嵌入式應(yīng)用已由工業(yè)、通信和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到與數(shù)字多媒體相關(guān)的消費(fèi)領(lǐng)域，其強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭驗(yàn)證了全球數(shù)字化革命的倡導(dǎo)者尼葛洛龐帝的預(yù)言：嵌入式應(yīng)用是PC和互聯(lián)網(wǎng)之后最偉大的應(yīng)用發(fā)明。

    嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)滲入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面。在手機(jī)、MP3、PDA、數(shù)碼相機(jī)、電視機(jī)，甚至電飯鍋、手表里都有嵌入式系統(tǒng)的身影，工業(yè)自動(dòng)化控制、儀器儀表、汽車、航空航天等領(lǐng)域更是嵌入式系統(tǒng)的天下。據(jù)估計(jì)，每年全球嵌入式系統(tǒng)帶來的相關(guān)工業(yè)產(chǎn)值已超過1萬億美元。隨著多功能手機(jī)、便攜式多媒體播放機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、HDTV和機(jī)頂盒等新興產(chǎn)品逐漸獲得市場(chǎng)的認(rèn)可，嵌入式系統(tǒng)的市場(chǎng)正在以每年30%的速度遞增（IDC預(yù)測(cè)）。

    本文將重點(diǎn)探討，2005年，中國(guó)嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)上的四大熱點(diǎn)應(yīng)用：多媒體手機(jī)、HDTV、機(jī)頂盒和具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能化工業(yè)設(shè)備、終端。這些熱點(diǎn)應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是：手機(jī)正在向相機(jī)手機(jī)、TV手機(jī)、智能手機(jī)、雙模/多模手機(jī)和3G手機(jī)方向發(fā)展；2005年，HDTV的兩個(gè)重要發(fā)展方向是互聯(lián)網(wǎng)HDTV和與調(diào)諧器分離，此外，HDMI、DVI和各種閃存卡接口也將出現(xiàn)在越來越多的HDTV上；互聯(lián)網(wǎng)HDTV市場(chǎng)的崛起將產(chǎn)生對(duì)IP機(jī)頂盒的需求，而這將給目前疲軟的機(jī)頂盒市場(chǎng)帶來一線新的生氣；嵌入式工業(yè)設(shè)備則將集成進(jìn)更多的通信與聯(lián)網(wǎng)等智能化功能，并將在汽車電子市場(chǎng)、醫(yī)療電子市場(chǎng)、機(jī)床電子市場(chǎng)、室內(nèi)/外視頻監(jiān)控市場(chǎng)和電子標(biāo)簽市場(chǎng)得到更廣泛的應(yīng)用。

    據(jù)賽迪顧問預(yù)測(cè)，就手機(jī)而言，2005年中國(guó)市場(chǎng)銷量就將達(dá)到7600萬部。美信集成產(chǎn)品公司執(zhí)行董事Ali Foughi指出，“手機(jī)、帶家庭聯(lián)網(wǎng)功能的數(shù)字多媒體播放機(jī)（DTV和機(jī)頂盒等）和汽車電子很可能是未來幾年中國(guó)市場(chǎng)上最成功的嵌入式產(chǎn)品，在新的市場(chǎng)滲透和手機(jī)換代業(yè)務(wù)的推動(dòng)下，未來3～4年，中國(guó)手機(jī)市場(chǎng)有希望繼續(xù)保持15%～20%的年平均復(fù)合增長(zhǎng)率。” 他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，市場(chǎng)對(duì)嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品的集成度要求將越來越高，同時(shí)要求更低的功耗、更好的成本效益和更小的外形尺寸。對(duì)于嵌入式消費(fèi)電子產(chǎn)品而言，價(jià)格仍將是推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

    Ali Foughi：手機(jī)、數(shù)字多媒體播放機(jī)和汽車電子未來幾年前景最好。

    Enea AB公司首席執(zhí)行官Johan Wall也表示，“整體而言，目前中國(guó)嵌入式應(yīng)用市場(chǎng)正保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其中增速最大的產(chǎn)品是手機(jī)和MP3播放機(jī)。”

    一、手機(jī)向多模、3G、百萬像素照相和TV方向發(fā)展

    進(jìn)入2005年，消費(fèi)者已不再僅僅滿足于用手機(jī)打打語(yǔ)音電話、發(fā)發(fā)文本短信，對(duì)移動(dòng)多媒體通信、娛樂和聯(lián)網(wǎng)的要求已隱然成為一種新的消費(fèi)趨向。消費(fèi)者希望手機(jī)能下載和播放MP3音樂及MPEG-4電影、高速瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、拍攝和顯示高清晰度照片、收發(fā)多媒體郵件、玩互動(dòng)多媒體游戲、在全球不同移動(dòng)網(wǎng)中漫游、打可視電話，甚至希望在手機(jī)平臺(tái)上收看實(shí)時(shí)衛(wèi)星或地面DTV節(jié)目，這促使中國(guó)移動(dòng)通信市場(chǎng)更快速地向智能手機(jī)、3G手機(jī)、多模手機(jī)和百萬像素級(jí)照相手機(jī)方向發(fā)展，從而帶動(dòng)了寬帶技術(shù)（如Wi-Fi和WiMax）、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、JAVA技術(shù)、數(shù)字高清晰圖像傳感/接收/處理/顯示技術(shù)、低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、RTOS和應(yīng)用處理器等技術(shù)在手機(jī)平臺(tái)上的融合趨勢(shì)。

    對(duì)于下一代手機(jī)設(shè)計(jì)師而言，要在物理空間和系統(tǒng)資源都比較有限的條件下集成如此豐富的先進(jìn)功能，除了必須采用當(dāng)代最先進(jìn)的芯片技術(shù)（如單芯片GSM解決方案）、設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)方法以外，還必須在集成度、低功耗、小體積和低成本幾個(gè)方面取得平衡，這意味著設(shè)計(jì)者將面臨一系列的技術(shù)挑戰(zhàn)，例如，如何快速地響應(yīng)市場(chǎng)需求、如何集成多種功能、如何為多種功能供電、如何解決高速信號(hào)質(zhì)量問題等等。針對(duì)這些挑戰(zhàn)，領(lǐng)先供應(yīng)商紛紛提出了自己的解決方案。

    美國(guó)德州儀器（TI）開發(fā)出一種靈活、可擴(kuò)展的嵌入式應(yīng)用處理平臺(tái)。設(shè)備生產(chǎn)商根據(jù)應(yīng)用要求選擇具備不同處理能力的處理器，以減小移動(dòng)設(shè)備的功耗，提供有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。據(jù)TI中國(guó)區(qū)DSP及新興市場(chǎng)業(yè)務(wù)高級(jí)代表鄭小龍介紹，TI的開放多媒體應(yīng)用平臺(tái)（OMAP）集成了ARM9和C55x核心，這種（MCU+DSP）雙核結(jié)構(gòu)可滿足2.5G和3G手機(jī)的應(yīng)用。TI的手機(jī)數(shù)字電視單芯片“Hollywood”也可在2.5G及3G手機(jī)上通過OMAP多媒體處理器播放高質(zhì)量流視頻。在TI雙核結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上另外采用專用MCU來運(yùn)行一些普通應(yīng)用和設(shè)備的高級(jí)操作系統(tǒng)，如Windows CE或Symbian OS，可滿足中、高端手機(jī)用戶對(duì)智能電話功能或者高端無線PDA功能的需要。這種集成度很高的結(jié)構(gòu)保證設(shè)備形狀因子較小并且功耗較低。

    Johan Wall：手機(jī)和MP3播放機(jī)今年增速最大。

    雙模、多模手機(jī)需要在一個(gè)手機(jī)終端中包含多個(gè)調(diào)制模塊，支持全世界范圍內(nèi)兩個(gè)或兩個(gè)以上的復(fù)雜空中接口標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)模擬器件公司（ADI）采用Blackfin處理器作為DSP的芯片組可支持W-CDMA 和 TD-SCDMA的3G標(biāo)準(zhǔn)以及雙模WCDMA/GSM，是一個(gè)包括數(shù)字基帶、模擬基帶、電源管理、射頻、音頻和外圍接口的完整平臺(tái)。飛思卡爾半導(dǎo)體公司針對(duì)2G、2.5G、EDGE和UMTS應(yīng)用的MXC平臺(tái)還能實(shí)現(xiàn)Wi-Fi連接、GPS及藍(lán)牙功能。杰爾系統(tǒng)最近推出的通用雙模3G基帶芯片組，不僅能夠提供高速率的寬帶移動(dòng)接入體驗(yàn)，還可在3G/UMTS和2.5G/EDGE之間進(jìn)行無縫切換。

    美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司亞太區(qū)無線及摸擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)總監(jiān)何賢斌這樣認(rèn)為，“這些便攜式設(shè)備必須有一個(gè)吸引人的用戶接口以刺激購(gòu)買。當(dāng)然，最主要的挑戰(zhàn)是如何為集成的各種功能供電，因?yàn)榇蟛糠止δ芏夹枰煌墓ぷ麟妷骸Ｆ浯问侨绾翁岣唠娫葱剩⑵胶怆娫崔D(zhuǎn)換效率和設(shè)計(jì)緊密程度，以最大化地提供便攜特性并盡量減少散熱。這些都需要真正的電源專家提供一種智能和優(yōu)化的解決方案。”

    美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的Boomer解決方案提供了新的3D音頻特性，能給手機(jī)用戶帶來豐富多彩的音頻體驗(yàn)，其音頻同步燈光管理方案能為每個(gè)使用者提供璀璨亮麗的聲光效果。另外，針對(duì)信號(hào)完整性、噪音、EMI和串?dāng)_等布局布線問題，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司還推出了專門為便攜式設(shè)備的圖像傳輸及影像傳輸設(shè)計(jì)的移動(dòng)像素鏈路（MPL）串行接口，該接口有助于降低功率、電磁干擾及系統(tǒng)成本，還可提高系統(tǒng)的可靠性，精簡(jiǎn)移動(dòng)設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)。

    何賢斌：PowerWise技術(shù)能動(dòng)態(tài)測(cè)量并調(diào)節(jié)每個(gè)功能應(yīng)用的電壓。

    隨著越來越多的多媒體應(yīng)用功能集成到手機(jī)平臺(tái)上，系統(tǒng)對(duì)操作系統(tǒng)的要求也正變得越來越高。Enea Embedded Technology AB公司歐洲和亞洲區(qū)執(zhí)行副總裁Christophe Ballan指出，“對(duì)于2G和2.5G手機(jī)而言，由于性能相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單，一般只需裝一個(gè)RTOS即可，用戶通常可考慮選擇Symbian OS、VxWorks、OSE或自己開發(fā)一個(gè)RTOS。但到了2.75G和3G手機(jī)時(shí)代，性能和應(yīng)用的豐富要求必須在RISC CPU和DSP上分別安裝兩個(gè)RTOS。用戶可選擇兩套Symbian OS、VxWorks、OSE或搭配使用。”

    Enea公司OSE嵌入式RTOS含有一系列解決在一個(gè)硬件資源有限環(huán)境下應(yīng)用軟件開發(fā)難題的特性，包括：軟件實(shí)時(shí)更新、存儲(chǔ)器節(jié)省特性、適合所有架構(gòu)的單一高效可復(fù)用平臺(tái)以及對(duì)更長(zhǎng)電池壽命的內(nèi)嵌支持。由于OSE采用基于消息的通信機(jī)制，多個(gè)OSE之間的通信非常簡(jiǎn)單和方便。

    二、HDTV和機(jī)頂盒解決方案強(qiáng)調(diào)可編程性

    HDTV和機(jī)頂盒是信息家電領(lǐng)域嵌入式應(yīng)用的亮點(diǎn)。據(jù)IDC預(yù)測(cè)，2005年，中國(guó)數(shù)字電視市場(chǎng)將會(huì)正式啟動(dòng)，至2015年，目前的模擬網(wǎng)絡(luò)將逐漸被數(shù)字網(wǎng)絡(luò)取代。據(jù)估計(jì)，到2008年，中國(guó)有線數(shù)字電視用戶規(guī)模將超過3370萬戶，以銷售額計(jì)算，包含機(jī)頂盒與數(shù)字電視機(jī)在內(nèi)，數(shù)字電視終端未來五年的市場(chǎng)總規(guī)模將達(dá)到3397億元。

    由于數(shù)字電視信息量成倍增加，因此在圖像壓縮、數(shù)字傳輸、數(shù)字顯示等方面都需要應(yīng)用特別的新技術(shù)。目前主流圖像壓縮技術(shù)為MPEG2，同時(shí)還有MPEG4、H.264、WMV9及AVS 等。數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)則有針對(duì)衛(wèi)星廣播的DVB-S（QPSK調(diào)制）、針對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)廣播的DVB-C（QAM調(diào)制）和針對(duì)地面廣播的DVB-T（COFDM調(diào)制）標(biāo)準(zhǔn)。面對(duì)這么多的數(shù)字電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，方案提供商都不約而同地在其產(chǎn)品（或產(chǎn)品系列）中考慮兼容多種制式，以獲得更多市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

    TI的鄭小龍指出，開發(fā)高質(zhì)量HDTV產(chǎn)品的關(guān)鍵在于平臺(tái)的選擇。由于HDTV已成為一種高性能數(shù)字多媒體的載體，其平臺(tái)既需要有極高的整體性能以進(jìn)行巨大的處理工作，還需要具有規(guī)模伸縮性以適應(yīng)多制式的需求，如MPEG2、H.264、WMV9等。目前，TI的可編程數(shù)字多媒體處理器DM642可以支持高清720P下的H.264解碼，具有高性能和高集成度特性，其優(yōu)勢(shì)在于完全可編程且集成有多個(gè)支持高清的視頻口，軟件的兼容性好，有助于升級(jí)到未來產(chǎn)品。專用媒體解碼器TVP9000則可成為數(shù)字電視核心處理器，支持所有數(shù)字電視高清和標(biāo)清的MPEG2解碼，分辨率可到1080i，能夠以其高度的集成性和豐富的功能特性，實(shí)現(xiàn)低成本的HDTV解決方案。

    日前，意法半導(dǎo)體（ST）推出的可支持H.264/AVC、VC1/Windows Media 9 Series和Dual MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的高度集成高清電視解碼器，是應(yīng)用于高清電視、DVD、機(jī)頂盒和汽車娛樂中心的單片解決方案。該公司的STB0899 DVB-S2新型解調(diào)器支持最新的DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)和DVB-S標(biāo)準(zhǔn)，這意味著現(xiàn)在機(jī)頂盒制造商如果在DVB-S2預(yù)置機(jī)頂盒內(nèi)安裝STB0899解調(diào)器，等到將來DVB-S2制式服務(wù)全面推廣時(shí)，用戶的機(jī)頂盒可以順利升級(jí)到新服務(wù)。

    中國(guó)的HDTV-T標(biāo)準(zhǔn)雖然還沒有公布，由于備選的DMB-T和ADTB-T兩個(gè)方案均優(yōu)于歐洲的DVB-T標(biāo)準(zhǔn)，因此棄用DVB-T已成定局。由復(fù)旦大學(xué)、清華大學(xué)以及清華同方凌汛科技三方聯(lián)合開發(fā)的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斠苿?dòng)接收系統(tǒng)專用芯片“中視一號(hào)”，是一款基于DMB-T和TDS-OFDM多載波調(diào)制技術(shù)的芯片，抗干擾能力很強(qiáng)，已成功用于數(shù)字電視機(jī)頂盒產(chǎn)品。由上海交大和上海高清合作開發(fā)的“高清系列”芯片，包含了數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斠苿?dòng)接收系統(tǒng)專用的HD2802A和用于將強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視信號(hào)轉(zhuǎn)為高清晰度電視信號(hào)的高清視頻格式轉(zhuǎn)換處理器HD1801A，以及高清視頻解碼芯片HD2201A。

    從技術(shù)上考慮，數(shù)字電視的顯示格式一共有18種（HDTV 6種，SDTV 12種），中國(guó)可能采用HDTV標(biāo)準(zhǔn)的1920×1080i，寬高比16:9以及另外5種SDTV顯示格式。日前，美信集成產(chǎn)品公司推出的3通道、可轉(zhuǎn)接HD/SD視頻信號(hào)的重建濾波器和緩沖器―MAX7454/MAX7455，支持1080i、720p、480p及480i視頻掃描系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，可用于HD STB、CRT、LCD、等離子顯示器、DLP和HDTV等數(shù)字視頻設(shè)備。
 

    三、工控嵌入式設(shè)備強(qiáng)調(diào)可靠性

    在中國(guó)工業(yè)控制領(lǐng)域，與國(guó)民生產(chǎn)、通訊、醫(yī)療、航天、交通相關(guān)的嵌入式應(yīng)用繼續(xù)快速增長(zhǎng)。“工業(yè)控制市場(chǎng)挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，”研華公司嵌入式電腦事業(yè)群大中華區(qū)總經(jīng)理林世豐認(rèn)為，“一方面，隨著中國(guó)政府宏觀經(jīng)濟(jì)的調(diào)控，工業(yè)控制設(shè)備采購(gòu)量的增長(zhǎng)速度放慢；另一方面，設(shè)備電子化程度越來越高，傳統(tǒng)領(lǐng)域設(shè)備紛紛轉(zhuǎn)向了嵌入式應(yīng)用。”研華公司向系統(tǒng)集成商和設(shè)備制造商提供嵌入式模塊和解決方案，使傳統(tǒng)設(shè)備能夠具備運(yùn)算和聯(lián)網(wǎng)能力。

    葛