自動化關(guān)鍵技術(shù)調(diào)研分析報告

自動化技術(shù)調(diào)研匯報——嵌入式技術(shù)學(xué)院：信息工程和自動化學(xué)院班級：自動化姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：一、嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)概念嵌入式系統(tǒng)（ES）是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、語音圖象數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，甚至傳感器等優(yōu)異技術(shù)和具體應(yīng)用對象相結(jié)合后更新?lián)Q代產(chǎn)品。所以往往是技術(shù)密集、投資強度大、高度分散、不停創(chuàng)新知識密集型系統(tǒng)。反應(yīng)該代最新技術(shù)優(yōu)異水平。嵌入式系統(tǒng)不僅和通常PC機上應(yīng)用系統(tǒng)不一樣，就是針對不一樣具體應(yīng)用而設(shè)計嵌入式系統(tǒng)之間差異也很大。嵌入式系統(tǒng)通常功效單一、簡單，且在兼容性方面要求不高，不過在大小，成本方面限制較多。嵌入式計算機基礎(chǔ)上不能算是嵌入式系統(tǒng)。它仍然是計算機一類，不過是工作條件有所不一樣而已，因為它還保留了計算機基礎(chǔ)。嵌入式系統(tǒng)介紹嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用舉例家庭中使用嵌入式產(chǎn)品辦公室中嵌入式產(chǎn)品勇氣號手持設(shè)備MP3、GPS手持機、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、個人數(shù)字助理（PersonalDigitalAssistant，PDA）等。勇氣號汽車電子產(chǎn)品中嵌入式產(chǎn)品軍事、航空、航天領(lǐng)域中嵌入式產(chǎn)品其它領(lǐng)域，如工業(yè)控制和儀器儀表、通信、網(wǎng)絡(luò)、移動計算、機器人、智能玩具等。“哥倫比亞”號，整個系統(tǒng)起飛重量達噸，高56米?！案鐐惐葋啞碧?，整個系統(tǒng)起飛重量達噸，高56米。小鷹號小鷹號嵌入式設(shè)備無處不在，但桌面系統(tǒng)還仍然有用嵌入式設(shè)備無處不在，但桌面系統(tǒng)還仍然有用無處不在計算機是計算機和使用者比率達成和超出100:1階段無處不在計算機是計算機和使用者比率達成和超出100:1階段無處不在計算機包含通用計算機和嵌入式計算機系統(tǒng)在100:1百分比中95%以上全部是嵌入式計算機系統(tǒng)，并非通用計算機嵌入式系統(tǒng)定義和組成IEEE:“Deviceusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants”.嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功效、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)組成硬件層中間層軟件層功效層嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式硬件和軟件組成硬件以微處理器為關(guān)鍵集成存放器和系統(tǒng)專用輸入/輸出設(shè)備軟件包含：初始化代碼及驅(qū)動、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等，這些軟件有機地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定一體化軟件。嵌入式系統(tǒng)特點嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)得到多個類型處理器和處理器體系結(jié)構(gòu)支持嵌入式系統(tǒng)通常極其關(guān)注成本嵌入式系統(tǒng)有實時性和可靠性要求嵌入式系統(tǒng)使用操作系統(tǒng)通常是適應(yīng)多個處理器、可剪裁、輕量型、實時可靠、可固化嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門工具和特殊方法三、嵌入式技術(shù)-技術(shù)應(yīng)用嵌入式是一個專用計算機系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存放在ROM中嵌入式處理器控制板。實際上，全部帶有數(shù)字接口設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，全部使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)全部是是由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯。嵌入式技術(shù)多年來得到了飛速發(fā)展，不過嵌入式產(chǎn)業(yè)包含領(lǐng)域很廣泛，相互之間特點也相當(dāng)顯著。比如很多行業(yè)：手機、PDA、車載導(dǎo)航、工控、軍工、多媒體終端、網(wǎng)關(guān)、數(shù)字電視……手機領(lǐng)域以手機為代表移動設(shè)備可謂是多年來發(fā)展最為迅猛嵌入式行業(yè)。甚至針對于手機軟件開發(fā)，還曾經(jīng)衍生出“泛嵌入式開發(fā)”這么新詞匯。首先，手機得到了大規(guī)模普及，其次，手機功效得到了飛速發(fā)展，3、4年前手機功效和價格和現(xiàn)在就不能同日而語。伴隨中國3G時代腳步日益臨近，能夠預(yù)料到手機領(lǐng)域軟硬件全部必將面臨一場更大變革。功耗、功效、帶寬、價格等全部是手機硬件領(lǐng)域熱門詞匯。從軟件技術(shù)角度來看，我認為手機軟件操作系統(tǒng)平臺會趨于標準化和統(tǒng)一化。手機應(yīng)用會愈加豐富，除了最基礎(chǔ)通話功效外，逐步會包含現(xiàn)在PDA、數(shù)碼相機、游戲機等功效，愈加趨向于成為個人手持終端。汽車電子領(lǐng)域伴隨汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，汽車電子多年來也有了較快發(fā)展。不過不得不認可，現(xiàn)在中國嵌入式車載領(lǐng)域發(fā)展和國際相比差距還是比較大。電子導(dǎo)航系統(tǒng)在汽車電子中占據(jù)比重比較大，現(xiàn)在導(dǎo)航系統(tǒng)在國外已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用。在中國多年來也已經(jīng)開始起步，能夠預(yù)料未來幾年內(nèi)會有比較快速發(fā)展。汽車電子領(lǐng)域另外一個發(fā)展趨勢是和汽車本身機械結(jié)合，從而能夠?qū)崿F(xiàn)故障診療定位等功效。消費類電子產(chǎn)品消費類電子產(chǎn)品銷量早就超出了PC若干倍。而且還在以每十二個月10%左右速度增加。消費類電子產(chǎn)品關(guān)鍵包含便攜音頻視頻播放器、數(shù)碼相機、掌上游戲機等?，F(xiàn)在，消費類電子產(chǎn)品已形成一定規(guī)模，而且已經(jīng)相對成熟。對于消費類電子產(chǎn)品，真正表現(xiàn)嵌入式特點是在系統(tǒng)設(shè)計上常常要考慮性價比折衷，怎樣設(shè)計出讓消費者認為劃算產(chǎn)品是比較關(guān)鍵。軍工航天對于大多數(shù)開發(fā)者和用戶而言，這可能全部是比較神秘一個領(lǐng)域。確實，大多數(shù)人一生全部沒有機會給F117戰(zhàn)機編寫控制程序。確實，軍工和航天領(lǐng)域是不為大眾所知領(lǐng)域，在這個領(lǐng)域里面，不管是硬件還是操作系統(tǒng)、編譯器，通常并不是市場上能夠見到通用設(shè)備，它們大多數(shù)全部是專用。不過并不代表這個領(lǐng)域落后，很多最優(yōu)異技術(shù)最前沿結(jié)果，往往全部會用在這個領(lǐng)域。

四、嵌入式技術(shù)-嵌入式發(fā)展前景嵌入式控制器應(yīng)用幾乎無處不在:移動電話、家用電器、汽車……無不有它蹤影。嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功效強、靈活方便等很多優(yōu)點,其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防、科研和日常生活等各個領(lǐng)域,對各行各業(yè)技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動化化進程、提升生產(chǎn)率等方面起到了極其關(guān)鍵推進作用。嵌入式計算機在應(yīng)用數(shù)量上遠遠超出了多種通用計算機,一臺通用計算機外部設(shè)備中就包含了5-10個嵌入式微處理器。在制造工業(yè)、過程控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計算機應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是專用計算機工業(yè),其目標就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用;通用計算機發(fā)展變?yōu)楣πщ娔X,普遍進入社會,嵌入式計算機發(fā)展目標是專用電腦,實現(xiàn)“普遍化計算”,所以能夠稱嵌入式智能芯片是組成未來世界“數(shù)字基因”。正如中國資深嵌入式系統(tǒng)教授—沈緒榜院士預(yù)言,“未來十年將會產(chǎn)生頭大小、含有超出一億次運算能力嵌入式智能芯片”,將為我們提供無限發(fā)明空間。總而言之“嵌入式微控制器或說單片機好象是一個黑洞,會把當(dāng)今很多技術(shù)和結(jié)果吸引進來。中國應(yīng)該注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)”。嵌入式應(yīng)用行業(yè)舉例1.機器人伴隨嵌入式系統(tǒng)和機器人技術(shù)普及和發(fā)展，機器人本體功效越來越趨于模塊化、智能化、微型化。同時，機器人價格也在大幅度下降，使其在軍事、工業(yè)、家庭和醫(yī)療等領(lǐng)域取得更廣泛應(yīng)用。比如，中國最近開發(fā)了一個“醫(yī)療服務(wù)機器人”，其關(guān)鍵部件關(guān)鍵由CPLD和多個EMCU組成。它可將大腦脫離機器人本體并置于母環(huán)境中，采取無線通信和本體進行交互；而服務(wù)機器人本體中小腦具體實現(xiàn)接收機器人大腦發(fā)出多種命令，控制機器人各個實施和感知機構(gòu)，進而實現(xiàn)機器人本體各個功效模塊之間相互協(xié)調(diào)配合功效。

2.軍事國防領(lǐng)域軍事國防一向就是嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域。20世紀70年代，嵌入式計算機系統(tǒng)應(yīng)用在武器控制系統(tǒng)中，以后用于軍事指揮控制和通信系統(tǒng)?，F(xiàn)在，在多種武器控制裝置（火炮、導(dǎo)彈和智能炸彈制導(dǎo)引爆等控制裝置）、坦克、艦艇、轟炸機、陸?？斩喾N軍用電子裝備、雷達、電子對抗裝備、軍事通信裝備、野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)用多種專用設(shè)備等中，全部能夠看到嵌入式系統(tǒng)身影。使用嵌入式技術(shù)武器曾為美軍在伊拉克戰(zhàn)爭中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

3.醫(yī)療儀器嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器中應(yīng)用普及率極高。在設(shè)計過程中，依據(jù)需要對嵌入式系統(tǒng)重新編程，可避免前端流片（NRE）成本，降低和ASIC相關(guān)訂量，降低芯片數(shù)次試制巨大風(fēng)險。另外，伴隨標準發(fā)展或當(dāng)需求出現(xiàn)改變時，還能夠在現(xiàn)場更新，而且設(shè)計人員能夠反復(fù)使用公共硬件平臺，在一個基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)上，建立不一樣系統(tǒng)，支持多種功效，從而大大降低生產(chǎn)成本。使產(chǎn)品含有較長生命周期，能夠保護醫(yī)療儀器不會太快過時，醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)品生命周期比較長，所以這一特征很關(guān)鍵?，F(xiàn)代數(shù)字醫(yī)療儀器設(shè)備不僅包含診療設(shè)備，而且還有數(shù)據(jù)存放服務(wù)器和接口軟件。嵌入式系統(tǒng)可為醫(yī)療儀器設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)和使用提供優(yōu)異技術(shù)支持。當(dāng)今，嵌入式系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)進入大融合時代，其特點以下：通信、計算機及消費電子產(chǎn)品（3C）融合——趨向沒有獨立3C，只有融合3C，即信息產(chǎn)品（IA）；數(shù)字模擬融合、微機電融合、電路板硅片融合及硬軟件設(shè)計融合——趨向SoC：和SiP；嵌入式整機開發(fā)工作也從傳統(tǒng)硬件為主變?yōu)檐浖橹?；猛烈市場競爭和技術(shù)進步呼叫著新奇產(chǎn)品開發(fā)平臺，尤其是SoC開發(fā)平臺出現(xiàn)。伴隨嵌入式技術(shù)不停發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)將更廣泛應(yīng)用于人類生活各個方面。。。。。4.現(xiàn)代電力行業(yè)嵌入式技術(shù)在目前電力系統(tǒng)故障檢測和在線故障診療中也是得到了廣泛應(yīng)用。嵌入系統(tǒng)使用軟件C++在中國大陸程序員圈子中通常被讀做“C加加”，而西方程序員通常讀做“Cplusplus”，“CPP”。它是一個使用很廣泛計算機編程語言。C++是一個靜態(tài)數(shù)據(jù)類型檢驗，支持多重編程范式通用程序設(shè)計語言。它支持過程化程序設(shè)計、數(shù)據(jù)抽象、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、制作圖標等等泛型程序設(shè)計等多個程序設(shè)計風(fēng)格。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢1.以信息家電、移動終端、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等為代表互聯(lián)網(wǎng)時代嵌入式系統(tǒng)，不僅為嵌入式市場展現(xiàn)了美好前景，注入了新生命，同時也對嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，提出新挑戰(zhàn)：——支持日趨增加功效密度——靈活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接——輕便移動應(yīng)用——多媒體信息處理、低功耗、人機界面友好互動——支持二次開發(fā)和動態(tài)升級等2.形成行業(yè)標準：行業(yè)性嵌入式軟硬件平臺——嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心系統(tǒng)，不會象PC一樣只有一個平臺?！誔C成功經(jīng)驗，形成不一樣行業(yè)標準?！y(tǒng)一行業(yè)標準含有開放、設(shè)計技術(shù)共享、軟硬件重用、構(gòu)件兼容、維護方便和合作生產(chǎn)特點，是增強行業(yè)性產(chǎn)品競爭能力有效手段。——如歐共體汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟要求以O(shè)SEK標準作為開發(fā)汽車嵌入式系統(tǒng)公用平臺和應(yīng)用編程接口3.面向應(yīng)用領(lǐng)域、高度集成、以32位嵌入式微處理器為關(guān)鍵SOC（SystemOnChip）將成為應(yīng)用主流4.SoC給系統(tǒng)帶來高性能之外更多更關(guān)鍵好處穩(wěn)定性、體積、散熱、功耗···External

MemoryExternal

MemoryCPUAddressDataCacheBus

InterfaceWriteBufferMMU/MPURRWWWW(R/W)?外設(shè)

如USB、LCD

控制器等擴展芯片內(nèi)核（core）處理器存放器子系統(tǒng)SoC片內(nèi)外設(shè)系統(tǒng)片外設(shè)備處理器（Processor）芯片（SoC）系統(tǒng)（System）5.嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)需要強大開發(fā)工具和操作系統(tǒng)支持——采取實時多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功效復(fù)雜性，簡化應(yīng)用程序設(shè)計、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期?！度胧讲僮飨到y(tǒng)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，不停采取優(yōu)異操作系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)需求向:可適應(yīng)不一樣嵌入式硬件平臺。含有可移植、可伸縮、功效強大、可配置、良好實時性、可靠性、高可用方向發(fā)展。RequirementAnalysisSoftwareDesignCodingRequirementAnalysisSoftwareDesignCodingTestRelease嵌入式軟件開發(fā)基礎(chǔ)過程支持多個硬件平臺覆蓋嵌入式軟件開發(fā)過程各個階段高效高度集成工具集方向發(fā)展6.嵌入式系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成為肯定趨勢，驅(qū)動了大量新應(yīng)用——針對外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入系統(tǒng)必需配有通信接口，需要TCP/IP協(xié)議簇軟件支持?！槍?nèi)部聯(lián)網(wǎng)要求，新一代嵌入式系統(tǒng)還需含有IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同時也需要提供對應(yīng)通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動軟件?！獮榱酥С志W(wǎng)絡(luò)交互應(yīng)