现代计算机产业革命-嵌入式系统

现代计算机产业革命-嵌入式系统（通用12篇）

篇1：现代计算机产业革命-嵌入式系统

现代计算机产业革命-嵌入式系统

18世纪蒸汽机带动了机械化产业革命由工业革命把我们推进到现代文明社会;20世纪计算机产业革命,使人类进入信息、知识、文明高度发展的时代.实际上,20世纪的计算机产业革命意义更加深远、伟大,这两次产业革命有很多可比性.

作 者：何立民  作者单位：北京航空航天大学 刊 名：世界电子元器件 英文刊名：GLOBAL ELECTRONICS CHINA 年，卷(期)：2007 “”(11) 分类号： 关键词： 

篇2：现代计算机产业革命-嵌入式系统

嵌入式计算机系统抗干扰技术初探

嵌入式计算机系统应用越来越广泛,能否解决其抗干扰能力成为系统成功的重要环节.文中就PC/104嵌入式计算机在导弹测试控制系统应用中如何实现和提高整体抗干扰能力问题进行初步探讨,在系统硬件和软件设计中采取综合措施,确保测控系统正常工作.

作 者：黄家彬 HUANG Jiabin 作者单位：第二炮兵工程学院,西安,710025刊 名：弹箭与制导学报 PKU英文刊名：JOURNAL OF PROJECTILES, ROCKETS, MISSILES AND GUIDANCE年，卷(期)：28(5)分类号：V247关键词：嵌入式计算机 测试系统 抗干扰

篇3：现代计算机产业革命-嵌入式系统

1 发展迅速, 占有率不断上升

在国内, 嵌入式家电的兴起引领着未来家电的发展方向, 随着80后年轻一代成为家居市场的主要消费群体, 他们更喜欢也更乐于尝试设计简约、时尚的一体式厨电家装理念。据第三方调查显示, 在我国一线城市中, 已有40%以上的新居人群愿意购买整体厨电产品, 越来越多的消费者开始注重家居设计的整体感, 厨电一体化可以让厨房的风格浑然一体, 整齐的排列设计也与现代人简洁大方的审美观不谋而合。

由于近年来房价上涨飞快, 小户型销售火热, 而现代生活所需繁多的电器产品让狭小的厨房杂乱无章。如何优化利用厨房空间, 合理安排厨房电器, 衍生为厨房革命的一个全新课题, 也为嵌入式家电的发展打开了另一扇门。以冰箱为例, 普通立式冰箱的两边各需要20~30厘米的散热空间, 而嵌入式冰箱直接和橱柜衔接在一起, 两边不需要预留空间, 大约能节约60厘米的空间。

近年来, 国内嵌入式家电发展迅猛, 市场占比也持续攀升。据权威调研机构中怡康监测数据显示, 2013年上半年嵌入式燃气灶的市场占有率已达到84.83%, 是目前普及率最高的嵌入式家电产品;另外, 嵌入式消毒柜的市场占有率也接近一半, 达到47.69%。可以说, 在中国嵌入式家电开始真正走入人们的生活。

2 主要面向中高端人群

近年来嵌入式家电的发展十分迅速, 市场销售也节节高升, 但总体来看, 嵌入式家电市场仍主要集中在一线发达城市。这些城市的消费观念比较超前, 购买力也相对较高, 乐于尝试最新科技产品。另外, 在嵌入式产品当中, 除了日常生活中常用的燃气灶、消毒柜等厨电产品外, 像咖啡机、洗碗机、电烤箱等高端小家电, 主要也是针对生活品质要求较高的人群。因此, 只有在中高端消费人群的带动下, 将市场认知度进一步提升, 企业生产规模的加大, 使产品价格走下神坛, 才会有更多的消费者去关注、去体验嵌入式家电给生活所带来的改变。

3 集中于厨电, 并拓展到多种家电

以往厨电摆满台面, 使得整个厨房显得十分凌乱, 而将嵌入式厨电产品“隐身”于橱柜之中, 使家电与厨房家具形成统一的风格, 在节约了厨房空间的同时, 也美化了厨房设计。嵌入式不仅仅是简单地将厨房电器嵌入整体橱柜, 它更要求“厨电”和“橱柜”之间实现完美搭配, 同时电器和电器之间、橱柜与电器之间在设计和功能上也能实现有机整合和互动, 也就是厨电产品的成套化。

篇4：现代计算机产业革命-嵌入式系统

由工业和信息化部软件与集成电路促进中心、中国半导体行业协会嵌入式系统与应用专门工作委员会主办，《电子产品世界》杂志社承办的“嵌入式系统产业发展论坛”如期在这里召开。

本次论坛以“嵌入式技术与感知中国”为主题，与会的六位嘉宾分别围绕这一主题进行了精彩演讲。

中国工程院许居衍院士做了题为“理解发展哲理，领悟发展走向——关于硅技术的思考”的演讲。许院士认为，在整个硅技术发展的历史中，“小而美，简为佳”一直是业界的不懈追求，而当制造工艺和材料逐步逼近半导体技术的极限时，摩尔定律很快就要失去作用，这时嵌入设计将成为延伸创新的主流。IC设计业将成为产业的领航者，无论是增速还是利润都将大大高于IDM和整个业界，而未来几乎所有的集成电路都将用于嵌入式系统，SOC将成为主流，“嵌入”将无所不在。

中国计算机学会嵌入式系统专业委员会陈章龙教授做了题目为“‘感知中国中的嵌入式技术”的演讲。陈教授详细分析了以传感网为核心的“感知中国”理念之所以出现的技术背景和历史背景，同时详细介绍了“感知中国”所包含的相关技术，一是“感”的技术，包括物理设备的嵌入式技术，无线传感技术与现场总线技术；二是“知”的技术，包括后台信息处理、控制和服务技术以及云计算技术。另外，陈教授还提出三项建议：一是要把传感系统与TD—SCDMA技术结合起来；二是要在国家重大科技工作者专项中加快推进传感网发展；三是要尽快建立中国的传感信息中心。

篇5：现代计算机产业革命-嵌入式系统

目前嵌入式计算机系统应用呈现多样化、小型化、多层次的趋势，在工业现场和军事用途中扮演着越来越重要的角色。随着各种应用对操作系统和软件要求的日益提高，使得具有广泛适应性的PC构架的嵌入式计算机系统倍受青睐。尤其是Compact PCI总线在工业和军用领域的广泛应用，为PC构架的嵌入式计算机系统提供了更多的应用环境。然而，对于一个计算机系统来说，主机开发周期一般都较长，也较为复杂。CompuLab公司开发的系列嵌入式PC模块为开发PC构架的嵌入式计算机系统提供了新思路。即以嵌入式PC为核心，通过各种总线桥接电路开发出适应各种总线要求的嵌入式计算机；同时也为迅速提高各种嵌入式计算机系统的性能提供一条行之有效的途径。

本文介绍以CompuLab公司的系列嵌入式PC模块为核心的嵌入式计算机系统的一个设计实例。

1 CompuLab 786CORE

以色列公司CompuLab生产的786CORE是一种小型的、功能很强的高性价比单板嵌入式PC模块，它适用于各种以PC构架为基础的嵌入式应用中。786CORE配置了运行WINDOWS、Linux、VxWorks和DOS等操作系统所需的各种芯片组，并配置了相应的BIOS。

嵌入式PC模块786CORE具有体积小、功能强等特点。整个模块面积仅99mm×69mm，却集成了PIII赛扬400～700MHz地CPU、32～256MB SDRAM、LPC、5V兼容的PCI及AC97总线控制，同时还提供VGA/SXGA、两个USB接口、两个PS/2接口、两个10Mbps/100Mbps以太网接口、ATA IDE接口、软驱接口、一个RS-232和一个RS-422串口。为了适应嵌入式应用，786CORE还内置了嵌入式BIOS。

图1为786CORE的体系结构框图。

786CORE强大和灵活的功能为嵌入式计算机系统设计得提供了较为广阔的设计空间。尤其是通过PCI总线开发出的Compact PCI总线体系结构，更加扩展了该嵌入式系统的功能和应用领域。然而，由于Compact PCI总线的电气性能和协议的特殊性，基于该总线的设备开发难度可想而知。通常采用多种PCI桥接逻辑，将Compact PCI总线上的操作转换成其成较为简单的总线操作。

篇6：嵌入式系统与普适计算

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及特定的应用程序等四部分组成，是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”;用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。

嵌入式系统应具有的特点是：要求高可靠性;在恶劣的环境或突然断电的情况下，要求系统仍然能够正常工作;许多嵌入式应用要求实时处理能力，这就要求嵌入式操作系统(EOS)具有实时处理能力;嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。

2 普适计算和无线互联及网络计算的关系

IBM提出“普适计算”概念时，是为了用来描述个人计算机不再处于创新核心的时代，有意地不将其称之为无线时代。因为IBM看到计算、通信、存储和处理的功能从传统的计算机转移到各种各样的设备上。今天，我们还仅仅把普适计算与移动电话、PDA联系了起来，但是计算正在以不同的形态和体验出现--它正在不断装入气泵、计量表、电器和衣物中。对于IBM这样的公司而言，“普适计算”之所以重要，是因为它对基础设施和前端设备的影响同样重要。对企业的经营来说，“普适计算”将改变企业与其客户、供应商和员工之间相互交流的方式。通过随时随地地接触客户和移动办公来从电子商务投资中获取更多的收益。更重要的是，普适计算对被信息包围着的人类来说，可以降低设备使用的复杂程度，使我们的生活更轻松、有效率。

实际上普适计算是网络计算的自然延伸，它使得不仅PC机而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中，从而方便人们即时地获得信息并采取行动。当这种运算模式普遍采用后，人们就可以以一种一致的方式，使用所喜欢的设备(主要是嵌入式系统设备)，随时随地获得信息。所谓“一致的方式”，强调的是关键信息、关键数据的一致，而它的表现形式可以是多样化的，因用户喜好、设备等因素而异。

3 普适计算与传统运算模式的比较

普适计算与传统运算模式有很大的不同，从而对提供服务的基础设施提出了新的要求。传统运算模式是两层结构：针对某种设备设计某种系统，以适合该种特定设备访问和显示。在设计时，必须针对那种特定设备的网络协议和显示性能进行设计。

普适计算模式在实现多种应用服务对多种智能设备的连接时存在很大的困难，这使得每增加一种设备都需要改写那些应用服务，而每增加一种服务都需要改写那些设备上的应用程序。这种限制是由于现有系统的层次结构所决定的。然而，我们很难预见未来还会出现什么新颖的，用户乐于使用的智能设备;而且有的设备可以双向通信，有的只能单向被动地接收信息。现有系统在扩充对新设备和新应用服务的支持时非常复杂。例如，今天我们已经可以用SMS(短消息)和WAP手机访问股票信息，我们不能预见明天的热门设备是什么，况且，每个人的个性因人而异，对设备的喜好也希望个性化，未来的信息设备将会是群雄并起，百家争鸣。

4 普适计算需要的条件

第一，处理器价格越来越便宜，而体积越来越小，使得计算机功能得以广泛应用。可以将计算机部件安装在任何用于监控或采集数据的各种小型计算物理设备上，例如家用电器、数据采集器、跟踪器等。

第二，高的网络带宽也确保了网络连接更快、更方便、更便宜，更完善的网络保证了网络连接的质量和效率。

第三，现在已被广泛应用的蜂窝技术也有了很大的发展。蜂窝式移动通讯系统的覆盖能力和范围比任何通信系统都要广，且价格低廉。 蜂窝电话不必插在墙壁上，用户在任何地方都能打。通过蜂窝技术的连接，不用物理连线就可以将POS销售机连到局域网上。

5 普适计算的特性

间断连接与轻量计算是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理系统。

普适计算的第一个特征是间断连接，是服务器能否不时地同用户(特别是移动用户)保持联系。用户必须能够存取服务器信息，在中断联系的情况下，可以处理这些信息。所以，企业计算中心的数据和应用服务器能否同用户保持有效的联系就成为一个十分关键的因素。由于有部分数据要存储在普适计算设备上，普适计算中的数据库成为一个很关键的软件基础部件。例如，新型的汽车上安装了许多小型的车用计算机部件，用来控制燃料的使用，根据温度和气压调整发动机的运转。这些部件彼此相连，并把测出数据作为汽车运行保养的分析基础数据。当汽车修理时，修理人员插入一个计算机连接器件，获取这些数据来分析。还可以增加复杂的数据连接功能，如连接到全球定位系统，让司机准确获知当前的位置，与电子地图相连，输入目的地，显示出到达目的地的最快路径，以及连上互联网其它信息，如天气预报、饭店的地址和电话等。完善的数据连接功能可以为用户提供更多的服务。

普适计算的第二个特征是轻量计算，即计算资源相对有限。普适计算主要用于商业用途的数据处理，通常针对移动办公的工作人员和需要经常在旅途中存取公司系统数据的职员，他们需要不受地域和时间限制地获取和处理核心系统上的数据。

6 普适计算对数据库的要求

数据库是实现普适计算的重要基础。如果直接把传统的关系型数据库应用移植到移动设备上，对数据库的开销要求较高。普适计算中数据库要解决的两个问题是：第一是数据复制的实现，也可称为数据同步化，确保随时随地数据一致，并促使设备与服务器的数据双向流动。第二是开发支持标准API和SQL子集的小型DB2，使用户可以将已有的应用程序，方便地移植到这些设备上，也可以用相同的工具和API来编写新的应用程序;同时保持较低的系统开销和较高的数据处理性能。所用的数据则来自用数据复制功能从中心服务器获得的数据。

普适计算的数据库必须是一种具有持久存储机制的可缩放数据库环境，可以存储大量数据，并且能保证操作过程中即使断电也不会丢失数据。通常的办法是把数据放在Flash内存中，所以数据恢复技术与普通的数据库不太一样。多用户环境中的数据库服务要考虑记录锁定的问题，所以具有并发控制机制，但移动式数据库并不一定需要封锁机制。此外，由于数据量较少，索引也相应减少，一些传统的查询优化技术也变得不太重要，所以移动式数据库与典型的数据库差别还是较大的。因此，对数据库就有三个基本要求：

第一，在普适计算设备上安装一个系统开销低的小型数据库管理系统，用于在本地存取信息。由于设备通常很小，数据库管理系统必须要比目前更小才能适合这些设备。

第二，在软件的分布、数据备份和恢复、移动存取等方面，要具备高效、实时的数据复制能力。保证移动设备上的数据与企业数据库中的数据同步，因此，对数据库的备份和恢复、分布式数据库管理等方面都有特殊要求。

第三，普适计算也与电子商务紧密联系在一起，那些电子商务应用程序要求能够交流、存取信息。

IBM的DB2数据库移动版本是一套比较成熟的普适计算数据库产品，安装在移动设备上时，提供了一系列的功能选项供用户选择，除了创建表、插入、删除、修改、查询、排序、主关键字、索引和连接操作等数据库核心功能外，其它扩展功能如子查询、聚集、并发控制、备份和恢复等都可以根据实际情况有选择地配置。

7 普适计算对于系统开销的要求

按普适计算对于系统开销的要求通常可以分为三种类型，分别使用三类操作系统，适用于不同类型的用户，针对不同的市场，有三种不同的数据存储需求。

第一种是Windows CE，它具有典型的前端办公形式应用程序，是用于商务处理的完整操作系统，在小型轻便个人计算机上运行。用户用微型键盘输入数据，整个系统开销大约为2 MB，所以数据库的开销很小 ，大约只有1 MB，物理存储量约在500 MB~600 MB之间。

第二种是手持设备(又叫掌上机，Palm)，运行生产商特制的.掌上机操作系统(Palm OS)。这种设备比Windows CE设备更小，通过手写笔进行数据录入，配有一个很小的浏览窗口。通常该设备上数据库可用的内存容量小于1MB，物理存储量在500 MB以下。

第三种设备的代表是汽车的内置计算机部件。这种设备只有100 KB的内存，没有硬盘存储，运行用专用的实时操作系统开发商开发的操作系统。

8 普适计算用途及前景

普适计算主要用于商业，通常针对移动办公的工作人员和需要经常存取公司系统信息的职员。现在的计算机部件越来越小，因此，可以将这些功能集中于一种设备来取代各种专用设备，如取代电话、呼叫器、计算机和网络连接等设备。

正在兴起的普适计算带来许许多多新的机会，数字家庭就是其中之一。它将改变人们未来的生活方式。数字家庭能通过家庭网关将宽带网络接入家庭，家庭内部的网络可以是无线或有线的。在家庭内部，手持设备、PC或者家用电器通过有线或者无线的方式连接到网络，从而提供了一个无缝、交互和普适计算的环境。人们能在任何地点、任何时候访问社区服务网络，比如在社区里预定一场比赛的门票，电子家庭解决方案通过高级的设备与电器诊断、自动定时、集中和远程控制等功能，令生活更方便舒适;通过远程监控器监控家庭的情况，使生活更安全。IBM提出普适计算概念的目标是发展更具实用意义的各类信息终端产品，从而真正实现电子商务向信息终端产品的延伸。目前，IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略，并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM公司发布了IBM WebSphere Everyplace Suite基于服务器端的Websphere Everyplace 软件套件和基于客户端的 Websphere Everyplace 软件套件的嵌入式版本。

IBM公司负责普适计算的高级副总裁Michael Rhodin先生认为，实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小，方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下，普适计算才有可能实现。但计算设备功能的增强和体积的变小带来了一个人们必须面对的问题：如何有效地操作这些设备? 解决的办法只有一个：让计算机学会理解人的表情、感受，最终让人以最自然的方式使用计算机。例如，IBM研发的BlueBoard(蓝板)技术

，是一片薄薄的屏幕板，使用者只用其胸前挂着的看上去与普通员工卡没什么两样的小卡片，对准蓝板一下，就可以显示出其个人主页及定制好的其它内容。其后的一切操作和任务都只靠使用者的手指在蓝板上指指划划就全部搞定了,包括查阅资料、共享文件、与同事实时互传信息、发送指令、布置任务、协同工作等。简直是太方便了!有了BlueBoard，将来人们旅行时，不再需要携带计算机，只需带着这张小小的卡片，进入系统就可以在任何地方工作或传递信息，这张小小的卡片就成了一台计算机。

结 语

目前，计算和信息访问还是一种工作方式，使用计算机还是一种“技术”。如果有一天，计算和信息访问将不再是一种“工作”和“技术”，而成为我们生活的一部分，人们虽然不能明确地感受到它们的存在，但却每时每刻都离不开它们, 那么可以说，我们就实现了“普适计算”的理想境界。嵌入式系统的发展使普适计算的深度和广度不断扩大，为开发新型的应用和服务提供了近乎无限的可能性，各行各业都可能使用普适计算。现在，IBM的科学家们正在为着这一目标努力。

篇7：现代计算机产业革命-嵌入式系统

由工业和信息化部软件与集成电路促进中心、中国半导体行业协会嵌入式系统与应用专门工作委员会主办，《电子产品世界》杂志社承办的“嵌入式系统产业发展论坛”如期在这里召开。

本次论坛以“嵌入式技术与感知中国”为主题，与会的六位嘉宾分别围绕这一主题进行了精彩演讲。

中国工程院许居衍院士做了题为“理解发展哲理，领悟发展走向——关于硅技术的思考”的演讲。许院士认为，在整个硅技术发展的历史中，“小而美，简为佳”一直是业界的不懈追求，而当制造工艺和材料逐步逼近半导体技术的极限时，摩尔定律很快就要失去作用，这时嵌入设计将成为延伸创新的主流。IC设计业将成为产业的领航者，无论是增速还是利润都将大大高于IDM和整个业界，而未来几乎所有的集成电路都将用于嵌入式系统，SoC将成为主流，“嵌入”将无所不在。

中国计算机学会嵌入式系统专业委员会陈章龙教授做了题目为“‘感知中国’中的嵌入式技术”的演讲。陈教授详细分析了以传感网为核心的“感知中国”理念之所以出现的技术背景和历史背景，同时详细介绍了“感知中国”所包含的相关技术，一是“感”的技术，包括物理设备的嵌入式技术，无线传感技术与现场总线技术;二是“知”的技术，包括后台信息处理、控制和服务技术以及云计算技术。另外，陈教授还提出三项建议：一是要把传感系统与TD-SCDMA技术结合起来;二是要在国家重大科技工作者专项中加快推进传感网发展;三是要尽快建立中国的传感信息中心。

篇8：浅析计算机嵌入式系统

关键词:计算机;嵌入式系统;特点;应用;发展

中图分类号:TP27 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 09-0000-01

Brief Analysis on Computer Embedded System

Xiong Weiping

(Jiangxi Civil Air Defense 0719 Project Management Center,Nanchang330006,China)

Abstract:The key word embedded system originates from microcomputer's embedded application.

The early embedded system explores the single trigger,the labor to control machine,the microcomputer monolithic special purpose computer's form,afterward has stepped onto the independent development path.The embedded system is not the special purpose computer system,but refers to these to have the computer function but not to call it computer's equipment or the equipment.It often collects systematic application software and hardware in a body,thus causes the software code changes small,the automaticity is high,the speed of response also changed is quick.The embedded system usual take application as the center,the software and hardware is the basis actual situation may reduce.However to adapts application system's function,cost and so on comprehensive the requests to be quite strict.

Keywords:Computer;Embedded system;Characteristic;Using;

Development

一、嵌入式系统的产生及概念

嵌入式系统诞生于微型计算机时代,不同与计算机发展的是,他在经过微型机嵌入式专用化的探索后,便直接进入到嵌入式系统独立的发展时代。像这种直接将外围集成电路技术与嵌入式处理器结合的并带有处理器内核的单片机,即便是有处理器内核,也属于嵌入式处理器而并非通用微处理器。

二、嵌入式系统的架构

嵌入式系统的构架一般包括了三部分,分别为:

硬件平台:硬件平台包括嵌入式系统的核心——嵌入式处理器和一些外围设备。

嵌入式应用程序:一般不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。该程序利用操作系统完成特定功能的嵌入式应用,一般都运行于操作系统之上。

嵌入式操作系统:是嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能得以完成的根本,他具有内核精简、配置性强、与高层应用联系紧密等特点。

三、嵌入式的系统与分类

嵌入式系统的分类方法有很多种,根据复杂程度的不同,可以将嵌入式系统分为以下几类:

单个微处理器,这类系统可以在温度传感器、断路器等小型设备中找到。一般情况下这类设备受Y2K影响的可能性不大。

带计时功能的组件,一般用于开关装置、电话交换机、控制器、数据采集系统、电梯、医药监视系统、诊断及实时控制系统等设备中。

微处理器装置,这类系统广泛应用于信号放大器、阀门传动器及位置传感器等设备中。也不太可能受到Y2K的影响。

四、嵌入式系統的特点

嵌入式系统通常是面向特定应用的。这样有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密。

嵌入式系统将由8位处理向32位,单核向多核发展。嵌入式操作系统呈多元化趋势。

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,而不是存贮于磁盘等载体中。

嵌入式系统的个性化很强。因此它的软件系统和硬件的结合需要十分紧密。

嵌入式系统没有自举开发的能力,因此就必须有一套开发工具才能进行开发。

五、嵌入式系统发展趋势

信息时代的到来使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机,为嵌入式市场展现了美好的前景,同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战,从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势:

嵌入式开发是一项系统工程,从而使得嵌入式系统生产厂商在提供嵌入式软硬件系统本身的同时,还需要提供强大的软件包支持和硬件开发工具。

嵌入式系统将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术相结合后的产物,这就决定了它具有技术密集、高度分散、资金密集、不断创新等新时代产物的特点。

结束语:

嵌入式技术的全面展开已成为通信和消费类产品的共同发展的方向。数字技术正在全面取代模拟技术。部分国家已开始由模拟电视向数字电视转变。而数字音频广播也已进入试播阶段。这些都离不开嵌入式系统技术。而所谓的维纳斯计划生产机顶盒的核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术。同时嵌入式产品在以后也将主要用于个人商用,作为个人移动的数据处理和通讯软件。

参考文献:

[1]吕京建,肖海桥.嵌入式处理器分类与现状

[2]桑楠.嵌入式系统原理及应用开发技术.北京:北京航空航天大学出版社,2002

篇9：现代计算机产业革命-嵌入式系统

关键词：嵌入式计算机,滤波,数据拟合,冷端补偿

0引言

我国七十年代末从英国罗·罗公司引进了某双涵道加力涡轮风扇发动机,并引进了动、静态检测仪。该设备在外场判断发动机故障、评价发动机各系统及其附件的性能状况方面起到了关键的作用。

原仪器用电桥对热电偶进行冷端补偿,将两路模拟量经多级处理后分别接入检流计的两端,并将电位器与度盘联动,根据检流计指针的偏转调节电位器,度盘随之转动。当检流计指零,度盘的读数就是温度值,其测温部分采用的接触式的热电偶测温方法。但该方法由于采用大量复杂的模拟电路,制作起来比较困难,调试周期也很长;在发动机检测时,由于其检测过程繁琐,需在发动机试车过程进行检测与调试,消耗大量的发动机使用寿命;没有数据记忆储存功能,无参数显示界面,每次的检测只能记录结论数据,对整个检测过程中测量参数的变化不能实现再次录入重演,不利于全面分析发动机状态和排故处理。因此,需要采用先进的数字技术,对过去的检测仪进行更新换代的改造,以提高其检测效率和检测精度。

1硬件设计

在进行硬件设计时,应该以简化硬件系统结构、提高硬件电路的整体的电气性能、工艺性能、可靠性和可维护性以及降低电路成本为原则,进行器件选择和筛选。

根据上述原则,系统硬件组成主要有:K型热电偶[1]传感器、高精度放大器INA128[2]、滤波器UAF42[3]、USB2815采集卡[4]、嵌入式计算机ARK-3380[5]、Pt1000热电阻[6]。

前向测量通道主要包括:模拟量的采集电路、放大电路、滤波电路以及模数转换电路。如图1所示。

1.1放大电路

由于热电偶输出的热电势只有mV级别,信号幅度比较小,需要通过放大器把小信号放大到与A/D电路输入模拟电压相匹配的电压范围,进行A/D转换把模拟量信号转化为数字量信号,从而提高测量精度。在前置测量信号通道电路中,放大器是很重要的部分,放大器的好坏将直接影响到采样数据的真实性和可靠性。为了保证放大阶段不会再次引入干扰,我们选用了高精度放大器INA128放大芯片。如图2所示。

1.2滤波电路

本温度测试系统信号通路输出的为热电偶输出的直流电压信号,其信号频率一般在20Hz以下,有时候信号通路中不可避免掺杂有50Hz工频干扰和工作现场中一些高频电磁干扰,极大地影响了测量精度,因此我们通过利用BB公司的UAF42通用滤波芯片,使用其提供的专用辅助设计软件FILTER42,有效计算出芯片外围的电阻参数值,设计出低通滤波电路。该滤波电路截至频率为50Hz,可以有效地使频率在50Hz以上的信号得到衰减,减少数据采集过程中的干扰。如图3所示。

1.3数据采集

由于计算机只能够识别和处理数字信号,故信号经模拟放大后,还必须通过模数转换器转换成数字信号。通过模数转换器可以把输入的模拟量信号转换为对应的数字量信号输出。因此在信号经过调理后,送到USB2815采集卡进行采集,在采集卡进行A/D转换变成数字信号,送入计算机进行数据处理。

1.4温度补偿

这里我们使用铂电阻Pt1000,它具有较好的电阻系数,较大的电阻率;因此它的温度灵敏度高、线性好、对温度变化的反应速度快;同时,电阻温度特性较好,便于分度和读数。利用热电阻的阻值随着温度的变化而变化这一特点来采集温度信号,将采集到的信号转换成电压信号;再经过A/D转换成数字信号由嵌入式计算机读取;计算机把读取到的数字信号进行识别处理,并通过软件进行温度补偿。

2软件设计

我们采用Delphi7.0作为软件的开发平台,Delphi7.0是Windows平台下著名的快速应用程序开发工具RAD(Rapid Application Development)[7];它是一个集成开发环境(IDE),采用面向对象的编程语言Object Pascal和基于部件的开发结构框架,以图形用户界面为开发环境,透过IDE、VCL工具与编译器,配合连结数据库的功能,构成一个以面向对象程序设计为中心的应用程序开发工具[8],是当今世界上最快的编译器、具有最为领先的数据库技术[9]。

2.1数据处理

我们测量的信号中存在着低频干扰和高频干扰,如果不对信号进行滤波处理,则测量出来的数据跳动大、不稳定,因此,必须要经过相应的滤波处理来消除各种干扰。对于采集的信号我们先采用算术平均滤波,然后再进行一阶惯性滤波

2.1.1 数字滤波

算术平均滤波是一种简单而常用的滤波方法,适用于平稳随机信号的滤波。算术平均滤波的效果取决于采样点数N,N越大,随机误差越小,测量值越接近于真值,但N越大时,灵敏度越低,在本测试系统中我们取AvNum=200。

2.1.2 一阶惯性滤波

一阶惯性滤波适用于滤除采用一阶低通RC模拟滤波器难以滤掉的低频周期干扰,它实际实现的是低通滤波功能。

………

GT1:=(9*GT1+VoltValue[8])/10; //温度一阶滤波

GOUT:=(9*GOUT+VoltValue[0])/10; //热电阻一阶滤波

………

2.1.3 数据拟合

信号经A/D转换而成的数字量与实测的值一般不具有线性关系,工程上常采用最小二乘法对它们之间的关系进行拟合,通过使用数据拟合软件1stOpt对采集的数据进行处理,求出相关函数。

2.2程序界面

程序界面如图4-图7所示。

2.3数据分析

当热电偶的冷端温度保持为0℃时,热电偶测量的温度具有对应的标准热电动势E。试验时,并根据仪器校订规程使用标准毫伏源2003N来模拟T1不同挡位热电偶的输入毫伏量,获得在进入USB采集卡前经过处理的电压,数据如表1所示。

我们利用最小二乘法对T1的热电动势E与测得的电压值V进行拟合。

可以根据以上关系式得出现场电动势E现,还必需由热电阻测出环境温度 T环,然后计算出环境电动势E环对其进行补偿。我们通过使用可变电阻箱代替热电阻Ptl000,来模拟环境温度引起的热电阻的阻值,获得电阻变化产生的电压值,数据如表2所示。

根据实验室实际条件,我们温度测试系统置于20℃～26℃环境温度下,模拟输入热电偶的电压信号,所测数据如表3所示。

从表中可以看出,该平衡式温度计稳定显示到小数点后一位,分辨率达到0.1℃,测量结果最大误差为0.6℃,满足精度的要求。由此可知,本课题所研制的温度测试系统达到了设计指标,性能稳定,运行可靠。

3结语

本课题所研制的温度测试系统经过调试和目标测试,工作正常,性能稳定,达到了预期的目标。

(1) 把各检测步骤中需要人工做的工作嵌入到软件模块中,大大简化了电路和操作过程,提高了系统的可操作性。

(2) 通过采用高精度模数转化模块以及各种抗干扰措施,对数据进行了精确有效的采集,并用最小二乘法对数据进行拟合处理,提高温度测试系统的测量精度和可靠性,确保该测试系统在恶劣环境下也能正常工作。

(3) 温度测试系统的电路简单,大量工作通过软件实现,提高了系统的可维护性。

参考文献

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篇10：现代计算机产业革命-嵌入式系统

【关键词】嵌入式计算机系统、应用特征、数字化程度

所谓电子综合化技术，即在作战车辆苛刻的空间限制条件下，满足对密集性的作战车辆电子系统进行信息综合和功能综合的技术。构建车辆综合电子信息系统，可以智能的协调车内各分系统的功能，简化操作，让乘员精力集中于战斗。它的应用将大大提高作战车辆指挥控制能力，数字化程度的提高可增强整体的综合作战能力。

一、国内外车辆电子信息系统现状

车辆综合电子信息分系统可以采用不同的解决方案。其中，传统的方案是采用各个独立电器或机械分体完成各项任务；造成车辆中大量连接关系、连接电缆以及各种独立仪器设备布满整个驾驶室，增加了车体重量和布线复杂度、驾驶员和战斗员的使用操作上的难度，查找排除故障困难，不利于提高整车的快速反应能力。另一种是目前国内外都在使用的解决方案：主要针对底盘电子系统进行设计，由驾驶员综合显示终端、车辆测控子系统、定位导航子系统等组成，系统以CAN总线为纽带，将车辆底盘的电子电气模块联成一个综合系统，大大简化系统原有的连接关系和连接电缆，并能为今后将要使用的电子模块留有接口，易于系统的扩展；显然，车辆综合电子信息分系统技术的方案能大大降低系统成本、提高系统效费比。

二、车载实时嵌入式计算机技术特征

（一）嵌入式系统的定义和特点

1.嵌入式系统的定义

嵌入式系统（Embedded System）本身是一个相对模糊的定义。目前，国内的一个普遍被认同的嵌入式系统的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁减，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。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以及各个行业的具体应用相结合后的产物；嵌入式系统根据应用需求可对软硬件进行裁减，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。

2.嵌入式系统的特点

嵌入式系统的几个重要特征体现在如下几个方面：a）系统内核小。b）专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植；同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大的更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。c）系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。d）高实时性的操作系统软件是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固化存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性。嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。但是为了合理地调度多任务，利用系统资源、系统函数以及专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS（Real=Time Operating System）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。

2.实时系统口

工业控制、舰船武器控制、航空航天等领域的多数嵌入式系统有一个共同的特性：对系统的响应时间要有严格的要求。这些系统称为实时系统。系统时限的大小和具体系统有关。例如，在一个导弹制导系统中，要求在几个毫秒内产生输出，而在一个计算机控制的汽车生产线中，系统的反应可以放松至1秒内。任务的时限是由软件划分所决定。

三、车载实时嵌入系统实施

车辆测控系统（及其辅助测量设备）应尽可能实时、准确地获取各安装点的状态信息并将它们实时、准确、可靠地送往车辆测控与管理子系统；同时，还应具有接收经车辆测控与管理子系统转发而来的三防、灯光、操纵等的相关信息的能力，因为，这些信息经常要求实时、准确、可靠的处理里各种突发情况。这样，车辆控制与管理子系统中的计算机系统来说，应能完成下述主要工作：（1）简化原有车辆的电缆连接关系和连接电缆，在信号相对集中部位安装测控装置，实现分布控制、集中管理。通过数据采集系统实时获取传感器的输出；（2）通过通信系统发往车辆测控与管理子系统进行综合处理后由虚拟仪表进行显示，并获取数字火控子系统、车载信息子系统和通讯指挥子系统的指令或信息；（3）通过通信系统将各结果同步送往车辆测控与管理子系统进行车辆状态信息采集，并存储以便以后随时调用数据，排查故障或作为“黑匣子”之用。

第二，虛拟仪表必须同步显示各信息子系统的采集处理结果；同时，还需完成网关和主控器的作用，解算数据的实时发送，采集到的子系统信息和计算结果等。即虚拟仪表装置应能完成下述主要工作：（1）分析通过通信系统传输的车辆测控模块信息；（2）将各测控模块的结果以图形的方式显示于显示屏上，并尽可能保证结果准确、易读、形象、并接近传统仪表显示方式；显然，上述两个问题的解决，必须依赖于高性能的计算机系统。

四、结论

本文围绕综合电子信息系统系统中的实时嵌入式计算机系统的实现，为装甲车辆综合电子信息系统提供一套相关的技术基础。总之，采用车辆电子综合化技术进行作战车辆电子系统的设计，通过定义信息格式和电气接口特性来贯彻多路传输实现综合的设计思路，采用相应的硬件和软件来完成功能的执行。这种方法更有利于各子系统的功能设计与更新升级，同时在子系统功能设计的基础上，又促进了作战车辆电子综合化的实施。而能满足车辆综合电子信息分系统需要的计算机软硬件系统则是整个系统得以实现的重要技术基础之一。

参考文献：

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作者简介：

篇11：现代计算机产业革命-嵌入式系统

随着计算机技术、网络技术和微电子技术的深入发展, 嵌入式系统的应用无处不在。

ARM是目前公认的业界领先的32位嵌入式RISC (精简指令计算机) 微处理器。ARM技术日益成熟和不断发展, 正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

本文从实际出发, 首先介绍嵌入式系统的基本概念, 随之重点阐述了由ARM微处理器构成的嵌入式系统 (简称ARM嵌入式系统) 的基础知识, 最后分析了ARM技术的产业化发展过程及发展趋势。

2 嵌入式系统

2.1 嵌入式系统的概念

嵌入式系统的英文叫做Embedded System, 是一种包括硬件和软件的完整的计算机系统, 但又跟通用计算机系统不同。嵌入式系统的定义是:“嵌入式系统是以应用为中心, 以计算机技术为基础, 并且软硬件可剪裁, 适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统所用的计算机是嵌入到被控对象中的专用微处理器, 但是功能比通用计算机专门化, 具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的、合适的运算速度、高可靠性和较低比较成本的专用计算机系统。

2.2 嵌入式系统的架构

嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统, 自底向上包含有3个部分, 如图1所示。

(1) 硬件环境:

是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台, 硬件平台包括嵌入式处理器和外围设备。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心, 是控制、辅助系统运行的硬件单元。

(2) 嵌入式操作系统:

完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对不变性。

(3) 嵌入式应用程序:

运行于操作系统之上, 利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。

3 ARM嵌入式系统

3.1 什么是ARM

ARM是Advanced RISC Machines的缩写, 是微处理器行业的一家知名企业, 该企业设计了大量廉价、高性能、低功耗的RISC处理器、相关技术及软件。

ARM技术有很好的性能和功效, 其合作伙伴包括世界许多顶级的半导体公司。目前, 共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议, 其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、PHILIPS和国家半导体这样的大公司。可以说, ARM不仅仅代表一个公司, 代表了一类微处理器, 代表了一种技术, 还代表了一种新型的产业发展模式。

3.2 ARM处理器核系列及应用

ARM公司开发了一系列ARM处理器核。目前最新的系列已经是ARM11了。ARM6及更早的系列已经罕见了, ARM7以后的核也不是都获得广泛应用。目前应用最多的是ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10系列、SecurCore系列、Intel的StrongARM 、XScale系列。

ARM7系列:包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、带有高速缓存处理器宏单元的ARM720T和扩充了Iazelle 的ARM7EJ-S。该系列广泛应用于多媒体和嵌入式设备, 包括Internet设备、网络和调制解调器设备以及移动电话、PDA等无线设备。

ARM9系列:包括ARM9TDMI、ARM920T和带有高速缓存处理器宏单元的ARM940T。该系列主要应用于引擎管理、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、PDA、网络电脑以及带有MP3音频和MPEG4视频多媒体格式的智能电话中。

ARM9E系列:为综合处理器, 包括ARM926EJ-S、带有高速缓存处理宏单元的ARM966E-S/ARM946E-S。该系列强化了数字信号处理功能, 可应用于需要DSP与微控制器结合使用的情况, 将Thumb技术和DSP都扩展到ARM指令集中, 并具有EmbeddedICE-RT逻辑, 更好地适应了实时系统的开发需要。

ARM10系列:包括ARM1020E和ARM1020E微处理器核。其核心在于使用向量浮点 (VFP) 单元VFP10提供高性能的浮点解决方案, 从而极大地提高了处理器的整型和浮点运算性能, 为用户界面的2D和3D图形引擎应用夯实基础, 如视频游戏机和高性能打印机等。

SecurCore系列:包括SC100、SC110、SC200和SC210处理器核。该系列主要针对新兴的安全市场, 以一种全新的安全处理器设计为智能卡和其他安全IC开发提供独特的32位系统设计, 并具有特定的反伪造方法, 从而有助于防止对硬件和软件的盗版。

StrongARM系列:StrongARM处理器将Intel处理器技术和ARM体系结构融为一体, 致力于为手提式通信和消费电子类设备提供理想的解决方案。

Xscale系列:提供全性能、高性价比和低功耗的解决方案, 支持16位Thumb指令和DSP指令。

3.3 ARM微处理器的特点

采用RISC体系架构的ARM微处理器一般有如下特点:

(1) 体积小、低功耗、低成本、高性能;

(2) 支持Thumb (16位) /ARM (32位) 双指令集, 能很好的兼容8位/16位器件;

(3) 大量使用寄存器, 指令执行速度更快;

(4) 大多数数据操作都在寄存器中完成;

(5) 寻址方式灵活简单, 执行效率高;

(6) 指令长度固定。

3.4 ARM微处理器的指令结构

ARM微处理器在较新的体系结构中支持两种指令集:ARM指令集和Thumb指令集。其中, ARM指令为32位的长度, Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集, 但与等价的ARM代码相比较, 可节省30%-40%以上的存储空间, 同时具备32位代码的所有优点。

3.5 ARM嵌入式系统开发工具及调试方法

ARM处理器产品作为一种高性能、低功耗的处理器产品, 现在已经得到广泛的应用,

ARM开发工具也因此得到发展, 除ARM公司自己推出ARM集成开发工具外, 还有一些公司也研发ARM开发工具。目前市场上有ARM SDT、ARM ADS、MULTI 2000、Hitools for ARM、Embest IDE for ARM五种集成开发环境。这些产品在国内有相对较畅通的销售渠道, 用户容易购买。前三种由国外厂商出品, 历史比较悠久, 在全球范围内应用较为广泛, 后两种由国内厂商推出, 具有很高的性价比。

ARM应用软件的开发工具根据功能的不同, 分别有编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、嵌入式实时操作系统、函数库、评估板、JTAG仿真器、在线仿真器等,

用户选用ARM处理器开发嵌入式系统时, 选择合适的开发工具可以加快开发进度, 节省开发成本。因此一套含有编辑软件、编译软件、汇编软件、链接软件、调试软件、工程管理及函数库的集成开发环境 (IDE) 一般来说是必不可少的, 至于嵌入式实时操作系统、评估板等其他开发工具则可以根据应用软件规模和开发计划选用。目前常见的调试方法有以下几种。

(1) 指令集模拟器。

部分集成开发环境提供了指令集模拟器, 可方便用户在PC机上完成一部分简单的调试工作, 但是由于指令集模拟器与真实的硬件环境相差很大, 因此即使用户使用指令集模拟器调试通过的程序也有可能无法在真实的硬件环境下运行, 用户最终必须在硬件平台上完成整个应用的开发。

(2) 驻留监控软件。

驻留监控软件 (Resident Monitors) 是一段运行在目标板上的程序, 集成开发环境中的调试软件通过以太网口、并行端口、串行端口等通讯端口与驻留监控软件进行交互, 由调试软件发布命令通知驻留监控软件控制程序的执行、读写存储器、读写寄存器、设置断点等。

驻留监控软件是一种比较低廉有效的调试方式, 不需要任何其他的硬件调试和仿真设备。ARM公司的Angel就是该类软件, 大部分嵌入式实时操作系统也是采用该类软件进行调试, 不同的是在嵌入式实时操作系统中, 驻留监控软件是作为操作系统的一个任务存在的。

驻留监控软件的不便之处在于它对硬件设备的要求比较高, 一般在硬件稳定之后才能进行应用软件的开发, 同时它占用目标板上的一部分资源, 而且不能对程序的全速运行进行完全仿真, 所以对一些要求严格的情况不是很适合。

(3) JTAG仿真器。

JTAG仿真器也称为JTAG调试器, 是通过ARM芯片的JTAG边界扫描口进行调试的设备。JTAG仿真器比较便宜, 连接比较方便, 通过现有的JTAG边界扫描口与 ARM CPU 核通信, 属于完全非插入式 (即不使用片上资源) 调试, 它无需目标存储器, 不占用目标系统的任何端口, 而这些是驻留监控软件所必需的。另外, 由于JTAG调试的目标程序是在目标板上执行, 仿真更接近于目标硬件, 因此, 许多接口问题, 如高频操作限制、AC和DC参数不匹配, 电线长度的限制等被最小化了。使用集成开发环境配合JTAG仿真器进行开发是目前采用最多的一种调试方式。目前国际市场上较流行的两种JTAG仿真器:EPI公司的JEENI和ARM公司的Multi-ICE。

(4) 在线仿真器。

在线仿真器使用仿真头完全取代目标板上的CPU, 可以完全仿真ARM芯片的行为, 提供更加深入的调试功能。但这类仿真器为了能够全速仿真时钟速度高于100MHz的处理器, 通常必须采用极其复杂的设计和工艺, 因而其价格比较昂贵。在线仿真器通常用在ARM的硬件开发中, 在软件的开发中较少使用, 其价格高昂也是在线仿真器难以普及的因素。

另外国际市场上较流行的有两种JTAG仿真器:EPI公司的JEENI和ARM公司的Multi-ICE。

4 ARM嵌入式系统的实时性要求

4.1 嵌入式系统软件需要RTOS开发平台

通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口 (API) , 是计算机基本组成不可分离的一部分, 应用程序的开发以及完成后的软件都在OS平台上面运行, 但一般不是实时的。嵌入式系统则不同, 应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行;但是为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口, 用户必须自行选配RTOS开发平台, 这样才能保证程序执行的实时性、可靠性, 并减少开发时间, 保障软件质量。

4.2 RTOS

RTOS是英文Real Time multi-tasking Operation System的缩写, 即实时多任务操作系统。它是嵌入式应用软件的基础和开发平台。目前在中国大多数嵌入式软件开发还是基于处理器直接编写, 没有采用商品化的RTOS, 不能将系统软件和应用软件分开处理。RTOS最关键的部分是实时多任务内核, 它的基本功能包括任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理、队列管理、旗语管理等, 这些管理功能是通过内核服务函数形式交给用户调用的, 也就是RTOS的API。RTOS的引入, 对嵌入式软件的标准化和加速知识创新是一个里程碑。

5 嵌入式系统的信息产业化发展

5.1 ARM技术的应用领域

现在, 嵌入式技术无处不在, ARM几乎成为嵌入式技术的代名词。作为一种16/32位高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微处理器, ARM微处理器目前已经成为应用广泛的嵌入式微处理器。ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域。

(1) 工业控制领域:

作为32位的RISC架构, 基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额, 同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展, ARM控制器的低功耗、高性价比, 向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。

(2) 无线通讯领域:

目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术, ARM以其高性能和低成本, 在该领域的地位日益巩固。

(3) 网络应用:

随着宽带技术的推广, 采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外, ARM在语音及视频处理上进行了优化, 并获得广泛支持, 也对DSP的应用领域提出了挑战。

(4) 消费类电子产品:

ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛应用。

(5) 成像和安全产品:

现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。

除此以外, ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域, 并会在将来取得更加广泛的应用。

5.2 嵌入式系统产业化发展

市场需求为嵌入式系统产业化发展注入巨大推动力。嵌入式系统的市场是巨大的, 市场需求是嵌入式系统产业化发展的巨大推动力。据报告, 10%～20%的计算机芯片是为台式或便携式电脑设计的, 80%～90%的计算机芯片是为嵌入式设备设计的, 这意味着每年有10亿至20亿个CPU是为嵌入式设备设计制造的。2003年, 全球嵌入式系统产品的产值已达2000亿美元, 估计全世界嵌入式系统产品潜在的市场将超过10 000亿美元。世界范围内嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元。

6 结语

随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高, ARM技术将会不断的变化和进步, ARM技术的应用领域会再次扩大, ARM技术带来的工业产值将会剧增, ARM技术产品的市场前景更加美好。总之, ARM技术的不断创新会给人类社会生活带来奇迹和享受。

摘要：当今信息时代, 嵌入式系统的应用无处不在, 而ARM嵌入式系统应用市场份额约占75%。从嵌入式系统的基本概念入手, 分别从ARM的定义、ARM微处理器、ARM开发工具及调试方法来介绍ARM嵌入式系统基础知识。接着, 讨论了ARM嵌入式系统的实时性要求, 介绍了目前市场上的实时多任务操作系统 (RTOS) 。最后, 概括了ARM技术的应用领域及其产业化发展, 并预测ARM技术发展的前景。

关键词：嵌入式系统,ARM,微处理器,RTOS

参考文献

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篇12：现代计算机产业革命-嵌入式系统

关键词：计算机专业；实践教学体系；嵌入式系统

中图分类号：TP368.1-4文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2013) 06-0000-02

嵌入式系统指的是嵌入进电子设备中的一种专用规定计算机系统。嵌入式系统已经广泛地应用到了工业控制系统和信息家电以及通信设备、医疗相关仪器表等相关领域之中，已经成为了人们生活中非常主要的一种技术。因为社会目前对能够掌握嵌入式基础的人才有着大量的去求，这使得嵌入式的软件工程师逐渐地成为了最近几年非常受欢迎的人才之一。目前，我国各大高校中的电子专业与计算机专业、机电专业都相继的创建了嵌入式系统的相关课程。还有一部分高校开始从计算机和电子等专业中使用嵌入式系统。

1嵌入式系统简介

嵌入式系统相关技术的发展历程，一共分为四个主要阶段。第一阶段是以单芯片作为核心的能够对控制器形式进行编程的系统，第二阶段则是以嵌入式CPU作为基础的，将简单操作系统作为核心的一种嵌入式系统，第三阶段是以嵌入式的操作系统作为标志的一种系统，而第四阶段则是以Internet作为标志的一种嵌入式系统。而现在阶段中的嵌入式系统所涉及的专业内容包括电子信息和计算机、铜芯以及自动控制等，已经具有了很高的综合性，特别是和计算机硬件有着很强的相关性，是硬件与软件设计的优秀结合。嵌入式系统要求从事相关设计与开发的工程师自身的硬件与软件知识要非常的扎实。同时他还是将理论和实践进行紧密结合的一门课程。其实践性和应用性非常强，相关的知识内容也不容易理解，这需要教师通过大量的实验来加强学生对嵌入式系统相关知识的认识。实践在嵌入式系统相关课程中占据着非常重要的部分。

嵌入式系统在实践教学中存在着以下几个特点：（1）基础性（2）实践性（3）综合型（4）创新性。教师在教学的过程中应该充分地重视起实践教学这一环节，加强学生对基础知识的了解，并且着重培养学生自身的动手实践能力和综合应用能力以及创新能力。如果要使学生通过对嵌入式系统课程进行学习来提升自身的知识掌握程度和实际设计能力的话，就一定要经过大量嵌入式系统的实验与实践环节来进行系统性的训练，没有实践环节的嵌入式系统教学实际上只是纸上谈兵。

2计算机专业中嵌入系统方自身特点和定位

近几年来，计算机专业大多都开设了C/C++C程序设计和数据结构和操作系统以及数据库等相关的实践课程，所以大学学校所具有的软件技术的基础都还不错。因为嵌入式系统自身具有很高的计算机硬件关联性，对计算机专业中嵌入式系统这一方向的学生来说，仅仅学习这些技术与相关知识是不行的，应该增设一些硬件方面的相关课程和实践活动，加强学生们对硬件基础知识的学习，并提高学生们自身的实践能力，从而培养学生自身的综合应用能力与创新能力。

嵌入式系统所涉及的内容非常广泛，这就需要学生在一定的时间内将各个方面的知识内容进行掌握并熟练运用，但是这对学生来说是非常困难的。所以教师应该给学生打好学习的基础，将重点内容重点讲解。从我国的各大软件公司中可以看出，公司中的嵌入式系统这一方向的硬件与软件相关开发工作一般是分组进行的，特别是在嵌入式系统中的第三阶段与第四阶段更应该如此。所以，计算机专业中的嵌入式系统这一方向的专业学生应该首先应该熟练地掌握硬件的基础知识，然后再将软件知识作为重点进行学习。教师则应该加强对嵌入式系统中的接口驱动程序和系统软件以及应用软件的开发和设计能力进行培养。在实践的体系中应该着重培养学生们自身的综合开发能力与实际动手能力以及创新能力。

3计算机专业中嵌入式系统这一方向的实践教学体系

从2005年开始，我国的教学理念逐渐的从传授知识转变到教会学生学习知识，后来又转变为素质教育，最终到现在的创新能力培养，其主要的目的都是夯实基础知识，突出重点内容，提高学生自身的动手能力与实践能力以及综合创新能力。并且充分地对计算机专业中嵌入式系统这一方向的相关课程环节之间的关系进行考虑，从整体方面对各个实验与实践课程内容进行协调划分与优化。与此同时，教育机构还将我国大学生的创新性实践计划与大学生竞赛以及科研实践进行结合，从而对计算机专业中嵌入式系统这一方向的相关实践体系进行综合设计。在保留原来计算机软件对应的必修课程实验与实践的同时，将实验与实践的内容进行扩充与增加，并建立起计算机专业中嵌入式系统这一方向的总体实践体系。其实践体系可以明确地划分成三个层次与四个类型，详细内容如下：

3.1建立基础层和应用层以及提高层共存的多层次实践相关体系

根据教学的要求与学科技术的相关发展，建立起一套正确且合理的实践体系已经成为了实践教学的主要内容。在教学的实践体系中，教师应该将夯实硬件基础和突出学习嵌入式系统中的软件开发作为重点，并且根据不同层次来设立实验与实践课程。最后将实践划分成基础层和应用层以及提高层三个层次

（1）基础层实验

基础层实验是在原有的软件必修课程中的实践基础之上，增加数字电路与计算机组成原理以及电路分析基础等相关课程。基础层实验的重点主要是学习与验证嵌入式的系统技术具有的基本原理，并且掌握嵌入式相关实验中的基本技能。

（2）应用层实验

应用层实验包括了“单片机原理和应用”和“DSP原理和应用”以及“数据采集相关技术”等具有较强应用性的相应的实验。应用层实验主要是培养学生自身的综合应用能力与初步分析问题及解决问题的能力。

（3）提高层实验

提高层实验是针对我国在大学生中推出的一些创新性实验相关计划和大学生竞赛以及对嵌入式系统非常感兴趣的学生来开设的。它包括了大学生创新性相关实验项目和大学生竞赛相关题目以及教师科研相关实验项目，这些实验项目和实验大多都是由学生自己组织的小组在课余时间进行的。提高层实验可以有效地增强学生独立思考问题和解决问题的能力以及创新能力。

3.2建立并且完善实验与实验环境

实验与实验环境是整个实践活动的保障，实验与实践环境中的硬件设备和软件资源在教学过程中使非常重要的。嵌入式系统所涉及的相关实验设备种类很多，并且耗资巨大，专用性特点明显。如果仅仅是依靠学校自己的投资，是很难满足现在多层次的实践教学所规定的要求的。所以，增加学校在教学设备方面的投资金额，并且扩建及充实相关的实验设备，同时调动教师对实验的相关设备进行研发，已经成为了提高我国各大院校中嵌入式系统教学的教学效率的重要途径。

3.3扩充与优化实验内容

根据学科的技术发展情况对实验的内容进行及时地扩从和优化可以有效的避免实验内容过于陈旧并且与实际应用脱节的相关问题出现，从而保证实践内容具有先进性与应用性的特点。教师可以在嵌入式系统的相关教学中加入MP3和视频播放以网络浏览器等相关实验设计项目，这样可以丰富实验的内容，使学习到的实验技术更加实用，同时提高教学质量。

4实践教学方法的改革

为了提高学生自身的实践能力，教师应该配合多层次的教学模式，对嵌入式系统这一方向中的教学方法进行一系列的改革和探索。主要的措施有以下几方面：

4.1增强学生在实验中的自主性

在嵌入式系统的实验教学过程中，教师应该转变学生在实验中的学习观念，充分地调动起学生自身的积极性，使学生从被动学习转变为主动学习。教师在实验中应该主动放权，将实验的主动权转交给学生，而教师仅仅作为一个启发者和引导者存在。这样可以使学生在探索和解决问题的过程中获得成就感，从而提高学生自身的学习积极性。

4.2建立开放性实验室

传统的验证型的和设计型的实验可以在规定的实验时间内完成，但是现在这种具有综合性与创造性特点的实验给学生提出了更严格的要求，这就导致了学生没有足够的时间完成实验，所以传统的封闭式的实验室已经无法满足现在新的教学需要。教师应该建立起开放性的实验室，打破传统的统一时间进行实验的方式，使学生在任何时间都能进行相关的实验，从而更详细地研究实验结果。

5结语

随着世界的不断发展，社会对人才的需求正在不断地提高，以往传统的教学模式也无法满足学生的课堂要求。所以叫教学模式进行改革创新已经成为了我国各大教育机构应该首要完成的任务。在计算机教学中，只有相关工作人员在算计专业的嵌入式系统这一方向建立起系统并且完整的实践体系，才能有效地提高教学质量，为社会培养出高能力高素质的人才。

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[作者简介]杨妍（1981.10-），女，辽宁沈阳人，工作单位：西藏警官高等专科学校，职称：讲师；学位：学士学位；研究方向：计算机。