嵌入式技术的发展历程

嵌入式系统是电子信息产业的基础,是智能系统的核心,广泛应用于工业控制、汽车电子、智能家居、医疗器械、智能穿戴设备等诸多领域。随着物联网和人工智能的快速发展,嵌入式系统在智能系统中发挥着越来越重要的作用。

随着物联网的快速发展和应用环境的复杂化,特别是对嵌入式AI的需求,随着微电子技术的快速发展,出现了多种嵌入式系统内核架构,如MCS-51架构、MIPS架构、PowerPC架构、ARM架构和RISC-V架构。随着用户对产品功能多样化的追求,随着对更低功耗、更人性化的人机交互界面和多任务的需求不断增加,传统的基于MCS-51架构的8位51单片机在处理能力和存储能力上已经不能满足如此复杂的应用。ARM已经成功推出面向通用MCU(微控制器)的32位Cortex-M系列内核,以及各大半导体厂商(如恩智浦、TI、ST、Atmel等。)都基于这个内核开发了自己针对不同应用领域的MCU。使用标准化内核,一方面降低了半导体芯片厂商在芯片架构上的研发难度,缩短了上市时间;另一方面,由于使用相同的ARM内核,为了实现产品差异化,各大半导体厂商都将研发重点放在了外设接口、功耗、内存资源等方面,针对各自的优势应用领域推出了一系列产品。从嵌入式开发者的角度来看,这种方法降低了开发者学习和掌握单片机应用开发的难度。学习者只需要针对通用内核深入学习某个单片机,掌握其精髓,就能做到融会贯通。设计和生产具有统一标准化内核的MCU产品已成为嵌入式MCU的发展趋势。

ARM还与各大半导体厂商进行了深度合作,在芯片相关开发工具和软件解决方案上形成了良好完整的生态产业链/生态系统,不仅为嵌入式开发者提供了一系列高效易用的开发工具(如Keil、IAR),还提供了丰富的资源(如OS、固件库、应用例程等。).在提高开发效率、降低开发成本、缩短开发周期等关键环节具有明显优势。比如ST公司为Cortex-M内核开发的STM32系列产品,提供了各种用于STM32开发的固件库,如标准外设库、HAL库、LL库等。这些位于嵌入式组成结构中间层的库文件屏蔽了复杂的寄存器开发,使得嵌入式开发者可以通过调用API函数快速构建系统原型。目前,基于库的开发模式已经成为嵌入式系统开发的主流模式。

嵌入式技术作为物联网的底层支撑技术,是物联网的核心技术之一。物联网的底层和感知层都涉及到嵌入式系统中微控制器和外围接口的驱动开发技术。在当前物联网与移动互联网、人工智能、大数据融合的趋势下,以智能制造、智能家居、智能交通、智慧医疗为代表的物联网应用领域对嵌入式技术人才的需求越来越大,嵌入式AI正以蓬勃的姿态迎接未来。