賈衛(wèi)清

【摘要】 科技進(jìn)步，信息技術(shù)高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)嵌入式技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)是微電子技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。本文分為三個(gè)部分，一概述嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)，包括其發(fā)展簡(jiǎn)史、定義、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和分類(lèi)；二介紹嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用及其作用；三討論嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】 嵌入式計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；發(fā)展前景

當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展速度驚人，嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)廣發(fā)應(yīng)用于國(guó)民生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域，工業(yè)設(shè)備、智能儀器、智能儀表、各類(lèi)汽車(chē)、家用電器、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)通信、國(guó)防軍事等各個(gè)領(lǐng)域中，都使用到了嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)，而且嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了的積極影響，也因此引起了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界，有幾十億臺(tái)嵌入式設(shè)備處于運(yùn)行當(dāng)中。美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家已經(jīng)把普適計(jì)算上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度，加大了資金投入和研發(fā)力度。

1 嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)概述

1.1嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的簡(jiǎn)史

自從20世紀(jì)90年代，嵌入式技術(shù)全面展開(kāi)，如今已經(jīng)有二十幾年的發(fā)展歷程。目前嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)已成國(guó)民生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域共同的研發(fā)的方向，單片機(jī)就是比較早的最簡(jiǎn)單的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之一。

1.2嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的定義

所謂嵌入式技術(shù)是把計(jì)算機(jī)當(dāng)成一個(gè)信息處理部件，鑲嵌到應(yīng)用系統(tǒng)中的技術(shù)，即它將軟件固化集成到硬件系統(tǒng)中，將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成一個(gè)統(tǒng)一的整體。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中心是應(yīng)用；基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)功能的可以剪裁的軟件和硬件；要求是功能全、可靠性高、成本低、體積小等等。

1.3嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)構(gòu)

主要有五個(gè)組成部分分別是硬件設(shè)備、內(nèi)部嵌人式操作系統(tǒng)、嵌人式開(kāi)發(fā)調(diào)試平、控制與應(yīng)用系統(tǒng)程序以及嵌人式微處理器。

1.4嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)

嵌入對(duì)象廣泛，形式多種多樣，功能專(zhuān)一，能夠?qū)崟r(shí)嵌入，嵌入結(jié)構(gòu)非?？煽?。

1.5嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類(lèi)

目前基于嵌入式的系統(tǒng)大致可分為以下幾類(lèi)。第一類(lèi)，基于單片機(jī)的 MCU系統(tǒng)。特點(diǎn)是高集成、多功能。缺點(diǎn)是存儲(chǔ)器容量小，系統(tǒng)資源少，功能一般。第二類(lèi)，單板機(jī)。其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了小型化、模塊化、低功耗、較高的可靠性。第三類(lèi)，以32位嵌入式處理器為核心（MPU 或 DSP），依據(jù)應(yīng)用需要對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)完全剪裁，有嵌入式操作系統(tǒng)支持的強(qiáng)大軟件平臺(tái)，其特點(diǎn)是專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，冗余度低。

2 嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用

計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用，從最開(kāi)始的普通的低端使用到現(xiàn)在的高端行業(yè)應(yīng)用，對(duì)我們的社會(huì)生產(chǎn)、生活都產(chǎn)生了積極的影響，極大地提高了工業(yè)化產(chǎn)業(yè)水平。

2.1嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀表領(lǐng)域的應(yīng)用

嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，以?xún)x表自動(dòng)化最為常見(jiàn)。根據(jù)自動(dòng)化儀表的具體要求，進(jìn)行合理地軟硬件剪裁，能夠?qū)崿F(xiàn)高集成、低冗余、體積小，使自動(dòng)化儀表具有以下功能：傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、同時(shí)顯示、強(qiáng)大的信息處理、比較推理、故障自診斷自測(cè)試、自學(xué)習(xí)自適應(yīng)智化、完成遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)控制、障預(yù)報(bào)、信息發(fā)布與共享。

自動(dòng)化儀表的核心是處理器，儀表行業(yè)中運(yùn)用了嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)以后，處理器性能大大增高，使得自動(dòng)化儀表有了質(zhì)的飛躍，使得儀表行業(yè)發(fā)展前景非常廣闊。

2.2嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。主要用于生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)力設(shè)備集中監(jiān)控。機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)通訊及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接口和一體化通訊網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)子系統(tǒng)集成到一個(gè)計(jì)算機(jī)支持平臺(tái)上，建立起整個(gè)機(jī)房的集成監(jiān)控和管理界面，通過(guò)統(tǒng)一的圖形化人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、控制和管理，并在這些子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)向管理人員報(bào)警。

2.3嵌入式系統(tǒng)在辦公生活應(yīng)用領(lǐng)域

嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)是軟件代碼小、自動(dòng)化程度高、響應(yīng)速度快等等，所以廣泛應(yīng)用到各種家用電器當(dāng)中，如手機(jī)、電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、數(shù)字電視機(jī)、數(shù)碼相機(jī)打印機(jī)、掃描儀等等。

3 嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展前景

如今天，嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)變成了電子信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域里的基本技術(shù)，它的優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)化。專(zhuān)業(yè)處理系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向。專(zhuān)業(yè)處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠提供最優(yōu)化的基礎(chǔ)。嵌入式技術(shù)的設(shè)計(jì)方法非?？旖?，而且既能面向系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，又能面向功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。它的顯著特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、構(gòu)件化、可以重復(fù)使用等等。這也使得嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)電、人工智能等技術(shù)融合在一起。嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)與其它技術(shù)的廣泛融合，使得嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展前景非常好。目前看，嵌入式計(jì)算技術(shù)技術(shù)的發(fā)展可以朝以下五個(gè)方面研究。

（1）嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核向微型化、高可靠可信、高可用、強(qiáng)實(shí)時(shí)、構(gòu)件組件化發(fā)展。

（2）行業(yè)性開(kāi)放系統(tǒng)日趨流行，面向領(lǐng)域特制的嵌入式操作系統(tǒng)走向行業(yè)開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化和平臺(tái)化。

（3）電子設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，技術(shù)發(fā)展迅速，不同的廠(chǎng)商和組織之間越來(lái)越多地出現(xiàn)聯(lián)盟式協(xié)作，技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)鏈合作增強(qiáng)。

（4）嵌入式軟件支撐開(kāi)發(fā)環(huán)境向集成化、可調(diào)試化、支持模型驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)發(fā)展，開(kāi)發(fā)工具高度集成，功能完備，具有豐富的工具包和構(gòu)件庫(kù)，以及可視化的界面，面向行業(yè)領(lǐng)域提供特定軟件平臺(tái)或完整解決方案成為趨勢(shì)。

（5）開(kāi)源運(yùn)動(dòng)對(duì)軟件技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，而隨著時(shí)間的推移，開(kāi)源軟件和商業(yè)軟件的界限開(kāi)始變得模糊，二者逐漸走向中間地帶，混源架構(gòu)將是開(kāi)源與商業(yè)軟件結(jié)合的一種趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

嵌入式計(jì)算系統(tǒng)在儀器儀表行業(yè)中的使用和研究依然成了熱點(diǎn)，儀表行業(yè)發(fā)展的方向也將以嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)為導(dǎo)向。該應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域，但正朝著專(zhuān)業(yè)化發(fā)展。在嵌入式技術(shù)領(lǐng)域，軟硬件不可分割，很多硬件嚴(yán)格限制軟件，嵌入式系統(tǒng)的軟硬件協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，是嵌入式技術(shù)研發(fā)課題。由于電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，和驚人的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)革新速度，使得嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)任然面臨的諸多的挑戰(zhàn)。一浪接一浪的技術(shù)革新，也將使嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷迎來(lái)發(fā)展高潮。

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