电子技术发展史

1 电子技术常用技术介绍及应用、

随着时代的发展与科技的进步。电子技术也越来越多的应用于各行各业。以下就是常用的几种电子技术：

1.嵌入式技术

嵌入式技术侧重报道嵌入式系统软硬件开发相关的技术、产品及应用成果。嵌入式技术执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统。嵌入式系统不能使用通用型计算机，而且运行的是固化的软件，用术语表示就是固件（firmware），终端用户很难或者不可能改变固件。尽管绝大多数嵌入式系统是用户针对特定任务而定制的，但它们一般都是由下面几个模块组成的： 一台计算机或者微控制器，字长可能是可怜的4位或者8位、16位、32位甚至是64位。 用以保存固件的ROM（非挥发性只读存储器）。 用以存程序数据的RAM（挥发性的随机访问存储器）。 连接微控制器和开关、按钮、传感器、模数转化器、控制器、LED（发光二极管）和显示器的I/O端口。 一个轻量级的嵌入式操作系统，一般是自行编写的。 专门的单片微控制器是大多数嵌入式系统的核心。通过把若干个关键的系统组成部分集成到单个芯片上，系统设计者就可以得到小而便宜、可以操作较少外围电子设备的计算机。 嵌入式系统的一般模型并不足以定义嵌入式系统本身。例如，某些嵌入式系统常常比标准PC机箱小不了多少。这类设备有： 信息查询以及销售点终端。 某些工业控制系统。游戏控制台（例如基于x86和Windows的Xbox）。嵌入式系统模块的一部分现在嵌入式开 2 发 主要是指用C#语言在微软的.NETFreamwork环境中进行开发。编辑本段技术应用。嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视……1.手机领域：以手机为代表的移动设备可谓是近年来发展最为迅猛的嵌入式行业。甚至针对于手机软件开发，还曾经衍生出“泛嵌入式开发”这样的新词汇。一方面，手机得到了大规模普及，另一方面，手机的功能得到了飞速发展，3、4年前的手机功能与价格与现在就不能同日而语。随着国内3G时代的脚步日益临近，可以预料到手机领域的软硬件都必将面临一场更大的变革。功耗、功能、带宽、价格等都是手机硬件领域的热门词汇。从软件技术角度来看，我认为手机的软件操作系统平台会趋于标准化和统一化。手机的应用会愈加丰富，除了最基本的通话功能外，逐渐会包括目前PDA、数码相机、游戏机等功能，更加趋向于成为个人手持终端。2.汽车电子领域：随着汽车产业的飞速发展，汽车电子近年来也有了较快的发展。但是不得不承认，目前国内的嵌入式车载领域的发展与国际相比差距还是比较大的。电子导航系统在汽车电子中占据的比重比较大，目前导航系统在国外 3 已经有了广泛的应用。在国内近年来也已经开始起步，可以预料未来几年内会有比较快速的发展。汽车电子领域的另外一个发展趋势是与汽车本身机械结合，从而可以实现故障诊断定位等功能。消费类电子产品：消费类电子产品的销量早就超过了PC若干倍。并且还在以每年10%左右的速度增长。消费类电子产品主要包括便携音频视频播放器、数码相机、掌上游戏机等。目前，消费类电子产品已形成一定的规模，并且已经相对成熟。对于消费类电子产品，真正体现嵌入式特点的是在系统设计上经常要考虑性价比的折衷，如何设计出让消费者觉得划算的产品是比较重要的。3.军工航天：对于大多数开发者和用户而言，这可能都是比较神秘的一个领域。的确，大多数人一生都没有机会给F117战机编写控制程序。的确，军工和航天领域是不为大众所知的领域，在这个领域里面，无论是硬件还是操作系统、编译器，通常并不是市场上可以见到的通用设备，它们大多数都是专用的。但是并不代表这个领域落后，许多最先进的技术最前沿的成果，往往都会用在这个领域。嵌入式发展前景是嵌入式控制器的应用几乎无处不在:移动电话、家用电器、汽车……无不有它的踪影。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域,对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机,一台通用计算机的外部设备中就包含了5 - 10 个嵌入式微处理器。在制造工业、过程控 4 制、网络、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。嵌入式系统工业是专用计算机工业,其目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用;通用计算机的发展变为功能电脑,普遍进入社会,嵌入式计算机发展的目标是专用电脑,实现“普遍化计算 ”,因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因 ”。正如我国资深嵌入式系统专家—沈绪榜院士的预言, “未来十年将会产生头大小、具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片”,将为我们提供无限的创造空间。总之“嵌入式微控制器或者说单片机好象是一个黑洞,会把当今很多技术和成果吸引进来。中国应当注意发展智力密集型产业”。 嵌入式应用行业举例：1.机器人随着嵌入式系统和机器人技术的普及和发展，机器人本体功能越来越趋于模块化、智能化、微型化。同时，机器人的价格也在大幅度下降，使其在军事、工业、家庭和医疗等领域获得更广泛的应用。例如，国内最近开发了一种“医疗服务机器人”，其核心部件主要由CPLD和多个EMCU组成。它可将大脑脱离机器人本体并置于母环境中，采用无线通信与本体进行交互；而服务机器人本体中的小脑具体实现接收机器人大脑发出的各种命令，控制机器人各个执行和感知机构，进而实现机器人本体各个功能模块之间相互协调配合的功能。2.军事国防领域军事国防历来就是嵌入式系统的重要应用领域。20世纪70年代，嵌入式计算机系统应用在武器控制系统中，后来用于军事指挥控制和通信系统。目前，在各种武器控制装置（火炮、导弹和智能 5 炸弹制导引爆等控制装置）、坦克、舰艇、轰炸机、陆海空各种军用电子装备、雷达、电子对抗装备、军事通信装备、野战指挥作战用各种专用设备等中，都可以看到嵌入式系统的身影。使用嵌入式技术的武器曾为美军在伊拉克战争中发挥重要的作用。3.医疗仪器：嵌入式系统在医疗仪器中的应用普及率极高。在设计过程中，根据需要对嵌入式系统重新编程，可避免前端流片（NRE）成本，减少和ASIC相关的订量，降低芯片多次试制的巨大风险。此外，随着标准的发展或者当需求出现变化时，还可以在现场更新，而且设计人员能够反复使用公共硬件平台，在一个基本设计基础上，建立不同的系统，支持各种功能，从而大大降低生产成本。使产品具有较长的生命周期，可以保护医疗仪器不会太快过时，医疗行业的产品生命周期比较长，因此这一特性非常重要。现代数字医疗仪器设备不但包括诊疗设备，而且还有数据存储服务器和接口软件。嵌入式系统可为医疗仪器设备设计、生产和使用提供先进的技术支持。当今，嵌入式系统的发展已经进入大融合的时代，其特点如下：1.通信、计算机及消费电子产品（3C）融合——趋向没有独立的3C，只有融合的3C，即信息产品（IA）；2.数字模拟融合、微机电融合、电路板硅片融合及硬软件设计融合——趋向Sic：和SiP；3.嵌入式整机的开发工作也从传统的硬件为主变为软件为主；4.激烈的市场竞争和技术进步呼唤着新颖的产品开发平台，特别是SoC开发平台的出现。5.随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式系统将更广泛应用于人类生活的各个方面。 6 6.现代电力行业嵌入式技术在当前电力系统故障检测和在线故障诊断中也是得到了广泛的应用。嵌入系统使用的软件C++在中国大陆的程序员圈子中通常被读做“C加加”，而西方的程序员通常读做“C plus ”，“CPP”。 它是一种使用非常广泛的计算机编程语言。C++是一种静态数据类型检查的，支持多重编程范式的通用程序设计语言。它支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、制作图标等等泛型程序设计等多种程序设计风格。

2.测控技术与仪器仪表：密切联系国内工业现状，介绍具有强大应用潜力的技术，如虚拟仪器、现代控制技术、传感技术、信号采集与处理、智能仪器仪表等。测控技术与仪器是将自动化系统上的信号加以采集、整理、处理、而后进行显示或者发出控制信号的过程。英文名称：Measuring and Control Technology and Instrumentations。采集是在信号采集环节，主要是采集对象发出的各种信号，再将这种信号转换成电信号，以便于后续的处理。对象发出的信号大多数是通过传感器来采集的，包括物理信号（如温度、流量、压力等）和化学信号（如湿度、气味等）两大类，当然还包括不能归为这两类的一些信号，如可靠性、价格等。而开关量信号（带有数字信号的特征）则主要是靠带有单片机电路的仪器，如无纸记录仪，进行采集。此外，图像信号自然是由摄像装置来进行采集。 编辑本段整理在信号的整理阶段，主要是对采集到的电信号进行平整、滤波、模数转换等，转换成便于处理的数字信号。上述三种信号类型在整理阶段的内容有所不同，比如对传感器传来的信号主要是进行信号放大、平整、滤波和模数转换 7 的过程；而对于开关量信号通过无纸记录仪的采集之后一般都能够转换成所需要的数字信号以待输出到下一个处理环节；对于图像信号，经采集之后主要是用于显示，若还需对图像进行处理，再显示，或者发出控制信号，那么也必须将图像信号转换成数字信号，进行处理，这就是一个复杂的问题。在信号的处理阶段，主要是对数字信号进行处理以便显示，或者发出控制信号。我们通过显示出来的信号来判断自动化系统上对象的运转是否正常，如果信号显示不正常，就需要对信号进行计算与处理，得到控制信号发送给对象，使对象调整运转的状态以复归正常。 在显示与控制环节，显示主要是指将数字信号通过便于我们观察的形式显示出来以便我们进行判断，控制主要是指将控制信号传送给并作用于对象的过程。上面的四个环节就构成了整个测控的过程，如果包括控制的过程，则刚好形成了一个闭环，即信号从对象开始，经过采集、整理、处理，最后又将控制信号作用于对象的闭环。编辑本段技术发展自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，从而既增加了测量功能，又提高了技术性能。由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据采集方面，数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片 8 等技术的不断升级和更新，也有效地加快了数据采集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以相应软件和硬件的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一台多功能的通用测量仪器。这样的现代仪器设备的功能已不再由按钮和开关的数量来限定，而是取决于其中存储器内装有软件的多少。从这个意义上可认为，计算机与现代仪器设备日渐趋同，两者间已表现出全局意义上的相通性。据此，有人提出了“计算机就是仪器”/软件就是仪器”的概念。总线式仪器、虚拟仪器等微机化仪器技术的应用，使组建集中和分布式测控系统变得更为容易。但集中测控越来越满足不了复杂、远程（异地）和范围较大的测控任务的需求，对此，组建网络化的测控系统就显得非常必要，而计算机软、硬件技术的不断升级与进步、给组建测控网络提供了越来越优异的技术条件。 Unix、WindowsNT、Windows2000、Netware等网络化计算机操作系统，为组建网络化测试系统带来了方便。标准的计算机网络协议，如OSI的开放系统互连参考模型RM、Internet上使用的TCP/IP协议，在开放性、稳定性、可靠性方面均有很大优势，采用它们很容易实现测控网络的体系结构。在开发软件方面，比如NI公司的Labview和LabWindows/CVI，HP公司的VEE，微软公司的的VB、VC等，都有开发网络应用项目的工具包。软件是虚拟仪器开发的关键，如Labview和LabWindows/CVI的功能都十分强大，不仅使虚拟仪器的开发变得简单方便，而且为把虚拟仪器做到网络上，提供了可靠，便利的技术支