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    嵌入式應用已由工業(yè)、通信和網(wǎng)絡擴展到與數(shù)字多媒體相關的消費領域，其強勁的發(fā)展勢頭驗證了全球數(shù)字化革命的倡導者尼葛洛龐帝的預言：嵌入式應用是PC和互聯(lián)網(wǎng)之后最偉大的應用發(fā)明。

    嵌入式系統(tǒng)的廣泛應用已經滲入到我們日常生活的各個方面。在手機、MP3、PDA、數(shù)碼相機、電視機，甚至電飯鍋、手表里都有嵌入式系統(tǒng)的身影，工業(yè)自動化控制、儀器儀表、汽車、航空航天等領域更是嵌入式系統(tǒng)的天下。據(jù)估計，每年全球嵌入式系統(tǒng)帶來的相關工業(yè)產值已超過1萬億美元。隨著多功能手機、便攜式多媒體播放機、數(shù)碼相機、HDTV和機頂盒等新興產品逐漸獲得市場的認可，嵌入式系統(tǒng)的市場正在以每年30%的速度遞增（IDC預測）。

    本文將重點探討，2005年，中國嵌入式系統(tǒng)市場上的四大熱點應用：多媒體手機、HDTV、機頂盒和具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能化工業(yè)設備、終端。這些熱點應用的技術發(fā)展趨勢是：手機正在向相機手機、TV手機、智能手機、雙模/多模手機和3G手機方向發(fā)展；2005年，HDTV的兩個重要發(fā)展方向是互聯(lián)網(wǎng)HDTV和與調諧器分離，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市場的崛起將產生對IP機頂盒的需求，而這將給目前疲軟的機頂盒市場帶來一線新的生氣；嵌入式工業(yè)設備則將集成進更多的通信與聯(lián)網(wǎng)等智能化功能，并將在汽車電子市場、醫(yī)療電子市場、機床電子市場、室內/外視頻監(jiān)控市場和電子標簽市場得到更廣泛的應用。

    據(jù)賽迪顧問預測，就手機而言，2005年中國市場銷量就將達到7600萬部。美信集成產品公司執(zhí)行董事Ali Foughi指出，“手機、帶家庭聯(lián)網(wǎng)功能的數(shù)字多媒體播放機（DTV和機頂盒等）和汽車電子很可能是未來幾年中國市場上最成功的嵌入式產品，在新的市場滲透和手機換代業(yè)務的推動下，未來3～4年，中國手機市場有希望繼續(xù)保持15%～20%的年平均復合增長率。” 他同時強調，市場對嵌入式應用產品的集成度要求將越來越高，同時要求更低的功耗、更好的成本效益和更小的外形尺寸。對于嵌入式消費電子產品而言，價格仍將是推動市場發(fā)展的關鍵因素。

    Ali Foughi：手機、數(shù)字多媒體播放機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，目前中國嵌入式應用市場正保持高速增長態(tài)勢，其中增速最大的產品是手機和MP3播放機。”

    一、手機向多模、3G、百萬像素照相和TV方向發(fā)展

    進入2005年，消費者已不再僅僅滿足于用手機打打語音電話、發(fā)發(fā)文本短信，對移動多媒體通信、娛樂和聯(lián)網(wǎng)的要求已隱然成為一種新的消費趨向。消費者希望手機能下載和播放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、玩互動多媒體游戲、在全球不同移動網(wǎng)中漫游、打可視電話，甚至希望在手機平臺上收看實時衛(wèi)星或地面DTV節(jié)目，這促使中國移動通信市場更快速地向智能手機、3G手機、多模手機和百萬像素級照相手機方向發(fā)展，從而帶動了寬帶技術（如Wi-Fi和WiMax）、互聯(lián)網(wǎng)技術、JAVA技術、數(shù)字高清晰圖像傳感/接收/處理/顯示技術、低功耗設計技術、RTOS和應用處理器等技術在手機平臺上的融合趨勢。

    對于下一代手機設計師而言，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功能，除了必須采用當代最先進的芯片技術（如單芯片GSM解決方案）、設計技術和設計方法以外，還必須在集成度、低功耗、小體積和低成本幾個方面取得平衡，這意味著設計者將面臨一系列的技術挑戰(zhàn)，例如，如何快速地響應市場需求、如何集成多種功能、如何為多種功能供電、如何解決高速信號質量問題等等。針對這些挑戰(zhàn)，領先供應商紛紛提出了自己的解決方案。

    美國德州儀器（TI）開發(fā)出一種靈活、可擴展的嵌入式應用處理平臺。設備生產商根據(jù)應用要求選擇具備不同處理能力的處理器，以減小移動設備的功耗，提供有競爭力的價格。據(jù)TI中國區(qū)DSP及新興市場業(yè)務高級代表鄭小龍介紹，TI的開放多媒體應用平臺（OMAP）集成了ARM9和C55x核心，這種（MCU+DSP）雙核結構可滿足2.5G和3G手機的應用。TI的手機數(shù)字電視單芯片“Hollywood”也可在2.5G及3G手機上通過OMAP多媒體處理器播放高質量流視頻。在TI雙核結構基礎上另外采用專用MCU來運行一些普通應用和設備的高級操作系統(tǒng)，如Windows CE或Symbian OS，可滿足中、高端手機用戶對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構保證設備形狀因子較小并且功耗較低。

    Johan Wall：手機和MP3播放機今年增速最大。

    雙模、多模手機需要在一個手機終端中包含多個調制模塊，支持全世界范圍內兩個或兩個以上的復雜空中接口標準。美國模擬器件公司（ADI）采用Blackfin處理器作為DSP的芯片組可支持W-CDMA 和 TD-SCDMA的3G標準以及雙模WCDMA/GSM，是一個包括數(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。飛思卡爾半導體公司針對2G、2.5G、EDGE和UMTS應用的MXC平臺還能實現(xiàn)Wi-Fi連接、GPS及藍牙功能。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接入體驗，還可在3G/UMTS和2.5G/EDGE之間進行無縫切換。

    美國國家半導體公司亞太區(qū)無線及摸擬產品業(yè)務總監(jiān)何賢斌這樣認為，“這些便攜式設備必須有一個吸引人的用戶接口以刺激購買。當然，最主要的挑戰(zhàn)是如何為集成的各種功能供電，因為大部分功能都需要不同的工作電壓。其次是如何提高電源效率，并平衡電源轉換效率和設計緊密程度，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。”

    美國國家半導體公司的Boomer解決方案提供了新的3D音頻特性，能給手機用戶帶來豐富多彩的音頻體驗，其音頻同步燈光管理方案能為每個使用者提供璀璨亮麗的聲光效果。另外，針對信號完整性、噪音、EMI和串擾等布局布線問題，美國國家半導體公司還推出了專門為便攜式設備的圖像傳輸及影像傳輸設計的移動像素鏈路（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，精簡移動設備的機械設計。

    何賢斌：PowerWise技術能動態(tài)測量并調節(jié)每個功能應用的電壓。

    隨著越來越多的多媒體應用功能集成到手機平臺上，系統(tǒng)對操作系統(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，“對于2G和2.5G手機而言，由于性能相對來說比較簡單，一般只需裝一個RTOS即可，用戶通常可考慮選擇Symbian OS、VxWorks、OSE或自己開發(fā)一個RTOS。但到了2.75G和3G手機時代，性能和應用的豐富要求必須在RISC CPU和DSP上分別安裝兩個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硬件資源有限環(huán)境下應用軟件開發(fā)難題的特性，包括：軟件實時更新、存儲器節(jié)省特性、適合所有架構的單一高效可復用平臺以及對更長電池壽命的內嵌支持。由于OSE采用基于消息的通信機制，多個OSE之間的通信非常簡單和方便。

    二、HDTV和機頂盒解決方案強調可編程性

    HDTV和機頂盒是信息家電領域嵌入式應用的亮點。據(jù)IDC預測，2005年，中國數(shù)字電視市場將會正式啟動，至2015年，目前的模擬網(wǎng)絡將逐漸被數(shù)字網(wǎng)絡取代。據(jù)估計，到2008年，中國有線數(shù)字電視用戶規(guī)模將超過3370萬戶，以銷售額計算，包含機頂盒與數(shù)字電視機在內，數(shù)字電視終端未來五年的市場總規(guī)模將達到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用特別的新技術。目前主流圖像壓縮技術為MPEG2，同時還有MPEG4、H.264、WMV9及AVS 等。數(shù)字電視傳輸標準則有針對衛(wèi)星廣播的DVB-S（QPSK調制）、針對有線電視網(wǎng)絡廣播的DVB-C（QAM調制）和針對地面廣播的DVB-T（COFDM調制）標準。面對這么多的數(shù)字電視技術標準，方案提供商都不約而同地在其產品（或產品系列）中考慮兼容多種制式，以獲得更多市場機會。

    TI的鄭小龍指出，開發(fā)高質量HDTV產品的關鍵在于平臺的選擇。由于HDTV已成為一種高性能數(shù)字多媒體的載體，其平臺既需要有極高的整體性能以進行巨大的處理工作，還需要具有規(guī)模伸縮性以適應多制式的需求，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)勢在于完全可編程且集成有多個支持高清的視頻口，軟件的兼容性好，有助于升級到未來產品。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，實現(xiàn)低成本的HDTV解決方案。

    日前，意法半導體（ST）推出的可支持H.264/AVC、VC1/Windows Media 9 Series和Dual MPEG2標準的高度集成高清電視解碼器，是應用于高清電視、DVD、機頂盒和汽車娛樂中心的單片解決方案。該公司的STB0899 DVB-S2新型解調器支持最新的DVB-S2標準和DVB-S標準，這意味著現(xiàn)在機頂盒制造商如果在DVB-S2預置機頂盒內安裝STB0899解調器，等到將來DVB-S2制式服務全面推廣時，用戶的機頂盒可以順利升級到新服務。

    中國的HDTV-T標準雖然還沒有公布，由于備選的DMB-T和ADTB-T兩個方案均優(yōu)于歐洲的DVB-T標準，因此棄用DVB-T已成定局。由復旦大學、清華大學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)鬏斠苿咏邮障到y(tǒng)專用芯片“中視一號”，是一款基于DMB-T和TDS-OFDM多載波調制技術的芯片，抗干擾能力很強，已成功用于數(shù)字電視機頂盒產品。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)鬏斠苿咏邮障到y(tǒng)專用的HD2802A和用于將強標準清晰度電視信號轉為高清晰度電視信號的高清視頻格式轉換處理器HD1801A，以及高清視頻解碼芯片HD2201A。

    從技術上考慮，數(shù)字電視的顯示格式一共有18種（HDTV 6種，SDTV 12種），中國可能采用HDTV標準的1920×1080i，寬高比16:9以及另外5種SDTV顯示格式。日前，美信集成產品公司推出的3通道、可轉接HD/SD視頻信號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)標準，可用于HD STB、CRT、LCD、等離子顯示器、DLP和HDTV等數(shù)字視頻設備。
 

    三、工控嵌入式設備強調可靠性

    在中國工業(yè)控制領域，與國民生產、通訊、醫(yī)療、航天、交通相關的嵌入式應用繼續(xù)快速增長。“工業(yè)控制市場挑戰(zhàn)與機遇并存，”研華公司嵌入式電腦事業(yè)群大中華區(qū)總經理林世豐認為，“一方面，隨著中國政府宏觀經濟的調控，工業(yè)控制設備采購量的增長速度放慢；另一方面，設備電子化程度越來越高，傳統(tǒng)領域設備紛紛轉向了嵌入式應用。”研華公司向系統(tǒng)集成商和設備制造商提供嵌入式模塊和解決方案，使傳統(tǒng)設備能夠具備運算和聯(lián)網(wǎng)能力。

    葛