嵌入式系统的整体综述

HUBEINORMALUNIVERSITY《嵌入式系统开发》课程设计论文Course’sThesis课程名称嵌入式系统开发论文题目嵌入式系统的整体综述学生姓名何刚学号2012115020342指导教师熊旭辉所在院系计算机科学与技术学院专业名称通信工程完成时间2015/12/28嵌入式系统的整体综述引言不论是日常生活中经常使用的家庭自动化产品、家用电器、手提电话、自动柜员机（ATM），还是各行各业的办公设备、现代化医疗设备、航空电子、计算机网络设备、用于工业自动化和监测的可编程逻辑控制器（PLCs），甚至是娱乐设备的固定游戏机和便携式游戏机等都属于嵌入式系统。嵌入式系统始于微型机时代的嵌入式应用，通过将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象系统的智能化控制。随着科技的不断发展，在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传统电子系统的智能化。而后，随着后PC时代的到来，网络、通信技术得以发展；同时，嵌入式系统软、硬件技术有了很大的提升，形成了基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用的计算机应用模式。一、嵌入式系统的定义及组成嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、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。嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等4个部分组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。其中外围硬件设备和用户应用程序皆是基于不同的用户需求而有相应的不同的硬件及相关软件，故在此不作介绍。1.嵌入式微处理器概念及分类嵌入式微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。范围极其广阔，从最初的4位处理器，目前仍在大规模应用的8位单片机，到最新的受到广泛青睐的32位、64位嵌入式CPU。嵌入式处理器可以分成下面几类：嵌入式微处理器（MicroProcessorUnit，MPU）、嵌入式微控制器(Mi-crocontrollerUnit,MCU)、嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)和嵌入式片上系统(Sys-temOnChip)。2.嵌入式操作系统嵌入式操作系统（EmbeddedOperatingSystem，EOS），负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。嵌入式操作系统通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统主要有：Vxwork、QNX、PalmOS、WindowsCE、嵌入式Linux等。二、嵌入式系统的发展近况1.嵌入式微处理器的发展从嵌入式处理器来看，由最初的4位处理器，到目前仍被广泛应用的8位单片机，再到如今日益受到青睐的32位MCU，以及更高性能的64位嵌入式处理器，目前具有嵌入式功能特点的处理器已逾千种，涉及到数十种常用的体系架构。广阔的市场应用前景吸引了大量的半导体公司参与竞争，其中除了耳熟能详的ASIC、MCU、DSP到FPGA，还有因为结合了MCU和DSP优势而近年来异军突起的汇聚式处理器，处理器速度越来越快、性能越来越强，而功耗和价格却越来越低。2.嵌入式软件技术的发展嵌入式软件技术主要包括嵌入式操作系统、嵌入式数据库、嵌入式Web浏览器、嵌入式软件开发平台及工具。随着科技的发展，无线网络的覆盖面积大大提高，移动类电子工具被广泛应用于生活、工作、科研等各个方面。手机无线上网、无线导航技术、无线地质探测仪、手持式售票刷卡设备等在生活中无处不在。而这些应用则主要涉及到嵌入式Web浏览器、嵌入式数据库、嵌入式GUI（GraphicalUserInterface，简称GUI，又称图形用户接口）系统。（1）嵌入式Web浏览器嵌入式Web浏览器是指嵌入式操作系统上使用的可供用户浏览网页的浏览器软件。由于嵌入式系统有其固有的存储容量小、处理器资源有限等特殊性，故其使用的Web浏览器/服务器不是一般的计算机上所使用的浏览器，而是专门针对嵌入式系统的相应的Web浏览器。较为常用的嵌入式Web浏览器有：基于WinCE的内嵌简化版IE、基于Linux的Konqueror-embedded、基于WM的AccessNetFront、通用平台的Opera浏览器、En-Reach的e-Browser、Mozilla的Monimo，除此以外还有WebKit、Browsex、Amaya和Ghostzilla等一些开源的浏览器引擎和浏览器。不同的浏览器适应于相应的嵌入式操作系统平台，具备不同的特性，在嵌入式系统多样化的今天，嵌入式浏览器具有分散性、多样性和变异性的特点。（2）嵌入式数据库与嵌入式移动数据库嵌入式数据库是指嵌入式系统中所使用的数据库系统。由嵌入式系统的特性决定，嵌入式数据有着内核小、性能高、可裁减、嵌入性、可移植性及功能齐备等特性。嵌入式数据库可分为嵌入数据库、小型的C/S结构数据库、移动数据库等。嵌入数据库大多仅仅基于嵌入式系统本机数据调用，不涉及到网络方面；小型的C/S结构数据库是企业级数据库的一个缩小版，缩小以后可以在一些实时性要求不高的设备内运行；嵌入式移动数据库是一种在移动环境下支持数据传送的分布式数据库，其数据传送在物理上是分散的而在逻辑上是集中的。当前主流的嵌入式数据库有：Oracle公司的BerkeleyDB、SybaseAdaptiveServerAnywhere、Linter以及SQLite等，除此以外还有ApacheDerby、H2、ESENT等嵌入式数据库引擎。目前国内移动设备的大规模应用，促使了嵌入式移动数据库的研究与发展，嵌入式数据库与一般的数据库的最大区别在于为了适应支持在移动状态下的数据服务，其组成部分中多出了移动支持节点MSS、位置服务器LS、移动客户机MC、嵌入式移动数据库EMDB及负责数据交互的可信部分。目前较常用的嵌入式移动数据库产品有：Sybase公司开发的SybaseSQLAny-WhereStudio移动嵌入式数据库、Oracle公司的可扩展移动解决方案数据库Ora-cleLite10g、IBM公司开发的大小为350KB左右的微型“指纹”数据库系统DB2Everyplace(DB2e)。（3）嵌入式GUI系统嵌入式GUI属于嵌入式编程开发，主要是为了更好地满足用户的需要而编写的用于实现客户与服务器端的交互操作界面。现在主流的嵌入式GUI系统大多集中在源码开放的Linux系统下，有Microwindows、MiniGUI、OpenGUI、Qt/Embedded等。在张亚军，孔帅的《基于Qt/Embedded和Qtopia的嵌入式GUI移植开发》中对其进行了较为详细的介绍。三、嵌入式系统发展趋势展望1.网络化的深入发展嵌入式移动数据库的产生及迅速发展表明嵌入式系统网络化发展是大势所趋，由此而涉及到的嵌入式Web浏览器、嵌入式Web服务器、嵌入式数据库、嵌入设备通信等各方面的发展将会是日后嵌入式系统网络化发展的重要探索方向。2.数据共享化随着嵌入式设备的通用化及普及化，必然会产生将各种嵌入式设备的数据进行综合、整理，甚至于统筹分析处理等全局性处理要求，例如，可以智能控制所有家用电器的设备管理系统，可以将所有医疗移动设备检测到的数据进行综合分析的医疗数据管理系统等等。因此如何顺利地在各个嵌入式设备间进行数据传输与共享及统筹管理，将是日后嵌入式系统发展中必不可少的一环。3.功能专一精细化嵌入式系统在其基于用户需求的本质特点决定下，必然会越发朝着功能细分、专业化特性越来越强的方向发展，这也是各领域科学发展所决定的必然。4.人性化集成化在信息时代的今天，如何简便地获取日常生活所需要的各种信息，已经成为一种新的需求，例如，可以检测身高、体重、血压、心跳、胆固醇等健康指数的简易日常健康检测仪。对于这些覆盖面广而专业技术性不强的功能需求的满足，也将是嵌入式系统值得研究探索的一个重要方面。四、结束语本文在简要的介绍嵌入式系统的定义及组成后，对嵌入式系统近期的发展情况进行综合概述。参考文献[1]何立民.嵌入式系统的定义与发展历史.单片机与嵌入式系统应用[J]，2004(1)[2]李丽娜,邵敏权等.浅谈嵌入式系统的现状及发展.长春工业大学学报(自然科学版)[J]，2004,25(2)[3]ADI公司.嵌入式设计30年,聚焦汇聚式处理器.电子产品世界[J],2010.2.4[4]于渤.基于Linux的嵌入式浏览器研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2007(01)[5]杜旭.嵌入式嵌入式浏览器关键模块的设计与实现[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2008(02)[6]陈何.基于Linux的嵌入式浏览器的开发和移植[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士),2009(09)[7]史恒亮,白光一.嵌入式数据库的现状和发展趋势.计算机系统应用,2010(02)[8]刘瑜,孔波.嵌入式BerkeleyDBJava版与Derby技术研究.微计算机信息,2010(11-2)[9]张悌,郭立炜等.浅析嵌入式移动数据库.河北省科学院学报,2010(03)[10]刘瑜,孔波.嵌入式BerkeleyDBJava版与Derby技术研究.微计算机信息,2010,(11-2)[11]张悌,郭立炜等.浅析嵌入式移动数据库.河北省科学院学报,2010(03)