一、嵌入式系统的定义与基本概念
由于嵌入式系统包含的范围极广,因此很难给它下一个准确的定义。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成,它是集软硬件于一体可独立工作的的实时系统。嵌入式系统可以分为硬件和软件这两部分,硬件一般由高性能的嵌入式处理器和外围接口电路组成,软件一般由操作系统和其上面运行的软件组成,软件和硬件之间通过BSP层相连接。嵌入式系统是面向产品、面向用户、面向应用的,嵌入式系统必须能够对软、硬件进行兼容,使之能满足应用系统的特定功能,对成本和体积等有较高的的要求,并且可以根据实际使用的效果进行各种功能的扩展,嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。
二、移动通信系统概述
嵌入式系统与移动通信技术的结合,是现在乃至将来嵌入式应用的趋势。由于嵌入式系统设计的差异性较大,所以选择是多样化的。嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器。利用无线通信技术和嵌入式处理器可以设计一个很好的嵌入式无线通信系统,但是如何选择合适的嵌入式处理器和操作系统成为了一个难题。解决这个问题的关键是使用嵌入式处理器通过GPRS技术进行无线数据的传输,应用于无线网络,将嵌入式系统与无线网络很好的结合在一起,大大降低了成本、并且使系统应用更灵活。
(一)GPRS技术
GPRS通用分组无线业务是在GSM基础发展起来的一种数据交换的数据承载和传输网络。一是因为其极高的传输速率和分组交换技术,另一方面则是因为它支持TCP/IP和X.25协议,这是人们应用最为广泛的两种传输通信协议。它经常被描述成“2.5G”,也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道,从而提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式,只通过增加相应的功能和对现有基站系统进行部分改造来实现分组交换,这种改造的投入相对来说并不太大,但得到的用户数据传送速率却相当惊人。
(二)GPRS的优势
1.相对低廉的连接费用资源利用率高在GSM网络中,GPRS首先引入了分组交换的传输模式,使得原来采用电路交换模式的GSM传输数据方式发生了根本性的变化,这在无线资源稀缺的情况下显得尤为重要。按电路交换模式来说,在整个连接期内,用户无论是否传送数据都将独自占有无线信道。在会话期间,许多应用往往有不少的空闲时段,如上Internet浏览、收发E-mail等等。对于分组交换模式,用户只有在发送或接收数据期间才占用资源,这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道,从而提高了资源的利用率。GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据,GPRS用户的连接时间可能长达数小时,却只需支付相对低廉的连接费用。2.传输速率高GPRS可提供高达115kbit/s的传输速率(最高值为171.2kbit/s,不包括FEC)。这意味着在数年内,通过便携式电脑,GPRS用户能和ISDN用户一样快速地上网浏览,同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。3.接入时间短分组交换接入时间缩短为少于1GPRS是一种新的GSM数据业务,它可以给移动用户提供无线分组数据接入股务。GPRS主要是在移动用户和远端的数据网络(如支持TCP/IP、X.25等网络)之间提供一种连接协议,从而给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。
三、嵌入式处理器在移动通信系统的应用
随着电信管理网络的发展,对网络和设备又提出了新的要求和标准。嵌入式处理器的应用范围已经扩展到许多领域,尤其在通信领域更是得到了前所未有的发展。早先的设备和网络功能简单且缺乏统一的管理接口,使得不同厂家的设备很难实现互通。为解决这一问题,ITU-T先后制定了一系列协议规范,定义了网络管理的体系结构和统一的接口。而作为网络管理的一个重要方面,设备的管理直接影响着网络管理的整体性能;因而,功能简单的网络和设备不能满足现代通信网络发展的需要。移动通信网络的扩大、新业务和新设备的大量增加要求网络管理不但具备丰富的管理功能,还要具备良好的管理效率;为了实现完善而高效的网络管理,通信设备必须增强自身性能,从而为高层网管提供高性能的软硬件平台。因此,移动通信系统的设计出现了新的由于嵌入式处理器有别于一般的计算机处理器,嵌入式处理器作为计算机应用的一个崭新领域,以其简洁高效等特点越来越多地受到人们的广泛关注。嵌入式处理器的应用范围已经扩展到先前的只能使用通计算机处理器的领域,并且其应用数量已经超过了通用计算机处理器,尤其是在电信及IT领域中更是得到前所未有的广泛应用。以嵌入式处理器为核心使设备内部具有一个强大而高效的软硬件平台;既满足了网络管理的高效性,又保证了网络管理功能上的要求;既支持高效统一的网络管理,又支持设备本身的管理。因此,以嵌入式处理器作为设备的功能核心和网络管理平台是现在移动通信系统广泛采用的实现方案。嵌入式处理器由于在功能、性能以及价格等方面具有不可替代的优势,在移动通信、个人通信、数据通信、卫星通信及信息家电等领域得到了深入而广泛的应用。
四、总结
随着信息时代的到来,以嵌入式处理器为核心IT产业迎来了一个崭新的时代。在集成了通用计算机系统的优点以外,嵌入式系统还包含了很多适合嵌入式处理器应用的新技术;因此,嵌入式处理器其强大而灵活的可应用性越来越多地受到人们的重视,赢得了计算机、通信和信息处理等产业的广泛认可,并已经扩展到前所未有的更为广泛的领域。嵌入式处理器正成为移动通信系统最具有发展潜力和应用前景的处理器,它的快速发展正在成为IT等产业保持快速发展的强大动力。
作者:赵振华 肖智戈 田世通 单位:河南大学