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嵌入式产品设计

嵌入式产品设计

嵌入式产品设计范文第1篇

关键词:嵌入式;调研;岗位;人才

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)09-2121-03

An Investigation and Analysis of the Posts (Group) for Embedded Applications and Technical

LI Pan,LI Rong-hui

(Jiyuan Vocational and Technical College, Jiyuan 459000, China)

Abstract: The rapid development of embedded technology to promote the demand for skilled personnel in the embedded industry, after in-depth research and analysis in the embedded industry, we believe that the vocational students have a broad jobs in the field of embedded, they can sell the products、support the work of design and testing,and so forth.

Key words:embedded;research;jobs;talent

嵌入式技术成为当前微电子技术与计算机技术中的一个重要分支。单片机的出现标志着嵌入式系统开始独立发展。20世纪70年代,嵌入式微机系统在控制方面的应用开始。20世纪80年代,嵌入式操作系统的出现,使得开发周期缩短,成本降低,效率提高促使嵌入式系统有了更为广阔的应用空间。20世纪90年代,实时多任务操作系统的出现,实时内核逐步发展为实时多任务操作系统,并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。嵌入式系统与技术是一个分散的工业,她充满竞争、机遇、创新和挑战。[1]

1嵌入式应用相关企业调研情况

1.1调研单位

深圳市旋极历通科技有限公司、北京博创科技、盛博科技嵌入式计算机有限公司等多家大、中、小型嵌入式相关企业。

1.2调研方式

面谈、电话沟通、网络通信等多种方式。

1.3调研内容

嵌入式应用相关企业的岗位设置、工作任务和开发流程情况。

1.4调研结论

通过调研,得知各企业虽然规模大小不同、产品类型不同,研发结构不同,岗位设置不同,但研发工程师和测试工程师必不可少。

一个嵌入式系统的开发过程主要包括需求分析方案设计项目计划原理图设计PCB设计程序设计整体联调单元测试系统测试小批量试产资料受控项目评审项目总结等相关过程。大、中型嵌入式应用企业的岗位任务划分比较细致,研发工程师包括软件研发工程师和硬件研发工程师。软件工程师主要负责按照项目计划进行嵌入式软件模块化设计,使用编程语言在系统平台上进行应用开发,编写完整、规范的软件设计文档;硬件工程师主要负责外壳的设计、电路原理图设计、PCB设计、底层驱动开发等;测试工程师的任务包括功能测试、环境试验、EMC测试、兼容性测试等。

2嵌入式应用相关岗位(群)设置情况

2.1基于生产过程的岗位(群)分析

根据嵌入式产品生产流程分析所需典型工作岗位,如图1所示。

图1嵌入式产品生产典型工作岗位示意图

2.2高职类嵌入式应用开发岗位

高职教育的特点是突出学生的实践能力和专门技能的教育训练。高职教育主要是为当前社会所急需的领域培养专门人才,也就是要培养实用型、技能型人才。这也就确定了高职学生毕业后工作岗位将主要定位在嵌入式技术的应用层。[2]

嵌入式系统生产开发过程中,适合高职生的典型工作岗位如表1所示。

表1高职生典型工作岗位

2.3典型岗位描述

下面以嵌入式系统生产开发过程中嵌入式产品销售工程师与技术支持工程师岗位为例,描述适合高职生的典型工作岗位能力需求分析,如表2、表3所示。

表2嵌入式产品销售工程师岗位分析表

表3嵌入式技术支持工程师岗位分析表

高等学校应该积极探索嵌入式应用方向的教学工作,开发适应市场、适合学生的嵌入式技术课程,为学生在嵌入式应用领域就业打下基础。尤其是高职院校更应该抢占就业市场,培养更多的技术型人才,以便满足嵌入式领域对大量技术性人才的需求。由以上分析可知,高职学生可以胜任嵌入式产业中的产品销售、技术支持、软硬件辅助设计与测试、系统功能测试和电路原理图PCB辅助设计等工作岗位,高职学在嵌入式领域有广阔的就业岗位。[3]

参考文献:

[1]丁辉,姚庆文.高职开设嵌入式应用技术专业的思考[J].河北软件职业技术学院学报,2009(2).

嵌入式产品设计范文第2篇

嵌入式系统应用:工程师的世界

这次调查通过电子产品世界网站(省略)和“嵌入式技术和应用论坛上海和深圳站”两种方式发放调查问卷,在2008年8月22日~10月31日期间,我们总共收集了627份有效回函。从整体看,开发、设计工程师和项目经理占88%,他们是本刊的主流读者,也是嵌入式系统应用的主力军。从地域分布看,以北京(35%)、上海(26%)、深圳(33%)为中心的三大电子设计地域基本保持平衡,以成都为中心的西南地域(6%)正在崛起,成为电子设计和嵌入式应用的新热点。

MCU和MPU:ARM领先、FPGA崛起、百花齐放

在以微控制器(MCU)和微处理器(MPU)为核心的嵌入式系统中,ARMSoC的各种MCU/MPU占了半壁江山(图1)。ARM在嵌入式系统市场的领先地位,还可用从开发工具的调查结果上得到印证,图4显示ARM和Keil(ARM的子公司)的市场份额加起来有77%,比其他工具使用率要高得多。

值得注意的是,在处理器架构选择的调查中发现,基于CPU核的FPGA嵌入式应用大大增加,达到13%,这也说明,由于嵌入式系统应用的复杂性、安全性正在增加,产品的更新和设计周期缩短等要求,使得FPGA的优势得以体现,应用领域越来越宽广(见图1)。

具体MCU/MPU芯片厂家产品调查结果呈现百花齐放的态势,图2超过100个读者投票的处理器(第一梯队)只有Atmel8051、TI 320DSP和SAMSUNG(三星)ARM,超过80个投票的第二梯队有TI 430,Microchip 8bitPIC和NXPLPCARM。虽然已经剔除了22种投票数少于20个的MCU/MPU种类,但是余下的18个种类的确难分胜负。这也再次验证了嵌入式系统多样性的现状没有改变,即使ARM SoC已经统治了主流的32bitMCU市场,但是分到8家ARM授权半导体公司后,结果是在被分化,除了三星外,其他厂家并无特殊表现,这个现象值得深思。比较2007年的数据,前6名的名单中,Intel X86落榜,NXP LPCARM进入,三星的名次从2007年第6上升到2008年第2名(见图2)。

开发工具和操作系统的选择:注重价格和大众化

关于嵌入式开发工具、操作系统、语言和测试工具,调查结果显示工程师对于开发软件和工具的了解和使用已趋成熟,开源的嵌入式Linux、gC/OS-II和微软WinCE三种嵌入式操作系统占了近90%的市场份额,其中Linux仍然位居榜首。gC/OS-II紧跟其后,这表示了中国市场对于开源软件的认可和对于价格敏感,gC/OS-II和WinCE因为使用简单和大众熟悉受到特别青睐,而价格昂贵的商用RTOS产品VxWork、QNX则得票较少(见图3)。在开发工具方面,ARM公司(含其子公司Keil)占了77%的市场份额,独立工具厂商IAR保住了10%的份额,飞思卡尔的CodeWarror只有6%的市场,这和该公司在MCU/MPU市场份额基本匹配,7%其他选择主要来自日系MCU厂家,他们的用户多数是使用自己的开发工具(见图4)。

C语言的使用率继续增加,较2007年的60%,2008年达到了70%,汇编语言则从31%下降到18%。见图5。

泰克和安捷伦两大巨头依然把持着传统测试工具的市场,值得注意的是NI在经过大力宣传后,正在树立在嵌入式系统的影响和地位,此次调查获得了10%的投票,也说明了面向模型的设计方法和工具在嵌入式系统中正在得到广泛的关注(见图6)。

选择半导体厂家:习惯第一,服务至上

读者选择半导体公司的时候,近半数人选择是:过去曾经使用过这家公司的产品。这样的结果说明嵌入式系统的产品研发和生命周期比较长,设计者在考虑新的设计时要更多地考虑过去的经验、产品的更新换代和配套研发费用支出。使用过去已经使用过的芯片和工具有助于帮助企业降低风险、缩短研发时间和降低额外的工具支出。这个现象也让我们联想起许多半导体公司近年来纷纷推出32-16-8bit兼容的MCU产品,意在希望用户在升级32bit MCU的时候,外设和寄存器尽量和以前8-16 bit保持兼容。另外非常值得注意的是读者技术服务的要求(总体回复是25%),在上海和深圳论坛的问卷反馈中,这个选择基本和“过去使用过这家公司的产品”反馈保持接近。这说明了虽然产品和价格是决定性因素,但是辅助于更加周到的技术服务,设计方案等软因素也能够打动设计人员的心(见图7)。

金融海啸:催生电子创新

美国金融海啸造成的实体经济形势恶化已经影响到包括中国在内的全球地域,电子和信息产业也难独善其身,电子和信息产业历来有在竞争中生存和创新的基因,谁将在严寒中生存下来,谁将创新出新的技术和产品,谁一定会在春暖花开时收获丰硕果实。但现实毕竟是残酷的,如何在金融海啸中把握电子创新的要点,克服困难,设计和生产出有竞争性的电子产品是大家特别关心的题目,嵌入式系统是电子产品的灵魂也是电子创新的引擎。2008年嵌入式应用调查中,本刊增加了两个全新的项目:“未来嵌入式应用的难度”和“您认为电子产品创新的方法”。

差异化产品设计的读者选择获得接近5成的投票,反映出目前电子产品同质化现象非常严重,寻求蓝海是电子设计和嵌入式应用创新的出路。除了降低成本增加功能外,采用先进的半导体器件、嵌入式软件、设计工具和生产方式进行创新的观点也得到了许多读者的认可。产品外观和uI(人机界面)的重要性在本次调查没有特殊的表现(3%),略和业界的普遍观点有点出入,本刊明年将继续关注(见图8)。

嵌入式产品设计范文第3篇

关键词:嵌入式系统,平台化开发,嵌入式操作系统

在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC(Post-PC)时代,随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广,嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。

1.嵌入式系统、设计方法和开发平台化的迫切要求

1.1嵌入式系统及其特性

嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统 [1] 。它一般由嵌入式CPU、硬件设备、嵌入式操作系统及应用程序等4个部分组成,用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能,该系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术结合后应用到各个具体行业的产物,IP级、芯片级、和模块级是嵌入式系统的三种主要的体系结构形式,其中,模块级的形式就是把已成熟的X86处理器构成的计算机系统模块嵌入到应用系统中,充分利用目前常用的PC架构的通用性和便利性。

嵌入式系统通常具有如下五种特性:通常是面向特定应用的,完成单一或一组紧密相关的特定功能;具有高性能和实时的要求;系统作为设备的一部分,其运行一般不需要人工干预;系统的电源要求具有较高的可靠性和安全性;处理器的选择是嵌入式系统设计的关键一步;

1.2嵌入式系统设计方法

各种硬件平台性能的提高、EDA综合开发工具的长足发展以及软件技术特别是嵌入式实时操作系统EOS的推出,为开发复杂嵌入式系统应用软件提供了底层支持和高效率开发平台,嵌入式系统设计方法可以划分为三个不同的层次:以PCB、CAD和ICE为主要工具的设计方法;以EDA工具软件和RTOS为开发平台的设计方法;以IP内核库为设计基础,用软硬件协统设计技术的设计方法。三个层次的设计方法各有其应用范围,并不会简单地用后者取代前者,相当长的一段时间内,多采用前两个层次的设计方法。

1.3嵌入式系统开发平台化的迫切要求

“后PC时代是嵌入式系统时代”嵌入式系统应用领域的广度和深度目前都呈爆炸式增长。传统单片机系统下的小作坊开发模式面面俱到、开发周期长、门槛高、项目对个别技术人员的依赖很大,而且很难保证程序质量,因此已经不能满足现今嵌入式世界的需求。

在现代社会化大生产方式下,平台化方式是现代电子产品进行产品开发唯一的正确模式,嵌入式系统设计模式应该从计算机软件工程设计模式中吸取有用元素,构建有自己特色的嵌入式开发系统平台,在进行嵌入式系统开发时,只有应用平台化思想开发模式,才能以最小的代价最大程度的满足应用的需求。

2.嵌入式系统的开发及其平台化

2.1嵌入式系统平台化开发模式

平台模式不是新概念,很多嵌入式产品开发人员的工作就是应用平台的雏形,但平台化开发模式与传统开发模式还是有所区别的。平台化开发模式下,所有个人的技术贡献完全融化在平台中,企业技术人员必须接受平台培训,并在平台的高起点上起步。这一模式下,技术人员能够迅速成长,通过平台培训快速掌握产品开发技术,平台的知识继承减少了企业对个别员工的依附性。

2.2嵌入式系统开发的技术要点

嵌入式系统开发平台化包括硬件开发平台化和软件开发平台化两个方面。从硬件方面说,平台化要求电路的设计尽量做到“模块化”,“拼图化”。。首先最大程度从半导体厂家索取芯片相关资料,减少产品设计中单片机资源应用的盲目性。其次,针对不同的应用,规划出优选的硬件结构。最后,产品的硬件主电路应该有良好的通用性和扩展性。。从软件方面说,可以借鉴计算机软件工程里面的一些思想和方法,具体实现上,在系统级上引入操作系统平台,借助于操作系统平台多任务编程思想来简化事务处理模式,缩短开发周期。在代码级建立独立于具体产品的函数库和驱动接口平台。

2.3嵌入式操作系统是实现平台化最有力的工具

以开发工具和技术咨询为基础,然后掌握处理器结构及其应用是进行嵌入式开发的正常程序,优秀的开发工具不仅能够开发出处理器的全部功能,而且其界面是用户友好的,当前,主流嵌入式系统得开发工具平台可以分为四类:实时在线仿真系统ICE(In-Circuit Emulator);语言编译器(Compiler Tools);源程序模拟器(Simulator);嵌入式操作系统(Embedded Operation Systems)。其中,嵌入式操作系统与传统单片机运行模式相比具有显著优点,是目前实现平台化最有力的工具。传统的单片机没有操作系统,因此运行的应用程序只能是单进程。当实际操作需要有多个进程同时运行时,只能采用中断方法或者多个MCU(每个MCU运行一个进程)来完成。前者容易形成中断嵌套而溢出,后者则无疑增加了硬件成本,且MCU之间需要串口通信,实时性得不到保证。嵌入式芯片在程序存储容量上普遍达到了MBYTE级,在速度方面,普遍可以达到20M以上,这使得嵌入式操作系统调度进程的实时性得到了保证。因此之需要有一个精简的、足够小的os内核,就可以把它固化在Flash ROM,在加电引导后控制应用程序的多个任务并行运行。。由于嵌入式操作系统的上述优点,它所起到的作用也是很值得一提的。首先,嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。其次,嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。再次,嵌入式实时操作系统提高了开发效率,缩短了开发周期。当然,应用嵌入式实时操作系统开发也存在一些难点,主要有进程调度、启动加载、任务的划分三个方面。

2.4嵌入式系统的生命周期

与其他任务事物一样,嵌入式系统产品也有其自身的生命周期。首先得到对嵌入式系统的需求,然后才能开发出产品的概念模型,接着进一步进行产品的生产设计、生产以及扩展。影响系统生命周期的主要因素有以下四个,系统成本的获取、系统验证、维护与后勤、升级。

2.5嵌入式系统开发的一般过程和具体步骤

在嵌入式开发过程分为两个主要部分,选择宿主机和目标机以及调试目标机上的应用程序。宿主机执行编译、链接、定址;目标机是运行嵌入式软件的硬件平台。嵌入式调试试用交叉调试器,采用宿主机-目标机的调试方式,包括任务级、源码级和汇编级的调试。

结合相关理论和项目经验,将嵌入式平台化开发一般分为五个步骤:客户需求分析、确定选用的嵌入式处理器和嵌入式操作系统、硬件设计和软件设计、测试、文档整理。

客户需求分析

嵌入式系统的客户需求一般都明确清晰,但应考虑客户潜在的后续应用,在设计系统硬件时尽可能留出余量。

确定选用的嵌入式处理器和嵌入式操作系统

首先要确定所选作为整个系统硬件部分核心的嵌入式芯片类型,这一部直接决定了是否选择以及选择何种嵌入式操作系统。选择嵌入式处理器的基本原则是要满足具体功能性和非功能性指标需求的、市场应用反应良好的、硬件配置最少,另外,开发人员对此系列处理器的熟悉程度和它对嵌入式操作系统的支持程度也应属于考虑因素。其次,根据应用需要和已经选择的嵌入式处理器来决定是否选择以及选择何种嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的性能评价指标、能支持何种处理器硬件平台和何种API以及是否支持该应用的服务等十考虑的重点方面。

硬件设计和软件设计

两者的关系串行或者并行均可,即可以先设计和调试硬件部分,再设计和调试软件部分,也可以同时进行硬件和软件的设计调试工作。常见的开发模式有串行的瀑布模式开发过程,属于并行模式的V模式开发过程和在此基础上进行改进的机遇硬件抽象层和操作系统移植层的系统设计三种。

无论串行还是并行,每一种方法都有各自的优点和缺点,要根据实际项目的需要选择系统设计模式。

测试

该步骤包括对硬件测试、软件测试、以及软硬件的综合测试,硬件测试多借助示波器、万能表、逻辑分析仪等工具,电磁兼容测试仪是新兴的测试工具。是软件测试过程的四个分步骤是单元测试、集成测试、确认测试、系统测试。软硬件联合测试一般非常重视实际的运行检验尤其是进行各种意外情况的检验以测试系统的健壮性。

文档整理

平台的技术文档必须有全面注释,技术交流内容必须以文字说明,全面注释应以无障碍移植为考核标准。文档整理主要包括文件命名管理、文件版本管理、文件色彩管理以及文件成果登记四个方面。

1 吴百锋, 彭澄廉, 孙晓光. 一种基于监测的嵌入式系统设计技术[J]. 计算机学报, 2003, 26(12): 1728-1733.

2.许海燕,付炎.嵌入式系统技术与应用[M].北京:机械工业出版社.2002

嵌入式产品设计范文第4篇

目前我国嵌入式软件产业庞大、杂乱,产业结构不合理,产业布局不完善,存在缺失和薄弱环节;研发投入不足,缺乏专业人才,创新能力不足。我国嵌入式软件发展还需要政策“拐杖”,其中如何合理核算嵌入式软件销售收入是各方关注的焦点。

一. 现行嵌入式软件销售收入核算方法

1.2004年原信息产业部经济体制改革与经济运司在《电子信息产业制造业统计报表制度(2004—2005)》中规定的计算方法

①计算公式

单个产品中嵌入式软件销售收入=某产品平均出厂价—某产品平均硬件制造成本×系数1.1

产品出厂价和硬件制造成本数据可以从本企业财务收入和生产成本明细账中查取,制造成本包括原料成本、物料成本、直接工资、奖金和折旧等费用。系数1.1表示硬件制造成本的增值率设定为10%。

②嵌入式软件产品的销售收入计算应遵循的原则

A.必须是企业自主研发或者80%以上属于自主研发的嵌入式软件产品,不含直接购置的嵌入式软件产品。一些经过二次开发的嵌入式软件产品,增值部分应达到60%以上。

B.嵌入式软件应在硬件中要起到核心技术的作用,对硬件产品的增值比例应在10%以上。

C.嵌入式软件产品必须有一定的市场规模和技术前瞻性。

2.2006年新修订的计算方法

2006年原信息产业部经济体制改革与经济运行司在召集有关省市及重点企业共同研究讨论的基础上,对嵌入式系统软件产品的目录及计算方法进行了修订,并且该《嵌入式系统软件产品目录及权数》一直沿用至今。

①修订后的计算公式

修订后嵌入式软件计算方法采用的是权数分配法,计算公式为:

嵌入式系统软件收入=某产品销售收入×权数

②修订原则

一是软件附加值高。为进一步推动我国嵌入式软件的快速发展,提高国内自主知识产品,鼓励软件企业做大做强,此次选取嵌入式软件的目录产品其软件附加值必须达到60%以上,直接购置镶嵌在硬件产品中的软件除外。如:通信产品、以太网交换机等产品。

二是自主研发比例高。为提高企业自主研发能力,凡是企业在购置的嵌入式软件基础上经过二次开发的,其开发后的软件增值率超过软件50%以上的产品。如:网络设备、数字视频等产品。

三是市场潜力强。为配合产业结构,提高产业结构升级。一些新型的、市场潜力较强的产品,提前纳入到嵌入式软件产品目录中。如:目前我国数字电视即将广泛开通,市场需求将快速崛起,数字电视、数字机顶盒及有关数字一体机等的市场和技术上都将有较大提高。

③评价

优点:目前工信部统计嵌入式系统软件收入的方法计算简单、方便快捷,符合统计工作的特点。

缺点:首先,现行的嵌入式系统软件产品分类目录覆盖不全面,特别是由于市场需求和技术更新等原因不断涌现的新型嵌入式软件产品难以归类其中;其次,现行的产品权数是几年前确定的,与目前产品发展实际不符,权数设置不够合理;再次,同类产品的权数设置单一,没有考虑同类产品不同型号等情况的差别,亦不能反映同类产品不同软件对产品增值的贡献程度。

二. 本文建议嵌入式软件收入的核算方法

1. 按软硬件研发人员数量比重测算硬件成本利润率

(1)方法介绍

研发人员中软硬件研发人员的比重是分配研发产品增值税的一个适合的指标。具体计算公式如下:

硬件毛利额=总毛利额*(1-自主加工费比重)*硬件研发人员占总研发人员的比重

硬件研发人员占总研发人员的比重=硬件研发人员人数/软硬件研发人员总数

自主加工费比重=自主加工费/总毛利额

(2)优点与不足

①优点:简便易操作;测算结果比较符合企业的实际情况。

②不足:可能出现嵌入式软件公司操纵研发人员数据问题;税务部门需要实地到每个企业核实研发人员的人数和软硬件人员的分配,会增加工作量。

2. 按软硬件研发人员薪酬支出比重测算硬件成本利润率

(1)方法介绍

市场经济下,人力资源是自由流动的要素,人力价格是公平合理的市场选择结果,且其价格薪酬是遵循市场规律的,员工的薪酬与其创造的价值息息相关,创造了多少价值便决定了获得多少薪酬。因此,将硬件研发、软件研发这两方面的职工薪酬支出用来划分硬件和软件的价值(价格),是合理的,也是相对客观科学的。

基于以上的观点,可考虑采用如下计算公式确定软件单价,进而确定软件收入额及退税操作。具体计算公式如下:

某产品嵌入式软件单价=含嵌入软件的产品单价*当年固定的软件价值比例

当年固定的软件价值比例=(上一年度产品收入-上一年度硬件成本)*(1-硬件占比)/上一年度产品收入;

硬件占比=上一年度硬件研发人员薪酬支出/(上一年度软件研发人员薪酬支出+上一年度硬件研发人员薪酬支出)

其中,硬件成本主要为投入的材料、固定资产及无形资产的折旧和摊销、动力和燃料等,但不包括硬件研发人员的薪酬支出。

软件研发人员薪酬支出和硬件人员薪酬支出取上一年度实际发生数,采用一年一定的方式。

(2)优点与不足

①优点:一是征税核算简便、退税过程快捷;二是核算公式可以根据年度动态调整,避免企业税务负担的过高或过低弊端;三是理论基础扎实,符合高科技产品价值决定原理、人力资本价值创造原理和价值相对稳定原理。

②不足:仍然存在一些需要明确的事项,具体包括:一是软、硬件人员如何界定?二是软、硬件研发人员的薪酬支出需要界定(比如包括工资、奖金、社会保险、职工教育经费、福利费等);三是硬件成本的更细致划分。

嵌入式产品设计范文第5篇

关键词 嵌入式 发展 数字

文章编号 1008-5807(2011)03-106-01

20 世纪70 年代初微处理器出现后,计算机发生了历史性的变革。以微处理器为核心的微型计算机凭借其体积小、价格低、可靠性高的优势,迅速走出机房。微型机表现出的智能化特性引起了控制专业人士的关注,他们将微型机嵌入到一个对象体系中,实现了对象体系的智能化控制,此类计算机便失去了原来的形态和通用的功能。为了区别于原有的通用计算机系统,把嵌入到对象系统中,实现对象体系智能化控制的计算机称作嵌入式计算机系统。嵌入的目的是用智能化提升宿主设备的功能。嵌入式位数可多可少,系统可大可小,完全由宿主设备的功能要求来决定。

嵌入式系统(ES)是计算机技术、微电子技术、通信技术、半导体技术、语音图象数据传输技术,甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品。因此往往是技术密集、高度分散、不断创新的知识密集型系统。嵌入式系统不仅和一般的PC 机上的应用系统不同,而且针对不同的具体应用而设计的嵌入式系统之间差别也很大。嵌入式系统一般功能单一、结构简单,且在兼容性方面要求不高,但是在大小、成本方面限制较多。嵌入式计算机基本上不能算是嵌入式系统。它只是计算机的一类,不过是工作条件有所不同而已,因为它还保留了计算机的基本性能。嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化,类似于BIOS 的工作方式。具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点

嵌入式系统具备的特性:通常只执行特定功能,这一点与一般桌上型办公设备或数据系统有很大区别;以微电脑与周边器件构成核心,其规模可在大范围内变化;严格的时序和稳定性要求,这是因为在机器控制的大型系统下,程序运行稍有差错则可能使得整个系统失去控制,甚至酿成灾害;全自动操作循环。

随着计算机技术和产品对其他行业的广泛渗透,通用计算机具有计算机的标准形态,通过装配不同的应用软件,以雷同的面目出现并应用在社会的各个方面,其典型产品为PC;而嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中。嵌入式系统有三大特点:即“嵌入性”、“计算机系统”和 “专用性”。“嵌入性”指该计算机系统被嵌入到对象系统(宿主设备)中运行,它在功能上必须满足于对象系统的要求。“专用性”指嵌入式系统只执行对象系统所要求的专用功能。这种系统在软、硬件方面有灵活的可裁减性,以适合不同对象系统的最小软硬件配置要求。它与通用计算机系统在这点上有明显地区别,它不追求高档配置,仅以满足对象系统的要求为目标。

嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点:嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU,与通用型的最大不同就是嵌入式CPU 大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用CPU 中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,与网络的耦合也越来越紧密。嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存储于磁盘等载体中。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与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。嵌入式系统本身不具备自主开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机。随着现代社会信息化进程的加快,嵌入式系统被广泛地应用于军事、家用、工业、商业、医疗等社会各个方面,表现出很强的投资价值。从国际范围来看,作为数字化电子信息产品核心的嵌入式系统目前其硬件和软件开发工具市场已经突破两千亿美元,嵌入式系统带来的全球工业年产值更是达到了一万亿美元,随着全球经济的持续增长以及信息化的加速发展,嵌入式系统市场必将进一步增长。在我国,据统计,2004 年我国嵌入式软件市场销售额达到了224亿元,比2003 年增长了19%。我国的信息家电年需求量达到几亿台,每一类数字化家电产品都有千万台以上的市场需求量。以数码相机为例,根据预测,在未来几年内,我国数码相机市场将保持50%以上增速。由此可见,我国在未来几年内存在着巨大的嵌入式系统投资机会,对广大科技企业来讲是发展的黄金期。

参考文献:

[1] 胡辉. 单片机应用系统设计与训练.北京: 中国水利水电出版社, 2004, 1-3.