嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及前景展望

　 基于嵌入式系統(tǒng)的概念，闡述嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、嵌入式開發(fā)以及廣泛的應(yīng)用。首先，分析嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，分別從嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)兩方面介紹，著重說明它不同于其它操作系統(tǒng)的一些處理方法和過程；在此基礎(chǔ)上闡述嵌入式軟件的開發(fā)過程，并結(jié)合作者嵌入式軟件開發(fā)的實(shí)踐，著重闡述嵌入式軟件的一些開發(fā)技巧。接著，介紹目前嵌入式系統(tǒng)一些流行的應(yīng)用，以及南京東大移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)有限公司自行研制的基于藍(lán)牙技術(shù)的嵌入式產(chǎn)品。最后，給出作者的體會(huì)，展望嵌入式系統(tǒng)的前景。

　 引 言

　 在當(dāng)前數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC（Post-PC）時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)和商業(yè)文化藝術(shù)以及人們的日常生活等方方面面中。隨著國內(nèi)外各種嵌入式產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)和推廣，嵌入式技術(shù)越來越和人們的生活緊密結(jié)合。

　 1970年左右出現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的概念，此時(shí)的嵌入式系統(tǒng)很多都不采用操作系統(tǒng)，它們只是為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)控制功能，使用一個(gè)簡單的循環(huán)控制對外界的控制請求進(jìn)行處理。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)越來越復(fù)雜、利用的范圍越來越廣泛的時(shí)候，每添加一項(xiàng)新的功能，都可能需要從頭開始設(shè)計(jì)。沒有操作系統(tǒng)已成為一個(gè)最大的缺點(diǎn)了。

　 C語言的出現(xiàn)使操作系統(tǒng)開發(fā)變得簡單。從上世紀(jì)80年代開始，出現(xiàn)了各種各樣的商用嵌入式操作系統(tǒng)百家爭鳴的局面，比較著名的有VxWorks、pSOS和Windows CE等等，這些操作系統(tǒng)大部分是為專有系統(tǒng)而開發(fā)的。另外，源代碼開放的嵌入式Linux，由于其強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和低成本，近來也得到了越來越多的應(yīng)用。

　 1 嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

　 嵌入式系統(tǒng)通常包括構(gòu)成軟件的基本運(yùn)行環(huán)境的硬件和操作系統(tǒng)兩部分。嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和應(yīng)用場合決定了嵌入式系統(tǒng)具有區(qū)別于其它操作系統(tǒng)的一些特點(diǎn)。

（1）嵌入式處理器

　 嵌入式處理器可以分為三類：嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP（Digital Signal Processor）。嵌入式微處理器就是和通用計(jì)算機(jī)的微處理器對應(yīng)的CPU。在應(yīng)用中，一般是將微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，在母板上只保留和嵌入式相關(guān)的功能即可，這樣可以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求。目前的嵌入式處理器主要包括：PowerPC、Motorola 68000、ARM系列等等。

　　嵌入式微控制器又稱為單片機(jī)，它將CPU、存儲(chǔ)器（少量的RAM、ROM或兩者都有）和其它外設(shè)封裝在同一片集成電路里。常見的有8051。

　　嵌入式DSP專門用來對離散時(shí)間信號(hào)進(jìn)行極快的處理計(jì)算，提高編譯效率和執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析、圖像處理的分析等領(lǐng)域，DSP正在大量進(jìn)入嵌入式市場。

?。?）微內(nèi)核結(jié)構(gòu)

　 大多數(shù)操作系統(tǒng)至少被劃分為內(nèi)核層和應(yīng)用層兩個(gè)層次。內(nèi)核只提供基本的功能，如建立和管理進(jìn)程、提供文件系統(tǒng)、管理設(shè)備等，這些功能以系統(tǒng)調(diào)用方式提供給用戶。一些桌面操作系統(tǒng)，如Windows、Linux等，將許多功能引入內(nèi)核，操作系統(tǒng)的內(nèi)核變得越來越大。內(nèi)核變大使得占用的資源增多，剪裁起來很麻煩。

　 大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)采用了微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，內(nèi)核只提供基本的功能，比如：任務(wù)的調(diào)度、任務(wù)之間的通信與同步、內(nèi)存管理、時(shí)鐘管理等。其它的應(yīng)用組件，比如網(wǎng)絡(luò)功能、文件系統(tǒng)、GUI系統(tǒng)等均工作在用戶態(tài)，以系統(tǒng)進(jìn)程或函數(shù)調(diào)用的方式工作。因而系統(tǒng)都是可裁減的，用戶可以根據(jù)自己的需要選用相應(yīng)的組件。

　（3）任務(wù)調(diào)度

　 在嵌入式系統(tǒng)中，任務(wù)即線程。大多數(shù)的嵌入式操作系統(tǒng)支持多任務(wù)。多任務(wù)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)實(shí)際是靠CPU在多個(gè)任務(wù)之間切換、調(diào)度。每個(gè)任務(wù)都有其優(yōu)先級，不同的任務(wù)優(yōu)先級可能相同也可能不同。任務(wù)的調(diào)度有三種方式：可搶占式調(diào)度、不可搶占式調(diào)度和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。不可搶占式調(diào)度是指，一個(gè)任務(wù)一旦獲得CPU就獨(dú)占CPU運(yùn)行，除非由于某種原因，它決定放棄CPU的使用權(quán)；可搶占式調(diào)度是基于任務(wù)優(yōu)先級的，當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)可以隨時(shí)讓位給優(yōu)先級更高的處于就緒態(tài)的其它任務(wù)；當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上任務(wù)有同樣的優(yōu)先級，不同任務(wù)輪轉(zhuǎn)地使用CPU，直到系統(tǒng)分配的CPU時(shí)間片用完，這就是時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。

　 目前，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對不同優(yōu)先級的任務(wù)采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度法，對相同優(yōu)先級的任務(wù)則采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法。

?。?）硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)

　 有些嵌入式系統(tǒng)對時(shí)間的要求較高，稱之為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。有兩種類型的實(shí)時(shí)系統(tǒng)：硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)并不要求限定某一任務(wù)必須在一定的時(shí)間內(nèi)完成，只要求各任務(wù)運(yùn)行得越快越好；硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)對系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求，一旦系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，就可能會(huì)引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤，一般在工業(yè)控制中應(yīng)用較多。

（5）內(nèi)存管理

　 針對有內(nèi)存管理單元（MMU）的處理器設(shè)計(jì)的一些桌面操作系統(tǒng)，如Windows、Linux，使用了虛擬存儲(chǔ)器的概念。虛擬內(nèi)存地址被送到MMU。在這里，虛擬地址被映射為物理地址，實(shí)際存儲(chǔ)器被分割為相同大小的頁面，采用分頁的方式載入進(jìn)程。一個(gè)程序在運(yùn)行之前，沒有必要全部裝入內(nèi)存，而是僅將那些當(dāng)前要運(yùn)行的部分頁面裝入內(nèi)存運(yùn)行。

　 大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)針對沒有MMU的處理器設(shè)計(jì)，不能使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù),采用的是實(shí)存儲(chǔ)器管理策略。因而對于內(nèi)存的訪問是直接的，它對地址的訪問不需要經(jīng)過MMU，而是直接送到地址線上輸出，所有程序中訪問的地址都是實(shí)際的物理地址；而且，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)對內(nèi)存空間沒有保護(hù)，各個(gè)進(jìn)程實(shí)際上共享一個(gè)運(yùn)行空間。一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行前，系統(tǒng)必須為它分配足夠的連續(xù)地址空間，然后全部載入主存儲(chǔ)器的連續(xù)空間。

　 由此可見，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員不得不參與系統(tǒng)的內(nèi)存管理。從編譯內(nèi)核開始，開發(fā)人員必須告訴系統(tǒng)這塊開發(fā)板到底擁有多少內(nèi)存；在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，必須考慮內(nèi)存的分配情況并關(guān)注應(yīng)用程序需要運(yùn)行空間的大小。另外，由于采用實(shí)存儲(chǔ)器管理策略，用戶程
序同內(nèi)核以及其它用戶程序在一個(gè)地址空間，程序開發(fā)時(shí)要保證不侵犯其它程序的地址空間，以使得程序不至于破壞系統(tǒng)的正常工作，或?qū)е缕渌绦虻倪\(yùn)行異常；因而，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員對軟件中的一些內(nèi)存操作要格外小心。

?。?）內(nèi)核加載方式

　 嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核可以在Flash上直接運(yùn)行，也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。Flash的運(yùn)行方式，是把內(nèi)核的可執(zhí)行映像燒寫到Flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從Flash的某個(gè)地址開始執(zhí)行。這種方法實(shí)際上是很多嵌入式系統(tǒng)所采用的方法。內(nèi)核加載方式是把內(nèi)核的壓縮文件存放在Flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)讀取壓縮文件在內(nèi)存里解壓，然后開始執(zhí)行。這種方式相對復(fù)雜一些，但是運(yùn)行速度可能更快，因?yàn)镽AM的存取速率要比Flash高。

　 由于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理機(jī)制，嵌入式操作系統(tǒng)對用戶程序采用靜態(tài)鏈接的形式。在嵌入式系統(tǒng)中，應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼編譯、鏈接生成一個(gè)二進(jìn)制影像文件來運(yùn)行。

　 2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)技術(shù)

　 相對于在Windows環(huán)境下的開發(fā)應(yīng)用程序，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)有著很多的不同。不同的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)帶來了許多附加的開發(fā)復(fù)雜性。

　 2.1 嵌入式開發(fā)過程

　 在嵌入式開發(fā)過程中有宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的角色之分：宿主機(jī)是執(zhí)行編譯、鏈接、定址過程的計(jì)算機(jī)；目標(biāo)機(jī)指運(yùn)行嵌入式軟件的硬件平臺(tái)。首先須把應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換成可以在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行的二進(jìn)制代碼。這一過程包含三個(gè)步驟：編譯、鏈接、定址。編譯過程由交叉編譯器實(shí)現(xiàn)。所謂交叉編譯器就是運(yùn)行在一個(gè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)上并為另一個(gè)平臺(tái)產(chǎn)生代碼的編譯器。常用的交叉編譯器有GNU C/C++（gcc）。編譯過程產(chǎn)生的所有目標(biāo)文件被鏈接成一個(gè)目標(biāo)文件，稱為鏈接過程。定址過程會(huì)把物理存儲(chǔ)器地址指定給目標(biāo)文件的每個(gè)相對偏移處。該過程生成的文件就是可以在嵌入式平臺(tái)上執(zhí)行的二進(jìn)制文件。

　 嵌入式開發(fā)過程中另一個(gè)重要的步驟是調(diào)試目標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用程序。嵌入式調(diào)試采用交叉調(diào)試器，一般采用宿主機(jī)-目標(biāo)機(jī)的調(diào)試方式，它們之間由串行口線或以太網(wǎng)或BDM線相連。交叉調(diào)試有任務(wù)級、源碼級和匯編級的調(diào)試，調(diào)試時(shí)需將宿主機(jī)上的應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核下載到目標(biāo)機(jī)的RAM中或直接燒錄到目標(biāo)機(jī)的ROM中。目標(biāo)監(jiān)控器是調(diào)試器對目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序進(jìn)行控制的代理（Debugger Agent），事先被固化在目標(biāo)機(jī)的Flash、ROM中，在目標(biāo)機(jī)上電后自動(dòng)啟動(dòng)，并等待宿主機(jī)方調(diào)試器發(fā)來的命令，配合調(diào)試器完成應(yīng)用程序的下載、運(yùn)行和基本的調(diào)試功能，將調(diào)試信息返回給宿主機(jī)。

　2.2 向嵌入式平臺(tái)移植軟件

　 大部分嵌入式開發(fā)人員選用的軟件開發(fā)模式是先在PC機(jī)上編寫軟件，再進(jìn)行軟件的移植工作。在PC機(jī)上編寫軟件時(shí)，要注意軟件的可移植性，選用具有較高移植性的編程語言（如C語言），盡量少調(diào)用操作系統(tǒng)函數(shù)，注意屏蔽不同硬件平臺(tái)帶來的字節(jié)順序、字節(jié)對齊等問題。以下是我們在移植協(xié)議棧過程中的一些體會(huì)。

　 2.2.1 字節(jié)順序

　 字節(jié)順序是指占內(nèi)存多于一個(gè)字節(jié)類型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放順序，通常有小端、大端兩種字節(jié)順序。小端字節(jié)序指低字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存低地址處，高字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存高地址處；大端字節(jié)序是高字節(jié)數(shù)據(jù)存放在低地址處，低字節(jié)數(shù)據(jù)存放在高地址處?；赬86平臺(tái)的PC機(jī)是小端字節(jié)序的，而有的嵌入式平臺(tái)則是大端字節(jié)序的。因而對int、uint16、uint32等多于1字節(jié)類型的數(shù)據(jù)，在這些嵌入式平臺(tái)上應(yīng)該變換其存儲(chǔ)順序。通常我們認(rèn)為，在空中傳輸?shù)淖止?jié)的順序即網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)順序，考慮到與協(xié)議的一致以及與同類其它平臺(tái)產(chǎn)品的互通，在程序中發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，將主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，收數(shù)據(jù)包處將網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為主機(jī)字節(jié)序。

　 2.2.2 字節(jié)對齊

　 有的嵌入式處理器的尋址方式?jīng)Q定了在內(nèi)存中占2字節(jié)的int16、uint16等類型數(shù)據(jù)只能存放在偶數(shù)內(nèi)存地址處，占4字節(jié)的int32 、uint32 等類型數(shù)據(jù)只能存放在4的整數(shù)倍的內(nèi)存地址處；占8字節(jié)的類型數(shù)據(jù)只能存放在8的整數(shù)倍的內(nèi)存地址處；而在內(nèi)存中只占1字節(jié)的類型數(shù)據(jù)可以存放在任意地址處。由于這些限制，在這些平臺(tái)上編程時(shí)有很大的不同。首先，結(jié)構(gòu)體成員之間會(huì)有空洞，比如這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)：
typedef struct test{
char a;
uint16 b;
}TEST

　 結(jié)構(gòu)TEST在單字節(jié)對齊的平臺(tái)上占內(nèi)存三個(gè)字節(jié)，而在以上所述的嵌入式平臺(tái)上有可能占三個(gè)或四個(gè)字節(jié)，視成員a的存儲(chǔ)地址而定。當(dāng)a存儲(chǔ)地址為偶數(shù)時(shí)，該結(jié)構(gòu)占四個(gè)字節(jié)，在a與b之間存在一個(gè)字節(jié)的空洞。對于通信雙方都是對結(jié)構(gòu)成員操作的，這種情況不會(huì)出錯(cuò)，但如果有一方是逐字節(jié)讀取內(nèi)容的（通信協(xié)議大都如此），就會(huì)錯(cuò)誤地讀到其它字節(jié)的內(nèi)容。其次，若對內(nèi)存中數(shù)據(jù)以強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的方式讀取，字節(jié)對齊的不
同會(huì)引起數(shù)據(jù)讀取的錯(cuò)誤。因?yàn)榧偃缰羔樦冈诨鶖?shù)內(nèi)存地址處，我們想取得占內(nèi)存兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存放在uint16型的變量中，強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的結(jié)果是取得了該指針?biāo)傅刂放c前一地址處的數(shù)據(jù)，并沒有按照我們的愿望取該指針?biāo)傅刂放c后一地址處的數(shù)據(jù)，這樣就導(dǎo)致了數(shù)據(jù)讀取的錯(cuò)誤。

　 解決字節(jié)對齊有許多方法，比如可以在GCC的項(xiàng)目管理文件MakeFile中增加編譯選項(xiàng)--pack-struct；但這種方法只能去除結(jié)構(gòu)中的空洞，并不能解決強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換引起的錯(cuò)誤。為了增強(qiáng)軟件的可移植性以及和同類其它平臺(tái)產(chǎn)品的互通性，我們在收數(shù)據(jù)包處增加了拆包的函數(shù)，發(fā)數(shù)據(jù)包處增加了組包的函數(shù)。這兩個(gè)函數(shù)解決了字節(jié)序的問題，也解決了字節(jié)對齊的問題。即組包時(shí)根據(jù)參數(shù)中的格式字符串將內(nèi)存中的不同數(shù)據(jù)類型的某段數(shù)據(jù)放在指定地址處，組成包發(fā)給下層；拆包時(shí)，根據(jù)參數(shù)中的格式字符串將收到的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存放在不同類型的變量或結(jié)構(gòu)成員中。在函數(shù)中針對不同的數(shù)據(jù)類型作不同的處理。

　 2.2.3 位 段

　 由于位段的空間分配方向因硬件平臺(tái)的不同而不同，對X86平臺(tái)，位段是從右向左分配的；而一些嵌入式平臺(tái)，位段是從左向右分配的。分配順序的不同導(dǎo)致了數(shù)據(jù)存取的錯(cuò)誤。解決這一問題的一種方法是采用條件編譯的方式，針對不同的平臺(tái)定義順序不同的位段；也可以在前面所述的兩個(gè)函數(shù)中加上對位段的處理。

　 2.2.4 代碼優(yōu)化

　 嵌入式系統(tǒng)對應(yīng)用軟件的質(zhì)量要求更高，因而在嵌入式開發(fā)中尤其須注意對代碼進(jìn)行優(yōu)化，盡可能地提高代碼的效率，減少代碼的大小。雖然現(xiàn)代C和C++編譯器都提供了一定程度的代碼優(yōu)化，但大部分由編譯器執(zhí)行的優(yōu)化技術(shù)僅涉及執(zhí)行速度和代碼大小的平衡，不可能使程序既快又小，因而必須在編寫嵌入式軟件時(shí)采取必要的措施。

（1）提高代碼的效率

　?、賡witch-case 語句。在程序中經(jīng)常會(huì)使用switch-case語句，每一個(gè)由機(jī)器語言實(shí)現(xiàn)的測試和跳轉(zhuǎn)僅僅是為了決定下一步要做什么，就浪費(fèi)了處理器時(shí)間。為了提高速度，可以把具體的情況按照它們發(fā)生的相對頻率排序。即把最可能發(fā)生的情況放在第一，最不可能發(fā)生的情況放在最后，這樣會(huì)減少平均的代碼執(zhí)行時(shí)間。

　　② 全局變量。使用全局變量比向函數(shù)傳遞參數(shù)更加有效率，這樣做去除了函數(shù)調(diào)用前參數(shù)入棧和函數(shù)完成后參數(shù)出棧的需要。當(dāng)然，使用全局變量會(huì)對程序有一些負(fù)作用。

?。?）減小代碼的大小

　　嵌入式系統(tǒng)編程應(yīng)避免使用標(biāo)準(zhǔn)庫例程，因?yàn)楹芏啻蟮膸炖淘O(shè)法處理所有可能的情況，所以占用了龐大的內(nèi)存空間，因而應(yīng)盡可能地減少使用標(biāo)準(zhǔn)庫例程。

?。?）避免內(nèi)存泄漏

　 用戶內(nèi)存空間（堆）為RAM中全局?jǐn)?shù)據(jù)和任務(wù)堆?？臻g都分配后的剩余空間，為了使程序能有足夠的內(nèi)存運(yùn)行，必須在申請的內(nèi)存不用后及時(shí)地將其釋放，以確保再次申請時(shí)能有空間。如果程序中存在內(nèi)存泄漏（即申請內(nèi)存后沒有及時(shí)釋放）的情況，程序最終會(huì)因?yàn)闆]有足夠的內(nèi)存空間而無法運(yùn)行。

　 3 嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用

　 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景是非常廣泛的，人們將會(huì)無時(shí)無處不接觸到嵌入式產(chǎn)品，從家里的洗衣機(jī)、電冰箱，到作為交通工具的自行車、小汽車，到辦公室里的遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)等等。特別是以藍(lán)牙為代表的小范圍無線接入?yún)f(xié)議的出現(xiàn)，使嵌入式無線電的概念悄然興起。當(dāng)嵌入式的無線電芯片的價(jià)格可被接受時(shí)，它的應(yīng)用可能會(huì)無所不在。在家中、辦公室、公共場所，人們可能會(huì)使用數(shù)十片甚至更多這樣的嵌入式無線電芯片，將一些電子信息設(shè)備甚至電氣設(shè)備構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)；在車上、旅途中，人們利用這樣的嵌入式無線電芯片可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程遙控，真正實(shí)現(xiàn)把網(wǎng)絡(luò)隨身攜帶。下面介紹幾種具體的應(yīng)用。

　 （1）嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫

　　所謂的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫是支持移動(dòng)計(jì)算的數(shù)據(jù)庫，有兩層含義：① 用戶在移動(dòng)的過程中可以聯(lián)機(jī)訪問數(shù)據(jù)庫資源。② 用戶可以帶著數(shù)據(jù)庫移動(dòng)。典型的應(yīng)用場合有在開著的救護(hù)車上查詢最近的醫(yī)院。該系統(tǒng)由前臺(tái)移動(dòng)終端、后臺(tái)同步服務(wù)器組成，移動(dòng)終端上有嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式數(shù)據(jù)庫。中國人民大學(xué)正在開發(fā)該系統(tǒng)，他們和Hopen公司合作，開發(fā)了前臺(tái)移動(dòng)終端"小精靈"。

　（2）嵌入式系統(tǒng)在智能家居網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　 智能家居網(wǎng)絡(luò)（E-Home）指在一個(gè)家居中建立一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路；在家庭網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡(luò)上家電和設(shè)備的控制和監(jiān)測。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的組成必然有家庭網(wǎng)關(guān)。家庭網(wǎng)關(guān)主要實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)綜合并與外界接口，以便作遠(yuǎn)程控制和信息交換。不論是網(wǎng)關(guān)還是各家電上的控制模塊，都需有嵌入式操作系統(tǒng)。這些操作系統(tǒng)必須具有內(nèi)嵌式、實(shí)時(shí)性好、多用戶的特點(diǎn)。南京東大移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)有限公司研制的智能多媒體家庭網(wǎng)關(guān)，就是以嵌入式Linux作為該嵌入式設(shè)備的操作系統(tǒng)，設(shè)備之間的相互通信遵從藍(lán)牙通信協(xié)議，可以支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)接入到固定電話網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)等其它外部網(wǎng)絡(luò)。

?。?）嵌入式語音芯片

　 嵌入式語音芯片基于嵌入式操作系統(tǒng)，采用語音識(shí)別和語音合成、語音學(xué)層次結(jié)構(gòu)體系和文本處理模型等技術(shù)；可以應(yīng)用在手持設(shè)備、智能家電等多個(gè)領(lǐng)域，賦予這些設(shè)備人性化的交互方式和便利的使用方法；也可應(yīng)用于玩具中，實(shí)現(xiàn)聲控玩具、仿真寵物、與人對話的玩具；也能應(yīng)用于車載通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流。該芯片應(yīng)用在移動(dòng)通信設(shè)備中，比如，手機(jī)上短消息來時(shí)，我們不必費(fèi)力地去看，而是可以聽到聲音。

?。?）基于小范圍無線通信協(xié)議的嵌入式產(chǎn)品
　　

以藍(lán)牙為代表的小范圍無線接入?yún)f(xié)議與嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合，必將推動(dòng)嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。近來，基于這些協(xié)議的嵌入式產(chǎn)品層出不窮，包括各種電話系統(tǒng)、無線公文包、各類數(shù)字電子設(shè)備以及在電子商務(wù)中的應(yīng)用。這些產(chǎn)品以其微型化和低成本的特點(diǎn)為它們在家庭和辦公室自動(dòng)化、電子商務(wù)、工業(yè)控制、智能化建筑物和各種特殊場合的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。

　　東南大學(xué)移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及依托實(shí)驗(yàn)室建立的南京東大移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)有限公司，從1998年開始跟蹤藍(lán)牙技術(shù)，在香港特區(qū)政府創(chuàng)新科技基金、江蘇省"十五"重大科技攻關(guān)以及國家"十五"科技攻關(guān)的資助下，先后設(shè)計(jì)和研制了多種基于藍(lán)牙技術(shù)的嵌入式產(chǎn)品。其中包括符合Bluetooth V1.1標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式PSTN網(wǎng)關(guān)和語音終端。它們基于藍(lán)牙"三合一電話"應(yīng)用模型，選用了中國科學(xué)院凱思昊鵬軟件技術(shù)工程有限公司提供的Hopen OS作為嵌入式開發(fā)的軟件平臺(tái)，選用華邦的W90221作為硬件平臺(tái)。語音終端能通過PSTN網(wǎng)關(guān)以無線的方式接入到PSTN網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)和PSTN網(wǎng)用戶的互通。還有符合Bluetooth V1.1標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式局域網(wǎng)接入點(diǎn)，它基于藍(lán)牙"局域網(wǎng)接入"應(yīng)用模型，選用嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái)，選用Motorola公司的CodeFire 5272作為硬件平臺(tái)。通過該接入點(diǎn)，終端用戶可以自由地接入到Internet，可以同時(shí)支持多個(gè)終端用戶連接到Internet。其它一些嵌入式產(chǎn)品包括智能多媒體家庭網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、信息家電等等。

　 結(jié) 語

　 以上重點(diǎn)介紹了嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)、嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。我們在開發(fā)過程中體會(huì)到：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和以前從事的開發(fā)工作實(shí)質(zhì)上并無區(qū)別，唯一改變的是每個(gè)硬件平臺(tái)都是獨(dú)特的，這一個(gè)不同點(diǎn)導(dǎo)致了許多附加的開發(fā)復(fù)雜性，因而，在嵌入式開發(fā)過程中要格外注意軟件創(chuàng)建過程；而且，在開發(fā)嵌入式產(chǎn)品之前要對選用的嵌入式硬件平臺(tái)有較多的了解，具備相應(yīng)的硬件知識(shí)，和硬件工程師密切配合；在選用嵌入式操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)時(shí)要根據(jù)所要開發(fā)的應(yīng)用的需要以及成本等方面的考慮選擇合適的系統(tǒng)和平臺(tái)。

　 在科技快速發(fā)展的今天，嵌入式產(chǎn)品將會(huì)越來越多地被廣泛應(yīng)用。我們相信，只要遵循嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)規(guī)律，適應(yīng)市場的需求，就一定能開發(fā)出越來越多的嵌入式產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

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