智能化嵌入式系统-杜荣华

编者按：计算机是帮助人们思考的机器，一点也不具备行动的能力。当我们把计算机嵌入各种装置之中，让它发挥指挥控制的作用，这些本来已经具有行动能力的装置一下子就智能化了。大到穿梭太空的火箭、卫星，小到我们掌中的手机、录音机，都是嵌入式系统大显身手的地方。如果我们希望处在一个智能化的世界之中，那就必须在周围每一个装置之中嵌入一台计算机。这么多的嵌入式计算机从那里来呢是我们需要先进的嵌入式系统开发工具。可以预见，嵌入式系统的开发将为计算机、半导体、家用电器以及其他诸多领域提供无尽的市场商机和就业机会。我们推出的“嵌入式系统开发主题 道”让你有机会从市场、技术和人才等各个角度去了解这个领域，相信你会觉得受益匪浅。 从消费型电子产品到各种工业设备, 嵌入式系统已渗透于我们日常生活的各个角落。所谓嵌入式系统, 是指由微处理器芯片实现的小型专门化计算机系统。Internet的增长以及无线通信的繁荣, 为嵌入式系统提供了广阔的发展空间。 越来越多的消费型产品和工业设备之所以能够具有更多的Internet友好特性, 嵌入式系统的普遍应用是一个重要原因。例如:有些DVD播放机已经可以拨 进入Internet上的电影数据库直接获取音像资料；GPS(全球定位系统)正越来越多地集成于各类汽车之中。所有这些都说明，Internet和无线技术已不再是仅用于桌面产品的 络与技术，嵌入式系统将是它们发挥作用的新领地。 通信渠道的日益拓宽,为许多公司调整其业务流程(例如市场和销售)、简化客户和合作伙伴的管理以及提高雇员的工作效率提供了越来越多的新手段。与此同时, PDA(个人数字助理)和基于Web的蜂窝移动电话等由嵌入式系统所驱动的设备日趋流行, 也为许多公司获取更大的销售收入提供了机会。 大多数嵌入式系统都十分轻巧, 完全可以放在你的拇指尖上。通常,这些系统都隐藏在比它们大得多、也复杂得多的移动计算或电子设备中, 不太容易为人们所注意。实际上, 嵌入式系统在半导体销售市场占去了绝大多数份额。根据世界半导体贸易统计蓝皮书的统计, 目前正在使用的嵌入式微处理器大约为50亿件——在整个世界半导体市场中占去了94%的份额(这一数字是通过比较得出的, 人们最熟悉的PC处理器，例如Intel的Pentium和Motorola的PowerPC实际上仅占6%的市场份额)。 由于Internet的日益流行和新技术市场的迅猛增长, 嵌入式系统正变得越来越智能化并具有越来越多的 络友好特性。 走向智能化 嵌入式系统已能够执行更多的日常应用功能。例如，今天的嵌入系统已经可以帮助微波炉进行时钟同步，明天则可能让微波炉通过Internet下载食谱。 显然, Internet嵌入式系统的应用不断增多,也为那些传统上从事台式操作系统和开发工具的供应商提供了新的获利机会。由于目前在嵌入式操作系统领域中尚不存在真正的市场领导者，许多公司的产品（例如Microsoft的Windows CE、Sun微系统公司的Java 2 Micro Edition以及Red Hat的Linux for Embedded Developers）,在这一充满希望的市场都拥有同等的机会。 当然, 这些公司也将面临很大的挑战, 即在提交高质量产品的同时, 必须确保它们的操作系统能够与这一市场中类似的设备实现互操作。尽管迄今为止这一领域尚未出现明显的领导者, 但预计今后几年内嵌入式系统市场上的竞争将会愈演愈烈, 每一个供应商都会推出它们最新和最具竞争力的嵌入式产品。 大多数专家认为, 当前嵌入式系统市场上的频繁举动仅仅是这一领域迅速增长的一个序幕。 畅想小型化 市场研究公司IDC在其最近的一份研究 告中预测, 到2002年, Internet家电设备(主要由嵌入式系统构成)的销量将与所有PC产品销量的总和大体相当。 Dataquest预计, 到2003年将会有大约4亿件Internet家电设备投入使用。到2010年, 所有家庭PC都将由基于嵌入式系统的设备来取代。其中, 大多数家庭办公室将会使用一种或多种独立的Internet家用电器, 这些Internet产品有些是面向某些特殊用途，有的则是把多种技术(例如电话、传真、Internet和电视)集成在同一设备中。 嵌入式系统的显著增长与微处理器大范围普及和内存芯片价格的大幅下跌密切相关。微处理器的功能将会更强、价格将会更便宜，高密度内存芯片的价格正在持续下跌。与此同时, 工业需求与消费需求的增长以及嵌入式设备标准操作系统的出现, 也是嵌入式系统普遍得以应用的重要因素。 推动增长的力量 应用开发商们将会把各种类型(包括商业化的、免费的和有专利权的)的操作系统用于各自产品的开发。目前, 许多主要操作系统开发商正针对嵌入式市场重新定位它们的产品。 例如,前不久在美国加州San Jose举行的嵌入式系统会议（Embedded Systems Conference ’2000）上, Microsoft公司透露,将加快推进Windows CE操作系统在基于Web的蜂窝电话和PDA中的使用, 同时准备对Windows CE 3.0加以改进, 使其更容易进行 络操作，并且能够在基于嵌入式系统的设备之间更好地通信。 Sun微系统公司也做出了积极的响应，它与众多的行业伙伴共同开发了Java 2 Micro Edition(J2ME)的新标准，这是一种把小型JVM(Java虚拟机)与一组在多种嵌入式应用中使用的API相结合的开发语言。 当前, Linux供应商也正着眼于系统的小型化。例如,Red Hat软件公司的Red Hat for Embedded Developers向那些为仅包含32K内存的嵌入式系统设备建立开放源码应用的开发商提供了一个工具包。 人们对嵌入式系统的需求日趋高涨, 真正的赢家将是那些能够把商务应用尽快推向市场的开发商，因为他们能帮助产品制造商更快地向市场推出更新的服务。 为了扩大嵌入式操作系统的可选范围, 集成软件开发商也已加快了对新应用的开发。几年之前, 嵌入式软件的开发环境远远比不上台式PC的软件开发环境, 然而目前这一差距已明显缩小。 正如对操作系统所进行的改进一样, 集成软件开发环境中专门针对嵌入式系统所进行的种种改进也大大缩短了应用的开发时间。由于去除了影响嵌入式系统开发的不利因素, 经过优化的IDE避免了许多令开发人员颇感头痛的问题，提高了开发效率,降低了开发成本。 消费者和商家对Internet应用的依赖程度日渐增加，也促进了嵌入式技术的增长。嵌入式系统可以通过各种无线和有线的 络连接方式实现它们之间的相互连接, 因此在 络通信市场上,极具生命力。例如, 大多数手持设备中所使用的嵌入式系统普遍提供了对TCP/IP和SMTP协议的高水平支持。 SNMP代理功能也可以很容易地集成于嵌入式系统。使用符合工业标准的 络管理工具(例如HP的OpenView), 可以更容易地监视系统的性能和修改系统的配置信息。 完美无缺、可在世界范围实现连接的嵌入式系统, 这在目前还只是一种梦想。然而随着人们对LAN、WAN以及Internet的更普遍应用, 嵌入式系统将会变得更加易于使用和控制。目前许多公司已经开始使用嵌入式技术改进它们的话音、视频以及数据通信设施, 并希望以此获得市场竞争优势。 Internet的日趋流行以及这一 络的不断智能化为嵌入式系统提供了广阔的发展空间。除了产品数量的不断增多和产品价格的不断下降，嵌入式系统的智能化及可控程度的进一步提高将是它们获得更大发展的最重要的因素。