嵌入式系统的应用和市场

一，嵌入式产品应用

用于嵌入式设备的计算机几乎和计算机本身的历史一样长久，并且随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分。所谓嵌入式设备，是指具有计算机功能，但又不称为计算机的设备或器材，它几乎包括了我们周围的所有电器设备：掌上PDA，移动计算设备，电视机顶盒，手机上网，多媒体，汽车，微波炉，家庭自动化系统，电梯，安全系统，自动售货机医疗仪器，立体音响，蜂窝式电话，自动取款等等。据统计，每年只有10-20%的计算机芯片是为台式或便携式电脑而设计的，这也意味着每年有1-2 Billion CPU是为嵌入式设备而设计制造的。越来越多的设备需要复杂的嵌入式操作系统，因此为了适应嵌入式设备的复杂性和多样性，缩短其开发周期，嵌入式操作系统应运而生。
中国有世界上最大的家用电子产品消费市场、彩电、VCD、游戏机、学习机的拥有量都居世界第一。随着消费结构的改变，人们对家电的灵活性和可控性提出了更高的要求，这些只能通过家电的数字化和网络化来实现；随着电话通信费用和通信类电子产品的价格进一步下调，PDA结合数字手机将成为今后个人数据通信和事务处理的最佳选择。同时，对于现代化的医疗、测控仪器和机电产品也需要有专用的嵌入式系统软件的支持，这些需求都极大地刺激了国内嵌入式系统的发展和产业化的进程，嵌入式产品可分为如下几类：
1. 信息电器
后PC时代，计算机将无处不在，家用电器将向数字化和网络化发展，电视机、冰箱、微波炉、电话等都将嵌入计算机并通过家庭控制中心与Internet连接，转变为智能网络家电。届时，人们在远程用手机等就可以控制家里的电器，还可以实现远程医疗、远程教育等。目前，智能小区的发展为机顶盒打开了市场，机顶盒将成为网络终端，它不仅可以使模拟电视接收数字电视节目，而且可以上网、炒股、点播电影、实现交互式电视，依靠网络服务器提供各种服务。
2. 移动计算设备
包括手机、PDA、掌上电脑等各种移动设备，中国拥有最大的手机用户，而掌上电脑(或PDA)由于易于使用、携带方便、价格便宜，未来几年将在我国得到快速发展，PDA与手机已呈现融合趋势，用掌上电脑(或PDA)上网，人们可以随时随地获取信息。
3. 网络设备
包括路由器、交换机、Web server网络接入盒等各种网络设备。基于Linux的网络设备价格低廉，将为企业提供更为廉价的网络方案。
4. 工控，仿真等
在工控领域，嵌入式设备早已得到广泛应用，我国的工业生产需要完成智能化、数字化改造。智能控制设备、智能仪表、自动控制等为嵌入式系统提供了很大的市场。而工控、仿真、数据采集、军用领域一般都要求操作系统支持实时。红旗实时Linux，可以很好的满足各项要求。
总之，后PC时代，嵌入式系统将拥有最大的市场。美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时，预言4、5年后嵌入式智能(电脑)工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。据预测，我国信息电器市场规模2000年达到50亿---100亿元规模，2001年达到500亿---700亿元规模，2002年达到1000亿---1500亿元规模，2003年达到2000亿---2500亿元规模。

二，嵌入式系统的特点
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统工业的基础是以应用为中心的芯片、设计和面向应用的软件产品开发。

1. 嵌入式系统具有的产品特征 
嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的。如果独立于应用自行发展，则会失去市场。与通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，一般具有成本敏感性，它的硬件和软件都必须高效率地设计、量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。好的嵌入式系统是完成目标功能的最小系统，这样的产品才更具有竞争力。嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约，这些也是各个半导体厂商之间竞争的热点。嵌入式处理器要针对用户的具体需求，对芯片配置进行裁剪和添加才能达到理想的性能，但同时还受用户订货量的制约因此不同的处理器面向的用户是不一样的，可能是一般用户，行业用户或单一用户。嵌入式系统一般要求高可靠性，在恶略的环境或突然断电的情况下，要求系统仍然能够正常工作，还有许多嵌入式应用要求实时功能，这就要求EOS具有实时处理能力。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行。因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期，嵌入式系统中的软件，一般都固化在只读存储器中或flash memory中，而不是以磁盘为载体。

2  嵌入式系统软件的特征
嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有所不同。
(1) 软件要求固态化存储 
为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。
(2) 软件代码高质量 高可靠性 
尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高，片上存储器容量不断增加，但在大多数应用中，存储空间仍然是宝贵的，还存在实时性的要求，为此要求程序编写和编译工具的质量要高，以减少程序二进制代码长度，提高执行速度。
(3) 许多应用要求系统软件(OS)具有实时处理能力 
在多任务嵌入式系统中，对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键。单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的，这种任务调度只能由嵌入式操作系统来完成，因此要求操作系统具有实时处理能力。
(4) 多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标准化道路的基础。
  3 嵌入式系统开发需要开发工具和环境 
通用计算机具有完善的人机接口界面，在上面增加一些开发应用程序和环境即可进行对自身的开发，而嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发，这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。
  4 嵌入式系统软件需要 EOS 开发平台 
通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口(API)，是计算机基本组成不可分离的一部分，应用程序的开发以及完成后的软件都在OS平台上面运行。嵌入式系统则不同，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EOS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。一个优秀的EOS 是嵌入式系统成功的关键。