二、本课题国内外研究的历史、现状和研究目标:
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,注入了新的生命力,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:实时操作系统的发展,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。纵观嵌入式技术的发展,大致经历了以下四个阶段:
第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统,同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中,一般没有操作系统的支持,通过汇编语言编程对系统进行直接控制,运行结束后清除内存。这一阶段系统的主要特点是:系统结构和功能都相对单一,处理效率较低,存储容量较小,几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简便、价格很低,以前在国内工业领域应用较为普遍,但是已经远远不能适应高效的、需要大容量存储介质的现代化工业控制和新兴的信息家电等领域的需求。
第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是:CPU种类繁多,通用性比较弱;系统开销小,效率高;操作系统具有一定的兼容性和扩展性;应用软件较专业,用户界面不够友好;系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。
第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是:嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上,兼容性好;操作系统内核精小、效率高,并且具有高度的模块化和扩展性;具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能;具有大量的应用程序接口(API),开发应用程序简单;嵌入式应用软件丰富。
第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统,这是一个正在迅速发展的阶段。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外,但随着Internet的发展以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切,嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。
Linux是Unix类的操作系统,在源代码级上兼容绝大部分Unix标准,是一个支持多用户、多进程、多线程、实时性较好的功能强大而稳定的操作系统,它可以运行x86PC,SunSparc,DigitalAlpha,680x0,PowerPC,MIPS,ARM等平台上,它是目前运行硬件平台最多的操作系统。自从2000年2月,RedHat发布了嵌入式Linux的开发环境,Linux在嵌入式领域的潜力逐渐被发掘出来。目前,在嵌入式行业,它越来越受到各种商家的青睐。在所有的操作系统中,Linux是一个发展最快,应用最为广泛的操作系统,Linux本身的种种特性也使其成为嵌入式开发的首选。根据IDC的报道,Linux已经成为全球第二大操作系统。预计在服务器市场上,Linux在未来几年内将以25%的速度增长,中国的Linux市场更是保持40%左右的增长速度。而在Linux操作系统方面,IDC对中国在2001-2006年的市场预测发现,其市场占有率从2001年的4.47%平稳地上升到2006年的26.77%。在手机领域,摩托罗拉为扭转在Symbian阵营中的不利位置,抢占智能手机市场,早已提倡“Linux+Java”的发展思路。三星在2003年9月份推出了首款基于Linux系统平台的CDMA智能手机SCH-i519,NEC也一再强调其3G手机高端产品几乎100%会采用Linux,NEC还透露自己正在开发的手机Linux内核采用的是MontaVista的MontaVistaLinuxConsumerElectronicsEdition,并将在此基础上增加GUI系统XWindowSystem、GTK+和glibc等软件,并计划把数据处理、多媒体技术和通话技术的中间件也应用到Linux中去,以打造一个丰富的Linux手机软件平台。目前嵌入式系统正向人们的日常生活走进,在IT行业又出现新的市场机遇,在此时,LINUX以其独特的优势,成为许多商家目光关注的焦点。
目前,智能家电作为家庭信息化和智能化的关键设备,仍存在着系统复杂、开发成本高、扩展性差以及标准不统一等缺点。为了结合未来智能小区的发展需要,在分析现有解决方案的特点和不足的基础上,很有必要研究开发一种基于嵌入式Linux操作系统的通用性强、体积小、安全实用的嵌入式家庭智能系统,使得人们可以通过Internet在任何时候、任何地点对家中的电器进行远程控制、工作状态查询。 |