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嵌入式单片机系统嵌入式系统发展步入新时代

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北京航空航天大学何立民教授在14日“嵌入式系统与单片机学术交流”会上,将中国单片机20年的发展历程称作我国“为智能革命奠基的20年”。何教授认为1985-2000年的单片机时代是电子技术应用的时代,步入新千年后,我们已经迎来嵌入式系统时代。单片机和嵌入式系统只有时代的差异,在技术上都走上MCU和SoC的道路。

  嵌入式系统是4个学科的交叉和融合,微电子学将为电子材料、工艺、集成电路以及芯片支持用于嵌入式产品的制造;嵌入式计算机学和电子学是核心,提供了计算机工程方法、基础软件、系统设计、电路理论和集成开发环境等等;对象学科是嵌入式产品最终应用的相关学科,例如汽车、计算机和军事航天。

  来自清华大学自动化系汽车电子研究中心的袁涛主任在题为“汽车电子告可靠性需求促进嵌入式技术发展”演讲中也指出,汽车电子将成为嵌入式系统的主要应用,并且是具有明显的汽车行业的特征。由于汽车电子的工作环境,需要极高的可靠性和长期的稳定性。汽车电子的部分单元在-40℃至125℃的高温差下工作,并且还需要克服湿热、强振动和干扰信号多且强的恶劣环境。汽车电子的发展也反向促进嵌入式技术的进步,随着电子技术在汽车成本的份额增多,嵌入式系统硬件、总线技术、操作系统和软件设计都得到了长足的发展。

  袁涛最后特别强调了TS16949安全认证体系的重要性,这和中国单片机公共实验室吕京建主任的观点不谋而合。吕京建认为嵌入式技术决定汽车的安全、环保和节能,而开放式标准化的系统架构将在其中扮演者至关重要的作用。目前三大组织联盟AUTOSAR、FlexRay和JASPAR分工明确,AUTOSAR负责制定软件架构、API标准和概念验证,FlexRay联盟负责制定FlexRay的物理层及其协议和互连性能实验等标准,JASPAR则对上述标准的妥当性进行确认并进行封装。

  为了提高汽车安全性,欧盟制定了“嵌入式智能系统高技术研究计划(ARTEMIS)”,构想设计出接近100%安全的汽车。这个目标只能通过智能化系统(主动安全系统)实现,这需要有一定的人机接口(HMI)认知能力,可以通过传感器、执行器和嵌入式智能软件完成。“多一个人一齐喊比一个人喊的声音大的多”,ARTEMIS将企业、大学、研究中心和公共管理机构汇聚在嵌入式领域,建立并实现一个完整一致的欧洲研究发展策略。

  同样,视频处理系统是近年来另一个热门的嵌入式应用。合众达公司的总工钱建良表示嵌入式处理器性能的提高,以及数字音视频编解码算法的优化,成为推动嵌入式视频应用的两大强劲推动力。用单个DSP处理器完成尽可能多路的数字视频压缩处理,将无疑是降低单路视频监控成本的有效方法。幸运的是,随着DSP处理性能的不断提高,及嵌入式数字视频编解码算法的进一步优化和日趋完善、成熟,使得单个DSP能完成多达8路CIF格式的数字视频压缩处理成为可能。为了接口8路视频解码器,需要在视频解码器与DSP的视频输入接口之间增加耦合逻辑,高性能、低成本、可编程的FPGA可以方便实现二者之间的耦合逻辑。

  在嵌入式系统开发工具领域,建模技术是技术发展的最新趋势之一。IBM公司软件部高级技术顾问靳超在《模型驱动的系统开发方法》报告中指出建模技术在嵌入式系统需求捕获、系统分析、设计、实现和验证领域的更加广泛应用,系统分析设计方面的建模工具,在未来两年内,将成为增长最快的嵌入式开发工具之一。随着系统开发复杂性的日益增加,虽然可以将功能分配到各个组件,但是传统的管理方法已经不再胜任。靳超介绍了模型驱动系统开发(MDSD)的方法,用来优化功能分配,它应用了合并到IBM RUP(Rational United Process)-SE最新版本的技术和框架,专门强调了帮助应对系统工程的挑战。

  此外,周立功单片机发展有限公司的创始人周立功先生的发言“单片机与企业发展”在某种程度上是周立功20多年单片机研发和教育推广的经验总结。而北大软件与微电子学院的副院长吴中海教授向听众介绍了北大嵌入式系统系在高性能嵌入式系统、嵌入式系统应用、数字图像处理等多个领域的研究进展。

(来源:电子产品世界)




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