嵌入式軟件

嵌入式軟件

嵌入在硬件中的操作系統和開發工具軟件
嵌入式軟件就是嵌入在硬件中的操作系統和開發工具軟件,它在産業中的關聯關系體現為:芯片設計制造→嵌入式系統軟件→嵌入式電子設備開發、制造。[1]嵌入式軟件廣泛應用于國防、工控、家用、商用、辦公、醫療等領域,如我們常見的移動電話、掌上電腦、數碼相機、機頂盒、MP3等都是用嵌入式軟件技術對傳統産品進行智能化改造的結果。
    中文名:嵌入式軟件 外文名:Embedded software 所屬學科: 支持語言:簡體中文、英語 領域:軟件工程 産品關聯:芯片設計制造

簡介

嵌入式軟件與嵌入式系統是密不可分的,嵌入式系統是“控制、監視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置”,就是以應用為中心,以,是嵌入式系統的重要組成部分。适用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成,用于實現對其他設備的控制、監視或管理等功能。而嵌入式軟件就是基于嵌入式系統設計的軟件,它也是計算機軟件的一種,同樣由程序及其文檔組成,可細分成系統軟件、支撐軟件、應用軟件三類,是嵌入式系統的重要組成部分。

實際應用

嵌入式軟件在中國的定位應該集中在國防工業和工業控制、消費電子、通信産業。

首先一個市場是數字電視市場。中國有8000萬戶有線電視網用戶、1億以上有線電話網用戶、3億多台彩色電視機、7000多萬台VCD/DVD機,據估計,未來十年是機頂盒的黃金時期,十年間總量可達到1~1.5億台,總産量将達到600~1500億元人民币。

第二個市場是移動通信市場。中國是全球第二大手機消費國,今年,中國手機的用戶将達到7000萬,據預計,明年,中國将成為全球第一大手機消費國;國内GSM手機定點廠家已達到14家,如果每個手機定點廠家的年産量達到100萬台(盈利點),則總産量将達到1400萬台。

第三個市場是掌上電腦(PDA)。計算機正在向微型化和專業化方向發展,PDA在5年内總銷量将達到3000萬台,總産值達到300億元。

綜合三個市場,當前的形勢為:數字電視市場已開始啟動;2.5G和3G手機的研發已開始,國内手機廠家的市場拓展已取得初步成功;PDA市場已初步形成規模。

軟件産業的形成

談到嵌入式軟件的形成,必須從計算機發展的三個階段開始。第一階段始于五十年代的由IBM、Burroughs、Honeywell等公司率先研制的大型機;第二階段始于七十年代的個人計算機;第三階段是目前被稱為“無處不在的計算機”階段。PC時代造就了單一平台——PC機,後PC時代将建立在千變萬化的平台基礎之上,千變萬化的應用産生千變萬化的計算機,從而要求千變萬化的軟件系統,因此,嵌入式軟件應運而生。

分類

1、 嵌入式操作系統:嵌入式操作系統EOS(Embedded Operating System)是一種用途廣泛的系統軟件,過去它主要應用于工業控制和國防系統領域。EOS負責嵌入系統的全部軟、硬件資源的分配、調度工作,控制、協調并發活動;它必須體現其所在系統的特征,能夠通過裝卸某些模塊來達到系統所要求的功能。嵌入式操作系統通常以商業運作為主,從上世紀80年代起,商業化的嵌入式操作系統開始得到蓬勃發展。現在國際上有名的嵌入式操作系統有Windows CE 、Palm OS 、Linux 、VxWorks 、pSOS、 QNX、OS-9 、LynxOS等,已進入我國市場的國外産品有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等。我國嵌入式操作系統的起步較晚,國内此類産品主要是基于自主版權的Linux操作系統,其中以中軟Linux、紅旗Linux、東方Linux為代表。

2、 嵌入式支撐軟件:支撐軟件是用于幫助和支持軟件開發的軟件,通常包括數據庫和開發工具,其中以數據庫最為重要。嵌入式數據庫技術已得到廣泛的應用,随着移動通信技術的進步,人們對移動數據處理提出了更高的要求,嵌入式數據庫技術已經得到了學術、工業、軍事、民用部門等各方面的重視。嵌入式移動數據庫或簡稱為移動數據庫(EMDBS)是支持移動計算或某種特定計算模式的數據庫管理系統,數據庫系統與操作系統、具體應用集成在一起,運行在各種智能型嵌入設備或移動設備上。其中,嵌入在移動設備上的數據庫系統由于涉及數據庫技術、分布式計算技術,以及移動通訊技術等多個學科領域,目前已經成為一個十分活躍的研究和應用領域。國際上主要的嵌入式移動數據庫系統有Sybase、Oracle等。我國嵌入式移動數據庫系統以東軟集團研究開發出了嵌入式數據庫系統OpenBASE Mini為代表。由于我國在

3、 嵌入式應用軟件:嵌入式應用軟件是針對特定應用領域,基于某一固定的硬件平台,用來達到用戶預期目标的計算機軟件。由于用戶任務可能有時間和精度上的要求,因此有些嵌入式應用軟件需要特定嵌入式操作系統的支持。嵌入式應用軟件和普通應用軟件有一定的區别,它不僅要求其準确性、安全性和穩定性等方面能夠滿足實際應用的需要,而且還要盡可能地進行優化,以減少對系統資源的消耗,降低硬件成本。目前我國市場上已經出現了各式各樣的嵌入式應用軟件,包括浏覽器、Email軟件、文字處理軟件、通訊軟件、多媒體軟件、個人信息處理軟件、智能人機交互軟件、各種行業應用軟件等。嵌入式系統中的應用軟件是最活躍的力量,每種應用軟件均有特定的應用背景,盡管規模較少,但專業性較強,所以嵌入式應用軟件不象操作系統和支撐軟件那樣受制于國外産品壟斷,是我國嵌入式軟件的優勢領域。

特點

1、 嵌入式軟件具有獨特的實用性。嵌入式軟件是為嵌入式系統服務的,這就要求它與外部硬件和設備聯系緊密。嵌入式系統以應用為中心,

嵌入式軟件是應用系統,根據應用需求定向開發,面向産業、面向市場,需要特定的行業經驗。每種嵌入式軟件都有自己獨特的應用環境和實用價值。

2、 嵌入式軟件應有靈活的适用性。嵌入式軟件通常可以認為是一種模塊化軟件,它應該能非常方便靈活的運用到各種嵌入式系統中,而不能破壞或更改原有的系統特性和功能。首先它要小巧,不能占用大量資源;其次要使用靈活,應盡量優化配置,減小對系統的整體繼承性,升級更換靈活方便。

發展趨勢

進入90年代以來,以計算機技術、通信技術和軟件技術為核心的信息技術取得了更加迅猛的發展,各種裝備與設備上嵌入式計算與系統的廣泛應用大大地推動了行業的滲透性應用。嵌入式系統被描述為:“以應用為中心、軟件硬件可裁剪的、适應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格綜合性要求的專用計算機系統”,由嵌入式硬件和嵌入式軟件兩部分組成。硬件是支撐,軟件是靈魂,幾乎所有的嵌入式産品中都需要嵌入式軟件來提供靈活多樣、而且應用特制的功能。由于嵌入式系統應用廣泛,嵌入式軟件在整個軟件産業中占據了重要地位,并受到世界各國的廣泛關注;如今已成為信息産業中最為耀眼的“明星”之一。

未來發展

嵌入式軟件産業發展迅猛,已成為軟件體系的重要組成部分。嵌入式系統産品正不斷滲透各個行業,嵌入式軟件作為包含在這些硬件産品中的特殊軟件形态,其産業增幅不斷加大,而且在整個軟件産業的比重日趨提高。2003年全球嵌入式軟件市場規模達到346億美元, 2003年中國市場規模達到188億元,預計到2006年嵌入式軟件市場規模将突破400億元大關,2003-2006年均複合增長率将達到30%。

新一輪汽車、通訊、信息電器、醫療、軍事等行業的巨大的智能化裝備需求拉動了嵌入式軟件及系統的發展。同傳統的通用計算機系統不同,嵌入式系統面向特定應用領域,根據應用需求定制開發,并随着智能化産品的普遍需求滲透到各行各業。随着硬件技術的不斷革新,硬件平台的處理能力不斷增強,硬件成本不斷下降,嵌入式軟件已成為産品的數字化改造、智能化增值的關鍵性、帶動性技術。n

SOC技術是微電子技術發展的一個新的裡程碑,并已成為當今超大規模IC的發展趨勢,為IC産業提供前所未有的廣闊市場和難得的發展機遇。迅猛發展的SOC工業再次地推進了嵌入式軟件與硬件系統進一步融合嵌入,嵌入式軟件是其靈魂與核心。SOC技術的出現,改變了傳統嵌入式系統的設計觀念,基于IP構件庫的設計技術将成為嵌入式系統設計的主流;IP構件庫技術正在造就一個新興的軟件行業。

目前的因特網技術隻聯接了5%左右的計算裝置,大量的嵌入式設備急需網絡連接來提升其服務能力和應用價值。同時,以人為中心的普适計算技術正推動新一輪的信息技術的革命。計算無所不在,嵌入式設備将以各種形态分布在人類的生存環境中,提供更加人性化、自然化的服務。互聯網的"深度"聯網和普适計算"縱向"普及所帶來的計算挑戰,将推動嵌入式軟件技術向"縱深"發展,催生了新型嵌入式軟件技術。

近十年來,嵌入式操作系統得到飛速的發展:微處理器從8位到16位、32位甚至64位;從支持單一品種的CPU芯片到支持多品種的;從單一内核到除了内核外還提供其他功能模塊,如文件系統,TCP/IP網絡系統,窗口圖形系統等;并形成包括嵌入式操作系統、中間平台軟件在内的嵌入式軟件體系。硬件技術的進步,推動了嵌入式系統軟件向運行速度更快、支持功能更強、應用開發更便捷的方向不斷發展。

  随着嵌入式系統應用的不斷深入和産業化程度的不斷提升,新的應用環境和産業化需求對嵌入式系統軟件提出了更加嚴格的要求。在新需求的推動下,嵌入式操作系統内核不僅需要具有微型化、高實時性等基本特征,還将向高可信性、自适應性、構件組件化方向發展;支撐開發環境将更加集成化、自動化、人性化;系統軟件對無線通信和能源管理的功能支持将日益重要。

行業性開放系統正日趨流行。統一的行業标準具有開放、設計技術共享、軟硬件重用、構件兼容、維護方便和合作生産的特點,是增強行業性産品競争能力的有效手段。嵌入式操作系統本身正走向開放化、标準化;Linux正逐漸成為嵌入式操作系統的主流;J2ME技術也将對嵌入式軟件的發展産生深遠影響。目前自由軟件技術備受青睐,并對軟件技術的發展産生了巨大的推動作用,這為我國加快發展嵌入式軟件技術提供了極好機遇和條件。

從國家戰略目标與産業發展來看,嵌入式軟件是實現傳統制造業轉型與提升的關鍵技術,她對整體提升我國制造業的競争能力、大幅度地增強??立專用計劃與項目,推動嵌入式軟件技術與産業的技術進步與快速發展。

我們認為中國在發展嵌入式軟件方面,應大力發展關鍵性、共性化的嵌入式操作系統與嵌入式軟件平台;圍繞行業,聚焦行業,依托龍頭企業,突出重點區域,建設面向領域的嵌入式軟件平台系統,提升我國嵌入式操作系統廠商的整體實力,提升整機制造行業在嵌入式軟件上的核心競争力;面向産業鍊,建設上下配合左右互動的合作性戰略産業技術聯盟,促進嵌入式軟件産業的快速發展。

嵌入式技術正飛速發展,并期待着在各種行業的深入滲透。我國具有雄厚的制造業基礎,與傳統的制造業結合,嵌入式系統有着巨大的市場空間。同時,基于嵌入式技術的應用和技術創新,将推動新産品、新産業的誕生。在巨大的市場需求和新的産業契機的推動下,嵌入式軟件成為中國軟件業的一次難得的機遇,是10年一遇的機會。智能手機、數字電視、以及汽車電子的嵌入式應用,是這次機遇中難遇的切入點;機遇與挑戰并存。

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