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嵌入式软件技术的现状与发展动向
szzunzheng 发表于 2007/8/7 17:48:36 836 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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一、标志性的嵌入式产品已露头角。
计算机应用的普及、互联网技术的实用以及纳米微电子技术的突破，正有力推动着21世纪工业生产、商业活动、科学实验和家庭生活等领域自动化和信息化进程。全过程自动化产品制造、大范围电子商务活动、高度协同科学实验以及现代化家庭起居，为嵌入式产品造就了崭新而巨大的商机。除了沟通信息高速公路的交换机、路由器和Modem，构建CIMS所需的DCS和机器人以及规模较大的家用汽车电子系统。最有量产效益和时代特征的嵌入式产品应数因特网上的信息家电(Internet Appliances),如Web可视电话、Web游戏机、Web PDA(俗称电子商务、商务通)、WAP电话手机、以及多媒体产品，如STB(电视机顶盒)、DVD播放机、电子阅读机。
二、嵌入式软件技术面临挑战
以信息家电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，注入了新的生命；同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑战。这主要包括：支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息处理，此外，当然还需对付更加激烈的市场竞争。
1.入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持
随着因特网技术的成熟、带宽的提高，ICP和ASP在网上提供的信息内容日趋丰富、应用项目多种多样。像电话手机、电话座机及电冰箱、微波炉等嵌入式电子设备的功能不再单一，电气结构也更为复杂。为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或信号处理器DSP增强处理能力；同时还采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。
目前，国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的，如WindRiver,、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银(CoreTek)公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem,它不仅包括DeltaCore嵌入式实时操作系统,而且还包括LamdaTools交叉开发工具套件,测试工具,应用组件等；此外，中科院也推出了Hopen嵌入式操作系统。
2.网成为必然趋势
为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口,相应需要TCP／IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联(如防盗报警，灯光能源控制，影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，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。为了支持应用软件的特定编程模式，如Web或无线Web编程模式，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。
3.支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本
为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能，限制内存容量和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。如，选用最佳的编程模型和不断改进算法，采用Java编程模式，优化编译器性能。因此既要软件人员有丰富经验，更需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。
4.提供精巧的多媒体人机界面
嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是它们与使用者之间的亲和力，自然的人机交互界面，如司机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。人们与信息终端交互要求以GUI屏幕为中心的多媒体界面。手写文字输入、语音拨号上网，收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入，短消息语音发布，但离掌式语言同声翻译还有很大距离。
三、影响未来的若干软件新技术
如前所述，嵌入式系统设计师们已利用现行嵌入式软件技术和PC机积累技术迎接新一代嵌入式应用；同时，发展影响深远的若干新的软件技术。这些技术包括：行业性编程编口API规范，无线网络操作系统、IP构件库和嵌入式JAVA等。
1.日趋流行的行业性开放系统和备受青睐的自由软件技术
为了对付日趋激烈的国际市场竞争势态，设计技术共享和软件重用、构件兼容、维护方便和合作生产是增强行业性产品竞争能力的有效手段。近几年，一些地区和国家的若干行业协会纷纷制定嵌入式产品标准，特别是软件编程接口API规范。如，欧共体汽车产业联盟规定以OSEK标准作为开发汽车嵌入式系统的公用平台和应用编程接口(OSEK的名称来自于德文“车内电子设备的开放系统的接口)。OSEK规定了汽车控制器的通信规程、网络管理规则以及高效利用存贮器的嵌入式操作系统。虽然业界专家怀疑OSEK标准是否能马上投入使用，而WindRiver等嵌入式软件公司已宣布推出兼容的操作系统，MotoWorks，充分利用行业软件技术开放带来的大笔商业利益。我国数字产业联盟，也在制定本行业的开放式软件标准，提高中国数字产品的竞争能力。看来，走行业开放系统道路是加快嵌入式软件技术发展的捷径之一。
此外，值得指出，国际上自由软件运动的顺利发展，GPL概念正对嵌入式软件产业深远影响。嵌入式Linux多种原型的提出，和GNU软件开发工具软件的实用化进展，正为我国加快发展嵌入式软件技术提供了极好机遇和条件。
2.无线网络操作系统初见端倪
未来移动通信网络不仅能够提供丰富的多媒体数据业务，而且能够支持更多功能和更强的移终端设备。为了有效地发挥第三代移动通信系统的优势，许多设备厂商针对未来移动设备的特点努力开发无线网络操作系统。EPOC就是一例。
3.IP构件库技术正在造就一个新兴的软件行业
嵌入式系统实现的最高形式是单一芯片系统(SOC，System On Chip)，而SOC的核技术是IP核(即知识产权核Intellectual Property Kernels)构件。IP核有硬件核、软件核和固件核，硬件核主要指8/16/32/64位MPU核或DSP核。硬件提供商以数据软件库的形式，将其久经验证的处理器逻辑和芯片版图数据，供EDA工具调用在芯片上直接配置MPU/DSP功能单元；而软件核则是软件提供商将SOC所需的RTOS内核软件或其它功能软件，如通信协议软件，FAX功能软件等构件标准API方式和IP核构件形式供IDE和EDA工具调用制成FLASH或ROM可执行代码单元，加速SOC嵌入式系统定制或开发。目前一些嵌入式软件供应商纷纷把成熟的RTOS内核和功能扩展件，以软件IP核构件形式出售，如Microtec的VRTXoc for ARM就是典型例子。正在兴启的IP构件软件技术正为一大批高智小型软件公司提供发展机遇。
4.J2ME技术将对嵌入式软件的发展产生深远影响
众所周知“一次编程，到处使用”JAVA软件概念原本就是针对网上嵌入式小设备提出的。几经周折，目前SUN公司已推出了J2ME(JAVA 2 Platform Micro Edition)针对信息家电的JAVA版本，其技术日趋成熟，开始投入使用。SUN公司JAVA虚拟机(JVM)技术的有序开放，使得JAVA软件真正实现跨平台运行，即JAVA应用小程序能够在带有JVM的任何硬软件系统上执行。这对实现瘦身上网的信息家电等网络设备十分有利。这一技术动向势必对嵌入式设备特别是上网设备软件编程技术产生重大影响，更值得业界人事关注。
总结
由于诸多原因，我国计算机行业未能赶上世界范围软件技术发展的前几次机遇；当我们意识到应组织发展本国软件产业时，微软已在PC软件上处世界垄断地位，我们只得在软件汉化小范围徘徊，对计算机系统软件虽偶有出击，总难冲出重围。二十一世纪之初，微软王国已从登峰造极走向地位下滑的后PC时代。后PC时代，既非PC信息设备大显神通的时代，嵌入式系统正是非PC设备的主体，由于其应用推广、领域特色突出，谁也无力独吞这一市场。互联网技术在世界范围的扩展和中国通信事业的高速发展，已为我国开发嵌入式产品造就了广大市场，此外我国是人口大国，素有软件智力优势。因此，我国软件同仁应该牢牢抓着这一大好机遇，找准出击点，在IP软件、JAVA应用和无线网络等新一轮嵌入式软件技术上，下大力，冲刺一翻，定能使我国软件技术大上一个台阶，对发展我国经济做出应有贡献。