嵌入式系统在工业控制、军事国防、消费电子、网络技术等诸多领域有广泛的应用,如图1-3所示。
一、工业控制领域
工业控制领域包括工控设备、智能仪表和汽车电子。工业控制网络由传感器、执行机构、显示器和存储设备等组成,用于监视和控制电气设备系统。在工业应用中,控制网络用于监视设备的状态、调节转速和流量等、采集模拟输入量、顺序开关/起停设备、与主控制机通信并显示设备上显示各个参量的大小和状态。由于工业控制系统特别强调可靠性和实时性,“量身定做”的嵌入式控制系统恰能满足工业控制需求。智能仪表的出现推动着工业控制网络的发展,为适应数字化与自动化的需求,面向工业控制的嵌入式智能仪表得到快速发展。另外,在汽车电子领域,汽车音响、汽车导航系统的性能不断提升,这些都归功于嵌入式技术的发展。
由于微控制器(MCU)的完善与性能更新,基于嵌入式芯片的工业自动化设备得到迅速发展,市场上应用最多的嵌入式微控制器有8位、16位、32位。在工程应用中,自动化生产线是提高生产效率和产品质量、减少人力资源的主要途径,如工业过程控制、数字控制机床、电网设备检测、电力自动控制系统、石油化工监控系统。就传统的工业控制产品来说,低端产品可采用8位或16位单片机。随着技术和需求的发展,人们满足控制功能的同时,还要求可视化、图形界面、更精确的控制和最多的可扩展功能。在未来的发展中,32位、64位的处理器会成为工业控制设备的核心,是未来嵌入式发展的主流。
二、消费电子领域
消费电子领域包括信息家电、智能玩具、通信设备和移动存储设备。
智能家电将成为嵌入式系统最大的应用领域,冰箱、空调、家庭影院等家用电器的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使人不在家里,通过电话线、网络可以远程控制。在这些设备中,嵌入式系统将大有用武之地。现在人们提出了家庭智能管理系统,例如水、电、煤气表的远程自动抄表,安全防火、防盗系统,其中嵌入的专用控制芯片将替代传统的人工检查,并实现更高、更准确和更安全的性能。目前在服务领域,如远程终端控制系统、远程点菜器等嵌入式产品已成功应用,体现了嵌入式系统给人们的生活带来的变化。
三、网络及电子商务
现在的网络设备如路由器、交换机、智能节点、无线传感器网络等都集成了不同数量的嵌入式微处理器。当前网络化已走进人们的日常生活,如餐厅无接触智能卡发行系统,公共电话卡发行系统,自动售货机,各种智能ATM终端。未来将会出现“一卡通”,也就是智能卡。智能卡可在公共交通、公共收费系统(如水、电、煤气等)、公共电话、自动售货机、银行系统、商场酒店等场所使用,不受地域的限制。
在电子商务领域,嵌入式产品也有广泛的应用,如掌上电脑、智能办公系统、智能终端,在一定程度上突破了地域的限制,为商业活动提供了快速通道。
四、军事国防领域
一个国家军事国防能力代表这个国家的综合技术水平,这一领域包括军事电子和航空、航天、航海技术。嵌入式系统代表先进的控制技术在军事国防领域有着广泛的应用。20世纪70年代,单片机出现后,引入军事国防领域。现在各种武器控制如坦克控制、导弹精确控制、自动扫雷及引爆装置、隐形轰炸机等,陆海空各种军用电子装备、精确定位系统、反雷达装置,在各种军用电子设备中到处看到嵌入式系统的应用。
VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统,是嵌入式操作系统的典型代表之一。它具有良好的性能和很高的可靠性,优化的内核和方便的用户开发环境,在嵌入式开发领域有着广泛的应用。
嵌入式产品在市场上随处可见,如数字示波器、网络可视电话等。从军事资料可看到,基于嵌入式技术的军工产品如航天器、飞机、坦克、精确制导设备等已用于国防装备,图1-4列出几种应用嵌入式技术的典型产品。