嵌入式系統(tǒng)發(fā)展步入新時(shí)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(jī)學(xué)術(shù)交流”會(huì)上，將中國單片機(jī)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(rèn)為1985-2000年的單片機(jī)時(shí)代是電子技術(shù)應(yīng)用的時(shí)代，步入新千年后，我們已經(jīng)迎來嵌入式系統(tǒng)時(shí)代。單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)只有時(shí)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(gè)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(jì)算機(jī)學(xué)和電子學(xué)是核心，提供了計(jì)算機(jī)工程方法、基礎(chǔ)軟件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(jì)算機(jī)和軍事航天。
來自清華大學(xué)自動(dòng)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(jìn)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(qiáng)振動(dòng)和干擾信號(hào)多且強(qiáng)的惡劣環(huán)境。汽車電子的發(fā)展也反向促進(jìn)嵌入式技術(shù)的進(jìn)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(jì)都得到了長足的發(fā)展。
袁濤最后特別強(qiáng)調(diào)了TS16949安全認(rèn)證體系的重要性，這和中國單片機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室呂京建主任的觀點(diǎn)不謀而合。呂京建認(rèn)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(fù)責(zé)制定軟件架構(gòu)、API標(biāo)準(zhǔn)和概念驗(yàn)證，F(xiàn)lexRay聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定FlexRay的物理層及其協(xié)議和互連性能實(shí)驗(yàn)等標(biāo)準(zhǔn)，JASPAR則對上述標(biāo)準(zhǔn)的妥當(dāng)性進(jìn)行確認(rèn)并進(jìn)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(jì)劃（ARTEMIS）”，構(gòu)想設(shè)計(jì)出接近100%安全的汽車。這個(gè)目標(biāo)只能通過智能化系統(tǒng)（主動(dòng)安全系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)，這需要有一定的人機(jī)接口（HMI）認(rèn)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(gè)人一齊喊比一個(gè)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(jī)構(gòu)匯聚在嵌入式領(lǐng)域，建立并實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(gè)熱門的嵌入式應(yīng)用。合眾達(dá)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(dòng)嵌入式視頻應(yīng)用的兩大強(qiáng)勁推動(dòng)力。用單個(gè)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(yùn)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(jìn)一步優(yōu)化和日趨完善、成熟，使得單個(gè)DSP能完成多達(dá)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(shí)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(jí)技術(shù)顧問靳超在《模型驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)開發(fā)方法》報(bào)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(jì)、實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證領(lǐng)域的更加廣泛應(yīng)用，系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)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(gè)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(dòng)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(qiáng)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(jī)發(fā)展有限公司的創(chuàng)始人周立功先生的發(fā)言“單片機(jī)與企業(yè)發(fā)展”在某種程度上是周立功20多年單片機(jī)研發(fā)和教育推廣的經(jīng)驗(yàn)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(gè)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。
嵌入式系統(tǒng)是4個(gè)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(jì)算機(jī)學(xué)和電子學(xué)是核心，提供了計(jì)算機(jī)工程方法、基礎(chǔ)軟件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(jì)算機(jī)和軍事航天。
來自清華大學(xué)自動(dòng)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(jìn)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(qiáng)振動(dòng)和干擾信號(hào)多且強(qiáng)的惡劣環(huán)境。汽車電子的發(fā)展也反向促進(jìn)嵌入式技術(shù)的進(jìn)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(jì)都得到了長足的發(fā)展。
袁濤最后特別強(qiáng)調(diào)了TS16949安全認(rèn)證體系的重要性，這和中國單片機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室呂京建主任的觀點(diǎn)不謀而合。呂京建認(rèn)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(fù)責(zé)制定軟件架構(gòu)、API標(biāo)準(zhǔn)和概念驗(yàn)證，F(xiàn)lexRay聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定FlexRay的物理層及其協(xié)議和互連性能實(shí)驗(yàn)等標(biāo)準(zhǔn)，JASPAR則對上述標(biāo)準(zhǔn)的妥當(dāng)性進(jìn)行確認(rèn)并進(jìn)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(jì)劃（ARTEMIS）”，構(gòu)想設(shè)計(jì)出接近100%安全的汽車。這個(gè)目標(biāo)只能通過智能化系統(tǒng)（主動(dòng)安全系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)，這需要有一定的人機(jī)接口（HMI）認(rèn)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(gè)人一齊喊比一個(gè)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(jī)構(gòu)匯聚在嵌入式領(lǐng)域，建立并實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(gè)熱門的嵌入式應(yīng)用。合眾達(dá)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(dòng)嵌入式視頻應(yīng)用的兩大強(qiáng)勁推動(dòng)力。用單個(gè)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(yùn)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(jìn)一步優(yōu)化和日趨完善、成熟，使得單個(gè)DSP能完成多達(dá)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(shí)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(jí)技術(shù)顧問靳超在《模型驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)開發(fā)方法》報(bào)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(jì)、實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證領(lǐng)域的更加廣泛應(yīng)用，系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)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(gè)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(dòng)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(qiáng)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(jī)發(fā)展有限公司的創(chuàng)始人周立功先生的發(fā)言“單片機(jī)與企業(yè)發(fā)展”在某種程度上是周立功20多年單片機(jī)研發(fā)和教育推廣的經(jīng)驗(yàn)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(gè)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。
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