随着电子技术的日益成熟,电子设备之间的差异化越来越小,如何使自己的产品在众多同类产品中脱颖而出,令电子设备厂商以及嵌入式系统设计厂商大伤脑筋。此时,软件差异化的优势逐渐显露出来。从传统的3C(Communication, Consumer Electronics, Computer; 通信、消费电子、计算机)和工业领域,到近几年崛起的汽车、医疗电子等新兴领域,嵌入式软件的应用浪潮席卷了整个电子产业。当前,新的一轮应用热潮已然来临,新老应用将为嵌入式软件的发展注入新动力。
传统应用力挺,3C、工业等传统应用仍是主流
作为嵌入式软件最主要的需求群体,嵌入式软件在3C、工业等这些传统领域的应用日趋成熟。全球第一家商用编译器和调试器的供应商IAR的代理商——麦克泰公司技术部经理江文瑞介绍到,这传统应用对嵌入式软件的需求非常大,举个例子:目前,IAR主打产品IAR EW有超过10万用户使用。在国内,主要的应用领域是消费电子-家电设备,数码电子等,电力、仪表控制,工业电子控制等。同样的,Micrium也是著名的RTOS供应商,其主要的应用也是各种电力,仪器仪表控制系统,手持显控设备,消费电子等传统领域。而麦克泰公司自身的嵌入式软件也被广泛应用于消费电子、通信、工业控制和教学科学研究等领域嵌入式系统设计；如:智能手机、IPTV、数字电视、手持终端、工业控制等。
特别值得注意的是,嵌入式多媒体处理软件已经在3C终端产品上应用日趋普遍,如:IP电话机和Wi-Fi电话机, 智能手机/双模手机,宽带路由器 / 终端适配器,便携式游戏设备等。Global IP Solutions公司亚太区市场总监曾志佳表示:这些终端产品都可以连接到网络进行实时多媒体通信(语音和视频),嵌入式多媒体处理软件可以有效减低网络情况如丢包,延时,抖动等影响,提高在线服务质量。
对于嵌入式软件而言,高级用户界面和用户交互功能在消费电子设备中正以更快的速度向前发展。手机市场的增长速度惊人,同时带动了多触摸屏(multi-touch screen)、web浏览器、定位和电子银行等各种创新技术的迅猛发展。然而,电子设备的技术并未就此止步,非移动领域的新设备或非蜂窝式设备(如个人媒体播放器、导航设备、桌面视频电话(video-deskphone)正呈爆炸式增长。奇趣科技亚洲区销售和营运总监兼奇趣科技(北京)有限公司总经理David Almstr?m预言:随着家庭实现全面联网(例如电冰箱也可以提供检索和上网功能)、家庭控制系统与手机相连、音乐系统与在线音乐服务相连、并可通过便携式设备(如个人便携式多媒体播放器-PMP)或手机备份和同步,嵌入式软件将为用户带来更加丰富的体验。
汽车应用潜力无限,带来软件发展新机遇
随着汽车工业与电子工业的不断发展,电子技术的应用越来越广泛。今天的汽车已经逐步进入了电脑控制的时代。目前,汽车电子只要集中在电子控制,如发动机控制和底盘应用。未来的发展会朝着集中控制的方向发展,如车身控制、车载信息娱乐、安全系统、动力传动系统。江文瑞对此表示:“随着汽车电子向网络化、智能化、舒适化趋势发展的不断深入,对有关控制软件的需求也将会增加,并可能要求进一步计算机联网。因此,要求使用多种嵌入式软件,并开发出通用的高水平语言,以满足多种硬件的要求。”
David Almstrm对嵌入式软件在汽车领域的应用充满信心,他说:“嵌入式软件技术作为一种可移植的应用技术,将在汽车应用上发挥重要作用,汽车是一个引人注目的发展领域。”在呈爆炸性增长的消费电子设备市场中,汽车产业是其中的一个细分市场。“奇趣相信汽车将具有车内计算系统,当然该系统将以无线的方式(3G、WiFi 或4G)与全球定位系统(GPS)相连,但同时也能与手机等便携式设备同步并可访问这些设备。或许手机将被置入汽车系统中,这样就可以获得更大的计算能力、更大的屏幕,而且用户在车内也可以欣赏手机中的音乐。”
Wind River同样看好汽车信息娱乐系统应用,Wind River结合了业界顶尖的合作伙伴等厂商推出了车载信息娱乐系统的参考设计,相关产品制造商只要在参考设计的基础上略加修改,即可在极短的时间内推出自己的产品,并且避免了高成本、高风险的开发过程。Wind River中国区总经理韩青指出,除了可靠性方面的优势,Wind River车载娱乐平台之所以能够节省开发成本、加速开发进程,主要是将才因为不仅已拥有传统优势的VxWorks操作系统,而且纳入了开放、集成化并以Eclipse为基础的Linux开发软件,更将基础性的多媒体和网络中间件融为一体。其中的关键技术不仅在航空航天等高可靠性要求的环境中得到长期应用,而且已经获得了汽车制造业的广泛支持。Wind River与多家相关厂商合作推出了一个优化的车载信息娱乐软件平台参考设计,可以支持用户系统需要的大多数外围设备的板级支持包(BSP)。
目前在SoC技术的推动下,汽车电子正朝着高端应用发展,汽车电控系统功能不断扩展、逻辑渐趋复杂、子系统间通信频率不断提高是汽车电子技术的发展趋势。汽车电子系统从单一控制逐渐发展到多变量,多任务协调控制,软件庞大化,复杂化,使得汽车嵌入式系统需要寻找新的软件解决方案。Montavista敏锐的捕捉到商业契机,他们认为从这些发展趋势不难看出,嵌入式软件在汽车电子控制和车载网络通信系统方面将有着广泛应用前景。
智能化、可靠性唱主角,软件为医疗电子锦上添花
随着人们生活质量的不断提高,市场对医疗电子产品的需求越来越大,尤其是对计算机断层扫描仪、磁共振仪、高档超声波诊断仪器等医疗影像领域高端产品需求的快速增长。同样对于高端产品,其硬件低功耗和高速处理能力,对产品的推广有积极的作用。对于软件系统,要满足功能的需求也需要提供更好的解决方案。可以预计在未来的几年中,嵌入式软件产品在医疗电子领域将有飞速的发展。愈来愈明显的是,医疗电子产品家用化、便携化,低功耗,无论是中国还是全球医疗电子市场都呈现出加速增长的态势,各种便携式诊断和监视设备不断推向市场,因此,各种电子技术将应用于最新的医疗设备开发中。面对便携式医疗电子带来的新的市场机会,国际知名半导体厂商纷纷加大研发和投入力度,积极应对其对半导体技术带来的新挑战。软件供应商也适时推出许多产品,支持半导体厂商的技术,使产品开发能够迅速走向市场。
微软Windows Embedded 亚太及大中华区市场总监John Boladian(彭家安)表示:医疗行业日益需要共同无缝运行的更加智能、更加可靠的系统,微软Windows Embedded系列操作系统如Windows Embedded CE和Windows XP Embedded,在一套工具集中提供了可靠的架构、行业标准支持、多个图形界面选项、完善的网络支持及核心Windows技术。但在短期内,开发人员在为医疗行业研制设备时将继续面临许多障碍,如:由于在一个产品系列中使用各种操作系统而导致产品信息孤立、联络不畅,以及由于希望满足广泛的客户需求而在不同领域之间缺少一致的业务流程。
他预计,将来对带有连接选项的、更加完善的医疗设备的需求将保持强劲增长,设备制造商将能够使用Windows Embedded技术,开发一系列医疗设备和系统,包括血糖计、患者监护仪、超声波设备、远程和本地诊断设备、医疗工作站显示、映像增强和多媒体培训系统。
汽车、医疗设备无疑是嵌入式软件最典型的新兴应用领域。这两个领域有一个共同的特点,就是对软件的精确度、稳定性与可靠性要求非常高,无论是医疗设备,还是车辆控制,都是如此。因此,选择最适当的软件平台,将是这类设备制造商在市场取得成功的法宝。
突破技术瓶颈,嵌入式软件发展面临挑战和机遇
在谈到嵌入式软件开发的技术瓶颈时,江文瑞指出:嵌入式软件技术开发正面临挑战将主要体现在产品的功能要求越来越复杂,开发周期越来越短,系统硬件和软件平台的变化太快而给OEM/ODM和整个产业链带来的巨大的压力和挑战。比如层出不穷的无线通讯方式和极大丰富和海量的互联网内容对嵌入式产品提出象对PC和服务器一样的要求；MCU很快向32位转移,工程师要应对操作系统编程的挑战,嵌入式微处理器升级在面临多核,虚拟技术的软件实现的挑战；嵌入式操作系统,中间件,JAVA语言和库等模块化和并行编程技术的大量采用对嵌入式软件开发,测试和开发流程管理都带来巨大的挑战。
同样,软件测试也是目前本土嵌入式开发技术面临的挑战之一。深圳市英蓓特信息技术有限公司市场部经理梁健全表示:“英蓓特经常接触国内外的嵌入式产品,普遍反馈国外的产品稳定性比国内高很多,这个和中国是否重视软件测试很有关系。中国的软件测试人员比例比国外的相差太远,直接导致的后果是产品的软件不稳定,很多BUG在商用的时候爆发出来。
除了技术本身有一些暂时难以逾越的鸿沟之外,人的因素也很重要。对于软件开发项目通常过于乐观:制订不切实际的项目时间表、高估工程师的能力、低估项目的复杂性,而这些因素常常会导致项目的失败。同时,问题有时不在于软件本身,而在于如何理解软件开发项目及其与目标硬件移植和优化的关系。这一点也是设计人员需要注意的地方。
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