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1.5 嵌入式系统的研究进展及应用

嵌入式系统是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分,通常嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。

嵌入式技术近年来得到了飞速的发展,但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛,彼此之间的特点也相当明显,如手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视……

手机领域:以手机为代表的移动设备可谓是近年来发展最为迅猛的嵌入式行业之一,甚至针对手机软件开发,还曾经衍生出“泛嵌入式开发”这样的新词汇。一方面,手机得到了大规模普及;另一方面,手机的功能得到了飞速发展。三四年前的手机功能和价格与现在就不能同日而语。随着国内 5G、6G时代到来,手机领域的软硬件都必将面临一场更大的变革。功耗、功能、带宽、价格、智能等都是手机硬件领域的热门词汇。从软件技术角度来看,手机的软件操作系统平台会趋于标准化和统一化。

汽车领域:随着国产汽车产业的蓬勃发展,汽车电子也有了较大发展,很多国产车电子系统很完善,其中基于北斗系统的电子导航系统已经有了广泛的应用。随着新能源车的发展,嵌入式技术在汽车产业领域的应用将更加广泛,比如:新能源车的充电储能、智能电源系统、故障诊断定位等都是很有前景的发展领域。

消费电子产品:消费类电子产品的销量早就超过了PC机若干倍。消费类电子产品主要包括掌上电脑、数码相机、掌上游戏机等。目前,消费类电子产品已形成一定的规模,并且已经相对成熟。对于消费类电子产品,真正体现嵌入式特点的是在系统设计上经常要考虑性价比的折中,如何设计出让消费者觉得划算的产品是比较重要的。

军工航天领域:对于大多数开发者和用户而言,是比较神秘的一个领域。的确,大多数人一生都没有机会给F117 战机编写控制程序。但是,在军工和航天领域,无论是硬件还是操作系统、编译器,通常并不是市场上可以见到的通用设备,它们大多数都是专用的。但是并不代表这个领域落后,许多最先进的技术、最前沿的成果,往往都会用在这个领域。

工业控制:基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展,目前已经有大量的 8,16,32 位嵌入式微控制器在应用中,互联网是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径,如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言,低端型采用的往往是 8 位单片机。但是随着技术的发展,32 位、64 位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心,在未来几年内必将获得长足的发展。

物联网及AI领域:物联网和AI是嵌入式应用的重要领域,物联网是新一代信息通信技术的重要组成部分,是互联网与嵌入式融合的产物,一方面,嵌入式系统作为物联网领域的重要技术,嵌入式系统视角有助于深刻地、全面地理解物联网的本质;另一方面,物联网系统往往包括各种传感器、通信节点,而嵌入式系统低功耗、高实时和高可靠性等优点正好符合物联网需求。

AI算法的产品化也离不开嵌入式,机器人、无人机、无人驾驶技术等是当前人工智能应用的重要方向,也属于典型的嵌入式系统。近年来,英伟达、寒武纪等企业发布了高性能嵌入式人工智能芯片,如树莓派系列芯片、Jetson Nano、Jetson TX2 等,嵌入式人工智能已经成为人工智能产业发展的重要领域,嵌入式人工智能在智能交通、工业控制、农业、娱乐、智慧医疗等领域具有巨大潜力。而 2023 年以ChatGPT为代表的人工智能产品的应用和软硬件结合的嵌入式人工智能应用将出现更加多样化的发展前景。 O0YyWTx+IJmJxD0GPpNbyVeM1KfQBJPAsiyRjfIbE3E3epv0nHRb4/4Tn3YPL5Jc

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