嵌入式系统亲密接触

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础、软硬件均可裁剪、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。

　　嵌入式系统包括嵌入式硬件、操作系统、软件以及嵌入式系统开发工具等。在嵌入式操作系统中，经常会面临实时多任务操作系统、硬件平台原理细节、复杂的行业标准及繁杂的用户界面等各项跨行业的难题，为了解决上述问题，中间件技术应运而生，并成为许多嵌入式应用的开放式业务平台。同时，因应网络时代的到来，嵌入式浏览器等亦成热门应用。

　　嵌入式硬件

　　近几年来，我国嵌入式应用发展迅猛，对嵌入式硬件的需求量急剧增加。2004年嵌入式微处理器销售总量约为10.2亿片，其中4位MCU占2.6亿片、8位约占6.6亿片，32位MPU占0.75亿片。赛迪顾问的统计表明，2004年我国嵌入式系统应用产品经济总量估计超过10,000亿元，其中嵌入式处理器芯片约为120亿元。2004年我国嵌入式微处理器销售总量大约为13亿片。随着嵌入式应用在DVD播放器、机顶盒、音视频接收设备、MP3播放器、数码相机和汽车电子等各个领域的展开，发展嵌入式系统产业成为我国信息产业由"中国制造"向"中国创造"的突破口。

　　嵌入式系统硬件的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。从架构上讲，ARM架构、Intel的8051、Microchip的PIC和ZiLOG的Z80是嵌入式处理器的主流架构。而在8位、16位和32位处理器中，各主流厂商又有不同的侧重点，比如在8位CPU上，Intel、Microchip和ZiLOG的市场地位稳固，在32位CPU上，ARM、X-Scale和MIPS架构为业界所广泛采用。

　　据不完全统计，目前全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行体系结构有30几个系列。但与全球PC市场不同的是，没有一种微处理器和微处理器公司可以主导嵌入式系统。对上市的CPU供应商，如Intel、Freescale，他们名气在外，还有一些小的公司，如QED(Santa Clara，CA)虽然名气不大，但也生产很优秀的微处理器。而ARM与MIPS是只设计但并不生产CPU的公司，他们把生产权授予世界各地的半导体制造商。

　　作为全球推出第一款微处理器的厂商，英特尔主要提供芯片、主板、系统、软件、网络和通信等方面的设备与服务，这些构成了计算机架构和互联网的必需"要素"。Intel X-Scale微体系架构是基于ARMv5TE体系架构的解决方案，它对ARM体系结构进行了增强。就在不久前，英特尔宣布为嵌入式解决方案(如工业控制、测试与设备与医学成像系统等)开发商所使用的英特尔酷睿双核处理器提供更加广泛的生命周期支持。

　　无生产厂的处理器授权公司对嵌入式应用的影响显然也很强大，ARM和MIPS就是明显的例子。

　　ARM(Advanced RISC Machines)是近年来在嵌入式系统极有影响力的微处理器IP核提供商，其设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器。随着嵌入式系统处理器的不断发展，典型的32位RISC芯片--ARM处理器，不论是在PDA、STB、DVD等消费类电子产品中，还是在GPS、航空、勘探、测量等军方产品中都得到了广泛的应用，而Intel、NS、Atmel、Philips、NEC、Cirrus Logic等公司都有相应的产品。他们把更多的功能集成在ARM芯片中，使其成为了高集成度、低功耗的典型代表。

　　作为ARM的竞争厂商，MIPS公司是一家设计制造高性能和嵌入式32位和64位处理器的厂商。从1997年开始，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。如今，MIPS在数字机顶盒、视频游戏机、彩色激光打印机及交换机等领域排名第一。

　　除了处理器，嵌入式硬件还包括一些主板和元器件等产品，如研华和研祥的嵌入式主板。

　　嵌入式软件

　　嵌入式软件包括嵌入式操作系统、嵌入式应用软件等，21世纪，在全球新一轮汽车、通信、信息电器、医疗、军事等行业的巨大智能化装备市场需求下，全球嵌入式软件及系统产业得到了快速发展。赛迪顾问的研究表明，2004年全球嵌入式软件的销售规模已经达到了395亿美元，而嵌入式系统产品的产值已达到2000亿美元，预计全球嵌入式系统产品潜在的市场将超过10000亿美元。

　　同时，以手机等为代表的互联网时代嵌入式产品，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑战，主要包括：嵌入式图形界面、灵活的网络连接和超出系统平台的整合等，此外，当然还需对付更加激烈的市场竞争。

　　嵌入式操作系统

　　嵌入式操作系统是嵌入式系统的灵魂，它并不是一个新生的事物，从20世纪八十年代起，就有一些国际公司开始进行商用嵌入式系统和专用操作系统的研发。市场上有很多著名的商业化嵌入式操作系统，如VxWorks、Palm OS、Symbian和Windows CE等。而正是由于这些系统的商业化，使其价格昂贵且由于源代码不公开导致了诸如对设备的支持、应用软件的移植等一系列问题，并使另一种源代码开放的嵌入式操作系统--Linux，在嵌入式领域异军突起，成为极有潜力的嵌入式操作系统。

　　风河VxWorks是非常出色的设备软件操作系统平台，适用于从手持电子设备到大型网络设施的各种设备。2005年底，风河系统宣布对该操作系统进行全面升级。VDC公司嵌入式系统软件事业部主管Chris Lanfear认为，风河最新的VxWorks 6。2实时操作系统平台基于可靠的系统架构而构建，适应各种设备产品设计的快速变化，同时也满足设备制造商对系统安全性、可靠性的要求。

　　Palm OS操作系统由Palm公司自行开发，并授权给Handspring、索尼和高通等设备厂家。Palm OS在PDA市场占有主导地位。

　　Symbian是一个标准化的开放式平台，任何人都可以为支持Symbian的设备开发软件。与微软产品不同的是，Symbian将移动设备的通用技术，也就是操作系统的内核，与图形用户界面技术分开，能很好的适应不同的平台，也可以使厂商制作出更加友好的操作界面，这也是用户能见到不同样子的symbian系统的主要原因。它可以支持GPRS、蓝牙、SyncML以及3G技术，适合手机等移动设备使用。

　　Windows CE是微软开发的一个嵌入式操作系统，专门用于手持设备和信息家电。它最大的特点是发展掌上型Windows系统，有文件兼容性高、功能多样化的特点。由于该系统可以看作是Windows 95的简化版，与Windows 95非常相似，尤其是在GUI(即图形用户接口)方面，因此，熟悉Windows 95 的用户掌握Windows CE比较容易。

　　Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。它以高效性和灵活性著称。但是，由于Linux是全球各地的成千上万的程序员设计和实现的，因此开发散乱也是它的一大弱点。