嵌入式系统应用领域及发展

嵌入式系统应用领域及发展主讲：嵌入式系统概述嵌入式系统的概念嵌入式系统的基本组成与设计无所不在的嵌入式系统嵌入式热点领域什么是嵌入式系统嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，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、图形界面等。嵌入式操作系统负责软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有：嵌入式实时操作系统µC/OS-II、嵌入式Linux、WindowsCE、VxWorks,以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等。嵌入式系统简单定义嵌入式系统是指为某种特殊任务将操作系统和功能软件集成于硬件系统之中。可以认为凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。嵌入式系统在汽车电子应用ABS技术支持先进的计算机技术半导体技术、电子技术等功能单片机掀起电子化浪潮微处理器高速发展推动了嵌入式系统，如arm系列，ARM7、ARM9、ARM11等嵌入式系统的演变8031/8051单片机系统，自行编写程序；68360/386EX控制系统，自己编写简单的操作系统；各种32位处理器+嵌入式Linux/VxWorks+嵌入式Web设备server以及各种复杂网络协议栈＋GUI图形界面＋无线模块＝现代可移动的网络智能设备嵌入式系统的发展趋势(1)嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。嵌入式操作系统将在现有的基础上，不断采用先进的操作系统技术，结合嵌入式系统的需求向:•可适应不同的嵌入式硬件平台•具有可移植、可伸缩、功能强大、可配置、良好的实时性、可靠性、高可用方向发展嵌入式系统的发展趋势(2)嵌入式系统联网成为必然趋势，驱动了大量新的应用针对外部联网要求，嵌入系统必需配有通信接口，需要TCP/IP协议簇软件支持。针对内部联网要求，新一代嵌入式系统还需具备USB、CAN、Bluetooth或2G/3G通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。支持自然的人机交互和互动的、图形化、多媒体的嵌入式人机界面。操作简便、直观、无须学习。嵌入式系统的基本组成与设计嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”嵌入式系统的基本组成与设计嵌入式软件主流VxWorks是目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的系统。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通信、军事演习、导弹制导、飞机导航等PalmOs，是Palm公司的操作系统，和微软的WindowsCE是PDA操作系统的两大巨头。Linux已成功应用于路由器、机顶盒、PDA等领域WinCEXPEmbeddeducos具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点。很适合开发那些对系统要求不是很苛刻，且RAM和ROM有限的各种小型嵌入式系统设备。无所不在的嵌入式系统嵌入式系统的应用远远超过了各种通用计算机一台通用计算机的外部设备中就包含了5-10个嵌入式微处理器：键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、Modem、网卡、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由嵌入式处理器控制的。在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。嵌入式系统应用嵌入式应用工控设备智能仪表汽车电子军事电子网络设备电子商务信息家电移动存储智能玩具经典应用CISCO的路由器华为、中兴的以太网交换机高可靠以及可配置的网管型工业交换机恒基伟业的商务通PDA；现代高档3G手机美国宇航局的火星探测器Sony的机器狗AIBO嵌入式系统的应用领域（一）家用市场机顶盒、掌上电脑、DVD、MP3、数码相机、数字电视、WebTV、网络冰箱、网络空调、家庭网关、智能家用电器、车载导航器系统等通信市场电话交换系统，电缆系统，卫星和全球定位系统，数据交换设备，移动电话等工业市场制造工厂，污水处理系统，发电站和电力传输系统，自动化工厂，控制系统开发，维护和测试的工具，石油提炼和相关的贮运设施，建筑设备，计算机辅助制造系统，能源控制系统，核电站，机器人系统等商业和金融市场自动柜员机，信用卡系统，售货端系统，安全系统等嵌入式系统的应用领域（二）办公市场电话系统，传真系统，复印机，计时系统，照相机和摄象机运输市场航空、铁路、公路运输系统，燃料服务，航空管理，信令系统，雷达系统，交通指挥系统，停车系统，售票系统，乘客信息系统，检票系统，行李处理系统，应急设备等建筑市场电力供应，备用电源和发电机，火警控制系统，供热和通风系统，电梯和升降系统，车库管理，安保系统，电子门锁系统，楼宇管理系统，闭路电视系统，电子保险柜，警铃等医疗市场心脏除颤器，心脏起搏器，患者信息和监视系统，电磁成像系统等军事武器控制嵌入式系统热点应用信息家电车载系统军事工业医疗器械信息家电应用特点市场巨大低成本要求利润空间小竞争激烈人机界面友好网络化车载系统应用特点与汽车工业相配套利润空间较大可靠性要求较高无线通讯要求军事与航天工业应用特点市场垄断性强高利润可靠性要求高安全性要求高成本要求布不高勇气号军事（航天）工业产品数字化单兵信息装备夜视扫描、全球定位、指挥通信医疗行业应用特点（可关注）市场广阔，进入门槛较高利润极高嵌入式医疗设备网络应用1：GPS公交车语音报站器基于ucos操作系统GPS公交车语音报站器GPS自动报站系统是现在代公交车辆自动体系不可缺少的设备之一,就像车载的导航仪，主要采用GPS定位来确定车辆所在位置并且及时给予各种所需自动程序运做（比如报站，广告播放，提示语言，司机提示的等）。1.先要对所在城市所有公交线路的每个站点，进行经纬度测试。将位置信息以及相对应的每个站名的录音。2.一旦公交车进入车站10多米的范围，单片机在接收到gps实时数据并处理后，便作出反应。3.如果车速超过55公里/小时，管理仪会亮起红灯提醒司机慢行、语言提示超速慢行。4.按键处理，按下按键录入每个站点经纬度。硬件框图语音模块音频电路MCU控制单元输出显示电路按键控制电路GPS模块、电路软件部分框图UCOS-II按键检测任务GPS处理任务语音处理任务输出显示任务ucos相关任务函数OSTaskCreate创建各个模块处理任务。如OSTaskCreate((void*)KeyTask,(void*)0,&KeyTaskStk[0],9)；//按键处理任务OSTaskCreate((void*)GPSTask,(void*)0,&GPSStk[0],6)；//GPS任务OSTaskCreate((void*)MsgTask,(void*)0,&MsgStk[0],8)；//语音任务OSTaskCreate(OutTask,(void*)0,&OutStk[0],7)；//显示输出任务任务间通信Ucos操作系统通过信号量、消息邮箱、消息队列来实现任务间的通信。如OSSemPend（信号量）、OSQPend（消息队列）、OSMboxPend（消息邮箱）嵌入式系统是这个后PC时代的擎天之柱。我们有理由相信，未来的电子技术就是嵌入式系统技术的天下。谢谢！