嵌入式系统及系统级可编程产品介绍

随着计算与通信的融合、计算的无处不在和多媒体信息随手可得的世界信息化发展大趋势的日益明朗，嵌入式系统得到了前所未有的蓬勃发展。

近几年来，嵌入式系统和嵌入式技术的国际会议、国内会议、学术论坛或半导体厂商的展销活动逐年增多。微软、Intel、TI、IBM、SUN等信息产业的知名厂商都针对新兴的嵌入式系统市场投入巨资进行研究与开发，推动着嵌入式应用的发展。

如何顺应潮流，如何使嵌入式系统为多媒体信息随手可得的目标、为我国传统产业的技术改造做出更大贡献？关键是要开拓创新思路、挖掘潜在市场、掌握嵌入式系统设计的技术和方法，提高嵌入式系统的开发效率和质量，缩短产品进入市场的周期，推动我国嵌入式系统产业的发展。

结合目前我们正在进行的机载与星载的合成孔径雷达实时成像处理系统的研究与开发工作，本文就嵌入式系统设计、开发的有关问题进行综述与大家共享。

1.1　什么是嵌入式系统

嵌入式计算机系统就是将用户所需的功能嵌入到产品、装置或大型系统中的计算机系统，通常称为嵌入式系统。嵌入式系统的数量远远大于PC, 据世界半导体贸易统计协会(WSTS)统计，2001年PC处理器只占世界处理器市场总数的6%，而嵌入式微处理器则占94%。所以世界上占大多数的计算机不是PC而是不带键盘、鼠标和显示器的嵌入式系统，是一些隐藏在各类产品中的计算部件或很小的芯片。

1.1.1　嵌入式计算机和通用计算机

由于实际情况的变化，沿袭多年按照计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域等属性将计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微计算机，并以此来组织学科和产业分工的分类方法，已经不再适用。在日新月异的计算机工业中，在计算机技术和产品对其它行业进行全面渗透的大趋势下，以应用为中心的分类方法变得更为切合实际。于是，有人按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将计算机分为嵌入式计算机和通用计算机。

1.2　嵌入式计算机的演变

嵌入式计算机经历了从单片计算机、工业控制计算机、集中分布式控制系统，进而发展到嵌入式智能平台的几个发展阶段。从独立单机使用发展到联网设备。从以模拟电路为主发展到以数字电路为主、数模混合型，进而进入全数字时代。

1.3　嵌入式系统发展趋势

总的来说，嵌入式系统向着更高性能、更小体积、更低功耗、更廉价、无处不在的方向发展。嵌入式系统的设计和实现朝着基于芯片，特别是系统级可编程芯片（SoPC）的方向发展。为了降低研制难度，常采用融微处理器技术、数字信号处理技术、可编程系统级芯片设计和软硬件协同设计技术于一体的基于嵌入式智能平台的嵌入式系统的设计方法。这样可以提高嵌入式系统的开发效率和质量，缩短产品进入市场的周期。

总之，嵌入式系统覆盖的范围十分宽广，计算所正在研制的机载和星载合成孔径雷达实时成像处理系统对体积、重量、功耗有严格要求。它的处理速度要求达到几百亿次到上千亿次，星载系统尚需满足抗辐照等航天环境的要求。为了满足应用的苛刻要求，我们采取的方案之一便是基于百万至千万门数量级的SoPC（系统级可编程芯片）来设计我们的系统。这是高端嵌入式系统的典型例子。家电设备的智能遥控器，一般只需一个低档的8位单片机就可实现，是一种低端的嵌入式设备的例子。

2　嵌入式系统的机遇和挑战

2.1　嵌入式系统的战略目标

在计算机技术和产品对其它行业进行全面渗透的大趋势下，嵌入式系统作为IT产业新崛起的一个崭新分支，正在全球范围内迅猛发展。它的出现是微处理器技术、超大规模集成电路VLSI技术、网络通信技术、嵌入式软件技术相结合的产物。嵌入式系统把全球最新科技产业成果带入社会生产生活的各个领域，为各行业产品提供具有行业个性化特点的智能平台，为高科技在生活中的实用化建起了"应用"的桥梁。 作者认为，嵌入式系统的战略目标是要实现多媒体信息随手可得。

2.2嵌入式系统市场机遇

嵌入式计算机系统行业近年来发展迅猛。根据美国嵌入式计算机知名厂商Win System在RTC专业杂志上的预估，在未来10年内嵌入式计算机系统市场将有10倍于台式计算机的市场机会。

据IDC预测，嵌入式智能平台年增长率将达15%，1998年嵌入式智能平台市场的规模是126.5亿美元，2000年市场规模是250亿美元，2001年增加到311亿美元。

嵌入式系统市场机遇，其无处不在的应用前景和良好的发展趋势已引起了全球IT业众多厂商及广大消费者的关注。Intel公司将嵌入式芯片列入了它的主要产品系列，TI公司以2.5代及第3代手机为应用目标推出了开放式多媒体应用平台( OMAP )，微软公司推出了WinCE和.net战略。各大厂商的介入加剧了嵌入式系统领域的竞争。　同时，一些厂商还与高等院校和科研机构结成了合作联盟。例如，今年6月27日，在微软总部召开的Windows 嵌入式系统高校及科研机构开发人员大会上，来自25个国家及地区包括北京大学和台湾清华大学在内的77所大学获得了Windows 嵌入式系统创新优异奖。该奖项是由微软研究院大学关系部和微软 Windows 嵌入式系统高校合作计划（Windows Embedded Academic Program - WEMAP）共同颁发的。通过WEMAP计划，世界各地高校的教学和科研人员可以免费访问Windows 嵌入式系统的源代码、获得开发工具及对项目开发的支持。微软还通过举办Windows 嵌入式系统高校及科研机构开发人员大会，使学术界人士可以更方便、迅速地了解Windows嵌入式系统家族 -- 包括Windows CE、.NET及Windows XP嵌入式系统的更多技术细节。来自世界各地80多个大学的教授和博士生参加了本次大会。微软亚洲研究院院长张亚勤强调：“随着越来越多的智能设备进入我们的生活，嵌入式系统的发展速度随之继续加快，预计未来五年内其需求将达到一个高峰期。这无疑是中国软件产业发展的重要机遇之一。我们将继续深入与国内各高校及科研机构在嵌入式系统教学及研究方面的合作与交流，从而进一步提高基于Windows CE 和.NET的开发及应用水平。”

2.3　嵌入式系统面临的挑战

嵌入式系统实际上是以专用的计算机为核心的专用系统。其特点是面向用户、面向应用、面向产品，软、硬件量体裁衣，满足行业应用个性化的要求。为此，需要针对专门的应用领域，进行优化设计来满足特定行业对高性能、低成本、低功耗的特殊要求。

嵌入式应用的瓶颈在于人们的想象能力和嵌入式系统的设计开发能力。嵌入式系统的设计要求设计人员必须精通、熟悉应用系统，对应用需求有深入的分析和理解，所设计的产品必须满足环境、性能、成本的苛刻要求。同时，要有优于竞争对手的新颖特点和短的进入市场的时间，以保证从激烈的市场竞争中胜出。

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] 下一页