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第一讲嵌入式系统引言市场需求企业人才需求对提高专业知识和实践能力大有帮助学无止境为什么要学习嵌入式系统嵌入式相关企业上海龙旗、希姆通、绿驰、华东电脑、HTC、展讯、联想、北电网络Marvel、Freescale、Motorala、阿尔卡特、3Com、诺基亚、爱立信、西门子南京诚迈、南大富士通、烽火科技、智达康、、迪威视迅、微辰苏州明基、华硕、富士通、苏州中磊无锡华桑、飞思、聚光科技、无锡物联网产业研究院嵌入式系统开发涉及的行业嵌入式人才的地域分布男女搭配？目前工程师男性化、年轻化很多企业表示希望有更多的女性工程师加入到这个行业中来，这样会增加他们的工作乐趣学历和专业分布专业分布自动化12%计算机13%电子信息工程15%计算机科学与技术16%嵌入式专业2%机械工程自动化2%电气工程自动化2%测控技术与仪器专业3%电子信息科学与技术4%计算机应用技术5%软件工程7%通信工程8%机械设计制造及自动化2%信息与计算机科学2%计算机网络2%计算机信息管理2%应用物理2%嵌入式行业薪资分析中国具有世界最大嵌入式技术市场，将成为世界第一。手持仪器设备、信息家电、城市建设、工业控制、军事应用，……，嵌入式技术无处不在。软硬件设计人才，应用开发人才，综合性人才，……嵌入式系统设计是一门综合性的课程，涉及电子、计算机、自动控制等诸多专业知识。综合性强，可包括微机原理、单片机设计、计算机接口技术、操作系统等课程内容。嵌入式系统是软件、硬件设计的完美结合。通过嵌入式系统课程学习，可提升嵌入式系统设计的专业知识和实际设计能力。嵌入式技术是后PC时代的技术春天事实上，嵌入式技术无处不在。作为二十世纪人类社会最伟大的发明之一，计算机已迈入了其另一个充满机遇的阶段——后PC时代。不知不觉中，形式多样的数字化产品已经开始继PC机之后成为信息处理的一大主要工具，并且正在逐步形成一个充满商机的巨大产业。后PC时代的到来，使得人们开始越来越多地接触到一个新的概念——嵌入式产品。现在，我们不仅拥有那种放在桌上处理文档、进行工作管理和生产控制的计算机“机器”，而且一个普通人也可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品：MP3、PDA、手机、智能玩具等；电子病历，德国血压仪，无线收费超市,网络家电等；智能车载电子设备，安全监控、GPS、倒车雷达等。高级酒店，电话、TV、INTERNET、PLAY、EMAIL、KEY、无线集成；嵌入式技术正在逐渐改变着传统的工业生产、日常生活和服务方式。goReaderInterneteBookSamsungAnyWebInternetScreenPhoneeRemoteIntelligentHomeControllerTektronixTDS7000DigitalOscilloscopesNixvueDigitalAlbumDigitalPhotoAlbum一些典型的嵌入式系统应用实例家庭智能管理系统社会发展方面：嵌入式Internet应用汽车电子产品（18个嵌入式控制模块）——CAN总线网络VOLVOS80汽车的CAN总线网络汽车电子智能玩具与机器人阿富汗参加反恐作战的“赫耳墨斯”价值4万美元，可携带2架摄像机，发挥了很好作用。军事侦察2002年11月28日，以色列一选举投票点，发生枪击事件，造成至少7人死亡，数十人受伤。以警方用机器人在检查一具巴勒斯坦枪手的尸体。反恐防暴微型飞行器---“黑寡妇”空中飞行器嵌入式系统与机器人技术图：卡耐基梅隆大学和瑞士研制的机器人控制器（采用卡西欧PDA和WindowsCE）基于WinCE的移动机器人平台基于RTLinux的仿人机器人高48cm重:6kg灵活性：20DOF操作系统:RT-Linux接口形式:USB1.0(12Mbps)响应周期:1ms能源：DC24Vx6.2A(150W)制造：富士通基于VXworks的火星探路者2004年“勇气号”再次登陆火星嵌入式系统的由来嵌入式系统的发展历史嵌入式技术的发展阶段嵌入式系统的应用嵌入式系统应用技术热点国内外嵌入式系统应用情况国内高校嵌入式系统的科研实践情况嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的由来计算机是应数值计算的要求而诞生的。在计算机发展的早期，计算机技术一直是以沿着满足高速数值计算的道路发展的。通俗地说，计算机是因科学家需要一个高速计算的工具而产生的。直到20世纪70年代，计算机在数值计算、逻辑运算与推理、信息处理以及实际控制方面表现出非凡能力后，在通信、测控、数据传输等领域，人们对计算机技术才给予更大的期待。嵌入式系统的由来这些领域的应用与单纯的高速海量计算要求不同，主要表现在：(1)直接面向控制对象；(2)嵌入到具体的应用系统中，而不以计算机的面貌出现；(3)能在现场可靠地运行；(4)体积小，应用灵活；(5)突出控制功能，特别是对外部信息的捕捉以及丰富的输入输出功能等。嵌入式系统的由来由此可以看出，满足这些要求的计算机与满足海量高速数值计算的计算机是不可兼容的，因此，一种称之为单片机或微控制器的技术得以生产并发展。为了区分这两种计算机类型，通常把满足海量高速数值计算的计算机称为通用计算机系统；而把面向测控对象，嵌入到实际应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。嵌入式系统的由来从总体上说，通用计算机系统主要用于数值计算、信息处理，兼顾控制功能，而嵌入式计算机系统主要用于控制领域，兼顾数据处理。在一个综合系统中，会出现通用计算机系统与嵌入式计算机系统的结合，各自扮演不同的角色，共同完成系统任务。嵌入式系统的由来嵌入式系统的发展历史嵌入式技术的发展阶段嵌入式系统的应用嵌入式系统应用技术热点国内外嵌入式系统应用情况国内高校嵌入式系统的科研实践情况嵌入式系统的发展趋势嵌入式系统的发展历史——硬件嵌入式系统已经有了30几年的发展历史，它的发展呈现出硬件与软件交替发展的双螺旋式形式。嵌入式计算机的真正发展是在微处理器问世之后。1971年11月，Intel公司成功地把算术运算器和控制器电路集成在一起，推出了第一款微处理器Intel4004，其后各厂家陆续推出了许多8位、16位的微处理器，包括Intel8080/8085、8086；Motorola的6800、68000，以及Zilog的Z80、Z8000等。嵌入式系统的发展历史——硬件微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场，计算机厂家开始大量地以插件方式向用户提供OEM(OriginalEquipmentManufacturer初始设备制造商）产品，再由用户根据自己的需要选择一套适合的CPU板、存储器板以及各式I/O插件板，从而构成专用的嵌入式计算机系统，并将其嵌入到自己的系统设备中。嵌入式系统的发展历史——硬件为灵活兼容考虑，出现了系列化、模块化的单板机。流行的单板计算机有Intel公司的iSBC系列、Zilog公司的MCB等。后来人们可以不必从选择芯片开始来设计一台专用的嵌入式计算机，而是只要选择各功能模块，就能够组建一台专用计算机系统。用户和开发者都希望从不同的厂家选购最适合的OEM产品，插入外购或自制的机箱中就形成新的系统，这样就希望插件是互相兼容的，也就导致了工业控制微机系统总线的诞生。1976年Intel公司推出Multibus，1983年扩展为带宽达40MB/S的MultibusⅡ。1978年由Prolog设计的简单STD总线广泛应用于小型嵌入式系统。嵌入式系统的发展历史——硬件20世纪80年代随着微电子工艺水平的提高，集成电路制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、A/D、D/A转换、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一个VLSI中，从而制造出面向I/O设计的微控制器，也就是我们俗称的单片机，成为嵌入式计算机系统异军突起的一支新秀。其后发展的DSP（DigitalSingalProcessing）产品则进一步提升了嵌入式计算机系统的技术水平。嵌入式系统的发展历史——硬件20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步加速发展。面向实时信号处理算法的DSP产品向着高速、高精度、低功耗发展。TexAS推出的第三代DSP芯片TMS320C30，引导着微控制器向32位高速智能化发展。在应用方面，掌上电脑、手持PC机、机顶盒技术相对成熟，发展也较为迅速。特别是掌上电脑，1997年在美国市场上掌上电脑不过四五个品牌，而1998年底，各式各样的掌上电脑如雨后春笋般纷纷涌现出来。此外，Nokia推出了智能电话，西门子推出了机顶盒，Wyse推出了智能终端，NS推出了WebPAD。1981年ReadySystem发展了世界上第1个商业嵌入式实时内核（VTRX32）包含了许多传统操作系统的特征，包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。随后，出现了如IntegratedSystemIncorporation(ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、QNX公司的QNX，PalmOS，WinCE，RTLinux，Lynx，uCIIOS、Nucleux，以及国内的Hopen、DeltaOS等嵌入式操作系统。嵌入式系统的发展历史——软件嵌入式系统的发展历史——软件今天RTOS已经在全球形成了1个产业，根据美国EMF（电子市场分析）报告，1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美元，而相关的整个嵌入式开发工具（包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器）则高达9亿美元。嵌入式系统的由来嵌入式系统的发展历史嵌入式技术的发展阶段嵌入式系统的应用嵌入式系统应用技术热点国内外嵌入式系统应用情况国内高校嵌入式系统的科研实践情况嵌入式系统的发展趋势嵌入式技术的发展阶段纵观嵌入式技术的发展过程，大致经历4个阶段。第一阶段以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段是以Internet为标志的嵌入式系统。这类系统大部分应用于一些专业性强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控制。这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简单、价格低，以前在国内工业领域应用较为普遍，但是已经远远不能适应高效的、需要大容量存储的现代工业控制和新兴信息家电等领域的需求。嵌入式技术的发展阶段纵观嵌入式技术的发展过程，大致经历4个阶段。第一阶段以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段是以Internet为标志的嵌入式系统。主要特点是：CPU种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；操作系统达到一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业化，用户界面不够友好。嵌入式技术的发展阶段纵观嵌入式技术的发展过程，大致经历4个阶段。第一阶段以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段是以Internet为标志的嵌入式系统。主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具有文件和目录管理、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口API，开发应用程序较简单；嵌入式应用软件丰富。嵌入式技术的发展阶段纵观嵌入式技术的发展过程，大致经历4个阶段。第一阶段以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。第二阶段是以嵌