嵌入式重点

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嵌入式复习资料精

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第一章嵌入式系统基础知识1.嵌入式系统基础知识计算机系统的两个发展分支通用计算机与嵌入式计算机嵌入式系统的一般定义、IEEE定义一般定义:以应用为中心、以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。

是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统。

(技术角度)嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。

(系统角度)广义定义:任何一个非计算机的计算系统。

IEEE (国际电气和电子工程师协会)定义:嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作的机器、设备或装置”。

嵌入式系统4个组成部分嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户应用程序嵌入式系统的三个基本要素嵌入性、专用性、计算机系统嵌入式系统的软硬件特点硬件方面:稳定性、低功耗、体积受限、看门狗电路、成本低、系统资源少软件方面:实时性、可裁剪性、精简性、人机界面要求不高嵌入式系统的硬件架构以嵌入式处理器为中心,配置存储器、I/0设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。

嵌入式系统的硬件核心嵌入式微处理器嵌入式处理器的种类嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式SOCS0CSOC是指在单芯片上集成数字信号处理器、微控制器、存储器、数据转换器、接口电路等电路模块,可以直接实现信号采集、转换、存储、处理等功能。

2.嵌入式系统硬件嵌入式微处理器的体系结构冯诺依曼结构:单一的程序和数据总线。

哈佛结构:独立的程序和数据总线。

RISC(精简指令集计算机)的概念及思想精华1979年,美国加州伯克利分校提出了RISC的概念,基本思想是尽量简化计算机指令功能,只保留那些功能简单,能在一个节拍内执行完成的指令,而把较复杂的功能用一段子程序实现。

RISC思想的精华就是通过简化计算机指令功能、简化计算机指令格式,使指令的平均执行周期减少,同时大量使用通用寄存器来提高计算机的工作主频,提高程序的速度。

嵌入式系统教案(李震)

嵌入式系统教案(李震)

嵌入式系统教案(李震) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN嵌入式系统教案(李震)嵌入式系统教案教材:《ARM9嵌入式系统设计—基于S3C2410与Linux(第二版)》,徐英慧,马忠梅,王磊,王琳编著,北京航空航天大学出版社课时分配:理论课32学时,实验课8学时,共40学时第1章嵌入式系统基础一、教学目的:介绍嵌入式系统的基本概念,包括嵌入式系统的概念、特点及应用,由本章了解嵌入式系统的基础知识,掌握嵌入式的发展方向。

学时分配:2学时二、教学重点:实时操作系统的多任务内核,实时操作系统的任务管理机制三、教学难点:理解和掌握嵌入式系统中任务间采用的共享数据结构和消息机制等两种通信方式,嵌入式系统的优先级继承,抢占式调度和非抢占式调度间的区别。

四、教学方法:课题讲授及嵌入式系统在精细农业中的应用实例演示五、教学过程设计:(2学时)一、嵌入式系统概念(一)嵌入式系统的定义(二)嵌入式系统的组成(三)嵌入式系统的特点(四)嵌入式系统的应用(五)实时系统二、嵌入式处理器(一)嵌入式处理器分类(二)微控制器的定义及特点(三)嵌入式微处理器的定义及特点,介绍主流的微处理器,包括ARM、MIPS、MC68K、PowerPC、X86微处理器等。

(四)DSP处理器的定义及特点(五)片上系统的定义及特点(六)典型的嵌入式处理器三、嵌入式操作系统(一)操作系统的概念和分类(二)实时操作系统(三)常见的嵌入式操作系统四、实时操作系统的内核(一)任务管理(二)任务间的通信和同步(三)存储器管理(四)定时器和中断管理五、嵌入式技术发展现状及趋势六、思考题1、什么是嵌入式系统它由哪几部分组成(作业)2、嵌入式系统有何特点?(作业)3、嵌入式处理器分为哪几类?4、ARM英文原意是什么它是一个怎样的公司其处理器有何特点5、什么事实时系统实时系统有何特点如何划分6、实时操作系统常用的任务调度算法有哪几种?第2章嵌入式系统开发过程一、教学目的:介绍嵌入式软件的开发过程和调试手段,使学生了解嵌入式软件与普通计算机软件在开发和调试上的区别。

湖南工业大学电子信息工程arm嵌入式考试重点

湖南工业大学电子信息工程arm嵌入式考试重点

1.嵌入式系统的定义:嵌入式系统是指以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁减,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

2.三个基本要素:嵌入性、专用性与计算机系统。

3.Embedded System4. 嵌入式系统发展的4 个阶段1)以单片机为核心的低级嵌入式系统2)以嵌入式微处理器为基础的初级嵌入式系统3)以嵌入式操作系统为标志的中级嵌入式系统4)以Internet 为标志的高级嵌入式系统5. 基于32位/64位微处理器的嵌入式系统的优势:①芯片内外资源丰富,硬件系统简单;②可运行各种操作系统,降低了复杂系统应用程序开发的难度;可运行多种操作系统,应用程序开发难度降低,系统人机界面友好;③系统数据处理能力强,控制精度高;④有成熟的开发工具,丰富的开发资源和资料;⑤ 32位/64位的嵌入式系统的开发人群不断增多,有助于降低企业项目开发成本、保持开发的连续性。

6.嵌入式系统的硬件:由电源模块、嵌入式处理器、存储器模块、可编程逻辑器件、嵌入式系统周边元器件、各种I\O接口、总线以及外部设备和插件等组成。

7.嵌入式系统的软件:中间层程序、嵌入式操作系统、应用软件层。

8.嵌入式处理器的种类:嵌入式微处理器(Embedded Microcomputer Unit,EMPU):例如arm、PowerPC 等嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit,EMCU):例如单片机嵌入式数字信号处理器(Embedded Digital Signal Processor,EDSP):专用于数字信号处理的微处理器嵌入式片上系统(System On Chip,SOC):将一个完整的产品的各功能集成在一个芯片上或芯片组上嵌入式可编程片上系统(System On a Programmable Chip,SOPC):基于FPGA 的可重构SOC9.嵌入式操作系统特点:编码体积小、面向应用、实时性强、可移植性好、可靠性高以及专用性强10.常用嵌入式操作系统:Linux、μC/OS-II、Windows CE、VxWorks、苹果iOS、Android。

嵌入式重点课程申报书

嵌入式重点课程申报书

嵌入式重点课程申报书以下是一份嵌入式重点课程申报书的模板,你可以根据实际情况进行修改和完善:嵌入式重点课程申报书一、课程基本情况课程名称:嵌入式系统设计与开发课程类别:专业课授课对象:[具体专业]学分:[学分]学时:[总学时]二、课程负责人及团队成员情况1. 课程负责人姓名:[负责人姓名]职称:[职称]研究方向:[研究方向]联系方式:[联系方式]2. 团队成员姓名:[团队成员姓名]职称:[职称]研究方向:[研究方向]三、课程建设基础1. 课程发展历史简述该课程在本专业的开设时间、授课对象、课程内容等方面的发展历程。

2. 现有教学条件包括教材使用、实验室设备、实践教学环境等方面的情况。

四、课程建设目标1. 教学目标明确该课程在学生专业素养、实践能力等方面的培养目标。

2. 育人目标阐述该课程在思想政治教育、创新创业教育等方面的育人目标。

五、课程建设方案1. 教学内容与方法改革描述教学内容的选取、组织和呈现方式,以及教学方法的改革与创新。

2. 教学资源建设包括教材建设、课件制作、题库建设等方面的计划。

3. 实践教学环节设计阐述实践教学的内容、形式和考核方式,以及与理论教学的衔接。

4. 课程考核方式改革说明课程考核的方式、内容和标准,以及如何体现对学生学习过程和能力的评价。

六、预期成果1. 教学效果预期通过课程建设,学生在专业知识、实践能力等方面将达到的水平。

2. 教学资源预计形成的教材、课件、案例库等教学资源。

3. 教学团队建设通过课程建设,提升教学团队的教学能力和研究水平。

七、申报理由阐述该课程为什么要申报嵌入式重点课程,包括课程的特色、优势以及对学生培养的重要性等。

八、其他说明如有其他需要说明的问题,请在此处填写。

杭州电子科技大学2021年电子信息工程专业嵌入式系统设计重点

杭州电子科技大学2021年电子信息工程专业嵌入式系统设计重点

一、嵌入式系统的概念概念:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,对功能性、可靠性、成本、体积、功耗有特殊要求的专用计算机系统嵌入式系统的特点1、嵌入性2、专用性3、计算机系统4、硬件高性能配置5、软件固态化存储6、软件代码高质量、高可靠性7、实时性8、集成性嵌入式系统的硬件组成:处理器、存储器、外围电路、I/O模块等嵌入式系统软件结构一般包括4个层面,板级支持包,嵌入式操作系统,中间件,应用软件。

嵌入式存储器:分为外存和内存,内存又分为易失性存储器(SDRAM、DRAM)和非易失性存储器(EPROM、EEPROM、ROM、FLASH)嵌入式系统的分类:按位宽:4位、8位、16位和32位;按控制技术的复杂度:无操作系统控制的、小型操作系统控制的、大型操作系统控制的嵌入式系统;按实时性:硬实时系统和软实时系统;按应用分类:军用、工业用、民用。

二、嵌入式系统设计方法嵌入式系统设计的一般流程:系统需求分析→体系结构设计→硬件设计、软件设计、执行机构设计→系统集成与调试→系统测试→系统维护。

传统嵌入式系统设计方法:将硬件和软件分为两个独立的部分,由硬件设计人员和软件设计人员按照拟定的设计流程分别完成。

软硬件协同设计方法:用统一的表示形式描述软硬件,并且软硬件的划分可以选择多种方案。

系统测试方法:分为黑盒测试和白盒测试,进一步分为动态测试和静态测试。

嵌入式系统的测试工具:内存分析工具、性能分析工具、GUI测试工具、覆盖测试工具。

测试策略:单元测试、集成测试、系统测试和确认测试。

课后作业:3、嵌入式系统的需求分析包括几个阶段?各个阶段的主要任务是什么?需求分析包括两个阶段:需求描述阶段和规格说明阶段。

需求描述阶段的主要任务是解决用户想做什么的问题,即开发什么产品、功能是什么、有什么要求等;规格说明阶段的主要任务是精确反应用户的需求和作为设计时必须明确要遵守的要求。

三、嵌入式处理器1、嵌入式处理器类型:嵌入式微处理器MPU,嵌入式微控制器MCU,嵌入式数字信号处理器DSP,SOC嵌入式处理器。

嵌入式期末复习提纲

嵌入式期末复习提纲

嵌入式期末复习提纲•平时作业和练习•考试范围:1-5章•其他说明:•课后习题是重点。

每章重点:第一章:1.什么是嵌入式系统?试简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。

嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。

以应用为中心,一计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。

2.嵌入式系统具有哪些特点?3.嵌入式系统由哪些部分组成?简单说明各部分的功能和作用。

4.嵌入式系统是怎样分类的?5.嵌入式系统的定义。

嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。

以应用为中心,一计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。

6.什么是交叉编译,试说明交叉编译的实现过程。

7.嵌入式系统有哪些应用领域。

第二章:1.嵌入式处理器有哪几类?简述各类嵌入式处理器的主要特点和应用领域。

(P6)嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP、嵌入式片上系统。

(1)嵌入式微处理器集成处理器内核,存储管理器高速缓存芯片,存在体积小、重量轻、成本低和可靠性高等特点,其又称为单板机。

(2)嵌入式微控制器是集成了微处理器、存储器和片内外设芯片称为微控制器,片上外设资源丰富适合于控制单片化、体积小、功耗低、成本低等特点。

(3)嵌入式DSP专门用于信号处理的嵌入式芯片,适合执行DSP算法,能够对离散信号进行集化处理,提高速度。

(4)嵌入式片上系统SOC软硬件的无缝结合,直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块,在单个芯片上实整个系统的功能2.简单说明ARM7TDMI的含义。

(P7)ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器,属低端ARM处理器核。

TDMI的基本含义为:T:支持16为压缩指令集Thumb;D:支持片上Debug;M:内嵌硬件乘法器(Multiplier)I:嵌入式ICE,支持片上断点和调试点;3.选择ARM处理器时需要考虑哪些问题?(P34-P35)4.ARM处理器总共有多少个通用寄存器?这些通用寄存器的组成结构是什么样的?这些寄存器按其在用户编程中的功能是如何划分的?特殊寄存器有哪些?他们的作用分别是什么?(P39-P40)ARM微处理器共有37个32位的寄存器,其中31个为通用寄存器,6个为状态寄存器。

福大嵌入式课程考试部分重点

1、嵌入式系统的组成硬件:嵌入式处理器各种类型存储器模拟电路及电源接口控制器及接插件软件:实时操作系统(RTOS)板级支持包(BSP)设备驱动(Device Driver)协议栈(Protocol stack)应用程序(Application)2、操作系统的概念、分类(1)多道批处理系统:在内存同时保存多个作业,CPU以交替的方式处理各个作业。

CPU 保持忙碌状态,提高了CPU的利用率。

CPU运行某个程序的同时,I/O设备可以处理其它程序的输入输出任务,提高了I/O设备的利用率。

多道批处理:无交互能力;作业排队,依次处理,周期较长,无法确定执行时间;(2)分时操作系统:系统内同时可以有多个程序运行,把CPU的时间分按顺序分成若干片,每个时间片内执行不同的程序,如UNIX,Windows;(有交互能力)采用“时间片轮转”方式分配CPU,所有用户轮流独立使用一个时间片(一般取100毫秒或更小)时间的CPU。

用户与计算机以交互方式工作并在可以接受的时间内将得到响应。

(3)实时操作系统:能够在指定或者确定的时间内完成系统功能以及对外部或内部事件在同步或异步时间内做出响应的系统与其它系统的本质区别在于必须“实时”响应请求,并在确定的时间内完成处理。

系统内有多个程序运行,每个程序有不同的优先级,只有最高优先级的任务才能占有CPU 的控制权。

有强实时系统、一般实时系统、弱实时系统、硬实时、软实时3、任务进程(process)是程序的执行。

可以把一个进程看成是一个独立的程序,在内存中有其完备的数据空间和代码空间。

一个进程所拥有的数据和变量只属于它自己。

进程之间的地址是独立的,不存在重叠部分;如果不通过进程间通信机制(IPC),进程间无法交互信息。

线程(tread)则是某一进程中一路单独运行的程序,是CPU可感知的最小的执行单位。

(线程存在于进程之中)。

一个进程由一个或多个线程构成,各线程共享进程的内存空间,但各有其自己的堆栈和硬件积存器。

嵌入式系统原理重点

嵌入式系统原理重点一、概念题 1.普适计算是一种人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理的计算;是强调和环境融为一体的计算;在普适计算模式下,计算机本身则从人们的视线中消失。

2.云端计算是指为能够通过连接云服务器扩展终端自身运算能力、存储能力或功能的软件或软硬件专用计算系统。

(通过云端计算,可以更好的连接终端用户和云服务,应对多变的应用场景和网络环境,提供持续有效的服务,改善用户体验。

)3.嵌入式系统嵌入式系统的定义有两种方式:外包法:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

内涵法:嵌入式系统是以提高对象体系智能性、控制力和人机交互能力为目的,通过相互作用和内在指标评价的,嵌入到对象体系中的专用计算机系统。

4.嵌入式操作系统从用途上说,嵌入式操作系统是针对行业或一类应用定制的,具备封装、裁剪、融合特征的专用操作系统,应用在具有嵌入式系统的设备上。

从结构上讲,嵌入式操作系统是介于下层硬件、引导层和上层系统软件、应用软件之间的系统软件,管理硬件资源,并同时为上层应用提供可靠、高效的接口。

5.嵌入式微处理器嵌入式微处理器是指具备强的中断、IO、内存和能耗管理能力,具有定制多类体系架构的特征,适当计算处理性能的微处理器。

6.嵌入式产品嵌入式产品包含了嵌入式系统,但不是嵌入式系统,而是具体的设备或者运行着的操作系统。

比如:手机、PDA、智能家电等。

(如果把嵌入式产品比作混凝土,那嵌入式系统是里面的钢筋。

)7.数学模型与控制数学模型数学模型是指人们为一定的目的,在一定的假设条件下,利用字母、数字、图表、图像、框图、结构图、数理逻辑等来描述系统特征及其内部联系与外界联系的模型。

控制数学模型:包括指令机构、控制器、外部对象、执行装置和传感检测等部分。

指令机构发出的指令信号与检测装置检测的被控量之差,经过控制器的处理、校正来满足一定的控制品质。

嵌入式实时操作系统复习纲要

嵌⼊式实时操作系统复习纲要嵌⼊式实时操作系统复习纲要第⼀章●嵌⼊式系统:嵌⼊到对象体系中,为实现对象体系智能化控制的计算机系统,叫做嵌⼊式计算机系统,简称嵌⼊式系统。

●嵌⼊式操作系统:嵌⼊到特定设备的专⽤的可裁剪的计算机系统●嵌⼊式操作系统分为实时操作系统和分时操作系统。

●嵌⼊式系统的三个要素:嵌⼊性、专⽤性和计算机系统●嵌⼊式系统的特点:专⽤性强、可裁剪性好、实时性与可靠性好、功耗低●内核类型:可剥夺型和不可剥夺型●⼏种常见的嵌⼊式操作系统:VxWorks、pSOS、Windows CE、QNX OS;⼿持设备的有:Plam、WinCE、EPOC;互联⽹⽅⾯的有:uCLinux、uC/OS-II.(记住其中五种)第⼆章●任务:任务是⼀种程序实体,实质上时⼀个线程。

●uC/OS-II的任务组成:任务程序代码(任务的执⾏部分)、任务推栈(保存任务⼯作环境)、任务控制块(保存任务属性)●uC/OS-II的任务有两种:⽤户任务和系统任务;其中系统任务有分为:空闲任务和统计任务,空闲任务是⽤户应⽤程序必须使⽤的,统计任务是应⽤程序可以根据实际需要来选择使⽤的。

●任务的5种状态:睡眠状态、就绪状态、运⾏状态、等待状态、中断服务状态。

要重点看⼀下P17页的图2-2。

在这些状态中睡眠状态只能直接进⼊就绪状态,就绪状态和中断服务状态可以直接进⼊运⾏状态,就绪状态可以直接进⼊睡眠状态和运⾏状态,中断服务状态只能直接进⼊运⾏状态,等待状态可以直接进⼊除了中断服务状态外的其他三种状态。

运⾏状态可以进⼊其他四种状态。

等待状态有:延时等待、请求等待和任务挂起等。

●临界段:为了有效地对中断进⾏控制,在任务的代码⾥可使⽤uC/OS-II定义的宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()来控制任务何时响应中断,何时屏蔽中断。

在运⾏这两个宏之间的代码时是不会响应中断的,这种受保护的代码段叫做临界段。

嵌入式系统设计师考试重点记忆

嵌入式系统设计师考试重点记忆
嵌入式系统设计师考试的重点记忆包括以下内容:
1. 嵌入式系统的基本原理和概念:重点记忆嵌入式系统的基本
概念、嵌入式系统的组成、嵌入式系统的性能指标等。

2. 实时操作系统:重点记忆实时操作系统的基本概念、实时调度算法、实时内存管理、中断处理等内容。

3. 嵌入式微控制器:重点记忆嵌入式微控制器的基本原理、寄存器、指令集、存储器等。

4. 嵌入式系统设计与开发:重点记忆嵌入式系统设计的基本流程、嵌入式系统软件开发的基本方法、C语言编程、汇编语言编程等内容。

5. 嵌入式系统的信号处理:重点记忆信号处理的基本理论、时域和频域信号处理方法、滤波器、采样与量化等内容。

6. 嵌入式系统的通信协议:重点记忆嵌入式系统的通信协议、串口通信原理、协议分类、通信控制等内容。

7. 嵌入式系统的硬件设计:重点记忆嵌入式系统的硬件设计方法、存储器层次结构、处理器选择、外设接口等内容。

8. 嵌入式系统的调试与测试:重点记忆嵌入式系统的调试方法、故障排除、性能测试等内容。

以上是嵌入式系统设计师考试的重点记忆内容,需要考生仔细备考。

同时,还需要熟悉相关的考试标准和题型,掌握应试技巧和方法。

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一、目前常用的嵌入式处理器分为如下几种:(1)嵌入式微控制器(MCU),即单片机。

(2)嵌入式微处理器(EMPU):一般基于通用微处理器,从8位、16位直到64位,目前以32位为主。

(3)嵌入式DSP处理器(EDSP):专门用于高速实时信号处理,分为通用DSP和专用DSP两种。

(4)嵌入式偏上系统(SOC):SOC就是将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器集成在单一芯片上,进一步降低了功耗,减少了开发成本。

二、几款常用的嵌入式微处理器:(1)ARM:ARM既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字(2)MIPS:1999年,MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准,为未来MIPS的开发奠定了基础。

(3)PowerPC:PowerPC处理器品种很多,既有通用的处理器,又有嵌入式控制器和内核,应用范围非常广泛,从高端的工作站、服务站到桌面计算机系统,从消费类电子产品到大型通信设备,无所不包。

(4)x86:它对以前的处理器保持了很好的兼容性,不过这也限制了CPU性能的提高。

(5)Motorla 68000:是出现的比较早的一款嵌入式处理器,68000采用的是CISC结构,与现在的PC指令集保持二进制兼容。

三、目前最重要的RTOS主要包括:(1)传统的经典RTOS:最主要的便是VxWorks操作系统,以及其Tornado开发平台。

(2)嵌入式Linux操作系统:Linux操作系统自诞生以来便以其免费、开源、支持软件多等特点被业界广泛研究与应用。

(3)Windows CE嵌入式操作系统:它是微软公司开发的一款嵌入式操作系统,它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统。

(4)μC/OS-II实时操作系统:μC/OS-II是一个微型的实时操作系统,包括了操作系统最基本的一些特性。

四、可以把嵌入式应用软件分为支撑软件和应用程序两大类:(1)嵌入式支撑软件:支撑软件是用与帮助和支持软件开发的软件,通常包括数据库和开发工具。

(2)应用程序:嵌入式系统已经深入应用于各行各业,广泛配置到几乎所有的电子类产品中,因此其应用程序也多种多样,千差万别。

五、嵌入式系统的应用:(1)国防军事领域(2)工业控制(3)交通管理(4)信息家电(5)办公自动化(6)POS网络及电子商务(7)医疗保健设备(8)环境工程与自然(9)机器人六、嵌入式系统的特点:(1)专用于特定任务(2)多类型处理器和处理器支持系统支持(3)极其关注成本(4)是实时系统(5)可裁剪性好(6)可靠性高(7)大多有功耗约束。

七、设计一个3G手机:3G手机技术发展与设计架构(1)3G行动通讯技术谁执牛耳?3G晶片技术与市场Overview当2G繁华日渐消退、3G曙光显现之际,3G通讯竞争则是充满变数;展望未来,3G技术谁将主宰沉浮?摊开各大市调研究机构对于行动通讯报告,从中不难发现对3G手机发展大都抱持乐观想法。

例如,行动电话半导体市场在2009年时规模将上看400亿美元,3G手机用晶片数量也远高于目前2G手机…等趋势。

虽然还没有一个单位或专家能精确地预测出3G行动电话大展鸿图时刻,但…众多通讯业者早已虎视眈眈,专心研发自家产品,期望能在下一个手机新通讯时代中佔有一席之地。

■3G手机晶片厂商摩拳擦掌有备而来随着UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)手机(涵盖日本以亚洲所称的「W-CDMA」以及欧规TD-CDMA的「UMTS TDD」),已在2005年逐渐发展出其概略雏形,并在2006年其趋势已大势底定。

因此,可以见到各级3G晶片大厂开始针对3G市场做了各式佈局,以便在市场成熟之际来个躬逢其盛。

比方说,在3G晶片最受瞩目的德州仪器(TI)及高通(Qualcomm)龙头宝座竞争值得期待之外,另有易利信手机技术平台事业部(EMP)、飞思卡尔(Freescale)、英飞凌(Infineon)及Agere等业者也都来头不小,大举进驻3G晶片市场。

甚至在全球个人电脑销售逐渐趋缓下,IT巨人英特尔(Intel)也挟着雄厚研发实力及人脉,试图进攻3G手机用处理器市场。

■收购重组、策略投资全面攻略3G巨大商机事实上,以英飞凌、飞思卡尔…等厂商在3G晶片市场积极与耀眼表现,除了能够挥别过去2G/2.5G通讯时代独大厂商垄断阴影,更能为自家厂商发展出另一番格局。

不过…要能进入3G晶片市场不是一件简单的事情,这些厂商要能快速发展出既成熟又创新解决方案之际,还得要面对德州仪器及高通两大主力在市场上的挑战。

3G手机现在已经可以被归类为一项应用平台,无论是客户还是电信运营商都可以做多种配置的选择,例如:影像传输、MP3播放、通话等功能都能藉由这个平台来加以实现。

在如此激烈地竞争之下,当国际级厂商发展到某种程度时,难免总会出现创新匮乏;因此,便有了合併/收购趋势,再向下细分领域具有创新技术的小中型厂商,将可扩大厂商的创新研发能力的最佳途径,也是3G厂商藉以增加知识产权优势一种方式。

至于这些被合併/收购的中小型厂商来说,当在市场上发展到一定规模后,欲再进一步提升,将可能面临到技术门槛、资金缺口及市场行销等多方面限制,若能以合併/收购方式,或许能寻觅到一个可靠的大公司,这也不失为是一项明智抉择。

在产业发展过程中,收购途径或许是厂商发展的一项自然法则;不过话说回来,单以收购方式来加快进入市场速度,相对而言其成本也相当可观。

因此,除了收购方式之外,另外再建构合资企业,除了可以共同研拟市场投资战略,还能建立战略联盟,也是一项具时效性的方法。

当3G手机跨足商机巨大通讯市场之际,晶片厂商自然而然地透过收购重组、策略投资及战略合作…等动作,藉此擘划出3G市场的另一项技术法则,将使通讯半导体领域竞争日趋白热化。

■从应用面角度来看3G行动通讯技术发展至今,3G行动电话晶片厂商所开发的解决方案,大致上以两个方向为主。

其一,因应成本考量,则是以基本功能、低成本发展,怎样设计方式能够降低成本就以该设计方式为主体,不再另行设计过于复杂功能,以中、低阶应用需求消费族群为主。

其二,在可接受成本范围之内,不断地增加更多应用项目,资料传输速度更快,终端服务更趋完备,主要面对的是中、高阶应用消费族群。

一般来说,3G行动通讯将会以上述两种方式持续进展,我并不觉得一定谁会取代谁。

这就像电脑产业中的Celeron低成本解决方案及Pentium高性能晶片相类似,分别佔有其广泛应用市场。

▲针对价格敏感3G市场解决方案,未来不会只是提供语音业务为主要市场,即使保留基本功能也超越2G所能达到的性能,使终端消费者尽享3G通讯功能。

(刘家任摄影)从应用面的角度来思考,3G通讯应用主要服务是集中在数据传输方面,提供符合使用者能够接受的高速网路服务;不过,还是有其差异性。

比方说应用在互动式影像电话、数位广播电视等多媒体整合,就可以被归类到高阶应用,是新一代行动通讯技术;若只是要求能够拥有较佳通话等基本功能要求,则属于低阶应用,主要和2G/2.5G行动通讯相互竞争。

虽然3G手机所耗费成本高,不过3G频谱利用率较高,因此通话费用将比2G来得低上许多。

不过,倘若3G技术只是用在低阶行动通讯,这便显得有点大材小用,无法体现出3G 通讯的价值所在;虽然3G手机晶片所使用晶圆面积比2G晶片大,不过由于半导体工艺持续精进,加上晶片产生良率提升之后,手机制造成本就会下降到与目前所使用的2G/2.5G 手机价格相去不远。

另外,若3G手机只用于高阶市场中,如此一来3G技术应用将有所侷限。

因此,必须为各类型等级的应用市场提供种类齐全手机(超低成本ULC手机除外),其隐性的好处在于3G 晶片制造业者所面对难题,便是如何针对不同功能及价格设计出等级差异的晶片组,晶片所能提供的功能将影响晶片尺寸,而晶片尺寸又与价格息息相关。

全球3G市场以那个应用层级作为市场主力,首先要先行了解市场容量及使用者对3G行动通讯的接受程度。

目前,3G手机还是比2G手机贵上许多,价格高低将直接左右市场普及程度,当价格能够在量产中达到可以接受的程度,3G大众市场就会出现,预计会在2008年或者2009年之后,3G手机普及率将佔到全球手机销量的50%,2G及3G手机两者价格差异将会有所拉近,3G将成为运营商认可的技术。

因此,在短期内还不会出现低成本需求,一旦这需求逐渐扩大,也就表示3G晶片集成度及对系统要求也必须有所提升。

■单晶片技术手机晶片不变的发展模式可以肯定的是3G行动通讯时代到来将唿应「多媒体行动电话应用」时机,举凡多媒体、游戏、影像传输、数位电视…等应用,都将成为3G手机标准配备,届时具备完善配套措施3G手机晶片设计端,则必须朝向强大多媒体整合功能。

因此,目前主流晶片厂商分别在一定程度上加强了产品的多媒体功能,陆续有相关集成化产品推出。

▲为减少3G结合2.5G射频端技术成本,相较于成熟的2.5G射频元件可将改採用CMOS制程;而另一方面的3G射频元件则考量效能问题,则维持GaAs与CMOS制程方式并存。

(资料来源:工研院IEK-ITIS计画)另一方面,在单晶片技术持续成熟,加上晶片组也在厂商策略运作之下,手机晶片便走向单晶片方向来发展,就如同德州仪器所发展的GSM/GPRS单晶片行动电话设计方式,便能嗅出行动电话的单晶片技术已导入商业化应用,甚至在未来极有可能成为下一代行动电话晶片技术中的一股趋势。

综观厂商所发展的单晶片技术,不但同时整合基频处理器、DSP、射频、电源管理、记忆体等元件,更藉由CMOS制程工艺应用,达到体积尺寸、低耗电量与成本控制等优点。

除此之外,厂商也将此定位在新兴市场中的超低价手机技术,如:中国、印度等地区,在目前阶段看来,已逐渐获得手机相关系统市场厂商注意。

将可预料行动电话单晶片技术,在未来3G行动通讯市场中有其影响力,并对其它想要或已经投入3G 晶片设计厂商造成不小压力。

以过去2G/2.5G晶片发展技术作为经验来观察,在中、低阶市场架构中,其晶片组设计以基频及射频方向作为整合,并以媒体处理器来分野出产品差异化特质。

另外,在架构属性较为复杂,主要是以效能为高阶应用市场,则是往容易整合的数位逻辑电路来设计,以单晶片技术将基频处理器及应用处理器整合为一个单晶片,採用这项设计方式主要是为了提升晶片附加价值,方便以进行差异化设计,如:多功能、高效能、低耗电性或减少尺寸…等。

至于3G晶片组设计演进模式,目前重点是以成本作为导向中、低阶应用市场,仍将藉由基频处理器、射频与相关基本电路的整合来创造成本优势,虽然目前发展尚有技术门槛,但基于技术持续发展,加上工艺制程对于晶片功能与集成度的影响、演算法及电路设计技术都是发展过程相当重要的部份。

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