魏慶福,鄭文波

一  概述
1  嵌入式系統的定義和市場(chǎng)前景
嵌入式系統是指以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，軟件硬件可剪裁，適應應用系統對功能、
可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。它主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶(hù)應用軟件等部分組成。用于實(shí)現對其它設備的控制、監視和管理等功能，它通常嵌入在主要設備中運行。
PC機主要應用在辦公室自動(dòng)化領(lǐng)域，而嵌入式系統已經(jīng)廣泛滲透到人們的工作、生活中，從家用電器、手持通訊設備、信息終端、儀器儀表、汽車(chē)、航天航空、軍事裝備、制造工業(yè)、過(guò)程控制等。今天，嵌入式系統帶來(lái)的工業(yè)年產(chǎn)值已超過(guò)1萬(wàn)億美元。美國著(zhù)名未來(lái)學(xué)家尼葛洛龐帝99年1月訪(fǎng)華時(shí)曾預言，4~5年后嵌入式智能（電腦）工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。據統計，嵌入式處理器的數量占分散處理器的94%，而PC機用的處理器只占6%。汽車(chē)大王福特公司的高級經(jīng)理曾稱(chēng)：“福特出售的‘計算能力’已超過(guò)了IBM！”用市場(chǎng)觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，PC已經(jīng)從高速增長(cháng)進(jìn)入到平穩發(fā)展時(shí)期，其年增長(cháng)率由上世紀90年代中期的35%逐年下降，單純由PC機帶領(lǐng)電子產(chǎn)業(yè)蒸蒸日上的時(shí)代已經(jīng)成為歷史，根據PC時(shí)代的概念，美國B(niǎo)usiness week 雜志提出了“后PC時(shí)代”概念。
根據美國嵌入式系統專(zhuān)業(yè)雜志RTC報道，21世紀初的十年中，全球嵌入式系統市場(chǎng)需求量具有比PC市場(chǎng)大10至100倍的商機。1998年在芝加哥舉辦的嵌入式系統會(huì )議上，與會(huì )專(zhuān)家一致認為，21世紀嵌入式系統將無(wú)所不在，它將為人類(lèi)生產(chǎn)帶來(lái)革命性的發(fā)展，實(shí)現“PCs Everywhere”的生活夢(mèng)想。
2  嵌入式系統的幾個(gè)發(fā)展階段
嵌入式系統的出現至今已經(jīng)有30多年的歷史，近幾年來(lái)，計算機、通信、消費電子的一體化趨勢日益明顯，嵌入式技術(shù)已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)?？v觀(guān)嵌入式技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，大致經(jīng)歷四個(gè)階段。
第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統，具有與監測、伺服、指示設備相配合的功能。這類(lèi)系統大部分應用于一些專(zhuān)業(yè)性強的工業(yè)控制系統中，一般沒(méi)有操作系統的支持，通過(guò)匯編語(yǔ)言編程對系統進(jìn)行直接控制。這一階段系統的主要特點(diǎn)是：系統結構和功能相對單一，處理效率較低，存儲容量較小，幾乎沒(méi)有用戶(hù)接口。由于這種嵌入式系統使用簡(jiǎn)單、價(jià)格低，以前在國內工業(yè)領(lǐng)域應用較為普遍，但是已經(jīng)遠不能適應高效的、需要大容量存儲的現代工業(yè)控制和新興信息家電等領(lǐng)域的需求。
第二階段是以嵌入式CPU為基礎、以簡(jiǎn)單操作系統為核心的嵌入式系統。主要特點(diǎn)是：CPU種類(lèi)繁多，通用性比較弱；系統開(kāi)銷(xiāo)小，效率高；操作系統達到一定的兼容性和擴展性；應用軟件較專(zhuān)業(yè)化，用戶(hù)界面不夠友好。
第三階段是以嵌入式操作系統為標志的嵌入式系統。主要特點(diǎn)是：嵌入式操作系統能運行于各種不同類(lèi)型的微處理器上，兼容性好；操作系統內核小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴展性；具備文件和目錄管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò )支持、圖形窗口以及用戶(hù)界面等功能；具有大量的應用程序接口A(yíng)PI，開(kāi)發(fā)應用程序較簡(jiǎn)單；嵌入式應用軟件豐富。
第四階段是以Internet為標志的嵌入式系統。這是一個(gè)正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數嵌入式系統還孤立于Internet之外，但隨著(zhù)Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)結合日益密切，嵌入式設備與Internet的結合將代表嵌入式系統的未來(lái)。
綜上所述，嵌入式系統技術(shù)日益完善，32位微處理器在該系統中占主導地位，嵌入式操作系統已經(jīng)從簡(jiǎn)單走向成熟，它與網(wǎng)絡(luò )、Internet結合日益密切，因而，嵌入式系統應用將日益廣泛。
3  嵌入式系統的技術(shù)特點(diǎn)