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嵌入式系统若干技术的发展与趋势

嵌入式系统若干技术的发展与趋势

点击数:7961 次   录入时间:03-04 12:03:42   整理:http://www.55dianzi.com   嵌入式系统-技术
  嵌入式软件的特征概括为四个字:“小”、“特”、“专”、“简”。嵌入式的支撑软件主要包括:嵌入式数据库、嵌入式调试软件等,在国外,Sybase在移动数据库领域占主导地位,应用于遍及医疗保险、金融、服务、零售业、运输和政府等领域。嵌入式系统技术的技术动向:(l)对应用开发提供强大支持,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。例如,诺基亚手机嵌入低功耗方位微处理器AMD ELAN486,并采用嵌入式操作系统ECOS;国产康佳手机也内置ARM7处理器,配用Nuclear RTOS。(2)为设备网络通信提供标准接口。(3)支持小型电子设备,实现小尺寸,微功耗和低成本。(4)提供精巧的多媒体人机界面。

  与互联网、移动无线网络、GPS卫星定位及地理信息系统相结合,通过INTERNET、短信、Wap、Java,嵌入式系统等先进技术的组合集成产品也是现在很多IT公司研发的主要方向,如中国移动通信集团福建有限公司物流通就是一个集GPS、LCS、GIS、GPRS、SMS等技术的综合性应用平台,为物流公司、配货站、公司车队、各种营运车辆及外出人员、私家车等车辆提供实时的位置信息,可以对车辆进行追踪、人员追踪、通过实时的位置,可以为企业提供高效的车辆调度。同时通过GPS终端的其它功能,对车辆起到有效的防盗作用,油耗监控,对各类企业的车辆安全、成本控制提供有效的保障。星网GPS智能监控管理系统综合应用了GPS全球卫星定位技术、GIS地理信息处理技术,提供基于GSM/GPRS/CDMA 模式的移动目标定位、监控、监听、调度、远程控制、轨迹回放、信息发布等服务,具有联网报警和求助等功能,能为移动车辆管理和行业应用提供了一整套完善的解决方案[12] 。

  3.2 基于ScratchPad Memory嵌入式系统的优化

  ScratchPad Memory是集成到芯片上的非cache用途的SRAM存储器的统称,利用ScratchPad Memory进行嵌入式系统的优化:嵌入式操作系统优化,通过对嵌入式操作系统中调度算法的改进,对嵌入式操作系统的进程调度模块进行优化,将进程调度模块分配到 Scratchpad Memory上运行;将嵌入式操作系统微内核化,对微内核实行构件化,从而提高嵌入式操作系统的运行效率;多道程序共享ScratchPad Memory的优化。通过对嵌入式程序进行分析,生成存储对象。这些存储对象在运行时,可以被调度到 SeratchPad Memory上,利用 ScratchPad Memory的特点加快程序的运行速度,减少程序运行时的能耗;提出了面向MPSoC体系结构的SeratchPad Memory优化。通过操作系统专门的SeratchPad Memory管理器在多道程序之间进行协同,达到多道程序共享 Scratchpad Memory的目的。通过对程序的线程化,提高程序的并行性,同时,由于线程流水,存储对象将会相对稳定的驻留在 ScratchPad从而实现对程序运行加速的目标。总之通过基于 ScratchPad Memory的优化,提升嵌入式系统的整体性能,将推动 ScratchPad Memory在嵌入式系统中的进一步研究和推广[7] 。

  3.3 嵌入式系统软/硬件协同设计

  目前,随着嵌入式系统功能和复杂性的增大,嵌入式系统软/硬件协同设计方法学已是一个广泛的研究课题,主要包括:系统建模、软/硬件协同综合、设计功能和性能指标评价技术、软/硬件协同仿真、软/硬件协同验证、SoC测试调度技术等方面,并且还分为不同的设计层次。

  嵌入式软件的开发与硬件仍然密不可分,随着人们对嵌入式系统的功能要求越来越复杂,从软硬件系统与平台选择,设计,开发到测试与集成,整个过程都是软硬件并行交互进行,这样嵌入式软件开发己经成为一项很复杂的系统工程,因此嵌入式软件的开发必须遵循系统工程和软件工程的要求,并对高速增长的成本和电路系统的复杂性以及市场所带来的时间压力,迫使设计者在设计期间就开始对系统进行验证,因而需要加强嵌入式软件开发和外围硬件设计阶段之间的信息交流,强调虚拟系统集成(Vsl)技术协同设计和虚拟环境的构造。

  论文[9]研究人员提出采用“面向方面技术 (Aspect Oriented Technofogy,AOT)”解决各构成要素间导致系统开发效率和软件质量低下的横断关系,定义了面向方面软件体系结构的基本构件及各构件间的连接器,进而提出了一种面向方面的嵌入式软件体系结构模型。并通过在自动售货机控制软件开发中的实际应用,说明了基于该模型的软件设计过程。与基于传统软件体系结构开发结果对比表明,采用该软件体系结构模型能提高软件系统的开发效率和软件质量。

  4 嵌入式系统的性能

  快速性是系统实时能力的表现。当系统不能满足实时性要求时,必须提高系统的运行速度,然而,运行速度的提高必然带来系统的一些负面效应,如导致系统功耗加大、电磁兼容性下降。因此,在设计一个具体的嵌入式系统时,在保证能满足实时性要求的条件下,应使系统的运行速度降到最低,以满足系统在功耗、可靠性、电磁兼容性方面获得最佳的综合品质。在一个嵌入式应用系统中,有许多过程环节。例如,一个典型的智能仪表就有信号采集、数据处理、结果显示、键盘输入等过程。这些过程往往是在不同的时间与空间上进行,而且不同过程的实时性要求是不同的。键盘输入、结果显示是与人交互的,要满足人机交互的实时性要求;信号采集与对象系统领带的动态性密切相在,必须满足由动态信号采集的实时性要求;而数据处理则会形成从动态信号采集到结果显示的时间延迟,影响到结果显示的实时性要求。因此一个优秀的实时系统设计,必须研究系统中的每一个过程环节,满足每一个过程环节和整个系统的最佳实时要求。

  嵌入式系统往往工作环境恶劣、受电噪声干扰较大,而且随着软件越来越复杂,系统运行不稳定的现象愈来愈严重,因此,可靠性已成为衡量嵌入式系统优劣的重要因素,应把可靠性作为嵌入式系统最重要的指标优先考虑。具体包括架构的可靠性,网络的可靠性,数据的可靠性和人员的可靠性。



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