嵌入式系统主要涉及四个主要部分:芯片、操作系统、开发工具和应用软件。围绕嵌入式系统及其应用的产业环境是嵌入式系统产业链,一般包括嵌入式芯片设计生产、嵌入式系统开发和嵌入式应用产品等相关部分及其环节。面向用户、面向设备和面向应用是嵌入式系统的基本特征。嵌入式系统广泛应用于消费电子、通信设备、仪器仪表、汽车电子、船舶电子、航空电子、轨道交通设备、金融商用设备、医疗机械、安防设备等诸多领域。
目前,美国注重创新,引领全球嵌入式系统技术发展;日本消费电子领域的嵌入式应用非常突出,带动了嵌入式产业的发展。欧洲正在积极追赶美国;中国利用自身优势,重点发展嵌入式硬件产业,逐步完善嵌入式软件产业价值链;印度嵌入式系统软件外包基地的格局逐渐形成。随着嵌入式系统相关产业的不断发展,目前其产值已经相当可观。嵌入式系统在中国有着巨大的发展潜力和市场需求。2008年,中国软件产业总收入为7572.9亿元,占GDP的2.52%,其中嵌入式软件约为1340.4亿元,占软件产业总收入的近20%。
赛迪顾问嵌入式软件与信息服务业研究中心高级顾问何剑英认为,“嵌入式软件正在成为中国软件产业快速发展的强大引擎。但嵌入式软件也面临着新的挑战——产业结构不均衡与产业规模不断扩大的矛盾依然存在,产业尚未进入成熟阶段,产业链各环节发展仍不平衡”。据CCID预测,2009年市场规模将达到3127.8亿,2011年将达到4650.5亿,年增长率超过20%。
与PC相比,嵌入式系统由于其应用关系紧密、针对性和服务特性明显,很难被一般产品所覆盖。到目前为止,不存在少数产品、少数企业垄断整个市场的情况。应用的多样性也导致了对嵌入式系统需求的多样性。嵌入式系统可以渗透到各种应用中。
汽车:在SoC (System-on-a-Chip)技术的驱动下,汽车电子向网络化、智能化、舒适化等高端应用的发展趋势日益明显。汽车电子控制系统的功能不断扩展,逻辑变得更加复杂,子系统之间的通信更加频繁,与外界的互联成为汽车电子技术的主流。嵌入式系统可以有效地应用于汽车控制系统、通信系统、导航系统、安防系统和娱乐系统,能够满足强实时性、高可靠性和可维护性的要求,为整车及其零部件的开发提供统一的框架,充分体现其组件化、标准化、集成化和可重用性等发展趋势。它是汽车电子的核心技术,具有基础性地位和战略意义。
消费:嵌入式系统主要用于智能终端,为消费者提供各种服务信息。目前在智能手机、数字电视、智能家电控制、便携式娱乐系统等领域潜力巨大。在智能卡识别、食品安全、重大灾害、疾病控制等处理领域也有广阔的应用空间。Gartner分析师DayaNadamuni表示,嵌入式系统是数万亿全球电子市场的关键支撑。
轨道交通:目前我国已经进入城市轨道交通快速发展时期,城市轨道交通的快速发展必然会给轨道交通行业和市场带来巨大的商机。未来10年,中国15个城市的轨道交通线路总长度约1700公里,总投资将达到6200亿元。轨道交通信号系统和控制系统是典型的高可靠性、强实时性的嵌入式系统。嵌入式技术在面向乘客的信息终端控制设备、车况信息采集与传输设备、无线视频处理与控制传输设备、电力监控终端模块、车站设备监控终端模块五个方面得到了广泛应用。
高清晰度多媒体:随着科学技术的发展,数字家庭的概念将在未来几年内在许多国家实现。这一愿景的关键是许多技术和应用的结合,包括电视、PC、移动电话、手持设备、打印机、视听设备、应用设备、数字内容、宽带互联网接入、家庭网络和数码相机。这些与数字家庭相关的硬件设备是嵌入式行业最有前景的性能项目。在高清多媒体中,高清电视、IPTV和机顶盒都是嵌入式系统应用的集大成者,其中数字电视嵌入式系统和数字游戏娱乐嵌入式系统将成为嵌入式系统的应用热点。微软亚洲工程院副院长胡浩表示,“家里有电脑,包里有笔记本,口袋里有手机的时代”将会结束。在不久的将来,个人将拥有五六个嵌入式电子终端。这些终端可以接入互联网并相互连接,实现了“数字家庭”的理念。
广东星海数字家庭产业技术研究院有限公司董事长罗晓南在谈到数字电视嵌入式软件平台的研发和产业化时表示,高清互动数字电视的嵌入式软件平台包括嵌入式操作系统和嵌入式中间软件,形成数字电视解决方案,支持多标准兼容、多协议融合和多业务融合,形成完整的、高可用、低成本的数字电视解决方案,推动数字电视产业的创新发展和模块化应用,支撑中国数字电视产业的可持续发展。
工业控制:是嵌入式技术广泛应用的传统领域。基于嵌入式芯片的工业自动化设备有了很大的发展,目前使用的嵌入式微控制器有8位、16位和32位。随着技术的发展,32位和64位处理器逐渐成为工业控制设备的核心,未来必将取得长足的进步。上海大学机电工程及其自动化学院副院长费敏瑞指出,“基于高度集成的微处理器和实时性强的嵌入式操作系统的开发技术是工业控制设备专业化和系统化的基础,基于工业无线网络和开放式实时工业以太网的网络将是未来工业控制设备网络化的发展方向。嵌入式技术在芯片集成、软硬件开发、网络技术、异构集成等方面的巨大进步。将对工业测控领域的网络化控制、监控设备和系统产生革命性的影响。
船舶电子:嵌入式系统和软件面向应用的特点成为我国船舶电子行业发展的重大机遇。随着计算机技术、网络技术和信息处理技术的快速发展,基于网络的嵌入式船舶控制系统在可靠性、功能和性能方面比传统的集中控制系统有了很大的提高,已经成为嵌入式技术在船舶电子领域新的应用热点。这不仅给基于各种CPU提供嵌入式操作系统的嵌入式厂商带来了市场机会,也给支持嵌入式操作系统的各种硬件板和提供底层驱动软件服务的厂商带来了无限的发展空间。