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嵌入式系统发展现状和发展前景
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是由单个程序实现整个控制逻辑。
　　发展现状　　随着信息化,智能化,网络化的发展,技术也将获得广阔的发展空间。美国着名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言,4～5年后嵌入式智能（电脑)工具将是PC和之后最伟大的发明。我国着名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中,对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元,2000年达到13000亿美元,预计2005年,销售额将达18000亿美元。　　进入20世纪90年代,嵌入式技术全面展开,目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域,数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域,美国已开始由模拟电视向数字电视转变,欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播（DAB）也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。所有上述产品中,都离不开嵌入式系统技术。象前途无可计量的维纳斯计划生产机顶盒,核心技术就是采用32位以上芯片级的嵌入式技术。在个人领域中,嵌入式产品将主要是个人商用,作为个人移动的数据处理和通讯软件。由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面,GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很大的亲和力。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。　　目前一些先进的PDA在幕上已实现汉字写入、短消息语音发布,日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案,如物流管理、条码扫描、移动信息采集等,这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域,不仅可以用于ATM机,自动售货机,工业控制等专用设备,和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合,嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。近期长虹推出的ADSL产品,结合网络,控制,信息,这种智能化,网络化将是家电发展的新趋势。　　硬件方面,不仅有各大公司的微处理器芯片,还有用于学习和研发的各种配套开发包。目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究,已经相对比较成熟,实现各种功能的芯片应有尽有。而且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量。　　从软件方面讲,也有相当部分的成熟软件系统。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,中科院推出的Hopen嵌入式操作系统（虽然还不够完善）。同时由于是研究热点,所以我们可以在网上找到各种各样的免费资源,从各大厂商的开发文档,到各种驱动,程序源代码,甚至很多厂商还提供微处理器的样片。这对于我们从事这方面的研发,无疑是个资源宝库。对于软件设计来说,不管是上手还是进一步开发,都相对来说比较容易。这就使得很多生手能够比较快的进入研究状态,利于发挥大家的积极创造性。
责任编辑：leven
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远程测控中嵌入式Web服务器的FPGA实现
[导读]本文将嵌入式系统与Internet技术相结合，在FPGA上开发了一个嵌入式WEB服务器，并与电网参数测量仪器相结合，构成远程电网参数测量系统，为电网系统网络化管理提供了技术支持，具有很好的应用前景。
0、引 言&&& &&& 嵌入式系统是指被嵌入到各种产品或工程应用中以微处理器或微控制器为核心的软硬件系统。嵌入式系统与Internet技术相结合，形成的嵌入式Internet技术是近几年随着计算机网络技术的普及而发展起来的一项新兴技术。工程技术人员、管理人员或调试人员通过Web而不用亲临现场就可以得到远程数据，并对测控仪器进行控制、校准等工作。这里介绍利用嵌入式软核处理器Nios II及广泛应用的嵌入式操作系统uClinux来实现电网参数的远程测控服务器的功能。&&&&1、功能及体系结构&&& &&& 图1是系统结构，其中嵌入式Web服务器和监控端位于现场，它们之间的连接可以用串行口、并行口、USB等实现。现场监控端完成对目标地区电网参数(电压、电流、谐波等数据)的检测，并将检测结果实时传送至web界面，使得无论监控人员在哪里，只要连接至Internet网络，便可对目标区域电网参数实时观测。其实现过程是：三相电压、电流分别通过电压互感器、电流互感器变换后，经电路调理送至AID转换，每周期采样128点，DSP芯片对采样数据进行FIR数字滤波、FFT运算、计算各参数值、存储、显示等操作。测量电路与Nios之间的通信通过串口传输，根据事先约定的通信协议(基于Modbus协议)可以方便地把所测数据发送至以Nios II处理器为核心的嵌入式服务器。通过CGI技术，完成远程监控端的命令传输及将测量数据实时传送至远程监控端。
&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图1 系统结构图
2、硬件结构&&& &&& 系统的硬件结构如图2所示。硬件系统的核心是构建于Ahera Cyclone FPGA中的Nios II嵌入式软核处理器。Nios II系列嵌入式处理器是一款通用的RISC结构的CPU，它定位于广泛的嵌入式应用。Nios II处理器系列包括了三种核心：快速的(Nios II／f)、经济的(Nios II／e)和标准的(Nios II／s)内核，每种都针对不同的性能范围和成本而优化。这三种核都使用共同的32位的指令集结构(ISA)，都兼容二进制代码。
&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图2 硬件系统图
&&& 对于Nios II的配置在SOPC Builder中完成。通过配置所需要的外部/内部元件，SOPC Builder将自动生成适合选定元件的CPU，以符合系统的需求。16M的CF卡作为系统的外存储器，用来存储测量数据，网页文件和应用程序。以太网接口芯片采用的SMSC的Lan91cl11芯片，这是一种非PCI接口的单芯片网络控制器，具有8k的FIFO，可以实现和8位、16位、32位的CPU接口，广泛地应用于嵌入式系统设计中。&&&&3、软件结构&&& &&& 系统软件结构如图3所示。uClinux是一个完全符合GNU／GPL(通用公共许可证)公约的项目和完全开发代码。它是标准Linux的一个分支，现在由Lineo公司支持维护。它专门针对没有MMU的CPU，并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。uClinux For Nios是Microtronics公司专门针对Nios CPU 定制的uClinux操作系统，使用方便，不需要复杂的移植过程，并自动地集成于Nios／Nios II的开发环境(IDE)中。只要根据自身的需求对内核和文件系统进行配置即可，这里的WEB服务器、TCP／IP协议栈及底层的接口驱动程序即是集成于uClinux中的。除此之外，自行编写CGI脚本来实现动态网页的功能。CGI（Common Gate Interface)动态网关接口是外部扩展应用程序与WWW 服务器交互的一个标准接口。按照CGI标准编写的外部扩展应用程序可以处理客户端(一般是WW W浏览器)输入的协同工作数据，完成客户端与服务器的交互操作。可以编写CGI外部扩展程序来访问外部数据系统，客户端用户可以通过它和WWW 服务器来进行数据查询。CGI可以由PERL、C及大部分的脚本语言来编写，不过由于是用于嵌入式系统中的程序，而脚本语言又需要解释器，故选择C语言来编写CGI脚本比较合适，还可节省很大的系统资源。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图3 软件结构图
3.1 uClinux操作系统内核及文件系统的配置
&&& (1) uClinux的内核配置。内核是一个操作系统的核心，它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。嵌入式uClinux具有高度可灵活定制内核，保持了Linux的源代码公开、稳定、可裁减大小等特性。这里采用Microtronix公司专门为Nios／Nios II移植的uClinux1．3版本，并根据需要进行重新配置：在“Developing Board”选项中要选择自己所用的开发板，添加CF卡作为系统的硬盘等。&&& &&& (2) 文件系统配置。文件系统是操作系统的重要组成部分。对用户而言，文件系统也是操作系统中最直接可见的部分，它负责管理外存上的文件，并为操作系统和用户提供文件的存取、共享和保护等功能。这里要在文件系统配置中，选中Install Minimal、然后增加agetty、boa、dhcpcd、ftpd、inetd、init、ping、route和telnetd等选项。&&&&3.2 Web服务器配置
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&图4 WEB 服务器工作流程
&&& 本文所使用的Web Server为Boa，它是一个单任务的http服务器，源代码开放、性能高、速度快。其工作流程如图4所示。目前，uClinux的代码中已经包含Boa的源代码，在uClinux下实现Boa，需要对Boa做一些配置和修改。配置Boa包括以下几个步骤：&&& &&& (1) 打开所建立文件系统中的“／target／etc／config”文件夹中的“boa．conf’文件。
&&& (2) 将“ChRoot”更改为“／mnt／ide0／www”，其目的是将CF卡上面的“www”文件夹作为Web Server的主文件夹。键入系统IP时，服务器自动解析为在此目录内寻找名为“index．htm”的网页，也就是本设计的主页。&&& &&& (3) 在“SeriptAlias”选项中添加命令：“ScriptAlias／mnt／ide0／www／cgi-bin／／cgi-bin／"，其目的是将前面的具有完整路径的文件夹的地址映射为后一个文件夹，一是可以省去在地址栏内输入地址的很多时间，方便用户操作；二是增加了系统的保密性和安全性。其他选项可以选择默认选项。&&& &&& (4) 保存配置好的文件。当下载文件系统后，要在“／mnt／ide0／www”文件中，建立“csi-bin”目录来存放CGI脚本文件。&&&&3.3 CGI程序设计&&& &&& CGI程序使用C语言编写，内嵌html脚本，所以当CGI执行的时候，即可以完成对特定端口的操作，又可以将其返回的结果显示在网页上供监控人员查看。具体操作是：首先，CGI脚本采用GET的方式，接收Web Server解析的从网页所传输过来的“QUERY_STRTING”，它代表的是用户的监控命令。接到命令后，CGI程序将命令译码后传送到串口，向现场监控模块发送采集命令，并接受其传回来的采集结果，并迅速传到监控用户所浏览的Web界面。需要注意的是，在编写过CGI程序并成功编译后，要将其移动至CF卡相关目录，也就是上面所介绍的Boa Web Server所设置的“www／csi-bin”中，并将其后缀更改为“.cgi”，属性改为“可执行”，这样，Web Server才可以正确识别并执行此CGI程序。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&图5 显示实时测量结果的网页画面
4、结论&&& &&& 本文将嵌入式系统与Internet技术相结合，在FPGA上开发了一个嵌入式WEB服务器，并与电网参数测量仪器相结合，构成远程电网参数测量系统，为电网系统网络化管理提供了技术支持，具有很好的应用前景。
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> 在嵌入式设备中实现Web动态服务与Web控制的实现思路
在嵌入式设备中实现Web动态服务与Web控制的实现思路
本文给出一种在嵌入式设备中实现Web动态服务与Web控制的实现思路，并在给出实现结果的基础上验证了该设计思路的可行性。这为嵌入式设备，特别是低端嵌入式设备中顺利实现Web动态服务及Web控制，进而实现物联网技术打下了坚实的基础。
时间: 23:45 来源:物联网在线 作者:IOTer 点击:次
随着网络技术的不断发展，系统将不断地和网络相结合。嵌入式Web技术是计算机领域研究的热点，其优点是开发成本低、通用性强，能运行在8位或16 位环境中，其丰富的Web用户图形界面使得嵌入式设备具有极好的交互性。因此，一旦在嵌入式设备中集成了Web服务，就能实现用户与嵌入式设备低成本、用性的信息交流，即客户端利用HTTP浏览器（如IE），在任何时间、任何地点都能实现与嵌入式设备的信息交互。可以说，嵌入式Web的应用必将极大地促进嵌入式设备，特别是低端控制设备、仪器、仪表的信息化，最终将促进的各种应用。
在MCU上开发Web服务器的难点在于其资源有限。相比台式机PC（几个GB的双核CPU，几个GB的内存和几百个GB的硬盘）来说，的各种硬软件资源少得可怜。在嵌入式系统中实现复杂的Web动态服务及Web控制，既没有必要也不现实。因此，如何紧紧围绕嵌入式系统的具体应用要求，恰当地实现 Web动态服务及Web控制，进而实现物联网应用是一个需要解决的技术难题。
1 嵌入式Web服务的一般实现方法
目前，嵌入式设备中通常使用的Web服务器有Apache、httpd、Boa、Thttpd和mini-httpd等。常用的实现动态Web页面的技术主要有CGI、ASP、PHP、JSP、Java、ISPI等。其中，Boa是一个运行在类Unix系统中的小型Web Server，虽然功能比较齐全，但很多功能（如virtual hos-t，内存使用量较大）对嵌入式应用而言是冗余的；Apache功能较强大，但占用空间太多（需要几MB空间，其他Web服务器只需要几百 KB）；PHP 可扩展性较差，安全性不高；标准的CGI需要用到文件、进程等操作。
为节省资源、提高效率，嵌入式环境下现应用较多的是嵌入式动态Web实现方法，一般采用&Apache+PHP&或者是&Boa+CGI&技术。然而，在低端的嵌入式设备中，特别是8位MCU的仪器、仪表中，因为受资源尤其是存储资源的限制，要用上述思路来实现嵌入式Web服务不太现实，毕竟对于低端的嵌入式设备而言，移植操作系统是一件奢侈的事情。
2 嵌入式Web动态服务的改进思路及实现
考虑到嵌入式Web服务器的应用领域多数是专门的控制设备仪表，绝大多数控制设备仪表的工作流程都是基本固定的，所以可以考虑采用某种固定的交互模式来控制这些仪表。能否用这种思路进行设计的关键是要弄清下面两个问题：第一，嵌入式Web服务器的功能有哪些？第二，这些功能是否固定，是否需要扩展？如果这种功能既不是很复杂，又相对固定，那么就可以按照这种思路进行设计，而完全没有必要用CGI、ASP等Web动态服务技术来实现Web动态服务。遵照这一思路，本文实现如下：
①将显示界面不变的部分作为一个静态页面，以HTML格式存储在ROM中，以方便MCU直接操作。这样设计后，需要注意的问题是，MCU的ROM空间是否能同时存储程序代码和网页HTML代码。笔者所设计的嵌入式Web服务器的程序代码量有28 KB，而HTML代码量有2～3 KB，采用的MCU（即W78E58B）有32 KB ROM空间，因此采用这种设计思路完全可行。
②利用替换法提供Web动态服务。对需要动态改变的内容部分作特殊标记，例如，环境温度值为&TAG：Temperature&，网页长度为 &TAG：PageLen&。程序运行时，先将静态页面由ROM读入内存，然后将环境温度值和网页长度值传送到服务器节点，服务器读取实际值并存入内存，再用实际值代替标记，生成一个新的页面并将其送给浏览器，这样用户看到的就是一个动态的页面。
③经过上述设计后，网页文件的值是动态的，但不是实时的。可以采用如下思路实现实时动态服务：利用HTML语言的来实现网页内容的自动更新，其刷新时间由文件开头语句中的 content的内容决定。该值可根据具体应用需求进行设置，例如笔者设计的刷新时间为2 s。
按照这种设计实现后，网页文件就能在2 s范围内实时显示系统通过温度采集来的环境温度。
3 嵌入式Web控制的实现
按照上述思路可实现服务器对客户端的Web动态服务。然而在实际的嵌入式应用中，仅仅一个Web动态服务是不够的，它还应支持客户端数据上传到服务器，以达到通过客户端来控制服务器的目的。
那么，如何实现客户端对服务器端的控制呢？遵照上述设计思路，并结合HTTP请求中的PO命令来实现简单的Web控制。实现过程如下：
①在网页文件中实现如下表单：
②在嵌入式Web服务器的HTTP接收模块中分析HTTP请求的POST数据，当LEDCtr1=0时，发送指令点亮LED灯，否则熄灭LED灯。
4 功能测试
测试时可将嵌入式Web服务器与客户端主机直接相连，并利用PC机的IE浏览器实时读取服务器测量的环境温度，结果如下图所示。左图是测量的当前环境温度显示的结果，右图是当采用物理手段（如利用打火机烧烤传感器）以提高环境温度后显示的结果。由图可知，嵌入式Web服务器能完成正常的Web动态服务。经实践验证，服务器系统LED灯的亮／灭完全可由图1所示的亮／灭控件来控制，也就是说已成功实现了Web控制。
图 &客户端动态获取服务器
笔者分析了当前嵌入式系统实现Web动态服务的几种思路，以采集环境温度、控制LED灯的亮／灭为例，给出一种在嵌入式设备中实现Web动态服务与Web 控制的实现思路，并在给出实现结果的基础上验证了该设计思路的可行性。这为嵌入式设备，特别是低端嵌入式设备中顺利实现Web动态服务及Web控制，进而实现物联网技术打下了坚实的基础。
(责任编辑：zxh007)
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学习嵌入式开发未来有前途吗
学习嵌入式开发未来有前途吗
对于刚毕业的大学生来讲，投入到一个嵌入式开发职业行业里头不得不提的是有没有前途可言，或者不管现在的您是否成为嵌入式开发工程师，还是想以后创业，想把嵌入式学好都是必须的，究竟怎么才能进大公司拿高工资可以去网站上面看他们的招聘信息，最重要的是C语言编程，以及C++，这个与你读程，应用，开发项目，做系统移植都有一定的关系，其他的像操作系统和硬件有一定的了解就基本没什么大问题，所以说还是轻松进去的，加油吧少年。
嵌入式的前景&
一般做嵌入式系统的公司，都有自己的产品，而且所开发的产品都是通用的。另一方面从事嵌入式的每个人工作的范围相对狭窄，所涉及的专业技术范围就是几样，等时间长了这些知识越做越有经验，非常有成就感，等到了一定的年龄，买卖老本，几句知道会让那些刚进公司的出道者佩服的五体投地，还有如果自己是在在这个行业摸透了，也可以自己创业。近年来随着智能手机、平板电脑、以及宽带路由器、终端适配的发展，对这方面的人才需求还是客观的。
　　嵌入式的工资待遇
　　比较有名的公司：华为、Yahoo、联想、搜狐、京信通信、东软、中心通信、英飞科技、星网锐捷等，这里有华为的嵌入式工资待遇其他的可以去网上查
　　从事嵌入式应具备的能力
　　嵌入式开发本身也有高下之分，至少包含嵌入式应用程序工程师和底层的驱动内核工程师两种。
　　举例：比如月薪15k的Linux嵌入式开发职位，门槛就有Linux系统、Shell编程、Linux开发环境、C语言、ARM硬件平台、数据结构、Linux内核、驱动程序等，粗略数数就有8道关口，他需要非常熟悉整个的计算机体系，能做出实际的产品。
　　更重要的是更多的项目练习，设计至少5个项目，多达10000行强制核心代码的编写可以让你真正获得知识，让你能有更高的工资，以及成为各大企业抢手的人才。
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