物联网技术之智能嵌入技术的发展

基本概念：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

　　基本特点

　　嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

　　1.嵌入式系统通常是面向特定应用的 嵌入式CPU与通用型的zui大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的 系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。

　　2.嵌入式系统是将*的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

　　3.嵌入式系统的硬件和软件都必须率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力

　　4.嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。

　　5.为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。

　　6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

　　智能嵌入技术-在家居中的应用

　　控制器（MCU）已经在家庭和工业的各个领域得到了应用,通称嵌入式系统,因为计算机芯片是嵌入在有关的设备中的,没有自己独立的外壳。目前大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段,以MCU为核心,与一些监测、伺服、指示设备配合实现一定的功能。Internet现已成为社会重要的基础信息设施之一,是信息流通的重要渠道,如果嵌入式系统能够连接到Internet上面,则可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。随着嵌入式技术的不断进步和更广泛的运用,嵌入式系统在智能家居中的运用也会随之有更加广阔的发展前景。

　　嵌入式技术的概念

　　嵌入式技术是将计算机作为一个信息处理部件,嵌入到应用系统中的一种技术,也就是说,它将软件固化集成到硬件系统中,将硬件系统与软件系统一体化。嵌入式具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点,因而进入21世纪后其应用越来越广泛,例如,各种家用电器如电冰箱、自动洗衣机、数字点电视机、数码相机等广泛应用这种技术。

　　嵌入式系统是指将应用程序、操作系统与计算机硬件集成在一起的系统。它以应用为中心,以计算机技术为基础,而且软硬件可以裁剪,因而是能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的计算机系统。这种系统具有高度自动化,可靠性高等特点。嵌入式系统主要由硬件和软件两部分组成,嵌入式系统的硬件主要包括以下几个模块,嵌入式核心芯片（嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式数字信号处理器、嵌入式片上系统） 、存储器、I/O 端口等。而嵌入式系统软件由嵌入式操作系统和相应的各种应用程序构成。有时把这两种结合起来,应用程序控制着系统的运作和行为,而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

　　嵌入式核心芯片的特点

　　嵌入式的关键部分还在于核心芯片的选择,嵌入式核心芯片的特点有:

　　（1） 可扩展的处理器结构,以能zui迅速地开展出满足应用的zui高性能的嵌入式微处理器。

　　（2） 嵌入式微处理器必须功耗很低。

　　（3） 对实时多任务有很强的支持能力。

　　（4） 具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件诊断。

　　嵌入式技术在家庭智能控制系统中的应用

　　嵌入式技术,在家庭智能控制系统中的应用,特别是DSP 的应用和发展,使得系统的语音和图像处理能力大大增强,不仅可以zui大限度地利用硬件投入,而且还避免了资源浪费。嵌入式技术的应用,使得系统的架构更加清晰简捷。系统的软件采用分层设计,不仅方便维护,而且大大提高了代码的利用率, 缩短了开发周期。此外,由于嵌入式技术是伴随In2 性能,可以增加更多的网络应用。嵌入式Internet 的广泛应用必将使家居控制变得更加自动化、智能化和人性化。

　　嵌入式技术是在Internet的基础上产生和发展的,因此它具有更加的网络在智能家居控制中,具有安全性和能快速地与外界进行信息交换,这就要求计算机对存储器、运算速度等性能指标要求比较高,而嵌入式系统一般情况下都是小型的系统,这样就使得嵌入式系统很难承受占有大量系统资源的服务。如何实现嵌入式系统的Internet 接入、"瘦"Web 服务器技术以及嵌入式Internet 安全技术, 是嵌入式系统Internet 技术的关键和核心。

　　主要可以对如下家居功能进行控制

　　（1） 远程监控。当防盗报警被触发后,也可以通过Internet 远程监控家中事态的进展情况。

　　（2） 报警。可以分为防盗报警、防灾报警等。

　　（3） 三表抄送功能。将带电子采集器的煤气表、电表、水表的信息发送到终端。

　　（4） 室内环境控制。比如可以将灯光、DVD 等设备可以集中控制,通过、Internet 等远程控制家中的设备。进而实现对家中的音响、视频及灯光的集中控制。

　　将嵌入式系统与Internet结合起来的想法其实很早以前就有了,主要的困难在于,Internet上面的各种通信协议对于计算机存储器、运算速度等的要求比较高,而嵌入式系统中除部分32位处理器以外,大量存在的是8位和16位MCU,支持TCP/IP等Internet协议将占用大量系统资源,或根本不可能。文章将以嵌入式微控制器Internet技术（EMIT）及其在中国的技术开发中心BOL/TASKING公司的解决方案为基础,描述如何实现嵌入式设备的Internet网络化。

　　嵌入式技术的进展

　　嵌入式技术之所以能够快速发展,一个重要的原因就是嵌入式技术具有技术灵活性。无论是软件嵌入还是硬件嵌入,采用嵌入式技术都可以把复杂的系统设计变为独立模块的设计。特别是随着信息技术的飞速发展,传统的独立系统设计已经无法适应现代信息技术的发展需要。例如,在现有通信系统中应用多媒体通信技术时,如果不采用嵌入式技术,则需要对整个通信系统进行*更换。随着电子信息技术的不断发展和应用领域的不断扩大,嵌入式技术正在变成zui基本的电子系统设计技术。特别是随着SoC技术和集成电路设计制造技术的发展,嵌入式系统已经成为SoC器件设计的基本结构。同时,也正因为电子信息技术的飞速发展,使得现有嵌入式系统设计平台面临着各种不同的挑战。

　　智能嵌入技术-发展趋势

　　以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命;同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑战。这主要包括：支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息处理，此外，当然还需对付更加激烈的市场竞争。

　　1.嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持

　　随着因特网技术的成熟、带宽的提高，ICP和ASP在网上提供的信息内容日趋丰富、应用项目多种多样，像手机、及电冰箱、微波炉等嵌入式电子设备的功能不再单一，电气结构也更为复杂。为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC芯片或信号处理器DSP增强处理能力;同时还采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。

　　目前，国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银（CoreTek）公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem,它不仅包括DeltaCore嵌入式实时操作系统,而且还包括LamdaTools交叉开发工具套件、测试工具、应用组件等;此外，中科院也推出了Hopen嵌入式操作系统。

　　2.联网成为必然趋势

　　为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持;由于家用电器相互关联（如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息）及实验现场仪器的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。为了支持应用软件的特定编程模式，如Web或无线Web编程模式，还需要相应的浏览器，如HTML、WML等。

　　3.支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低成本

　　为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能，限制内存容量和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术要求。如，选用*的编程模型和不断改进算法，采用Java编程模式，优化编译器性能。因此，既要软件人员有丰富经验，更需要发展*嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。

　　4.提供精巧的多媒体人机界面

　　嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是它们与使用者之间的亲和力，自然的人机交互界面，如司机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。人们与信息终端交互要求以GUI屏幕为中心的多媒体界面。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效。目前一些*的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，但离掌式语言同声翻译还有很大距离。

　　智能嵌入技术-Word组件嵌入技术在试题库智能组卷系统中的应用研究 方便快捷的实现文本、图形图像及公式等图文混合信息的录入、编排及输出,是试题库系统研究中的一个重点和难点,在以前的应用中都没有达到很好的效果.本文在研究Word组件嵌入技术的基础上,实现了在Delphi环境下利用0leContainer组件实现Office自动化服务器的创建和对Word组件的功能调用和控制,给出了此技术在试题库智能组卷系统中的具体实现过程,方便用户的使用.