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发信人: he (无情的雨), 信区: Embedded_system
标  题: 发展嵌入式计算机及其产业的思考
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月02日15:53:21 星期六), 站内信件

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作者：信息产业部电子第六研究所（100083）  来源：《电子技术应用》
发展嵌入式计算机及其产业的思考
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    摘要：论述嵌入式计算机的特点、分类、关键技术、应用领域，在信息产业中的地
位与作用，提出了发展嵌入式计算机产业的建议。
    关键词：嵌入式计算机
１嵌入式计算机是数字化电子信息产品的核心
    嵌入式计算机ＥｍｂｅｄｄｅｄＣｏｍｐｕｔｅｒ　是指嵌入于各种设备及应用
产品内部的计算机。它主要完成信号控制的功能，体积小，结构紧凑，可作为一个部件
埋藏于所控制的装置中。它提供用户接口、管理有关信息的输入输出、指导设备工作的
计算功能，使设备及应用产品具有较高性能和智能。
    嵌入式计算机由嵌入式硬件与嵌入式软件组成。硬件以芯片、插座、模板、组件、
控制器形式埋藏于设备内部，软件是实时多任务操作系统和各种专用的应用软件，一般
装在处理器的内存中。嵌入式计算机源于６０年代，最早出现在武器控制中，后来用于
军事指挥控制和通信系统，现在广泛用于民用机电一体化产品中。嵌入式计算机经历了
基于芯片的嵌入式系统、标准总线的嵌入系统、嵌入式ＰＣ及高性能嵌入式计算机几个
发展的阶段。它是计算机（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）通信（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）
与控制（Ｃｏｎｔｒｏｌ）“３Ｃ”的结合的产品，也是计算机、通信与消费类（Ｃｏ
ｎｓｕｍｅｒ）“３Ｃ”结合的信息家电产品以及其它数字化电子信息产品的核心。
    嵌入式计算机主要用于讯号处理与控制，应用领域十分广泛。微处理器与微控制器
就是最普遍应用的嵌入式计算机，数量几亿到十几亿，远远大于个人计算机台式机，其
应用领域主要有三个方面：
    １、军事国防领域：武器控制，从火炮控制高炮指挥仪到导弹控制（弹上计算机）
，从坦克、轰炸机、舰艇、雷达、电子对抗等军事电子装备到军事通信及军事指挥系统
。
    ２、民用电子装备及机电一体化设备：各种测量仪器仪表；数控装置、工业控制机
、机器人等工业电子设备；机电一体化工程机械及农业机械；汽车、机车、民航及船舶
电子设备；办公自动化装备；计算机外部设备；通讯控制器及通讯设备；商用收款机等
商用电子设备；医疗电子设备等。
    ３、家用电器及消费类电子产品：数字电视机机顶盒、录相机、ＶＣＤ、ＤＶＤ、
手机、呼机、可视电话、掌上电脑、个人数字助理（ＰＤＡ）家庭网络设备、洗衣机、
电冰箱、智能玩具、防火防盗设备等。
    二十一世纪是数字化网络的时代，计算机、通信、控制“３Ｃ”技术相互融合，投
资类、消费类电子产品随着数字化技术与联网的普及而走向数字化、网络化。嵌入式计
算机是实现电子产品数字化、网络化的技术基础。
２嵌入式计算机分类及关健技术
２.１嵌入式计算机分类
    嵌入式计算机结构可分成下列三类：
    １、芯片级嵌入式计算机，即微控制器
    单片机，如Ｉｎｔｅｌ公司ＭＣＳ４８、ＭＣＳ５１、９６、９８单片机，ＭＣＳ
１９６、８×Ｃ１９６／ＫＢ、ＫＣ１６位单片机，ＥＩＡＸ８６Ｐｅｎｔｉｕｍ嵌
入式机，ＳｔｒｏｎｇＡＲＭＲＩＳＣ３２位嵌入式机；Ｍｏｔｏｒｏｌａ６８Ｈ
Ｃ０５、０８系列单片机，如ＭＣ６８ＨＣ７０５Ｐ６
    变频空调，ＭＣ６８ＨＣ１０８ＭＰ１６专为马达变频调速的控制器还有ＭＣ６
８３０２、６８３６０、ＭＰＣ８５０Ｉ、８６０Ｉ、８２６０、ＰｏｗｅｒＱＵＩＣ
Ｃ系列的通讯控制器；ＭＩＣＲＯＣＨＩＰ公司１２位的单片机ＰＩＣ１２ＣＸＸ、Ｐ
ＩＣ１６Ｃ５ＸＸ，１４位单片机ＰＩＣ１６Ｃ５５Ｘ系列及１６位单片机ＰＩＣ１７
ＣＸＸ系列；ＳＵＮ公司ＭｉｃｒｏＪａｖａ，ＰｉｃｏＪａｖａ系列；还有ＭＩＰＳ
、ＰＨＩＬＩＰ、ＡＭＤ等公司系列产品。
    ２、模板级嵌入式计算机
    用８位、１６位、３２位微处理器组成的单板机；各种总线（ＳＴＤ总线、Ｉｎｔ
ｅｌＭｕｌｔｉＢｕｓ、ＶＭＥ总线及ＰＣ总线）ＩｎｔｅｌＸ８６，Ｍｏｔｏｒｏｌ
ａ６８ＫＣＰＵ板级产品组成的计算机；我国ＤＪＳ０５００、０６００系列产品，
及九十年代ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ总线的计算机，ＣＰＶ５０００ＰｅｎｔｉｕｍＭ
ＭＸ单板机，ＣＰＶ５３００ＰｅｎｔｉｕｍⅡ单板机；ＭＣＰ７５０ＰｏｗｅｒＰ
Ｃ单板机及ＣＰＸ２０００系列插件式部件产品；ＳＰＡＲＣｅｎｇｉｎｅＵｌｔｒａ
ＡＸｍｐ、ＡＸｉ、ＣＰ１２００、１４００、１５００板级产品。
    ３、系统级嵌入式计算机
    工业ＰＣ机与ＰＣ兼容的嵌入式ＰＣ，国内外广泛应用的工业控制用ＰＣ兼容机产
品。
    基于各种处理器和总线的计算机系统：如ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ总线，采用Ｐｅｎ
ｔｉｕｍ Ⅰ、Ⅱ处理器，ＰｏｗｅｒＰＣ处理器，ＵｌｔｒａＳＰＡＲＣ、Ｊａｖａ处
理器的嵌入式计算机系统等。
２.２关健技术
    １.单片微处理器、微控制器的芯片技术：
    复杂指令与简易指令（ＣＩＳＣ，ＲＩＳＣ）微处理器技术，半导体工艺技术（０
.２５微米０.１８微米（０.１３微米）。
    ２.电子设计自动化（ＥＤＡ）技术：电子元器件设计技术，专用电路ＡＳＩＣ设计
技术，模板机箱整机系统ＣＡＤ技术。
    ３.嵌入式软件技术
嵌入式实时操作系统：如ＷｉｎＣＥ、ｐＳＯＳ，ＯＳ－９，ＬｙｎｘＯＳ、ＶＲＴＸ
、嵌入Ｌｉｎｕｘ等，我国自主开发的Ｈｏｐｅｎ是运行在３２位微处理器上的实时多
任务操作系统。嵌入式应用软件，结合具体应用领域的专用软件。
    ４.多媒体技术：声音、图像、文字等各种媒体信息输入、输出、传输与处理技术。

    ５.网络技术：嵌入式计算机将用于无线、有线、各种局域网、广域网及国际互联网
的环境。嵌入式产品网络接入技术，通信接口技术。
    ６.机电一体化技术：将机械技术、微电子技术高度结合，使物流、能流、信息流融
入一体的现代工程技术。
３嵌入式计算机产业是二十一世纪信息产业新的经济增长点
    嵌入式计算机市场是计算机市场的重要组成部分，芯片级嵌入式计算机数量将远远
大于台式机，单板机微控制器产量达几十亿片，如１９９８年微控制器需求量估计为２
７亿片。而目前台式机销量刚过１亿台。世界嵌入式系统硬件和软件开发工具市场１９
９６年约６５０亿美元，目前将达１２００亿美元。据ＩＤＣ估计１９９９年全球信息
家电产品（包括联网电视、掌上型联网设备等）总销售量将达１４００万台，到２００
２年将达５５６８万台，嵌入式计算机也将用于通讯控制、汽车电子设备、机电一体化
产品。
    国内嵌入式计算机有巨大的市场。首先家用电器数字化，计算机通信与消费类产品
的结合，所谓３Ｃ产品需要量数以千万台计。洗衣机、电冰箱、微波炉、机顶盒ＶＣＤ
、ＤＶＤ、家庭影院等每年所需要的芯片和嵌入式计算机几千万台。其次工业控制、通
讯控制、智能仪器、手持式移动电话、掌上型电脑、汽车电子装置、商用终端等对嵌入
式计算机每年总需求量也要千百万台；教育电脑、学习机、记字本年需求量亦在几十万
台至几百万台。Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司嵌入式计算机及数字ＤＮＡ产品在我国１９９９
年市场销售额８３．７亿美元２０００年将达１０２．２亿美元，预测２００４年将
达１８８．６亿美元平均年增长率为１７．６％（见表１）。未来五年中，利用信息
化电器实现上网的人数也有几千万。到２００５年我国嵌入式计算机将创造２０００～
２５００亿元的效益，嵌入式计算机是信息产业新的经济增长点。
表1 Motorola 中国（含香港）数字DNA及嵌入式计算机销售额（百万美元）市场预测
　 1999年 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年平均增长率
PC计算机1/0 3825 4936 6083 7372 8413 9554 20.1
专线及其它通信 1013 1273 1568 1883 2209 2546 20.2
其它电子设备 574 478 478 357 303 387 -6.2%
企业网络终端产品 762 1039 1452 1911 2382 2830 30.0%
游戏机、机顶盒VCD、DVD、CTV 2243 2495 2830 3055 3279 3552 9.5%
合  计
8377 10224 12411 14578 16586 18869 17.6%
    嵌入式计算机将向网络化、智能化、规范化、集成化方向发展。随着微处理器，半
导体工艺技术的进展，嵌入式计算机向高性能、低功耗、平台源代码公开化方向发展。
无论家用、工业用、军用都将更普及，在营造数字化中国的过程中将发挥不可替代的巨
大推进作用。
４发展我国嵌入式计算机产业的建议
    １.国家信息产业部要把嵌入计算机产业作为信息产业的先导型产业和“十五”重中
之重，重点发展。
    嵌入式计算机是２１世纪信息产业新的经济增长点。它能推动信息产业的数字化（
包括通信产业、家电产业的数字化），带动数字革命。必须加强领导，制订好“十五”
嵌入式计算机发展规划，把嵌入式计算机关键技术列入国家科技攻关计划。基础元器件
、软件、整机分别列入相应的电子信息产业的发展规划。
    ２.以工业控制机、信息家电产品为目标，组织半导体芯片、元器件、微控制器、接
口电路、组件、模板、嵌入式软件及整机应用系统一条龙的研究开发、生产与技术服务
。
    （１）工业控制机发展重点：ＰＣＩ总线、工业ＰＣ机、ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ总
线、现场总线控制机及其ＯＥＭ产品。可编程控制器（ＰＬＣ）、数控系统（ＣＮＣ）
、现场总线控制系统（ＦＣＳ）、计算机集成生产制造系统（ＣＩＭＳ、ＣＩＰＳ）。

    （２）信息家电产品发展重点：基于ＥＰＴＯＳ的嵌入式软件的掌上电脑、教育电
脑、路由器、网络终端、数字电视机、机顶盒、ＤＶＤ、股票机等产品，推动有自主知
识产权的信息电器产业发展。如３Ｃ联盟女娲计划，就是推广基于ＨＯＰＥＮ嵌入式Ｏ
Ｓ的信息家电产品发展计划。
    （３）整机带动元器件、半导体集成电路、软件构件发展；与Ｉｎｔｅｌ、Ｍｏｔ
ｏｒｏｌａ、ＮＥＣ、ＳＵＮ等公司合作，研究开发基于Ｘ８６、Ｐｅｎｔｉｕｍ、Ｐ
ｏｗｅｒＰＣ、６８３０２、６８３６０、Ｐｉｃｏｊａｖａ的嵌入式产品，逐步发展
我国基于自主知识产权芯片的嵌入式产品。
    ３.支持一批通信、计算机、家电产品企业集团联合开发，支持中国数字化（３Ｃ产
品）产业联盟成员单位在沿海地区、中部、西部地区建设若干个“３Ｃ”产品研究开发
与生产基地，尽快开发出有自主知识产权的嵌入式计算机及其应用产品。
    ４开展嵌入式计算机电子商务试点，建立条块结合，产学研结合的技术培训，销售
服务及维修体系，建立一批嵌入式计算机专业网站，开展网上销售、远程教育和提供信
息服务。

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