无线嵌入式智能家居环境网关_王琳.docx

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1、 无线嵌入式智能家居环境网关 学位论文完成日期 : 指导教师签字 : 答辩委员会成员签字 : Wireless embedded home gateway in smart home system 无线嵌入式智能家居环境网关 摘要 近年来随着计算机、自动控制和通信技术的发展，人们的日常起居生活发生 了日新月异的变化。人们越来越注重家居环境的安全、健康、快捷和舒适。由于 家居环境中的家电产品种类日益增多，如何有效地将它们结合成一个有机整体、 解决分散控制所带来的不便，更好地为人们提供家居环境的各类信息，从而引发 了一个极具吸引力的市场：智能家居环境系统。即应用智能化控制和网络通讯技 术，将家居环

2、境中各类与信息技术相关的 通讯设备、家用电器和安防装置，通过 家庭信息网络连接到一起，形成 一 个高效的有机整体一 -智能家居环境系统，并 由其实施集中或异地的监视、控制和管理家庭性事务。 其中，智能家居环境网关作为智能家居环境的核心部分，是家庭信息网络的 门户和管理者，其地位尤为重要。本设计采用了无线技术与嵌入式系统来开发智 能家居环境网关。 本文主要介绍了基于无线技术家庭信息网络的组建，以及核心组成部分嵌入 式智能家居环境网关的结构、功能及实现。 文章共分为四部分，其内容介绍如下： 第一章前言：主要介绍了家庭网络和家庭网关的发展简史和现状，阐述了本文 工作的重点及意义。 第二章无线技术及嵌

3、入式系统：主要介绍了开发智能家居环境系统的两大关键 技术：无线技术和嵌入式系统，详细介绍了它们的的概念及应用。 第三章智能家居环境系统模型：介绍了智能家居系统的功能以及我们的智能家 居模型的构建，包括无线组网技术和无线模块以及智能终端的设计。 第四章家庭信息网络核 4： - 智能家居环境网关：对整个家庭信息网络的核心 部分无线智能家庭环 境网关 的设汁，包括硬件平台，软件平台做了介绍 ，重 点使 是智能家居环境网关功能的实现。 关键字：智能家居；无线技术；嵌入式系统； S3C2410; CC1000 Wireless embedded home gateway in smart home sy

4、stem Wireless embedded home gateway in smart home system Abstract With the development of computer, auto controlling and network communication technologies, peopled living have changed much recently, their begin to refer to the safe, convenience, comfort and efficiency of living environment. The inc

5、rease of the household appliances bring inconvenience to people, How to connect them together and control convenietly represent an attractive market for smart home system. Applying auto controlling and network communication technologies, communication devices、 household electrical appliances and saf

6、eguard equipments are connected together by home information network, forming an effective organic system-smart home system. The function of this system includes local and remote monitor, control and domestic transaction management. As the door and the governor, the home automation gateway is import

7、ant, which is the core of the smart home system, It is developed based on wireless technology and embedded system. This paper expatiates on the construction of home net based on wireless technology and the architecture、 the function and the realization of the embedded home gateway which is the core

8、of smart home system. The thesis is composed of four chapters, which can be introduced as following: The first chapter, preface, introduces mainly the phylogeny and actuality of the smart home system and the home gateway. The second chapter, wireless technology and embedded system, introduces the tw

9、o primary technologies; wireless technology and embedded system, which is important to develop smart home system, expatiates on their concept and application. The third chapter, the model of smart home system, introduces the function and construction of smart home system, includes the design of wire

10、less module and automatic terminal. The fourth chapter, the core of smart home system home automation gateway, introduce the hard construction and soft design of the gateway, which is the core of the home information network, expatiates on the function realization. Keywords： smart home system； wirel

11、ess technology； embedded system； S3C2410； CC1000 Wireless embedded home gateway in smart home system 目 录 1 HU 5 . . . . 1 i.i智能家居系统的发展及现状 . i 1.2家庭网关的概念 . 2 1.3家庭网关的应用及其现有的产品 . 4 1.4本文工作的意义 . 4 2无线射频技术及嵌入式系统 . 6 2. 1无线射频技术的概念及应用 . 6 2. 2嵌入式系统 . 7 2. 2. 1嵌入式系统概念及发展历程 . 7 2. 2. 2嵌入式系统的特征 . 9 2. 2. 2.

12、1嵌入式系统硬件特征 . 9 2. 2. 2. 2嵌入式系统软件特征 . 9 2. 2. 2. 3嵌入式系统幵发所需的开发环境和开发工具 . 10 2. 2. 2. 4嵌入式系统软件需要 EOS幵发平台 . 10 2. 2. 3嵌入式系统的发展趋势 . 10 2.2.4 32位嵌入式微处理器 . 11 2. 2. 5嵌入式操作系统 . 12 2. 2. 5. ILinux 的定义 . 13 2. 2. 5. 2嵌入式 Linux的特点 . 13 2. 2. 5. 3嵌入式 Linux开发的几种方式 . 14 3智能家居环境系统模型 . 16 3. 1系统功能 16 3.2信息分类 16 3.

13、3网络模型 17 3. 4组网技术的选择 . 17 3. 5硬件平台的选择 . 18 3.6可移动服务代理的思想 . _ 18 ill Wireless embedded home gateway in smart home system 3. 7系统模型 . 19 3.7. 1无线模块的实现 . 20 3. 7. 2无线通讯协议 . . 21 3. 4. 3智能终端的设计 . 22 4家庭信息网络核心 智能家居环境网关 . 23 4. 1家庭网关的硬件平台 . 23 4. 1. 1核心板介绍 . 24 4. 1_2基于 S3C2410芯片的家庭网关设计方案 . 25 4_ 2家庭网关的软件平

14、台 . 26 4. 2_ 1 Mizi Linux 简介 . 26 4. 2. 2 Mizi Linux 开发环境 . 26 4.2_3 Mizi Linux上程序的开发流程 . 27 4. 3智能家居环境网关设计 . 28 4. 3. 1家庭信息网络组建与管理 . 28 4. 3. 1. 1网络组建 . 29 4.3. L 2网络管理 . 29 4. 3. 2控制服务代理 . 29 4. 3. 2.1服务代理实现框图 . 30 4. 3. 2. 2动态消息控制机制 . 31 4. 3. 2. 3信息融合 . 32 4. 3. 2. 4控制界面的实现 . 34 4_ 3_ 3信息流服务 . 3

15、4 4-3. 4家庭安全 . 37 结束语 t 38 致谢 39 参考文献 . . 40 作者论文发表情况 . 42 IV 无线嵌入式智能家居环境网关 1刖目 近年来计算机、自动控制和通信技术的发展 ，己 经深刻地改变了人们的工作 方式，极大地提高了企业的生产效率，为社会创造了巨大的财富，相比之下带给 个人和家庭生活的好处却十分有限，传统的居家方式并没有因信息时代的到来而 产生多大变化。家电产品种类日益增多，分散控制给人们带来了极大的不便，作 为社会组成的基本单元 - 家庭几乎成为信息时代的孤岛。在这样的背景下， 人们开始关注居住环境，注重家居环境的安全、健康、便捷和舒适，如何有效地 在家居环

16、境中组建家庭信息网络，将各种家电产品结合成一个有机整体，并通过 它对家电设备进行集中或异地的智能化控制与管理，并且能够与外界进行信息交 流，更好地为人们提供家居环境的各类信息，幵发网络化、智能化、数字化的新 型住宅。从而引发了一个极具吸引力的市场：智能家居环境系统。 1. 1智能家居系统的发展及现状 在国际上，智能家居系统是近几年来才发展起来。它的发展最早是从智能建 筑开始的。一九八四年，世界上第一座智能大厦诞生于美国哈特福德市，随后， 引起了各国的重视和效仿，智能居住网络的概念从此诞生 5。早期的智能建筑主 要考虑的 BA和 0A技术，以办公为主的，直到 90年代初，有利于组成网络的现 场总

17、线得到较大的发展，并且在工业上己取得成功的应用后，在 90年代的中后 期开始了家居网络的研究开发。美国、欧洲、日本、澳大利亚、加拿大等先进地 区及国家纷纷提出了 EHS、 EIB、 Ba立 BatiBUS等家居网络的协议。由于 CAN、 DROFIBUS、 FF、Ionworks等现场总线的产生以其在实践中的成功，促使了家居 网络的发展。澳大利亚的 Austrolon公司，加拿大的 CABA公司 ， Circonsystem 公司，韩国的 Hyundai Autonet公司，德国的 Noclus公司，瑞典的 TAC公司， 比利时的 DTIsa公司，美国的 AT&T公司， HomeyWell公司

18、， Crpress公司， Kniepkamp公司， Sim公司等都对家居网络进行了开发。在 2000年 10月在美国 佛罗里达州举厅的 1-onWold s 2000会议及展览中，反映了家居网络的发展热潮， 家居网络的有 关部件及技术都取得了很大的发展。在智能化家庭网络的发展过程 中，美国一直处于世界领先水平。日前，美国已有 7000万家庭在日常生活中使 用智能化家庭网络设备。 当然，国内厂商也已开始进行智能化家庭网络产品的研发和生产，特别是一 无线嵌入式智能家居环境网关 些大型 IT企业利用自身在资金与技术等方面的优势，在低端产品市场上占据了 相当重要的地位。随着智能小区的建设，家居网络也势

19、在必行。国内的许多厂商 都将投资的重点放在家居网络中。国内比较成熟的智能化家居网络产品有灯光与 电器智能控制产品通过电子开关、遥控器或电话进行控制）、家庭电话交换机、 家庭控制主机、智能空调调节设备等。联想的 “ 超居室电脑 ” ，康佳、创维等的 数字电视，海信、数源科技的机顶盒，北京九州易居科技有限公司推出的网络视 频监控 ESCam和家居安防系统 Esafe， 江苏张家港万科信息技术有限公司的智能 照明控制模块等。网络化、智能化正在席卷着社会的每一个角落，科技的进步正 在使得家居网络化的梦想成为现实。 目前在国内从事生产智能化家居网络产品的企业中，由近几年从安防产品转 移过来的中小企业占多

20、数，国内一些传统家电业的巨头如海尔、创维、 TCL、 科 龙、海信等也开始进入智能化家居网络产业市场。 从设计思想和技术角度分析，国内厂家主要有二个方向：一是基于非 PC平 台的家居网络系统二是基于 PC平台的家庭网络系统，以联想集团的家居网络系 统为代表 6。 家居网络可采用各种有效、方便的传输媒介实现信息传送，从网络技术来说， 它可分为电话线网络、无线局域网络、电源线网络、有线电视网络四种。不管采 用何种技术，关键是充分利用现有的有效资源，避免不必要甚至具有破坏性的线 路铺设和工程性破损， 以最低的代价实现最有效的功能。 总的来说，由于国内智能化家居网络产品的研发从九十年代后期起步，在整

21、体水平上显得参差不齐，大部分产品软件功能较差，升级能力差，系统也不易维 护。并且，很多厂商对产品的核心技术不拥有自主知识产权 6】 。 1.2家庭网关的概念 随着网络技术被越来越广泛的应用， Internet、 电话、 GSM、 CDMA等各种网 络的触角己经遍布了人类足迹所能到达的角角落落以及生活的方方面面。冋时， 越来越快的速度和不断降低的接入及服务费用也为家居网络的接入提供了足够 的可能。在各种应用纷纷向网络靠拢 的今天，汇入各种网络的海洋汴是避免家居 网络成为一潭死水的唯一出路。 家居网络化是整个社会信息化的一个重要的组成部分。实现家庭内部信息与 无线嵌入式智能家居环境网关 家庭外部信

22、息的交互，无疑是家庭内部设备连网的目的所在。要实现这个目的需 要一个网关系统，来完成内外网络之间信息格式的转换。这种网关系统应该具备 两个主要功能： 1. 作为所有外部接入网络连接到家庭内部，同时将家庭内部网络连接到外 部的一种物理接口； 2. 使住宅用户可以获得各种家庭服务 （ 包括现有的服务和未来可能出现的 服务），典型的就是远程监控和远程维护。 从功能上来看，家居网关设备具有服务器的功能。 不同的人或不同的厂商对家庭网关 7 8有着不同的定义。 Residential Gateway Group (RG)是一个在 1995年建立的正式的工业论坛组织，它率先采用 家庭网关来代表一个集中式智

23、能接口，将外部接入网络和家庭内网络联系起来。 RG的家庭网关定义为： 一 种简单的、智能的、标准化的、灵活的、整个家庭网 络的接口单元，它可以从不同的外部网络接收通讯信号，通过家庭网络传递信号 给家庭 内部某个设备。 RG借助家庭网关的概念，希望能够为集成不同的外部网 络和丰富新的应用提供一个有效的途径。 在过去的几年当中，许多生产厂商努力共同推动家庭网关走出了其概念阶 段。同时，家庭网关被用于代表不同类型的产品，因此也引起了一些混淆。其中 己有的产品包括 .网络接口单元 /设备 （ 如电话接口盒）、 DSL调制解调器、电 缆调制解调器、机顶盒、结构布线系统的 Hub、 增强的 PC机、结合家

24、庭网络解 决方案的宽带调制解调器，提供某些专门服务的特殊家庭设备，以及 RG所推崇 的整个家庭网关产品等。 Cisco System公司的家庭网关定义是：一个在家庭内的网络化信息设备与智 能宽带接入网之间的智能化网关 W。 2Wire公司的家庭网关定义是：一种将家庭 网络无缝连接到宽带网络，使所有家庭内连网设备同时享有高速连接的设备。上 面这两种定义都认为家庭网关是一种将外部宽带网络与家庭内部网络连接的设 备 ，Parks Associates认为家庭网关应是：连接一个外部网络或多个接入网络， 通过某种类型的家庭网络分配服务给一个或多个设备的设备。即一个集中式的整 个家庭的网关才能视为一个真正

25、的网关。但由于现有一些产品己具备其中的某些 功能，而且目前存在许多不同的观点，因此家庭网关应有一个比较广义或普遍的 无线嵌入式智能家居环境网关 意义上的定义。 1. 3家庭网关的应用及其现有的产品 不同的家庭网关可以提供不同水平和类别的应用。由 RG定义的家庭网关设 备可以使家庭消费者使用几乎所有主要的应用。如 TIA制造的家庭网关可以满足 以下几类应用：远程通讯、 Internet接入、远程教育、远程医疗、可视电话、 家电管理和集成、安全系统管理、家庭能源调节和管理、自动计量读表、邻里无 绳漫游电话、视频传送和分配、虚拟 VCR和视频点播、视频交互通讯、 CD点唱 机、在线广告和电子公告。集

26、中式网关倾向于在一个宽带网绍上集成视频、音频 和语音应用，如高级的机顶盒产品、 Motorola的 DCT 5000、 Scientific Atlanta 的 Explorer2000、 NextLevel Communication 的 LP 系列 N3 家庭网关。 前两种允许通过 HFC提供集成化服务，最后一种一般应用于 VDSL网络，可为不 同终端设备提供声音、视频和数据信号。近来市场上出现一种新型集中式网关， 它集成了一个宽带 Modem (DSL或 Cable Modem)和一个家庭网络解决方案（如 HomePNA或 HomeRF的解决方案）。这样的网关有 Cisco System

27、公司的 Internet 家庭网关， 2Wire 公司的 HomePortal, ShareGate 公司的 ISIS/upiter 网关， 以及 CaymenSystem公司的 3220HW网关。大多数专用服务网关和瘦服务器网关 所允许的应用被限制在特定的应用类型，诸如 Internet接入，电话，能量管理 和家庭控制与安全。新出现的瘦服务器网关可以允许多种类型的应用。例如 Ericsson公司的 e box,被设计用于能源管理、家庭自动化、家庭护理、家庭 安防，以及共享 Internet接入。其他的专用和瘦服务器网关包括 Coactive Networks 公司的 Connect2000

28、和 3000 系列 ， Emerald Gateway 公司的 ESG400, Sage System公司的 Aladn网关节点等。随着新的家庭网关产品的不断出现，不 同类型的应用集中于一个装置将是家庭网关研究和开发的未来趋势。 1.4本文工作的意义 尽管许多公司在这一领域都有自己的产品，但家居信息网络 及智能家居网关 并没有一个统 -的规范。尤其是在国内，相关的产品与服务主要集中在基于电话 网络的远程监控、远程报警，传统的安防、三表抄送、智能电源控制以及对传统 家电的信息化改造等方面等方面，较少有产品提供与 Internet以及其他网络互 联的接口，且这些产品整体水平较低、相对应用而言功能单

29、一、系统不易维护、 4 无线嵌入式智能家居环境网关 升级能力较差。而国外的相关产品如上文所述，虽然集成了家庭自动化、能源管 理、家庭护理、家庭安防等多方面功能，但强大功能的实现需要网络运营商及其 它相关服务机构（如医疗机构、保安机构等 ） 的支持，而在国内，这些条件还远 远达不到要求。即使有个别的发达地区的某些相应机构可以满足这些要求，但离 大规模应用或普及还有着很大差距。同时，多功能、高度集成的产品意味着较高 的成本和研发费用，这些无疑将导致较高的价格。国外这些产品的价格普遍远远 高于国内一般家庭的接受能力。因而，上述国外大公司的相关产品对国内状况而 言并不合适，至少在相当长的一段时期以内难

30、以被国内的市场所接受。 就当前家居现状而 言；真正意义上实现了家居智能化的很少；换言之；家庭 中基本上很少有真正意义上的网关设备存在。存在当前家庭中的主要是大量的传 统家电设备，各种设备接口不一，管理混乱。类似网关简化功能的设备己在家庭 中出现，如照明控制器、三表数据采集控制器，但各种控制器独立存在，功能单 一，交互能力较差相互之间没有互连集成。在网络组建方面需要对现有的家居环 境进行重新布线或者改造，家庭内部网络的物理层接口主要有线居多。网络互连 方面，家居系统基本上是孤立于 Internet及其他网络外。在功能方面，虽然这 些产品也有调控家电设备 工作状态和参数的功能，但多数只具备单向控制

31、功能而 没有逆向的监测功能；系统不易维护，兼容性和升级能力较差。同时价格普遍高 于一般家庭的承受能力。 基于上述情况，本论文研究的目的是实现一个低成本、高效率、功能完善（针 对当前应用而言）、具有多种网络接口 （ Internet、 电话网络、 GSM等）且配置 灵活的智能家居网关，基于此网关实现一个智能家居系统，以解决当前家庭中存 在的大量传统家电设备和信息家电的互连，使之成一个系统实现集中控制和管 理，同时网关提供对外接 U实现对外部网络的接入完成异地的访问和控制。 其中 ，设计一个低成本、多功能、易维护、方便升级的智能家居网关是整个 家居信息网络解决方案的关键所在，也正是本论文的工作重点

32、。出于以上目的， 本设计中选用了集成网络接口、货源稳定、价格低廉的以位 ARM核嵌入式微处 理器S3C2410作为硬件核心，选用网络功能强大的嵌入式操作系统作为软件开 发平台，在此基础上进行嵌入式开发，设计一个面向智能家居系统的专用网关。 5 无线嵌入式智能家居环境网关 2无线射频技术及嵌入式系统 在中国智能家居市场，短距离、低速率无线技术以及面向面向应用的嵌入式 系统正显示出越来越广阔的发展前景。 2. 1无线射频技术的概念及应用 无线技术的出现无疑是网络发展中的一个质的飞跃，是推动网络发展的一针 强心剂，也是网络发展的一个主要趋势。它使我们摆脱了线缆束缚，并在技术上 几乎保留了传统有线技术

33、的所有功能。面对如此广大和丰厚的市场，各大厂商自 然不会错过，相继开发出了各种独特的无线技术，以赢取市场的一席之地。现在， 无线技术己遍地开花，正逐渐进入到我们的生活中。目前市场流行的无线技术有 IEEE802. 11 家族、蓝牙、 HomeRF、 IrDA、 SmartRF 等 无线射频技术 9Radio Frequency，简称 RF射频就是射频电流，它是一种高 频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于 1000次的交流电称为低频电流，大于 10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流，射频技术在无线通信 领域具有广泛的、不可替代的作用。 RF发出的无线电波或微波被人们称为 “ 永

34、不消失的电波 ” ，它可以穿透某些障碍物，不局限于视线的范围。 射频技术 RF起源于二次大战的军事通讯，在军事物流中起到了非常重要的 作用。美国和北约组织曾吸取了 “ 沙漠风暴 ” 军事行动中大量物资无法跟踪造成 重复运输的教训，在波斯尼亚的 “ 联合作战行动中 ” ，建成了复杂的通信网，完 善了识别跟踪军用物资的新型后勤系统。在最近的伊拉克战争中更广泛使用并不 断加以完善，无论物资是在采购、运输途中，还是在某个仓库存储，均可由接收 装置收到 RF信息，通过卫星传递给指挥人员，以实时掌握信息。除了跟踪军用 物资外，美英联军还将具有微芯片的射频识别标签装入参战士兵的袖口中，士兵 和跟踪受伤的士兵

35、，以到达及时解救他们的目的。 自从 1985年开始，射频技术 RF技术进入了商业领域的运用，它非常适用于 物料跟踪、运载工具、佺库货架以及其他目标的识别等要求非接触数据采集和交 换的场合，以及用于生产装配线上的作业控制。无线射频技术是将无线电信号扩 展到一个很宽的频带上，以达到高速数据传输和减少相互干扰的目的。由于 RF 标签具有可读写能力，对于需要频繁改变数据内容的场合尤为适用，它发挥的作 用是数据采集和系统指令的传达、广泛用于供应链上的仓昨管理、运输管理、生 无线嵌入式智能家居环境网关 产管理、物料跟踪、运载工具和货架识别、商店、特别是超市中商品防盗等场合。 在我国，射频技术的应用也已经开

36、始，一些高速公路的收费站口，使用射频 技术可以实现不停车收费，我国铁路系统也使用 RF纪录货车车厢编号的试点己 运行了一段时间。一些物流公司也正在准备或己将射频技术用于物流管理中，同 时，生产企业，如汽车的焊接、装配等生产线上，也开始采用射频技术对车体、 部件的识别与跟踪来管理和控制生产流水线。 考虑到可靠性、成本等原因，本设计中选用的是 Chipcon公司生产的基于 Chipcons Smart RF技术 的单片射频收发芯片 CC1000。 2. 2嵌入式系统 嵌入式系统 8， iau是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行 业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技

37、术密集、资金密 集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统工业的基础是以应用为中 心的芯片设计和面向应用的软件产品开发。 2. 2.1嵌入式系统概念及发展历程 什么是嵌入式系统 （ Embedded System) ?根据英国电机工程师协会 （ IEE) 的定义所做的翻译： “ 嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器甚至是工厂操 作的装置 ” 。它具备下列四个特征： 1. 通常执行特定功能。 2. 以微电脑与外围装置构成核心。 3. 严格的时序与稳定性要求。 4. 全自动操作循环。 嵌入式系统是电脑软件与硬件的综合体，也可以涵盖机械或其它的附属装 置。整个综合体设计的目的在于满足某种特殊

38、功能。嵌入式系统的架构可分成五 个部分：处理器、内存、输入与输出、操作系统与应用软件。其中，嵌入式处理 器是嵌入式系统中的核心部件。 嵌入式系统这一概念实际上很久以前就己经存在了。早在上世纪六十年代， 它就被用于对电话交换进行控制，当时被称为 “ 存储式过程控制系统 ” （ Stored Program Control System)。 真正意义上的嵌入式系统是在上世纪七十年代出现 的，发展至今己经有 30多年的历史，它大致经历了以下 4个发展阶段：第一阶 7 无线嵌入式智能家居环境网关 段是以单芯片为核心的可编程控制器系统，同时具有检测、伺服、指示设各相配 合的功能。这一类型的系统大部分用于

39、专业性极强的工业控制系统中，一般没有 操作系统支持，通过汇编语言对系统进行直接控制。这一阶段系统主要的特点是： 结构和功能相对单一、效率较低、存储容量较小、几乎没有用户接口。由于这种 嵌入式系统使用简单、价格便宜，以往在工业领域中应用较为普遍。但是，它们 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后 PC时代 新兴的信息家电等领域的要求。第二阶段是以嵌入式中央处理器 （ 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、通用性较弱、系统开销小、操作系统只具有低度的兼容性和扩展性、应用软 件较为专业、用户界面不够友好。这种嵌入式

40、系统的主要任务是用来控制系统负 载 ，以及监控应用程序的运行。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：嵌入式操作系统能够运行于各种不同类型的处 理器之上、操作系统内核精小、效率高、模块化程度高。具有文件和目录管理、 支持多任务处理、支持网络操作、具有图形窗口和用户界面等功能、具有大量的 应用程序接口、开发程序简单、并且嵌入式应用软件丰富。然而，在通用性、兼 容性和扩展性方面仍不理想。第四阶段是以基于网络操作为标志的嵌入式系统， 这是一个正在迅速发展的阶段。随着网络在人们生活中的地位日益重要，越来越 多的应用需 要采用支持网络功能的嵌入式系统，所以在嵌入式系统中

41、使用网络操 作系统将成为今后的发展趋势。 嵌入式系统早己经融入了我们的生活，除了我们在日常生活中可以看到的家 电产品、工业与军事应用的产品之外，许多大型电脑系统，事实上也是由许许多 多小的嵌入式系统所组成。嵌入式系统的组成包括了硬件与软件技术，在现今硬 件技术大幅进步的情况下，软件部分反而有着极大的空间，成为嵌入式系统中最 重要的一环。目前应用较广的嵌入式系统有信息家电、通信产品、工业控制器、 掌上电脑 （ PDA)等。 嵌入式系统产品的丌发，不论是在软件方面还 是在硬件方面，系统设计者必 须设法把产品做得人性化并且满足消费者的需求，其中除了硬件必须做得精简省 电，软件更需要稳定高效并且程序代

42、码少。这里所强调的软件是指嵌入式操作系 统与运行在其上的应用程序。 8 无线嵌入式智能家居环境 M关 2. 2. 2嵌入式系统的特征 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的。如果独立与应用自行发展， 则会失去市场。 与通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统 。一 般具有成本 敏感性，它的硬件和软件都必须高效率的设计，量体裁衣的去除冗余，力争在同 样的硅片面积上实现更高的性能。好的嵌入式系统是完成目标功能的最小系统， 这样的产品才更具有竞争力。 2. 2. 2.1嵌入式系统硬件特征 m 嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度处理能力、电磁兼容性等 方面均受到应用要求的制约。这些也是各个半导体厂商之间竟争的热点。嵌入式 处理器针对用户的具体要求，对芯片配置进行裁减和添加，才能达到理想的性能。 因此，面向嵌入式应用的处理器种类繁多，不同的种类面向不同的应用范围。在 选择嵌入