摘要：  使用闪存的企业与日俱增，并行编程工具大行其道。此外，原本是云计算要求的虚拟化，也正不断向小型嵌入式平台演进。云通信越来越多，它将在今年更容易被实现。前景广阔的新兴技术如此之多，下面我们将对此一一进行详述。

关键字：  嵌入式，  闪存，  云计算，  虚拟化，  软件工具，  多核编程，  安全应用，  精选编程语言

2011年，谷歌Android和苹果iOS的“战役”，毫无疑问仍然在智能手机和平板电脑领域中继续。但更多的较量，将在嵌入式领域出现。

使用闪存的企业与日俱增，并行编程工具大行其道。此外，原本是云计算要求的虚拟化，也正不断向小型嵌入式平台演进。云通信越来越多，它将在今年更容易被实现。前景广阔的新兴技术如此之多，下面我们将对此一一进行详述。

虚拟化

在云计算环境中，处处都有虚拟机。今年，致力于将嵌入式网络设备用于企业服务器的开发人员，在提供如Eurotech公司云设备等完整解决方案方面，可能会有更多的选择(例如在Java 环境下运行的嵌入式云终端)。借助云，开发人员可按照所支持的远程设备要求，测试并部署服务器端资源，但是这要求开发人员熟悉这种技术。

考虑到向多核和集群的发展，服务器虚拟化被视为是理所当然的。由于并非只有通信应用需要高可靠性，因此许多广泛用于高可用性系统(如MontaVista公司的Carrier Grade Edition 6.0)的工具，将会在通信应用之外的领域找到用武之地。像裸金属虚拟化这样的新功能可使更广泛的平台从中受益。

虚拟化甚至将在单芯片、模块或单板环境中更普及，在这种环境中，两到三个虚拟机将为融合新代码的旧应用提供应用隔离或支持。此时，虚拟化技术将应用在64位平台上，但是今年32位平台将更多地采用虚拟化技术。

实现更高智能的软件工具

功率调试有可能在今年年底前成为目标应用。IAR Systems等公司已开始在他们的调试器中引入该功能。IAR公司的Embedded Workbench(图1)，可将功率的使用对应到代码行。

功率确实只是设计的一个方面，它游离于传统代码区之外，因此在未来，开发人员更容易获得逻辑分析仪形式的信息作为调试器功能集的一个标准部分。

你正在使用静态和动态源代码分析工具吗？今年可能是抢占先机的一个好时机。只有借助这些改进的开发工具，才能实现交付更快和错误更少的目标。

开发人员是一如既往地聪明。但是随着应用复杂性与日俱增以及安全性等其他标准的引入，在设计和开发过程中防止错误或找出错误显得愈发关键。

苹果的iOS、谷歌的Android以及英特尔和诺基亚的MeeGo，将继续在智能手机、平板电脑等各式平台混战，这将为大范围的开发人员提供各种目标平台。嵌入式开发人员更感兴趣的，是借助这些平台扩展使用iPad和Droid等设备作为控制面板的其他应用硬件和软件。

开发人员将很难对大量iPad备选方案或iPad本身的价格和选择方案进行匹配。期待有更多的产品整合到支持智能手机的Web服务器和支持应用中。

去年推出了相当多带高级软件仿真支持的多核设计，这使开发人员能够在交付芯片之前展开工作。这一趋势在今年甚至将更加普遍，这是因为开发人员特别喜欢曝光系统内部，而这在真实的硬件中是不可能实现的。

多核编程

处理多核平台的技术就像这些平台本身一样多种多样。单芯片、对称多处理(SMP)多核最容易用现有工具处理，这些工具一般可以分区(特别是与虚拟化结合使用时)。在这些情况下，内核数目多是一种优势。

多核处理器集群将核的个数扩展到上千个的级别。OpenMP、MPI和OpenCL纷纷开始投入使用。这些工具已从学术界走向商业领域，而且这种趋势将在今年加速发展。并行编程平台目前瞄准Linux和Windows，而英特尔的Intel Parallel Studio XE和Cluster Studio，只是一些开发人员将来能够使用的新工具。

学生们经常攀比超级电脑并不足为奇，而它们的价格确实比过去更为实惠，特别是当图形处理单元(GPU)被集成后。

近期最大的不同，是能够充分发挥GPU中上百个内核优势的商业应用数量。在许多系统中，多个GPU与一个CPU匹配。机架式GPU系统已作为NVidia、Supermicro、Appro和AMBX Servers等供应商的标准配置提供。

开发人员将需要采用用于SeaMicro公司的SM10000等平台的并行编程工具。SM10000整合了512个1.6GHz Z530 Atom处理器和1 Tbyte DRAM。

Tilera公司的Tile-GX100(图2)在单个芯片中整合了100个超长指令字(VLIW)、64位内核。mPIPE线速数据包处理系统充当多达32 Gb以太网端口的前端。开发人员可对SMP区域进行分区，甚至通过零开销Linux支持运行单个内核。

一些开发人员正使用NI的LabVIEW等图形编程环境和MathWorks的MATLAB等面向矩阵的工具，作为并行处理的备选方案。除多核平台外，这两种工具还支持GPU。

安全应用

考虑到多数嵌入式开发环境中的安全实践有限，假冒行为有可能驱使开发人员进行不仅仅是安全性的考量。如今，固件、加密通信链路和认证机制很容易获得，但是协调使用往往比底层应用更复杂。这里的挑战在于获得长期的回报。

另一方面，防假冒措施往往更独立，并且更容易获得可确认的回报。硬件措施正越来越普遍，尽管在这一点上硬件措施的成本似乎很高。

随着针对军事环境的安全隔离内核和管理程序的工作进入商业产品中，用虚拟化和分区操作系统隔离应用将在嵌入式领域中越来越普遍。商业市场并非必需ARINC 5653支持和DO-178B认证，但是需要这些架构所提供的功能和可靠性。

精选编程语言

C和C++将一直是较大范围内嵌入式编程语言的默认选择，但是Python、Microsoft的C#甚至Java等其他编程语言的使用有望出现增长。NI的LabVIEW等图形编程系统和MathWorks 的MATLAB和Simulink等开发工具，有可能会吸引更多拥趸。

由于嵌入式平台的内存量和性能级别正在提升，因此C语言的替代语言更有可能非常简单。设计人员通常可以借助其他编程工具利用多核和大集群的高效优势。

徘徊不前的机器人

新平台的试验正在机器人技术领域进行。许多机器人研究和支持软件仍然专有，但是更多开源平台和工具正使得开发人员能够更轻松地了解机器人。

成功的商业机器人并非仅限于智能吸尘器。无人机(UAV)和其他无人驾驶飞行器正在大量交付。尽管技术的改进很有可能打造更安全的飞行器，但是在工业领域中使用无人机的挑战，更多地表现在联邦航空局(FAA)规则的限制上，而不是技术上。

更快的电路板，更快的系统

2010年，OpenVPX架构对军事和航空电子设计产生了巨大的影响，从目前来看，这种影响在2011年将更加深远。该架构可提高VPX外形规格在新设计中的使用率。

微型军用标准属于VITA-73、VITA-74和VITA-75等VITA之列。VITA-73(图3)基于PCI Systems的2.5英寸硬盘驱动器外形规格。VITA-74基于nano-ETXexpress外形规格，而VITA-75则是较小的VPX外形规格。

这些小尺寸板标准采用高速串行接口。开发人员甚至能以更小的外形尺寸在这些系统中整合相当高的计算能力。更小的系统往往能与传感器和控制元件靠得更近，并且能够在微型UAV等小型平台上运行。

期待PC/104 Consortium的PCI/104-Express和PCIe/104，以及微型化技术推广联盟(SFF-SIG)的SUMIT板获得更多进展。Ampro Adlink公司的ReadyBoard 850(图4)，将EPIC标准与SUMIT PCI Express堆栈整合在一起。

许多可堆叠应用对PCI Express的需求并不大，因为甚至是旧式的ISA总线也已经足够了。同时，大量PC/104板已使得设计变得简单。但是随着需要处理视频的应用要求更高的性能，这种局面正在发生变化。在这种情况下，PCI Express发挥了重要作用。

在IBase Technology的ET830 Nano ETX COM Express模块(图5)中，我们可以看到对PCI Express板和模块的需求，该模块在55×84mm2的标准外形规格中，整合了一个1.6GHz Z530 Atom系统。Nano ETX COM Express外形规格仅为较大的COM Express模块的39%。较大型的模块仍然会流行，但是将提供更高的性能支持，而这些小型模块则满足低端需求。

存储状态

闪存仍主导微控制器的片上存储领域。此外，闪存正成为MP3播放器和相机等移动设备之外的领域中采用驱动器或外部闪存的嵌入式系统的标准。

SanDisk公司的iSSD(图6)是一款片上SATA II闪存驱动器。球栅阵列(BGA)封装可达到64GB容量。它是在母板上焊接闪存的代表性趋势。Viking Modular Solutions公司的SATADIMM也有一个SATA II接口，但是插入DDR3 240引脚双列直插内存模块(DIMM)插座来汲取功率。它通过SATA线缆与控制器相连。

LSI公司的WarpDrive SLP-300和Fusion-IO公司的ioDrive Duo(图7)，被设计成插入PCI Express插槽以直接访问闪存，从而使其比传统固态驱动器(SSD)更高效。今年可能是MRAM和相变存储器(PCM)等其他技术开始逐渐普及到这些设备和SSD的时机。

触摸显示屏和视频

虽然消费者对3D不够热情，但3D显示仍是高清电视(HDTV)的口号。越来越多的3D蓝光电影和在线3D内容很有可能在今年改变一些“观点”，这意味着该技术将被用于其他用途。这些成本相对低廉的大型3D演示系统可能用于医疗成像和工业成像等应用中。

与3D相比，今年触摸屏和多点触摸支持对嵌入式设计人员而言将变得更重要。成功的关键是软件支持，特别是对大尺寸显示屏的软件支持。多点触摸可能需要进行一些应用重新设计，从而充分发挥附加输入的优势，而且对手势的支持同样充满挑战。

期待摄像头更加普及。摄像头将在不久的将来成为所有汽车的标准配置，它是今年交付的多数汽车的可选配置。在许多情况下，一辆汽车的摄像头数量可能会达到两位数。请忽略机器人上用来翻转摄像头的伺服系统。低成本摄像头使多摄像头系统的价格变得更实惠。

向高清摄像机发展还将对网络带宽、处理要求和压缩算法产生影响。其他嵌入式应用将能发挥数码相机、网络摄像头、摄像机以及汽车应用的影响。

今年，嵌入式和系统设计人员将有相当多的新选择方案可供考虑，范围涵盖并行编程工具、闪存和3D显示。新产品的大量涌现非常值得关注。