论文部分内容阅读
摘要：随着经济快速发展，嵌入式计算机应用范围已突破军事领域向民用各领域扩展，工业4.0时代，嵌入式计算机技术的普及效率必将大大加速。更高的应用需求，对嵌入式计算机系统的设计技术提出了更高的要求。为更好的适应和满足市场，需要面对诸多挑战。
关键词：嵌入式计算机技术;应用;挑战
嵌入式计算机以应用为中心，以计算机技术为基础，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等四个部分组成，用于实现控制、监视或管理等功能。嵌入式系统和具体应用有机结合在一起，其升级换代和具体产品同步进行。嵌入式计算机系统与通用计算机系统有着本质上的不同，嵌入式计算机系统在很多情况下需要考虑的是优化产品性能、生命周期和商业驱动，而不是努力提高其最大计算吞吐量。
一、嵌入式计算机技术
嵌入式计算机主要应用以下几个方面的技术
（一）处理器技术
为嵌入的便利，嵌入式计算机传统采用Intel公司的8080、80826、Pentium系列、其他片式、单片微控制器等处理器，随着芯片科技水平的提升，68K、DSP等也越来越多的应用。
（二）总线技术
总线速度对整体处理速度有直接影响，嵌入式计算机往往使用无总线全速运行的模式，即使局部设总线，处理速度仍有上升空间。
（三）实时技术
嵌入式计算机相比通用计算机更强调实时时钟和中断技术，在精度和处理数量上都明显占有优势
（四）接口技术
嵌入式计算机必然涉及接口，而且接口多，要求高，除外部设备接口外，还需要D/A、A/D、1553、通信同步及多样化的专用接口.
（五）硬件结构微型化及灵活配置技术
嵌入式计算机既然要嵌入使用，体积、重量、功耗等都必须尽可能缩减，而且由于嵌入
式计算机的程序比通用计算机简单，其需要依靠硬件的裁剪和生成使之形成较小内核的层次结构，并在此基础上应用软件的中断处理和调度法则，使嵌入式计算机满足其宿主精准操作的需要
（六）应用软件开发支持技术
嵌入式计算机的语言相对通用计算机很不成熟，软件开发和支持是嵌入式计算机技术的主要研究方向之一，面临的实际问题较多，开发较困难。
二、嵌入式计算机技术的应用
嵌入式计算机技术目前在生产生活中的应用主要表现在仪表领域、监控系统应用领域以及办公生活应用领域三方面：
仪表领域主要表现在工业生产自动化利用嵌入式计算机可以使仪表在体积缩减、耗能降低、功能提升的基础上实现传感测量、信息处理、自我诊断、补偿计算、风险预警与信息共享等功能，工业仪表的测量准确性实时性更有保证。
监控系统应用领域
随着社会发展，居民小区、医院、交通等场所实时监控的需求逐渐加大，嵌入式计算机使计算机应用技术与通信技术的融合更具有可能性，而且有体积小、耗能少等优点，为实施监控提供了可能。
办公生活应用领域，嵌入式计算机凭借快速响应速度、高水平自动化及小频率软件代码等优势，极大地方便了居民的生活，提升了办公效率
而且，嵌入式计算机的应用范围在持续扩大，交通领域、军事领域、科研领域都在积极尝试引用嵌入式计算机。
三、嵌入式计算机面临的挑战
（一）系统自身发展升级挑战：
一是单片机向多模块组合转变。随着用户要求提高，嵌入式系统从过去单一的单片机应用模式，转变为能提供不同层次方案的多样化模式。通过重用和组合IP核构件技术实现的片上SoC系统，是目前嵌入式系统能够实现的前沿形式，利用FPGA和IP模块进行功能组合PSoC/SOPC设计，彻底改变了过去单片机独打天下的单一设计局面。
二是对设计技术的要求更高。目前高端嵌入式系统是建立在RTOS基础之上的，很多非计算机专业技术人员需要学习全新的RTOS技术。
三是开发工具需要更新，而且开发的系统性要求更高。嵌入式设计从8/16位转向功能更强大的32位MCU。升级后的开发环境不仅加大了系统投资数目，对其技术也有了更高要求。
四是需要多种技术协同设计。目前业界已经开发Polis、CosYma及Chinook等多种方法和工具来支持集成式软硬件的协同设计，系统可以跨越硬件和软件平台复用。
（二）应对市场的重点性能挑战
应用市场的挑战主要包括：操作实时响应和嵌入系统安全性（可靠性、可用性、安全性、保密性）。其中，由于任何现有计算机系统中的保密技术和网络安全措施都有利于保证数据的安全，但也无法做到绝对保证，所以系统设计技术加入入侵检测模块作为最后防线提升嵌入系统的保密性意义重大。
四、结语
嵌入式计算机系统作为当今信息技术的核心部分，对我国的各行各业产生了深远影响。嵌入式计算机系统设计技术，则是嵌入式计算机系统开发的核心环节。嵌入式系统本身的升级，也使其设计技术面临挑战。嵌入式计算机系统在市场上的需求日益增大，用户的要求也在向多样化和高标准的趋势发展，目前已经突破低端应用范围向高端行业扩展，而且得到高端行业的广泛认可，特别是IT技术与嵌入式计算机有机结合后，为其发展提供了强大动力，其市场广阔、发展空间巨大，需要不断的深化才能满足实际应用的需求，其技术研发任重道远。
【参考文献】
[1]刘洪涛，孙天泽.嵌入式系统技术与设计[J].21世纪高等学校计算机规划教材，2009，1：12-13
[2]冯立杰，傅民仓，李文波.多CPU嵌入式系统的设计方法[J].现代电子技术，2006，6：33-34
关键词：嵌入式计算机技术;应用;挑战
嵌入式计算机以应用为中心，以计算机技术为基础，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等四个部分组成，用于实现控制、监视或管理等功能。嵌入式系统和具体应用有机结合在一起，其升级换代和具体产品同步进行。嵌入式计算机系统与通用计算机系统有着本质上的不同，嵌入式计算机系统在很多情况下需要考虑的是优化产品性能、生命周期和商业驱动，而不是努力提高其最大计算吞吐量。
一、嵌入式计算机技术
嵌入式计算机主要应用以下几个方面的技术
（一）处理器技术
为嵌入的便利，嵌入式计算机传统采用Intel公司的8080、80826、Pentium系列、其他片式、单片微控制器等处理器，随着芯片科技水平的提升，68K、DSP等也越来越多的应用。
（二）总线技术
总线速度对整体处理速度有直接影响，嵌入式计算机往往使用无总线全速运行的模式，即使局部设总线，处理速度仍有上升空间。
（三）实时技术
嵌入式计算机相比通用计算机更强调实时时钟和中断技术，在精度和处理数量上都明显占有优势
（四）接口技术
嵌入式计算机必然涉及接口，而且接口多，要求高，除外部设备接口外，还需要D/A、A/D、1553、通信同步及多样化的专用接口.
（五）硬件结构微型化及灵活配置技术
嵌入式计算机既然要嵌入使用，体积、重量、功耗等都必须尽可能缩减，而且由于嵌入
式计算机的程序比通用计算机简单，其需要依靠硬件的裁剪和生成使之形成较小内核的层次结构，并在此基础上应用软件的中断处理和调度法则，使嵌入式计算机满足其宿主精准操作的需要
（六）应用软件开发支持技术
嵌入式计算机的语言相对通用计算机很不成熟，软件开发和支持是嵌入式计算机技术的主要研究方向之一，面临的实际问题较多，开发较困难。
二、嵌入式计算机技术的应用
嵌入式计算机技术目前在生产生活中的应用主要表现在仪表领域、监控系统应用领域以及办公生活应用领域三方面：
仪表领域主要表现在工业生产自动化利用嵌入式计算机可以使仪表在体积缩减、耗能降低、功能提升的基础上实现传感测量、信息处理、自我诊断、补偿计算、风险预警与信息共享等功能，工业仪表的测量准确性实时性更有保证。
监控系统应用领域
随着社会发展，居民小区、医院、交通等场所实时监控的需求逐渐加大，嵌入式计算机使计算机应用技术与通信技术的融合更具有可能性，而且有体积小、耗能少等优点，为实施监控提供了可能。
办公生活应用领域，嵌入式计算机凭借快速响应速度、高水平自动化及小频率软件代码等优势，极大地方便了居民的生活，提升了办公效率
而且，嵌入式计算机的应用范围在持续扩大，交通领域、军事领域、科研领域都在积极尝试引用嵌入式计算机。
三、嵌入式计算机面临的挑战
（一）系统自身发展升级挑战：
一是单片机向多模块组合转变。随着用户要求提高，嵌入式系统从过去单一的单片机应用模式，转变为能提供不同层次方案的多样化模式。通过重用和组合IP核构件技术实现的片上SoC系统，是目前嵌入式系统能够实现的前沿形式，利用FPGA和IP模块进行功能组合PSoC/SOPC设计，彻底改变了过去单片机独打天下的单一设计局面。
二是对设计技术的要求更高。目前高端嵌入式系统是建立在RTOS基础之上的，很多非计算机专业技术人员需要学习全新的RTOS技术。
三是开发工具需要更新，而且开发的系统性要求更高。嵌入式设计从8/16位转向功能更强大的32位MCU。升级后的开发环境不仅加大了系统投资数目，对其技术也有了更高要求。
四是需要多种技术协同设计。目前业界已经开发Polis、CosYma及Chinook等多种方法和工具来支持集成式软硬件的协同设计，系统可以跨越硬件和软件平台复用。
（二）应对市场的重点性能挑战
应用市场的挑战主要包括：操作实时响应和嵌入系统安全性（可靠性、可用性、安全性、保密性）。其中，由于任何现有计算机系统中的保密技术和网络安全措施都有利于保证数据的安全，但也无法做到绝对保证，所以系统设计技术加入入侵检测模块作为最后防线提升嵌入系统的保密性意义重大。
四、结语
嵌入式计算机系统作为当今信息技术的核心部分，对我国的各行各业产生了深远影响。嵌入式计算机系统设计技术，则是嵌入式计算机系统开发的核心环节。嵌入式系统本身的升级，也使其设计技术面临挑战。嵌入式计算机系统在市场上的需求日益增大，用户的要求也在向多样化和高标准的趋势发展，目前已经突破低端应用范围向高端行业扩展，而且得到高端行业的广泛认可，特别是IT技术与嵌入式计算机有机结合后，为其发展提供了强大动力，其市场广阔、发展空间巨大，需要不断的深化才能满足实际应用的需求，其技术研发任重道远。
【参考文献】
[1]刘洪涛，孙天泽.嵌入式系统技术与设计[J].21世纪高等学校计算机规划教材，2009，1：12-13
[2]冯立杰，傅民仓，李文波.多CPU嵌入式系统的设计方法[J].现代电子技术，2006，6：33-34