嵌入式系統(tǒng)發(fā)展步入新時代
北京航空航天大學(xué)何立民教授在14日“嵌入式系統(tǒng)與單片機學(xué)術(shù)交流”會上,將中國單片機20年的發(fā)展歷程稱作我國“為智能革命奠基的20年”。何教授認為1985-2000年的單片機時代是電子技術(shù)應(yīng)用的時代,步入新千年后,我們已經(jīng)迎來嵌入式系統(tǒng)時代。單片機和嵌入式系統(tǒng)只有時代的差異,在技術(shù)上都走上MCU和SoC的道路。
嵌入式系統(tǒng)是4個學(xué)科的交叉和融合,微電子學(xué)將為電子材料、工藝、集成電路以及芯片支持用于嵌入式產(chǎn)品的制造;嵌入式計算機學(xué)和電子學(xué)是核心,提供了計算機工程方法、基礎(chǔ)軟件、系統(tǒng)設(shè)計、電路理論和集成開發(fā)環(huán)境等等;對象學(xué)科是嵌入式產(chǎn)品最終應(yīng)用的相關(guān)學(xué)科,例如汽車、計算機和軍事航天。
來自清華大學(xué)自動化系汽車電子研究中心的袁濤主任在題為“汽車電子告可靠性需求促進嵌入式技術(shù)發(fā)展”演講中也指出,汽車電子將成為嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用,并且是具有明顯的汽車行業(yè)的特征。由于汽車電子的工作環(huán)境,需要極高的可靠性和長期的穩(wěn)定性。汽車電子的部分單元在-40℃至125℃的高溫差下工作,并且還需要克服濕熱、強振動和干擾信號多且強的惡劣環(huán)境。汽車電子的發(fā)展也反向促進嵌入式技術(shù)的進步,隨著電子技術(shù)在汽車成本的份額增多,嵌入式系統(tǒng)硬件、總線技術(shù)、操作系統(tǒng)和軟件設(shè)計都得到了長足的發(fā)展。
袁濤最后特別強調(diào)了TS16949安全認證體系的重要性,這和中國單片機公共實驗室呂京建主任的觀點不謀而合。呂京建認為嵌入式技術(shù)決定汽車的安全、環(huán)保和節(jié)能,而開放式標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)架構(gòu)將在其中扮演者至關(guān)重要的作用。目前三大組織聯(lián)盟AUTOSAR、FlexRay和JASPAR分工明確,AUTOSAR負責(zé)制定軟件架構(gòu)、API標(biāo)準(zhǔn)和概念驗證,F(xiàn)lexRay聯(lián)盟負責(zé)制定FlexRay的物理層及其協(xié)議和互連性能實驗等標(biāo)準(zhǔn),JASPAR則對上述標(biāo)準(zhǔn)的妥當(dāng)性進行確認并進行封裝。
為了提高汽車安全性,歐盟制定了“嵌入式智能系統(tǒng)高技術(shù)研究計劃(ARTEMIS)”,構(gòu)想設(shè)計出接近100%安全的汽車。這個目標(biāo)只能通過智能化系統(tǒng)(主動安全系統(tǒng))實現(xiàn),這需要有一定的人機接口(HMI)認知能力,可以通過傳感器、執(zhí)行器和嵌入式智能軟件完成。“多一個人一齊喊比一個人喊的聲音大的多”,ARTEMIS將企業(yè)、大學(xué)、研究中心和公共管理機構(gòu)匯聚在嵌入式領(lǐng)域,建立并實現(xiàn)一個完整一致的歐洲研究發(fā)展策略。
同樣,視頻處理系統(tǒng)是近年來另一個熱門的嵌入式應(yīng)用。合眾達公司的總工錢建良表示嵌入式處理器性能的提高,以及數(shù)字音視頻編解碼算法的優(yōu)化,成為推動嵌入式視頻應(yīng)用的兩大強勁推動力。用單個DSP處理器完成盡可能多路的數(shù)字視頻壓縮處理,將無疑是降低單路視頻監(jiān)控成本的有效方法。幸運的是,隨著DSP處理性能的不斷提高,及嵌入式數(shù)字視頻編解碼算法的進一步優(yōu)化和日趨完善、成熟,使得單個DSP能完成多達8路CIF格式的數(shù)字視頻壓縮處理成為可能。為了接口8路視頻解碼器,需要在視頻解碼器與DSP的視頻輸入接口之間增加耦合邏輯,高性能、低成本、可編程的FPGA可以方便實現(xiàn)二者之間的耦合邏輯。
在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具領(lǐng)域,建模技術(shù)是技術(shù)發(fā)展的最新趨勢之一。IBM公司軟件部高級技術(shù)顧問靳超在《模型驅(qū)動的系統(tǒng)開發(fā)方法》報告中指出建模技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)需求捕獲、系統(tǒng)分析、設(shè)計、實現(xiàn)和驗證領(lǐng)域的更加廣泛應(yīng)用,系統(tǒng)分析設(shè)計方面的建模工具,在未來兩年內(nèi),將成為增長最快的嵌入式開發(fā)工具之一。隨著系統(tǒng)開發(fā)復(fù)雜性的日益增加,雖然可以將功能分配到各個組件,但是傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)不再勝任。靳超介紹了模型驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)(MDSD)的方法,用來優(yōu)化功能分配,它應(yīng)用了合并到IBM RUP(Rational United Process)-SE最新版本的技術(shù)和框架,專門強調(diào)了幫助應(yīng)對系統(tǒng)工程的挑戰(zhàn)。
此外,周立功單片機發(fā)展有限公司的創(chuàng)始人周立功先生的發(fā)言“單片機與企業(yè)發(fā)展”在某種程度上是周立功20多年單片機研發(fā)和教育推廣的經(jīng)驗總結(jié)。而北大軟件與微電子學(xué)院的副院長吳中海教授向聽眾介紹了北大嵌入式系統(tǒng)系在高性能嵌入式系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)字圖像處理等多個領(lǐng)域的研究進展。
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