多，例例如如全全球球定定位位系系統統(GPS)所所呈呈現現的的複複雜雜使用者介面。使用者介面。1.2 1.2 嵌入式運算n n嵌入式系統的設計考量嵌入式系統的設計考量P-18/86v嵌入式運算強調效能期限的限制，所以必須達到：嵌入式運算強調效能期限的限制，所以必

13、須達到：即時功能：即時功能： 許許多多系系統統強強調調即即時時，也也就就是是如如果果資資料料不不能能夠夠在在規規定定的的時時間間內內處理完畢，將會造成嚴重的後果。處理完畢，將會造成嚴重的後果。多重速度匹配：多重速度匹配： 有有些些嵌嵌入入式式系系統統不不是是同同時時只只有有一一件件工工作作正正在在執執行行，而而是是好好幾幾件件工工作作同同時時執執行行，並並且且必必須須能能夠夠達達到到不不同同的的即即時時的的要要求求，這這種特性稱為多重速度匹配。種特性稱為多重速度匹配。 1.2 1.2 嵌入式運算n n嵌入式系統的設計考量嵌入式系統的設計考量P-19/86v成本問題也是一個重要考量，包括：成本問

14、題也是一個重要考量，包括：製造成本：製造成本： 建建立立一一個個系系統統的的成成本本非非常常重重要要，因因為為製製造造成成本本決決定定了了硬硬體體零零組組件的挑選。件的挑選。省電：省電： 電電源源設設計計直直接接影影響響到到製製造造成成本本，不不過過如如果果產產品品採採用用電電池池當當作作電電力來源，這個成本就不能省略，否則無法達到省電的目的。力來源，這個成本就不能省略，否則無法達到省電的目的。 1.2 1.2 嵌入式運算 - - 嵌入式系統的設計考量n n嵌入式系統的設計考量嵌入式系統的設計考量P-20/86v硬硬體體的的晶晶片片設設計計、電電路路與與周周邊邊設設計計，到到軟軟體體、韌韌體體

15、(Firmware)系系統統整整合合，以以及及各各式式各各樣樣的的應應用用程程式式與與服服務務提提供供，都是整個嵌入式系統領域包含的範疇，都是整個嵌入式系統領域包含的範疇。 v一個軟體工程師應該具備的能力一個軟體工程師應該具備的能力:系統整合能力系統整合能力 程式語程式語言能力言能力 掌握市場應用導向掌握市場應用導向1.2 1.2 嵌入式運算n n嵌入式系統設計能力嵌入式系統設計能力 P-21/86課程綱要 1.1 嵌入式系統概說1.2 嵌入式運算1.3 分散式嵌入式系統1.4 資訊家電的介紹1.5 藍色家電的分類與設計1.6 數位家庭的標準與願景1.7 結論P-22/861.3 1.3 分散

16、式嵌入式系統 n n一個簡單的分散式嵌入式系統硬體架構一個簡單的分散式嵌入式系統硬體架構 P-23/86vDSP (Digital Signal Processor) 數數位位訊訊號號處處理理器器(DSP)是是一一種種功功能能強強大大且且非非常常快快速速的的微微處處理理器。器。DSP的特性在於能即時地處理大量訊號。的特性在於能即時地處理大量訊號。 vASIC (Application-Specific Integrated Circuit) 專用積體電路，是指能執行特定功能之晶片。專用積體電路，是指能執行特定功能之晶片。 vMicrocontroller 通通常常微微控控制制器器晶晶片片中中週

17、週邊邊設設備備資資源源較較豐豐富富，適適合合於於控控制制用用途途，因此稱之為微控制器。因此稱之為微控制器。1.3 1.3 分散式嵌入式系統 n n分散式嵌入式系統硬體元件分散式嵌入式系統硬體元件 P-24/86n n 範例範例- - 汽車裡的分散式嵌入式系統汽車裡的分散式嵌入式系統1.3 1.3 分散式嵌入式系統 P-25/86v稱為稱為Internet-enabled Embedded System或是或是 Internet Appliances不不能能提提供供即即時時功功能能給給分分散散式式嵌嵌入入式式系系統統，但但是是仍仍然然可可以以做做一一些不需要即時性互動的功能。些不需要即時性互動的

18、功能。 網網際際網網路路提提供供標標準準的的通通訊訊方方式式，讓讓每每一一個個具具有有網網路路位位址址 (IP Address)的系統，可以彼此溝通。的系統，可以彼此溝通。 嵌嵌入入式式系系統統一一般般的的記記憶憶體體空空間間與與儲儲存存空空間間不不足足，但但網網際際網網路路協協定定運運作作需需要要較較大大的的記記憶憶體體空空間間，故故必必須須取取捨捨一一些些不不必必要要的的網際網路服務，以縮小所佔用的空間。網際網路服務，以縮小所佔用的空間。例如：個人數位助理例如：個人數位助理(PDA)。1.3 1.3 分散式嵌入式系統n n網際網路的嵌入式系統網際網路的嵌入式系統 P-26/86v通通訊訊分

19、分析析，先先決決定定訊訊息息延延遲遲(Message Delay, tm)所所造造成成的的影影響響 其其中中tx表表示示傳傳輸輸端端負負載載時時間間，tn表表示示網網路路傳傳輸輸時時間間，tr表表示示接收端負載時間接收端負載時間。1.3 1.3 分散式嵌入式系統 - - 具網路能力的嵌入式系統 tm = tx + tn + trn n網際網路的嵌入式系統之訊息延遲網際網路的嵌入式系統之訊息延遲 P-27/86v假設某個匯流排傳輸速率每秒100Kbits，如果我們要傳送1byte的話，也就是8bits，所需要花費的網路傳輸時間為： tn=8x10-5 sec v假設傳輸端與接收端的驅動程式，其傳

20、送與接收的網路介面呼叫需要耗費20個指令來執行，在8MHz的微處理器所花費的時間為： tx=tr=20x0.125x10-6=2.5x10-6 secv則總共的訊息延遲時間為： tm=2.5x10-6+8x10-5+2.5x10-6=8.5x10-5 secn n 範例範例 - - 訊息延遲時間計算訊息延遲時間計算1.3 1.3 分散式嵌入式系統 - - 具網路能力的嵌入式系統 P-28/86課程綱要 1.1 嵌入式系統概說1.2 嵌入式運算1.3 分散式嵌入式系統1.4 資訊家電的介紹1.5 藍色家電的分類與設計1.6 數位家庭的標準與願景1.7 結論P-29/861.4 1.4 資訊家電的

21、介紹v嵌嵌入入式式系系統統在在日日常常生生活活中中隨隨處處可可見見。由由於於其其商商機機龐龐大大，各各工工業電腦廠商將嵌入式系統列為重要業電腦廠商將嵌入式系統列為重要產產品線。品線。v隨隨著著數數位位化化技技術術的的不不斷斷提提升升、3C整整合合潮潮流流的的來來臨臨及及網網際際網網路路應用的興起，電腦不再是獲取網路資源的唯一途徑。應用的興起，電腦不再是獲取網路資源的唯一途徑。v可可透透過過3C整整合合的的資資訊訊家家電電，在在任任何何時時間間、任任何何地地點點來來擷擷取取各各類類資資源源，從從家家庭庭消消費費電電子子產產品品，到到個個人人隨隨身身攜攜帶帶、穿穿著著、車車載載的的各各種種行行動動

22、資資訊訊處處理理設設備備，多多樣樣化化是是將將來來這這個個領領域域的的最最大大特點。特點。3CComputers, Communications, and Consumer ElectronicsP-30/861.4 1.4 資訊家電的介紹v作作為為家家庭庭多多媒媒體體數數位位中中心心，要要有有四四大大主主要要的的功功能能:上上網網、娛娛樂、自動控制、保全。樂、自動控制、保全。v目目前前業業界界可可分分為為三三大大勢勢力力：網網路路設設備備商商(用用Cable Modem、ADSL)，消消費費性性電電子子廠廠商商(用用數數位位電電視視、DVD Player)、電電腦腦廠商廠商(用電腦用電腦)，

23、來控制家庭各種數位設備。，來控制家庭各種數位設備。v各各家家展展開開激激烈烈競競爭爭，希希望望自自己己最最擅擅長長的的產產品品，能能成成為為未未來來數數位位家家庭庭網網路路的的運運作作中中心心：微微軟軟(電電腦腦)、Sony(PS2及及數數位位電電視視)、諾諾基基亞亞(手手機機)、優優派派(顯顯示示器器)、三三星星(手手機機、電電視視)、LG(電電冰箱、電視冰箱、電視).。 ADSLAsymmetric Digital Subscriber LineP-31/861.4 1.4 資訊家電的介紹 v無所不在運算無所不在運算(Ubiquitous Computing):由環境中許許多多的電腦裝置及

24、服務提供給每人由環境中許許多多的電腦裝置及服務提供給每人。各式各樣的裝置將會越來越小，甚至隱藏起來各式各樣的裝置將會越來越小，甚至隱藏起來。 裝裝置置可可能能會會跟跟著著使使用用者者移移動動或或是是會會嵌嵌入入在在環環境境的的各各種種物物件件中中，像是汽車、工具、家電、衣服、以及消費性物品中像是汽車、工具、家電、衣服、以及消費性物品中。這些裝置透過無線的技術跟整個世界連接起來這些裝置透過無線的技術跟整個世界連接起來。P-32/861.4 1.4 資訊家電的介紹v特性如下特性如下:嵌入的嵌入的(Embedded):周遭環境裡分佈許多隱藏起來的裝置。周遭環境裡分佈許多隱藏起來的裝置。情境感知的情境

25、感知的(Context Aware):可以知道周遭狀況。可以知道周遭狀況。個人化的個人化的(Personalized):可以依據您的需求量身定做，而且可可以依據您的需求量身定做，而且可以辨識您是誰。以辨識您是誰。可調適的可調適的(Adaptive):可以依據您或是您的環境作不同的反應。可以依據您或是您的環境作不同的反應。可預知的可預知的(Anticipatory):可以預知您的喜好，不需要一直詢問。可以預知您的喜好，不需要一直詢問。n n 無所不在的運算也稱為環繞智慧無所不在的運算也稱為環繞智慧Intelligent EnvironmentsP-33/861.4 1.4 資訊家電的介紹 - -

26、 電腦演變的趨勢 過去的電腦現在的電腦未來的電腦P-34/861.4 1.4 資訊家電的介紹 網路合作能力v如何讓這些裝置能如何讓這些裝置能夠夠相互合作相互合作？這這包包括括了了尋尋找找網網路路、自自我我組組態態、傳傳輸輸路路徑徑規規劃劃與與重重建建、取取得得網路伙伴的能力資訊、傳遞自我能力、省電等等網路伙伴的能力資訊、傳遞自我能力、省電等等。v感測器網路（感測器網路（Sensor Network）由一組感測器以特別方式由一組感測器以特別方式(Ad Hoc)構成的有線或無線網路構成的有線或無線網路。 互互相相合合作作、感感知知、採採集集和和處處理理網網路路覆覆蓋蓋的的地地理理區區域域中中感感知

27、知物物件的資訊，並傳遞給觀察者件的資訊，並傳遞給觀察者。 美美國國柏柏克克萊萊大大學學的的塵塵粒粒（MOTE）或或智智慧慧微微塵塵（Smart Dust）計畫）計畫。 P-35/861.4 1.4 資訊家電的介紹 機器人足球比賽資料來源：http:/www.robocup.org n n 機器人足球比賽機器人足球比賽機器狗P-36/861.4 1.4 資訊家電的介紹 機器人足球比賽n n Sony-AIBO Sony-AIBO機器狗機器狗 ERS-311 ERS-311 中央處理器64bit RISC 處理器,工作頻率192MHz主要儲存容量32MB SDRAM內置儲存器AIBO 專用 Mem

28、ory Stick圖像輸入10萬像素 COM 1個活動關節腳 3x4 個,頸部 3個電池ERA-301B1 專用鋰電池消耗電量正常模式約 5W操作時間2.5小時體積177x280x240 mm淨重含電池及儲存器約1.5千克通信距離10 m聲音輸入2個聲音輸出1個內置感應器溫度感應器、震動感應器、壓力感應器、加速感應器、紅外線測距感應器AIBO -Artificial Intelligence roBOtP-37/86課程綱要 1.1 嵌入式系統概說1.2 嵌入式運算1.3 分散式嵌入式系統1.4 資訊家電的介紹1.5 藍色家電的分類與設計1.6 數位家庭的標準與願景1.7 結論P-38/861

29、.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 一般傳統家電v黑色家電黑色家電主要包括電視機、錄影機、音響、主要包括電視機、錄影機、音響、VCD、DVD等。等。v白色家電白色家電以空調、電冰箱、洗衣機為主。以空調、電冰箱、洗衣機為主。v小家電小家電指的是電磁爐、電熱水壺、風扇等家電用品。指的是電磁爐、電熱水壺、風扇等家電用品。電視機電冰箱電磁爐家電分為4類：白色、黑色、米色、綠色家電。白色家電指可以替代人們家務勞動的產品；黑色家電可提供娛樂，像彩電、音響等；米色家電指電腦信息產品；綠色家電指在質量合格的前提下,高效節能且在使用過程中不對人體和週圍環境造成傷害,在報廢後還可以回收利用的家電產品。P-

30、39/86v以以傳傳統統家家電電為為基基礎礎，融融合合電電腦腦技技術術的的新新型型家家用用電電器器，性性能能更為強大的新一代電器。更為強大的新一代電器。v藍藍色色家家電電以以家家電電廠廠商商的的角角度度更更細細分分出出許許多多不不同同的的領領域域，可可分為四大類分為四大類:資訊藍色家電資訊藍色家電。娛娛樂藍色家電樂藍色家電。通訊藍色家電通訊藍色家電。家庭自動化家庭自動化產產品品。v一是以網路爲功能核心。一是以網路爲功能核心。v二是以嵌入式系統爲技術核心。二是以嵌入式系統爲技術核心。1.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 藍色家電P-40/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - -

31、資訊藍色家電v在在過過去去幾幾年年，家家庭庭裡裡主主要要的的上上網網工工具具是是個個人人電電腦腦，不不過過現現在在已已經經越越來來越越多多的的裝裝置置具具備備上上網網能能力力，例例如如當當今今熱熱門門的的嵌嵌入式作業系統我們可以從入式作業系統我們可以從PDA產產品上發現。品上發現。v系系統統設設計計者者必必須須設設法法把把PDA做做的的人人性性化化並並且且強強調調便便利利性性以以滿滿足足消消費費者者需需求求，而而其其中中除除了了硬硬體體必必須須做做的的精精簡簡省省電電、外外殼殼美美觀觀外外、軟軟體體更更需需要要穩穩定定有有效效率率且且程程式式碼碼小小。這這裡裡強強調調的的軟軟體體就就是是所所謂

32、謂嵌嵌入入式式作作業業系系統統（Embedded OS）與與架架在在其上的應用軟體。其上的應用軟體。vPDA是目前資訊家電的代表作之是目前資訊家電的代表作之。P-41/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - -資訊藍色家電資料來源: http:/ n Palm PDA Palm PDA的產品的產品P-42/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - -資訊藍色家電n n Palm PDA Palm PDA 規格規格資料來源: http:/ 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 娛樂藍色家電v娛娛樂樂用用途途一一直直是是家家庭庭裡裡家家電電的的重重心心，傳傳統統上上這這是是屬屬於於黑黑色

33、色家家電電的的領領域域，隨隨著著更更新新更更快快速速的的嵌嵌入入式式微微處處理理機機以以及及網網路路普及後，也逐漸成為藍色家電的重點。普及後，也逐漸成為藍色家電的重點。v包包括括互互動動式式數數位位電電視視、視視頻頻點點播播、遊遊戲戲機機等等，滿滿足足資資訊訊時時代家庭用代家庭用戶戶對視、聽、互動遊戲需求爲主的産品。對視、聽、互動遊戲需求爲主的産品。v資資訊訊工工業業技技術術將將把把這這一一巨巨大大的的傳傳統統市市場場帶帶入入一一個個新新的的境境界界，其中最具其中最具娛娛樂用途的莫過於遊戲機。樂用途的莫過於遊戲機。P-44/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 娛樂藍色家電v隨隨著

34、著IT技技術術的的發發展展，家家用用電電子子遊遊戲戲業業也也進進入入了了一一個個新新的的時時期期，微微軟軟、任任天天堂堂(Nintendo)與與Sony三三大大遊遊戲戲主主機機廠廠商商陸陸續續發發表新遊戲主機之後，正式宣告電玩業進入戰國時代。表新遊戲主機之後，正式宣告電玩業進入戰國時代。v微微軟軟的的Xbox和和任任天天堂堂的的GameCube對對搶搶先先一一步步登登場場的的Sony PS2帶帶來來嚴嚴重重威威脅脅，三三大大廠廠商商都都絞絞盡盡腦腦汁汁，希希望望贏贏得得全全球球專專業業媒媒體體和和玩玩家家的的好好評評，從從所所公公佈佈的的規規格格看看來來，不不難難發發現現電電玩玩主主機機的的趨

35、趨勢勢傾傾向向整整合合各各種種家家庭庭娛娛樂樂功功能能，包包括括網網路路連連線線、MP3下載、下載、DVD播放等，更成為家庭播放等，更成為家庭娛娛樂的資訊處理中心。樂的資訊處理中心。 v三大遊戲主機廠商陸續於三大遊戲主機廠商陸續於2006年推出新主機年推出新主機:Microsoft XBOX 360Sony PS3Nintendo WiiP-45/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 娛樂藍色家電資料來源: http:/n n PlayStation2 PlayStation2的機板與外觀的機板與外觀P-46/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 娛樂藍色家電資料來源:

36、 http:/www.msi-.tw/ABOUT_PS2.aspn n PS2 PS2主機規格主機規格 名稱 PlayStation2 (正式名稱)操緃器類比震動搖桿Dual Shock 2x 2記憶裝置8MB記憶卡 x 2主機尺寸301mm (長) X 178mm (寬) X 78mm (高)主機重量2.1公斤對應媒體PS遊戲光碟、PS2專用CD-ROM、DVD、音樂CD、DVD影片擴充槽USB X 2；第三代PCMCIA X 1主機附件PlayStation2 Demo光碟、AV視訊線、AC電源線CPU128 Bit Emotion Engine，速度 294.912 MHz繪圖處理器Gr

37、aphics Synthesizer，速度 147.456MHz主記憶體Direct RDRAM，32MB繪圖記憶體Embedded Cache VRAM，4MB音效處理器SPU2，48聲道數位音源音效記憶體2MBI/O處理器PlayStation CPU，速度 33.8688MHzI/O處理記憶體2MBDVD DriverCD-ROM 24倍速；DVD 4倍速P-47/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 通訊藍色家電v以以往往的的通通訊訊功功能能都都是是由由中中華華電電信信之之類類的的公公司司，利利用用專專用用的的電電信信設設備備與與線線路路，建建立立起起密密密密麻麻麻麻的的通

38、通訊訊網網路路，人人們們要要彼彼此通信的時候，再拿起電話撥電話號碼，進行交談。此通信的時候，再拿起電話撥電話號碼，進行交談。v隨隨著著Internet的的廣廣佈佈，使使得得生生活活在在這這個個世世代代的的人人們們又又多多了了一一項項通通訊訊的的管管道道，例例如如:透透過過電電子子郵郵件件、即即時時通通訊訊、視視訊訊會會議議、或或是是網網路路電電話話等等，除除了了多多一一項項通通訊訊的的管管道道之之外外，事事實實上也改變了許多人的溝通方式。上也改變了許多人的溝通方式。vVoice over IP服服務務(VoIP):透透過過網網路路電電話話與與其其他他人人進進行行語語音音交談的一種新興技術。交談

39、的一種新興技術。vVoIP即即網網路路電電話話，主主要要操操作作方方式式是是發發送送端端將將聲聲音音的的類類比比信信號號經經A/D轉轉換換成成數數位位化化資資料料後後，再再將將資資料料經經編編碼碼器器編編碼碼、壓壓縮縮與與根根據據相相關關協協議議進進行行資資料料封封包包化化成成IP封封包包的的形形式式，以以傳傳輸於輸於Internet上之點對點上之點對點(End-to-End)的即時通訊功能。的即時通訊功能。P-48/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 通訊藍色家電n n群加群加 SKY-181 SKY-181 超迷你超迷你USB 2.0USB 2.0網路電話網路電話 頻率範圍7

40、020000Hz工作電壓4.75V5.25V工作電流一般50mA 電腦待機15mA 響鈴100mA輸出音壓85dB最大輸出功率96mW線長1.8米重量50克尺寸42x110x15cm系統需求Windows XP或2000作業系統, 400MHz以上CPU, 128MB以上記憶體, 100MB硬碟空間, 網路環境:ADSL或Cable Modem P-49/861.5 1.5 藍色家電的分類與設計 - - 家庭自動化產品v家家電電產產品品具具有有連連接接網網路路的的功功能能之之後後，可可以以做做的的事事情情就就超超越越了了傳傳統統的的想想像像，但但是是如如果果還還加加上上自自動動化化的的功功能能

41、，將將會會打打破破原本人們對家電的認識。原本人們對家電的認識。v利利用用資資訊訊工工業業技技術術實實現現黑黑白白藍藍家家電電之之間間互互聯聯和和相相互互控控制制，從從而而大大幅幅提提升升現現有有家家電電的的功功能能範範圍圍。例例如如：包包括括家家庭庭安安全全防護系統、電器自動化日常起居控制等。防護系統、電器自動化日常起居控制等。 網路微波爐 網路冰箱 網路冷氣機 P-50/86課程綱要 1.1 嵌入式系統概說1.2 嵌入式運算1.3 分散式嵌入式系統1.4 資訊家電的介紹1.5 藍色家電的分類與設計1.6 數位家庭的標準與願景1.7 結論P-51/86v所所謂謂 ”數數位位家家庭庭” ，就就是

42、是家家電電產產品品數數位位化化以以及及透透過過網網路路傳傳輸輸將將 家家 庭庭 中中 所所 有有 數數 位位 化化 電電 子子 產產 品品 整整 合合 的的 概概 念念 (Digital Convergence for the Digital Home)，強強調調的的概概念念在在於於無無論論在在任任何何地地方方(Any Place)均均可可隨隨時時(Any Time)透透過過任任何何一一種種 數數 位位 化化 產產 品品 (Any Device)享享 受受 數數 位位 化化 的的 內內 容容 (Any Content)。v最最近近幾幾年年之之內內，許許多多的的消消費費性性電電子子產產品品的的出

43、出現現，包包括括了了各各式式各各樣樣可可移移動動或或是是不不可可移移動動的的裝裝置置，提提供供消消費費者者很很容容易易地地擷擷取取、觀觀看看與與管管理理大大量量的的數數位位內內容容資資料料，並並且且進進一一步步的的讓讓這些這些內內容從桌上型電腦移至家中的任一個地方。容從桌上型電腦移至家中的任一個地方。1.6 1.6 數位家庭的標準與願景P-52/86v未未來來數數位位家家庭庭中中主主要要產產品品應應囊囊括括下下列列六六大大項項產產品品並並加加以以整整合合，其其中中包包括括顯顯示示器器產產品品、網網路路傳傳輸輸、多多媒媒體體應應用用、PC/NB、手持式、手持式產產品及儲存類品及儲存類產產品。品。

44、 v多媒體技術的進步與多媒體技術的進步與IP網路的發達的幾個重要的成熟環境網路的發達的幾個重要的成熟環境:數數位位裝裝置置熱熱賣賣：包包括括了了音音樂樂播播放放機機、數數位位相相機機、數數位位攝攝影影機機、DVD播放機、多媒體行動電話以及播放機、多媒體行動電話以及DVR/PVR等等。等等。寬頻到府寬頻到府：例如：例如DSL與與Cable。家家用用網網路路建建設設：包包括括有有線線或或是是無無線線的的上上網網裝裝置置、點點對對點點連連線線等網路建設。等網路建設。1.6 1.6 數位家庭的標準與願景DVRDigital Video RecorderPVRPersonal Video Recorde

45、rP-53/86v數數位位家家庭庭工工作作小小組組（Digital Home Working Group）要要讓讓不不同同的的家家電電之之間間能能夠夠彼彼此此認認識識與與合合作作，需需要要一一個個標標準準來來統統合，整合三種不同的裝置：合，整合三種不同的裝置：個人電腦的網際網路世界，包含了個人電腦與相關週邊通訊。個人電腦的網際網路世界，包含了個人電腦與相關週邊通訊。透透過過廣廣播播方方式式來來提提供供服服務務的的裝裝置置，例例如如機機頂頂盒盒（Set-Top Box；STB）以及傳統的消費性電子）以及傳統的消費性電子產產品。品。行行動動裝裝置置，包包含含了了多多媒媒體體行行動動電電話話、個個人

46、人數數位位助助理理、筆筆記記型型電電腦腦和和其其他他小小型型裝裝置置，提提供供可可以以隨隨時時帶帶著著走走的的服服務務，並並且且可可以走出以走出戶戶外。外。1.6 1.6 數位家庭的標準與願景n n 標準統合的需求標準統合的需求P-54/861.6 1.6 數位家庭的標準與願景資料來源：http:/www.dhwg.orgn n 數位家庭工作小組數位家庭工作小組P-55/861.6 1.6 數位家庭的標準與願景v數位家庭伺服器（數位家庭伺服器（Digital Home Server；DHS）裝置）裝置提提供供媒媒體體擷擷取取、錄錄影影、儲儲存存與與來來源源等等能能力力，依依據據數數位位家家庭庭

47、互互操操性性模模型型來來設設計計，也也同同時時包包含含了了內內容容保保護護功功能能。DHS也也通通常常都都具具有有DHR的的功功能能，像像是是智智慧慧型型操操作作與與管管理理、豐豐富富的的使使用用者者介面以及媒體管理、集合與發佈功能。介面以及媒體管理、集合與發佈功能。這這些些裝裝置置包包含含了了：機機頂頂盒盒、個個人人影影像像錄錄影影（Personal Video Recorder；PVR）、個個人人電電腦腦、擁擁有有硬硬碟碟裝裝置置的的音音響響與與家家庭庭劇劇院院，像像是是音音樂樂伺伺服服器器、廣廣播播調調整整器器（Broadcast Tuner）、影影像像與與照照片片捕捕捉捉裝裝置置，像像

48、是是照照相相機機或或是是錄錄影影機機、多多媒媒體體行行動動電話。電話。v 數位家庭展示器（數位家庭展示器（Digital Home Render；DHR）裝置）裝置提提供供播播放放與與顯顯示示能能力力，這這些些裝裝置置包包括括了了：電電視視監監視視器器、音音響響與與家家庭庭劇劇院院、印印表表機機、PDA、多多媒媒體體行行動動電電話話、無無線線監監視視器器、遊戲機。遊戲機。n n 數位家庭產品的分類數位家庭產品的分類P-56/861.6 1.6 數位家庭的標準與願景v在數位家庭裡裝置之間的透通性連接在數位家庭裡裝置之間的透通性連接。 v裝置的發現、組態與控制的統一框架裝置的發現、組態與控制的統一

49、框架。 v互操性的媒體格式與串流協定互操性的媒體格式與串流協定。 v互操性媒體管理與控制框架互操性媒體管理與控制框架。 v符合服務品質機制符合服務品質機制。 v符合驗證與授權能力符合驗證與授權能力。 v數位版權管理與數位版權管理與內內容保護容保護。 n n 互操性框架互操性框架P-57/861.6 1.6 數位家庭的標準與願景vIA在在早早期期為為Internet/Information Appliance的的簡簡稱稱，後後來來因因整整合合了了其其他他的的功功能能（Integrated），從從簡簡單單的的資資訊訊擷擷取取設設備備，演演變變為為資資訊訊與與家家電電的的整整合合，並並以以消消費費性

50、性產產品品導導向向為為主，中文則叫做主，中文則叫做資訊家電資訊家電。v資資訊訊家家電電可可以以作作為為獲獲取取資資訊訊的的終終端端，又又可可以以實實現現家家用用電電腦腦在在教教育育、娛娛樂樂、家家政政處處理理等等方方面面的的功功能能，同同時時採採用用嵌嵌入入式式作作業業系系統統降降低低了了應應用用的的技技術術要要求求，具具有有家家電電產產品品簡簡單單易易用用、無需維護、價格便宜等特點。無需維護、價格便宜等特點。P-58/861.6 1.6 數位家庭的標準與願景v從從很很早早之之前前就就提提出出的的數數位位家家庭庭願願景景，雖雖然然一一直直還還未未實實現現，但整個但整個產產業卻樂觀看待。業卻樂觀

51、看待。v電電子子產產品品數數位位化化、內內容容數數位位化化以以及及家家庭庭網網路路興興起起，這這三三項項基本要素的成熟，有助於成功推動數位家庭願景的實現。基本要素的成熟，有助於成功推動數位家庭願景的實現。v整整個個IA產產業業的的發發展展，對對原原本本資資訊訊產產業業而而言言，是是一一種種加加乘乘的的效效果果，因因為為IA的的概概念念滲滲入入到到各各個個應應用用領領域域內內，讓讓原原本本單單純純的的應應用用有有了了可可以以結結合合發發揮揮的的空空間間，而而創創造造出出無無限限揮揮灑灑與與獲獲利的來源。利的來源。P-59/861.6 1.6 數位家庭的標準與願景v要開要開啟啟數位家庭的商機，必須

52、達到三個基本條件：數位家庭的商機，必須達到三個基本條件： 1.簡單好用、隨插即用。簡單好用、隨插即用。 2.具連接性，能分享具連接性，能分享內內容。容。 3.必須提供使用者用過的美好經驗。必須提供使用者用過的美好經驗。 能能在在家家中中欣欣賞賞到到最最棒棒的的內內容容，並並同同時時將將此此內內容容分分享享到到家家中中的的各各種種裝置，要達到這個目標，互通性是一大重點。裝置，要達到這個目標，互通性是一大重點。vIA產產業業發發展展的的根根基基，必必須須構構築築一一個個數數位位寬寬頻頻網網路路基基礎礎、安安全的交易環境與訂定相關標準。全的交易環境與訂定相關標準。v將將產產品品與與服服務務結結合合，

53、與與產產業業上上、中中、下下游游間間的的有有效效分分工工，並建立一種長期獲利的模式與全年無休的消費環境。並建立一種長期獲利的模式與全年無休的消費環境。P-60/861.6 1.6 數位家庭的標準與願景v終終端端設設備備的的人人機機界界面面或或設設備備彼彼此此間間及及設設備備與與基基礎礎建建設設間間的的友善之互動機制與功能，亦是成功的重要關鍵。友善之互動機制與功能，亦是成功的重要關鍵。v產產業業領領域域橫橫跨跨資資訊訊、行行動動通通訊訊、消消費費性性電電子子產產品品及及上上游游半半導導體體元元件件與與軟軟體體業業者者，原原始始成成立立會會員員包包括括:Intel、SONY、HPQ、IBM、Sha

54、rp、Nokia、Microsoft、NEC、Philips、Panasonic、Fujitsu、Samsung、聯聯想想電電腦腦、Kenwood、STMicro及及Thomson等等17家家全全球球領領導導廠廠商商，2003年年6月月在在美美國國組組建建了了數數位位家家庭庭工工作作聯聯盟盟(Digital Home Working Group；DHWG)。v截截至至目目前前已已有有超超過過全全球球主主要要75家家廠廠商商加加入入此此一一組組織織，國國內內包包括括宏宏碁碁、明明電電、友友訊訊、台台達達電電(達達創創)及及仁仁寶寶等等14家家廠廠商商已加入此一組織。已加入此一組織。 P-61/8

55、61.6 1.6 數位家庭的標準與願景vDHWG目目標標在在達達到到於於現現階階段段消消費費者者期期望望PC/CE產產品品的的整整合合，並並解解決決目目前前各各種種PC及及家家電電產產品品衝衝突突的的標標準準及及媒媒體體規規格格，進進而而使使消消費費者者的的需需求求Any Time、Any Place、Any Device、Any Content獲得滿足。獲得滿足。 vDHWG將將著著重重推推進進已已有有的的技技術術，試試圖圖建建立立開開放放式式的的標標準準，做做為為推推動動數數位位消消費費電電子子產產品品、設設備備相相容容性性的的依依據據，並並讓讓各形式的各形式的內內容互通。容互通。v透透過

56、過網網路路（包包括括家家庭庭網網路路）在在所所有有3C終終端端產產品品電電腦腦（Computer）、通通訊訊（Communication）、消消費費性性電電子子（Consumer Electronics）上上互互通通，積積極極合合作作搶搶進進家家庭庭娛娛樂樂市市場場，使使數數位位消消費費電電子子設設備備能能儘儘早早打打開開市市場場，為為此此 DHWG制制 定定 了了 一一 套套 使使 用用 開開 放放 標標 準準 的的 規規 則則 。 P-62/861.6 1.6 數位家庭的標準與願景資料來源：http:/www.dhwg.orgP-63/86課程綱要 1.1 嵌入式系統概說1.2 嵌入式運算

57、1.3 分散式嵌入式系統1.4 資訊家電的介紹1.5 藍色家電的分類與設計1.6 數位家庭的標準與願景1.7 結論P-64/861.7 1.7 結論v因因為為嵌嵌入入式式系系統統快快速速發發展展，使使得得無無所所不不在在運運算算臻臻於於可可能能，當當所所有有裝裝置置都都具具有有運運算算、感感測測與與網網路路能能力力的的時時候候，也也是是建建立出無所不在運算環境的時候。立出無所不在運算環境的時候。vIntel公公司司認認為為家家庭庭將將是是資資訊訊工工業業的的下下一一個個戰戰場場，提提出出了了數數位家庭的願景。位家庭的願景。v許許多多廠廠商商聯聯合合共共組組數數位位家家庭庭工工作作小小組組，希希

58、望望能能夠夠在在建建立立共共同標準的情況下，推廣數位家庭的願景。同標準的情況下，推廣數位家庭的願景。P-65/861. 試簡述何謂嵌入式系統。試簡述何謂嵌入式系統。2. 試比較試比較Windows CE及及Palm作業系統的不同處、優缺點。作業系統的不同處、優缺點。3. 舉個生活中的舉個生活中的產產品為例子，來介紹它為什麼樣的嵌入式系統。品為例子，來介紹它為什麼樣的嵌入式系統。4. 在家庭中的嵌入式在家庭中的嵌入式產產品可分為哪幾大類品可分為哪幾大類?請各舉一例請各舉一例說說明。明。本章習題與討論P-66/86參考文獻v探探矽矽工作室工作室 胡繼陽胡繼陽、李維仁李維仁、柯力群柯力群、張志龍張志龍，嵌入式系統嵌入式系統導論導論 3e。 vWayne Wolf原著原著、蕭榮修編譯蕭榮修編譯，嵌入式計算系統設計原理嵌入式計算系統設計原理以電腦為組件。以電腦為組件。