嵌入式产品设计篇1

关键字：嵌入式系统计算机发展应用

中图分类号：G623.58文献标识码：A

1嵌入式系统简介

嵌入式系统的定义

嵌入式系统是控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置。它是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。

嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。它也是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各行各业的具体应用相结合的产物。嵌入式系统分为处理器、存储器、输入输出和软件这四个部分。

嵌入式系统的框架

嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统，包含三个部分：

（1）硬件环境：是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台，硬件平台包括嵌入式处理器和设备。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。

（2）嵌入式操作系统：完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对不变性。

（3）嵌入式应用程序：运行于操作系统之上，利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。

嵌入式系统的特点

系统内核小。

专用性强。

系统精简。

高实时性的系统软件（OS）是嵌入式软件的基本要求。

嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。

嵌入式系统开发需要开发工具盒环境。

2嵌入式系统在计算机中的应用

2.1Windows中的应用

微软嵌入式产品MSEmbed，尤其是微软嵌入式系统，和普通OS并没有本质上的区别。从某种程度上说，微软嵌入式系统，就是根据环境的需求，将普通的OS进行定制和精简，从而形成符合应用环境需求的、特定的系统。

微软嵌入式系统，经过定制以及二次开发，能够最大程度的满足客户需求，同时在安全性、可靠性、可维护性以及整体性能方面，得到了良好体现。随着windows7OS进入嵌入式领域，其对于各种硬件的兼容性，以及在各个硬件平台上的可移植性，再一次得到极大完善。

1996年11月，Microsoft了WindowsEmbeddedCE1.0，从此正式进入了嵌入式产品市场。此后，Microsoft逐渐扩展出全系列的嵌入式操作系统，使开发人员能够通过一系列产品来构建下一代的32位设备，这些产品为空间占用量大小不等的设备提供了工具集和开发平台。微软WinCE1.0之后的十年间，继续推出了2.0到6.0的WinCE产品。

2010年6月1日，微软了新的嵌入式Windows，并命名为WindowsEmbeddedCompact7，不再采用之前一贯沿用的名称WindowsEmbeddedCE（简称WindowsCE）。[10]新版的全国人民Winddows做出了一系列的改进，例如将所有系统元件都由EXE改为DLL，并移到kernelspace，并采用全新设计的虚拟内存架构、全新的设备驱动程序架构，支持更多的平台像x86、ARM、SH4、MIPS等。

2.2Linux系统中的应用

嵌入式Linux是将日益流行的Linux操作系统进行裁剪修改，使之能在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统。嵌入式linux既继承了Internet上无限的开放源代码资源，又具有嵌入式操作系统的特性。嵌入式Linux的特点是版权费免费;购买费用媒介成本技术支持全世界的自由软件开发者提供支持网络特性免费，而且性能优异，软件移植容易，代码开放，有许多应用软件支持，应用产品开发周期短，新产品上市迅速，因为有许多公开的代码可以参考和移植，实时性能RT_LinuxHardhatLinux等嵌入式Linux支持，实时性能稳定性好安全性好。

有巨大的市场前景和商业机会，出现了大量的专业公司和产品，如MontavistaLineoEmi等，有行业协会如EmbeddedLinuxConsortum等，得到世界著名计算机公司和OEM板级厂商的支持，例如IBM、Motorola、Intel，目前Google的基于Linux开发的Android操作系统也已经广泛应用于嵌入式领域。传统的嵌入式系统厂商也采用了Linux策略，如LynxworksWindriverQNX等，还有Internet上的大量嵌入式Linux爱好者的支持。嵌入式Linux支持几乎所有的嵌入式CPU和被移植到几乎所有的嵌入式OEM板。

嵌入式Linux领域非常广泛，主要的应用领域有信息家电、PDA、机顶盒、DigitalTelephone、AnsweringMachine、ScreenPhone、数据网络、EthernetSwitches、Router、Bridge、Hub、Remoteaccessservers、ATM、Framerelay、远程通信、医疗电子、交通运输计算机外设、工业控制、航空航天领域等。

3嵌入式系统的发展前景

嵌入式微控制器的应用几乎无处不在：移动电话、家用电器、汽车……。其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域，对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。

3.1功能越来越强大

由于市场对多功能产品需求的增加和IT技术的推动，嵌入式微控制器有相当广阔的应用空间和旺盛的生命力。各种微控制器根据自己在市场上的定位，也都有了很大发展，功能越来越强大。

3.1.1微控制器SoC化

微控制器（MCU）可以集成越来越多的内置部件。常用的部件有存储器类、串行接口类、并行接口类、定时和时钟类、专用和接口类。甚至有的MCU，例如NS公司的MCU，把语音、图像部件集成到单片机中，目的就是在单个器件中集成所有所需要用到的部件，构成片上系统（SoC）。

3.1.2多核结构处理器

随着嵌入式应用的深入，特别是在数字通信和网络中的应用，对处理器提出了更高的要求。多核结构的处理器出现适应了这种情况。

Infineon公司的TC10GP和增强型TC1130都是三核（TriCore）结构的微处理器，微控制器由三个核组成：微控制器和DSP核、数据和程序存储器核、专用集成电路（ASIC）。

3.1.3功耗更低

现在新推出的微控制器的功耗越来越小，很多都有多种工作方式，包括等待、暂停、休眠、空闲、节电等工作方式。例如Philips的P87LPC762，空闲状态下的电流为1.5mA，而在节电方式下电流只有0.5mA。很多微控制器还允许在低振荡频率下以极低的功耗工作。

3.1.4工作电压范围更宽

扩大电源电压范围以及在较低电压下仍能工作是现在微控制器的一个特点，一般可以在3.3～5.5V的范围内工作，有些产品可以在2.2～6V的范围内工作。Motorola针对长时间处在待机模式的装置所设计的超省电HCS08系列，把可工作最低电压降到了1.8V。

3.1.5工艺更先进、封装更小

微控制器的封装水平已大大提高，它采用了各种帖片封装形式，满足了便携式手持设备的需要。Microchip公司推出体积很小的6引脚PIC10F2XX系列MCU。NS（美国国家半导体）公司的嵌入式微控制器已把语音、图像部件也集成到嵌入式微控制器中，如果从功能上讲，它可以称作是“万用机”。

3.2可靠性不断提高

近年来，嵌入式微控制器的生产厂家在嵌入式微控制器设计上采用了各种提高可靠性的新技术，这些新技术表现在如下几点：

（1）EFT（ElectricalFastTransient）技术

EFT技术是一种抗干扰技术，它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加各种毛刺信号，如果使用施密特电路对其整形，则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟，在交替使用施密特电路和RC滤波电路时，就可以消除这些毛刺，从而保证系统的时钟信号正常工作。这样，就提高了嵌入式微控制器工作的可靠性。

（2）低噪声布线技术及驱动技术

在传统的嵌入式微控制器中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。这样，就使电源噪声穿过整块芯片，对嵌入式微控制器的内部电路造成干扰。现在，很多嵌入式微控制器都把地线和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。这样，不仅降低了穿过整个芯片的电流，另外还容易在印制电路板上布置去耦电容，从而降低系统的噪声。

（3）采用低频时钟

高频外时钟是噪声源之一，不仅能对嵌入式微控制器应用系统产生干扰，还会对外界电路产生干扰，令电磁兼容性不能满足要求。对于要求可靠性较高的系统，低频外时钟有利于降低系统的噪声。在一些嵌入式微控制器中采用内部锁相环技术，即使在外部时钟较低时，也能产生较高的内部总线速度，既保证了速度，又降低了噪声。

4结束语

嵌入式系统凭借自己独有的特点和优势在各行各业使用广泛，所有带有数字接口的设备都使用了嵌入式系统，他遍布工业、农业、国防、生活等各个领域，为我们的工作和生活带来了很多的便捷和好处，希望嵌入式系统可以得到更好的发展，为我们的政治、经济都带去便利和优势。

参考文献：

嵌入式产品设计篇2

关键词：嵌入式系统,平台化开发,嵌入式操作系统

在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后PC(Post-PC)时代，随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。

1.嵌入式系统、设计方法和开发平台化的迫切要求

1.1嵌入式系统及其特性

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统[1]。它一般由嵌入式CPU、硬件设备、嵌入式操作系统及应用程序等4个部分组成，用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能，该系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术结合后应用到各个具体行业的产物，IP级、芯片级、和模块级是嵌入式系统的三种主要的体系结构形式，其中，模块级的形式就是把已成熟的X86处理器构成的计算机系统模块嵌入到应用系统中，充分利用目前常用的PC架构的通用性和便利性。

嵌入式系统通常具有如下五种特性：通常是面向特定应用的，完成单一或一组紧密相关的特定功能；具有高性能和实时的要求；系统作为设备的一部分，其运行一般不需要人工干预；系统的电源要求具有较高的可靠性和安全性；处理器的选择是嵌入式系统设计的关键一步；

1.2嵌入式系统设计方法

各种硬件平台性能的提高、EDA综合开发工具的长足发展以及软件技术特别是嵌入式实时操作系统EOS的推出，为开发复杂嵌入式系统应用软件提供了底层支持和高效率开发平台，嵌入式系统设计方法可以划分为三个不同的层次：以PCB、CAD和ICE为主要工具的设计方法；以EDA工具软件和RTOS为开发平台的设计方法；以IP内核库为设计基础，用软硬件协统设计技术的设计方法。三个层次的设计方法各有其应用范围，并不会简单地用后者取代前者，相当长的一段时间内，多采用前两个层次的设计方法。

1.3嵌入式系统开发平台化的迫切要求

后PC时代是嵌入式系统时代”嵌入式系统应用领域的广度和深度目前都呈爆炸式增长。传统单片机系统下的小作坊开发模式面面俱到、开发周期长、门槛高、项目对个别技术人员的依赖很大，而且很难保证程序质量，因此已经不能满足现今嵌入式世界的需求。

在现代社会化大生产方式下，平台化方式是现代电子产品进行产品开发唯一的正确模式，嵌入式系统设计模式应该从计算机软件工程设计模式中吸取有用元素，构建有自己特色的嵌入式开发系统平台，在进行嵌入式系统开发时，只有应用平台化思想开发模式，才能以最小的代价最大程度的满足应用的需求。

2.嵌入式系统的开发及其平台化

2.1嵌入式系统平台化开发模式

平台模式不是新概念，很多嵌入式产品开发人员的工作就是应用平台的雏形，但平台化开发模式与传统开发模式还是有所区别的。平台化开发模式下，所有个人的技术贡献完全融化在平台中，企业技术人员必须接受平台培训，并在平台的高起点上起步。这一模式下，技术人员能够迅速成长，通过平台培训快速掌握产品开发技术，平台的知识继承减少了企业对个别员工的依附性。

2.2嵌入式系统开发的技术要点

嵌入式系统开发平台化包括硬件开发平台化和软件开发平台化两个方面。从硬件方面说，平台化要求电路的设计尽量做到模块化”，拼图化”。。首先最大程度从半导体厂家索取芯片相关资料，减少产品设计中单片机资源应用的盲目性。其次，针对不同的应用，规划出优选的硬件结构。最后，产品的硬件主电路应该有良好的通用性和扩展性。。从软件方面说，可以借鉴计算机软件工程里面的一些思想和方法，具体实现上，在系统级上引入操作系统平台，借助于操作系统平台多任务编程思想来简化事务处理模式，缩短开发周期。在代码级建立独立于具体产品的函数库和驱动接口平台。

2.3嵌入式操作系统是实现平台化最有力的工具

以开发工具和技术咨询为基础，然后掌握处理器结构及其应用是进行嵌入式开发的正常程序，优秀的开发工具不仅能够开发出处理器的全部功能，而且其界面是用户友好的，当前，主流嵌入式系统得开发工具平台可以分为四类：实时在线仿真系统ICE（In-CircuitEmulator）；语言编译器（CompilerTools）；源程序模拟器（Simulator）；嵌入式操作系统（EmbeddedOperationSystems）。其中，嵌入式操作系统与传统单片机运行模式相比具有显著优点，是目前实现平台化最有力的工具。传统的单片机没有操作系统，因此运行的应用程序只能是单进程。当实际操作需要有多个进程同时运行时，只能采用中断方法或者多个MCU（每个MCU运行一个进程）来完成。前者容易形成中断嵌套而溢出，后者则无疑增加了硬件成本，且MCU之间需要串口通信，实时性得不到保证。嵌入式芯片在程序存储容量上普遍达到了MBYTE级，在速度方面，普遍可以达到20M以上，这使得嵌入式操作系统调度进程的实时性得到了保证。因此之需要有一个精简的、足够小的os内核，就可以把它固化在FlashROM，在加电引导后控制应用程序的多个任务并行运行。。由于嵌入式操作系统的上述优点，它所起到的作用也是很值得一提的。首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。其次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。再次，嵌入式实时操作系统提高了开发效率，缩短了开发周期。当然，应用嵌入式实时操作系统开发也存在一些难点，主要有进程调度、启动加载、任务的划分三个方面。

2.4嵌入式系统的生命周期

与其他任务事物一样，嵌入式系统产品也有其自身的生命周期。首先得到对嵌入式系统的需求，然后才能开发出产品的概念模型，接着进一步进行产品的生产设计、生产以及扩展。影响系统生命周期的主要因素有以下四个，系统成本的获取、系统验证、维护与后勤、升级。

2.5嵌入式系统开发的一般过程和具体步骤

在嵌入式开发过程分为两个主要部分，选择宿主机和目标机以及调试目标机上的应用程序。宿主机执行编译、链接、定址；目标机是运行嵌入式软件的硬件平台。嵌入式调试试用交叉调试器，采用宿主机-目标机的调试方式，包括任务级、源码级和汇编级的调试。

结合相关理论和项目经验，将嵌入式平台化开发一般分为五个步骤：客户需求分析、确定选用的嵌入式处理器和嵌入式操作系统、硬件设计和软件设计、测试、文档整理。

客户需求分析

嵌入式系统的客户需求一般都明确清晰，但应考虑客户潜在的后续应用，在设计系统硬件时尽可能留出余量。

确定选用的嵌入式处理器和嵌入式操作系统

首先要确定所选作为整个系统硬件部分核心的嵌入式芯片类型，这一部直接决定了是否选择以及选择何种嵌入式操作系统。选择嵌入式处理器的基本原则是要满足具体功能性和非功能性指标需求的、市场应用反应良好的、硬件配置最少，另外，开发人员对此系列处理器的熟悉程度和它对嵌入式操作系统的支持程度也应属于考虑因素。其次，根据应用需要和已经选择的嵌入式处理器来决定是否选择以及选择何种嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的性能评价指标、能支持何种处理器硬件平台和何种API以及是否支持该应用的服务等十考虑的重点方面。

硬件设计和软件设计

两者的关系串行或者并行均可，即可以先设计和调试硬件部分，再设计和调试软件部分，也可以同时进行硬件和软件的设计调试工作。常见的开发模式有串行的瀑布模式开发过程，属于并行模式的V模式开发过程和在此基础上进行改进的机遇硬件抽象层和操作系统移植层的系统设计三种。

无论串行还是并行，每一种方法都有各自的优点和缺点，要根据实际项目的需要选择系统设计模式。

测试

该步骤包括对硬件测试、软件测试、以及软硬件的综合测试，硬件测试多借助示波器、万能表、逻辑分析仪等工具，电磁兼容测试仪是新兴的测试工具。是软件测试过程的四个分步骤是单元测试、集成测试、确认测试、系统测试。软硬件联合测试一般非常重视实际的运行检验尤其是进行各种意外情况的检验以测试系统的健壮性。

文档整理

平台的技术文档必须有全面注释，技术交流内容必须以文字说明，全面注释应以无障碍移植为考核标准。文档整理主要包括文件命名管理、文件版本管理、文件色彩管理以及文件成果登记四个方面。

1吴百锋,彭澄廉,孙晓光.一种基于监测的嵌入式系统设计技术[J].计算机学报,2003,26(12):1728-1733.

2.许海燕，付炎.嵌入式系统技术与应用[M].北京：机械工业出版社.2002

嵌入式产品设计篇3

关键词：嵌入式系统；应用；开发

1嵌入式系统的定义

嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。因此，嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。

嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。

2嵌入式系统的特点

嵌入式系统的几个重要特征：

（1）系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。

（2）专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。

（3）系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。

（4）高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高质量和高可靠性。

（5）嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行；但是为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。

3嵌入式系统的应用

嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括：

3.1工业控制：

基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已经有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端型采用的往往是8位单片机。但是随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。

3.2交通管理：

在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。

3.3信息家电：

这将称为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。

4嵌入式系统的开发

信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势：

4.1嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。

4.2网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂。

4.3网络互联成为必然趋势。未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬件上提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持不足，而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持TCP／IP协议，还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或者几种，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。软件方面系统系统内核支持网络模块，甚至可以在设备上嵌入Web浏览器，真正实现随时随地用各种设备上网。

4.4精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本。未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备，为了减低功耗和成本，需要设计者尽量精简系统内核，只保留和系统功能紧密相关的软硬件，利用最低的资源实现最适当的功能，这就要求设计者选用最佳的编程模型和不断改进算法，优化编译器性能。因此，既要软件人员有丰富的硬件知识，又需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。

4.5提供友好的多媒体人机界面。

嵌入式设备能与用户亲密接触，最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图像界面，灵活的控制方式，使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面，多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音，但一般的嵌入式设备距离这个要求还有很长的路要走。

参考文献：

[1]俞露.基于ARM的嵌入式系统硬件设计[D]浙江大学,2003.

嵌入式产品设计篇4

关键词：嵌入式系统嵌入式处理器实时操作系统仿真器调试器

引言

在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时，嵌入式系统开发技术也取得迅速发展。这不仅表现在从事嵌入式系统开发研究的人员队伍日益壮大，嵌入式处理器和实时操作系统的性能增强和产品升级换代，更重要的体现在嵌入式技术应用范围的急剧扩大。

嵌入式系统拥有巨大的市场空间，我国应该抓住机遇，与时俱进，奋起直追，在嵌入式系统领域赶超世界先进水平。要达到这个目标，具有一定的现实可行性，这是因为同PC机系统相比，嵌入式系统更有自身的特征。在PC领域，虽有AMD系列处理器和Linux操作系统的市场冲击，但是Win_Tel（Windows+Intel）体系架构仍占主导地位；可是，嵌入式系统本身是一个相当分散的工业，典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的，市场应用才是嵌入式系统开发的导向和前提，在当前的嵌入式市场中不存在垄断的局面。

嵌入式系统包含硬件和软件两部分：硬件架构上以嵌入式处理器为中心，配置存储器、I/O设备、通信模块等必要的外设；软件部分以软件开发平台为核心，向上提供应用编程接口（API），向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包BSP。嵌入式系统中，软件和硬件紧密配合，协调工作，共同完成系统预定的功能。

对于不同的市场应用类型，嵌入式系统开发中的嵌入式处理器、实时操作系统、仿真器、调试器以及开发队伍的技术水平和结构比例等要素的选择是至关重要的。本文参考一些嵌入式系统开发的资料，结合具体的工程实践经验，系统总结了进行嵌入式系统开发时，如何全面考虑各开发要素并进行选择，最后结合一个具体实例进行详细阐述。

1嵌入式处理器

嵌入式系统的功能软件集成于硬件系统之中，系统的应用软件与硬件一体化。在嵌入式系统的硬件设备中，嵌入处理器是整个系统的核心部件，其性能的好坏直接决定整个系统的运行效果。

PC机销售市场中，随着通用CPU技术的突破和工作频率的倍增，旧款低档CPU早已经不见踪迹。嵌入式系统开发面向具体应用，不同领域的应用市场需要不同款式和性能指标的处理器来开发，于是在嵌入式处理器市场中，中低端的4位、8位和16位处理器依然存在，高性能的32位处理器也有很多产品。随着超大规模集成电路技术和微电子技术发展，包含嵌入式处理器以及部分电路的微控制器产品也进入市场，片上系统SoC（SystemonChip）产品也开始出现。这些产品的上市，不仅丰富了嵌入式处理器产品，而且也更加方便了工程技术人员进行嵌入式系统的技术开发和扩大嵌入式产品的应用领域。

由于嵌入式系统应用需求的多样性，市场上基于RISC结构的嵌入式处理器提供商也日渐增多。统计数字表明，1999年底市场销售额排在前三位的公司分别是ARM、Motorola和MIPS，其中ARM公司的芯片销售量达1.5亿个，市场份额超过50%。

面对这样的嵌入式处理器市场，开发设计人员应该如何选择呢？这里有两个前提条件。

一是深入研究具体的嵌入式系统应用需求，充分的应用需求分析后获取应用系统的性能指标。面向应用是嵌入式系统的特色，具体的应用需求决定着嵌入式处理器的性能选型。在工业控制等特殊领域，系统需求分析员不仅需要和工作人员、上级主管亲自面谈，而且要到工作现场获取第一手信息，收集充分的资料。应用需求分析后，需要定义产品具备的基本功能和性能指标，如系统处理的数据量大小和处理实时性要求、系统正常运行时的工作环境、系统运行过程中可能遇到的突发事件、系统的尺寸大小和功耗指标等。

第二个前提条件是，分析研究市场上各大厂商提供的各款嵌入式处理器的性能指标，如功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等。这些参数也是各个半导体芯片厂商之间竞争的热点。

开发人员通过应用需求分析获取了产品的功能性和非功能性指标，研究了市场上嵌入式处理器的性能参数后，能够对嵌入式处理器作出较好的选择。嵌入式处理器选择的基本原则是满足具体功能性和非功能性指标需求的、市场应用反应良好的、硬件配置最少的嵌入式处理器。如简单的智能仪器仪表设计考虑使用4位或者8位低档单片机8051；和数字信号处理密切相关的选用TI公司的TMX320x系列的DSP（数字信号处理）芯片；如果产品偏重于通信功能，考虑Motorola公司的嵌入式处理器68K系列；如果产品功能比较齐全，可选用嵌入式处理器领域的后起之秀ARM公司的高性能嵌入式处理器ARM芯片系列等。

除了上述的产品性能需求因素，选择嵌入式处理器时也需要考虑开发人员对此系列处理器的熟悉程度。因为不同公司开发的嵌入式处理器差别较大，从一类处理器转移到另一类处理器的难度比同一系列不同处理器间的转移难度大得多，风险多得多。

应用实例解析

在详细讨论了嵌入式系统开发中的几个关键因素后，下面具体阐述这些因素在工作中的具体体现。图2是个人数字助理PDA和寻呼机二合一的手持式电子产品结构图。

该产品的基本功能包括：

①个人数字助理--科学计算器、英汉互译辞典、电话号码簿、记事日程表等；

②交通信息--列车时刻表的车次查询和车站查询、民航时刻表的航班查询等；

③寻呼信息--接收个人和公共寻呼信息，个人寻呼内容实时语音合成并播放，寻呼方式更新列车和民航时刻表数据等。

嵌入式产品设计篇5

行业应用升温

产业价值链的火爆折射出的是行业应用的不断“升温”，目前嵌入式应用有三大市场。首先一个市场是数字电视市场。未来十年是机顶盒的黄金时期，十年间总量可达到1～1.5亿台。

第二个市场是移动通信市场，据预计，明年，中国将成为全球第一大手机消费国;国内GSM手机定点厂家已达到14家，

第三个市场是掌上电脑（PDA）。计算机正在向微型化和专业化方向发展，PDA在5年内总销量将达到3000万台，总产值达到300亿元。

产业格局巨变

2005年，越来越多的嵌入式系统厂商将开发平台转移到国际上的主流开发平台，中国本土厂商的嵌入式操作系统发展乏力。

不少原来采用国产操作系统的嵌入式系统厂商开始将平台进行转移，嵌入式软件产业所使用的嵌入式操作系统主要还是国外的各种主流品牌。因此，目前国内对嵌入式整机的开发工作也从传统的硬件为主变为软件为主，嵌入式软件的发展将成为主流，未来五年，嵌入式软件呈现如下发展趋势:

（1）嵌入式操作系统内核向微型化、高可靠、高可用、强实时、构件组装化发展;操作系统支撑开发环境向集成化、可调试化、支持模型驱动设计发展。

（2）面向领域特制的嵌入式操作系统走向开放、标准规范化、平台化，统一的行业标准会越来越多。

（3）迅猛发展的SOC再次推进了嵌入式软件与SOC的融合，软件硬件结合更加紧密，嵌入式软件与硬件界线更加模糊，嵌入式软件将以硬件IP形态存在，嵌入式IP构件库技术将大有发展。

（4）无所不在的传感器网络，进一步推动嵌入式技术与互联网技术的“深层次”偶合。嵌入式产品将成为互联网的主要终端之一，嵌入式操作系统将大行其道，是互联网接入设备的基础。

开源吹响号角

嵌入式产品设计篇6

关键词：嵌入式嵌入式系统嵌入式技术LinuxWINCEVxWorks

一、什么是嵌入式技术

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软、硬件均可裁剪，适用于系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。一般由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序四个部分组成。用于实现对其他设备的控制、监视或管理功能。

嵌入式系统一般是非PC系统，它包括硬件和软件两个部分。硬件包括处理器、存储器、外设器件、I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统（实时多任务操作系统）和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作与行为，而操作系统控制应用程序编程与硬件的交互作用。

二、嵌入式技术的应用

嵌入式技术是当前微电子技术与计算机技术的一个重要分支，嵌入式技术已成为后PC时代的主宰。后PC时代对电子产品的要求越来越倾向于向微型化、智能化、便携式、可移动、易操作、高性能、低功耗方向发展。低到智能玩具、PDA、智能手机、数码相机、家用电子游戏机、信息家电，高到网络传输设备、工业控制、自动导航、智能医疗仪器、办公自动化、军用设备，甚至于人造卫星等各应用领域，32位嵌入式系统因其卓越的性能，超低的功耗、无与伦比的稳定性，可以说无处不在。

三、嵌入式技术的市场需求

1.嵌入式系统市场具有广阔天地。

嵌入式系统主要用于各种信号处理与控制，目前已在国防、国民经济及社会生活各领域普及应用，用于企业、军队、办公室、实验室以及个人家庭等各种场所。

*军用各种武器控制如坦克、舰艇、轰炸机等陆海空各种军用电子装备，雷达、电子对抗军事通信装备、野战指挥作战用各种专用设备等。

*家用如数字电视机、数字机顶盒、数码相机、DVD、洗衣机、电冰箱、智能玩具等。

*工业用各种智能测量仪表、数控装置、可编程控制器、控制机、分布式控制系统、现场总线仪表及控制系统、工业机器人、机电一体化机械设备、汽车电子设备等。

*商用各类收款机、POS系统、电子秤、点钞机、IC卡输入设备、取款机、自动柜员机、防盗系统等。

*办公用复印机、激光照排系统、安全监控设备、手机、PDA、变频空调设备、通信终端、程控交换机等。

2.嵌入式系统是新的经济增长点，在信息产业中大有作为。

微处理器、微控制器及DSP芯片级嵌入式系统和模板级嵌入式系统以及嵌入式软件是计算机、通讯、仪器仪表等各类电子信息产品的核心，嵌入式系统技术与产品凝聚了信息技术发展的最新成果，数字化、智能化、网络化是电子信息产品的技术发展方向，电子产品升级换代都必须采用嵌入式系统。芯片技术、软件技术、通讯网络技术等嵌入式系统关键技术的新进展，推动着嵌入式系统升级换代、智能化、普及化水平的提高，普及应用向广度深度的发展。

3.信产部要采取有力措施，大力发展嵌入式系统。

*制定芯片、元器件等嵌入式硬、软件及应用产品发展规划，制定采用国产芯片、模板级嵌入式系统及软件的鼓励政策及政府采购政策，鼓励采用国产化嵌入式软件及应用产品。

*组织中科院、高等院校、信息产业及应用部门研究所、企业通力合作，跟踪国外嵌入式系统技术的新发展，消化吸收，技术创新，开发ASIC专用芯片、FPGA可编程逻辑门阵列、嵌入式支撑软件、应用软件与应用产品，共同推进科技成果商品化、产业化，实现电子产品的数字化智能化网络化，形成一大批有知识产权的名牌产品，打入国内外市场。

四、嵌入式技术的知识结构

嵌入式技术包含了硬件技术和软件技术。在硬件技术方面主要是要掌握基于ARM内核的指令系统、底层硬件接口的描述和驱动程序的编写。在软件方面主要是在操作系统之上的编程。目前流行的嵌入式操作系统主要有三大类：嵌入式Linux操作系统、WINCE操作系统和VxWorks操作系统，无论是在那一种操作系统上，都要求具有内核的裁剪、移植、定制的能力，具有接口驱动程序的编制能力。这些看似简单，其实都需要我们付出巨大的努力来学习，方能有所成就。同时嵌入式的学习一定要在开发板上学习才能有所成。

五、嵌入式设备的选购

目前生产嵌入式设备的厂商很多，型号也有所不同，它们所支持的操作系统也有所不同，但对三大主流操作系统一般都是支持的。当然作为嵌入式技术的初学者来说，只需要根据需要选择ARM+WINCE、ARM+Linux、ARM+VxWorks中的一种就可以了。对具体的嵌入式设备可以根据需要选配一些模块就可以，一般来说大多数的嵌入式设备的核心板都是ARM内核板，对于以下的一些基础实验都支持：

1.基本接口实验

数码管显示实验、WATCHDOG实验、串口通信实验、步进电机驱动实验、中断实验、CAN总线实验、RS485接口实验、LCD显示实验、DMA操作实验、触摸屏控制实验、PWM实验、键盘输入与IO实验、A/D采样实验、数字音频接口实验、USB通信实验、实时时钟实验、TFTP以太网通信实验等基础实验。

2.LINUX操作系统实验

BOOTLOADER基础实验、BOOTLOADER文件系统实验、BOOTLOADER移置实验、LINUX内核移置实验、LINUX基本应用程序编程实验等。

3.WINCE操作系统实验

WINCE集成环境构建实验、WINCE内核定制实验、WINCE下的应用程序实验、WINCE网络通信实验、WINCE驱动程序实验等。

4.VXWORKS操作系统实验