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嵌入式计算系统调测方法与技术综述
摘要：叙述嵌入式计算系统在开发阶段、生产环境和现场环境三种情况下的调测技术和方法，以及如何在硬件和软件设计中进行可观测性和可测试性设计。关键词：在线测试 可观测性 可测试性 BDM JTAG
引言
对于含有微处理器的装置来说，调测总是软件和硬件结合的。在产品开发的阶段以排错为主，在产品开发后期以及生产和现场运行阶段，则是以测试为主。不同的阶段，调测的内容、手段和使用的工具不尽相同。
测试接口并不是系统功能的一部分，测试接口设计本身也需要成本。对于小型简单系统来说，没有必要也不允许（成本考虑）设计测试接口；对于复杂系统来说，设计测试接口的花费是值得的。良好的测试接口设计可经缩短产品的开发周期，给产品维护、维修带来便利。
对于嵌入式计算系统来说，测试往往是软件和硬件相结合的，既有借助于“正确”的软件来测试硬件，也有借助于“正确”的硬件来测试软件。由于软件设计人员和硬件设计人员的技术隔膜，二者常常在出现问题后相互指责，难以界定是软件还是硬件问题。对于嵌入式系统的软件设计人员来说，必须对硬件有足够的了解。这一点，和通用计算平台上的软件设计是不同的；反之，硬件人员也必须能够编写一些测试软件，以证明其设计的正确性。
1 开发阶段的调制方法
1.1 RAM版本的目标系统调试
通过ICE（In-Circuit-Emulate）来调试目标板是开发人员最常用的手段。在产品开发初期，由于各种软件和硬件问题很多，通过仿真器并结合逻辑分析仪、示波器等硬件信号测试工具能够很好地发现问题。
在仿真器环境下，通过仿真器的监控软件来控制用户软件的运行，使用断点、单步跟踪和查看变量、CPU寄存器、存储器的数值等手段来查找问题。由于仿真器的软件和硬件需要一定的CPU资源，用户软件在仿真器环境下运行和脱离仿真器后独立运行是有区别的。好的仿真器能够尽量减小这种区别。常见的仿真器从技术上区分有：单CPU仿真器、双CPU仿真器和ROM仿真器。
在仿真器环境下，程序一般是在仿真器的RAM存储器中运行的，所以这种阶段也称为“RAM版本的目标系统调试”。
1.2 ROM版本的目标系统调试
在仿真器环境下，目标板运行调试正确后，(本网网收集整理)一般的做法是将应用程序写入目标板的非易失性存储器中，让目标板单独运行。在很多情况下，目标板系统往往不能运行或者运行结果和仿真器环境下不一致。而没有连接仿真器，无法观察各种软件状态，给分析问题造成一定困难。在目标板上设计指示电路有助于发现问题；在电路板上增加1个LED是最简单也是很有效的方法。对于复杂系统，可以设计1个数码管显示输出接口，或者设计1个调试用串口，将调试信息发送到PC机上显示。
在使用PC机作为显示输出设备时，一般的做法是使用Winodws自带的超级终端软件，无需另外编制程序。和前二种方法相比，该方法的接口信号是双向的，调试者可以通过PC机输入信息到目标板中，设定显示信息的类别。这一点，对于复杂系统的调试是很有价值的，CISCO公司的很多路由器产品就使用这种方法来维护和调试。
2 生产阶段的测试方法
生产阶段的测试只是对硬件电路或者系统进行测试。测试目的是为了对产品或者部件进行分检，找出有缺陷的产品。测试内容包括：
*裸板测试――检查未安装元器件的电路板上的开路和短路缺陷；
*成品生产缺陷分析――检查已安装元器件的电路板上焊点的短路和开路缺陷；
*成品电气性能测试――认证每个单元器件的上电运作；
*产品功能测试――认证电路模块的功能。
生产测试和开发阶段的硬件测试不同，需要测试方法快速、能成批测试，易于在制造生产线上安装。在生产的不同阶段使用的测试工具和技术也不相同。目前常用的测试工具和技术有：人工视觉检查（MVI）、在线测试（ICT）、自动光学测试（AOI）、自动X射线测试（AXI）。其中人工视觉测试（MVI）只能用于小批量试制产品。
在线测试（ICT）是最常用的一种线路板测试方法：使用专门的针床与已焊接好的线路板上的元器件接触，通过针床在线路板上施加微小电压来测试线路通断、元件是否正确安装。由于需要为特定电路板设计专用夹具，适合于单一品种民用型家电线路板极大规模生产的测试；缺点是在高密度的SMT线路板测试困难。目前的替代解决办法是使用光学方法测试（如AOI，AXI），或者使用边界扫描技术（即基于IEEE1394标准的JTAG测试接口）测试。后者需要IC或者线路板支持此技术。
功能测试是生产过程的最后阶段使用，测试线路板或者系统的功能指标，一般的
功能测试需要设计专用测试设备和测试软件。
3 现场测试技术
现场测试分为三种情况：一种是在线测试，测试设备不停止运行；一种是停机测试，被测试设备停止运行；第三种为脱机测试，将被测部件从运行现场取出，放到专用的测试装备上进行测试。从测试技术角度上说，后二者更容易进行各种测试；对于复杂系统来说，往往故障和问题需要在设备运行时才能发现和定位，必须进行在线测试。究竟采取哪种方式进行现场测试，取决于故障状况和实际应用是否允许立即停机。
开发阶段产品和成熟产品的现场测试要求也不同：前者测试目的主要是发现设计中的问题，由产品开发人员进行；后者侧重于发现使用中的问题和失效的部件，目的是更换部件，由产品使用人员进行。（但测试方法和步骤也有可能是设计人员制定的`。）
现场测试和试验室测试的最大区别就是测试设备难以安装和连接：线路板封闭在机箱中，测试信号线很难引入，即使设备外壳上留有测试插座，测试信号线也需要很长，传统的在线仿真器在现场测试中无法使用。另一方面，现场往往没有实验室里的各种测试仪器和设备，因此，必须有更好的方法和手段来完成测试。
嵌入式处理器中目前有很多芯片具有类似Motorola公司683XX系列处理器的BDM调试接口（详见第5部分）。这种接口是串行的，处理器内部固化了调试微码，为现场测试 带来了方便。对于不具备这种接口的嵌入式计算系统，在系统设计时将关键信号点引出到一个测试接口插座上，通过该插座可输入测试激励信号和观察输出信号；对于软件测试，可使用前文中所述的ROM板测试方法，外接显示部件来观察程序运行情况。
软件现场调试的另外一个要求是程序应能够现场下载，以便在发现问题后能够修改软件。现场在线下载程序的方法有两种：一种是使用具有ISP功能的处理（如Philips公司的P89C51RD系列MCU等），另一种方案是将软件设计成两部分，一部分是应用功能软件，另一部分是完成前者下载到系统中的下载通信软件。无论哪种方法，下载的主机均是PC机。如果需要达到远程调试和下载的目的，则要使用后一种方案。例如，在Echelon公司的Lonwork现场总线产品中，每个节点中的程序均可以通过网络下载，这种功能为多节点网络系统的现场调试带来了极大方便。
4 可测试性设计
在产品开发初期，产品测试的目的是验证产品设计的正确性，而可测试性部件的存在则能加快测试速度，缩短产品开发周期；在生产阶段，通过测试来剔除有缺陷的产品和部件；在使用阶段，测试则用于故障定位，找出失效的部件并更换或者维修。可见，产品的测试在产品生命周期各阶段均有十分重要的作用。可测试性设计应该在产品设计初期就加以考虑，结合测试在不同阶段的作用来设计测试模块和接口。
产品的可测试性设计要考虑的问题有：测试的目的、测试部件的位置、测试部件的基本要素、内置测试部件与外部测试设备仪器之间的电气和机械连接，添加测试部件对被测模块功能和性能的影响、测试部件的成本以及何时使用测试功能等。
如前所述，测试在产品不同阶段是有差别的。在产品开发阶段，很多参数需要定量和详细地进行测试，以验证产品在各种不同情况下是否能正常工作；测试参数，测试点较多，可以方便地连接各种外部测试仪器，也不需要考虑添加测试部件所带来的附加成本。在产品生产和使用阶段，测试的节点和参数数量也相对减少，测试一般是定性的，无需借助于外部设备的自测试，成本因素也必须考虑。
测试部件一般位于被测部件的接口和边界位置上，如图上所示，用于产品控制被测部件的激励信号和采样被测部件的输出信号。测试部件一般由测试信号源、信号传输通道、测试观察装置等组成。测试部件可以完全包含在被测部件中，也可部分位于外部（如外接信号源和示波器等）。对于自动测试，测试部件还包括被测部件的预期输出存储部件比较部分。
在一个系统中，如何划分模块，确定测试位置（即模块的边界）是关系到可测试性设计是否合理的首要问题。模块间最小相关原则和模块内最小相似原则是两个重要依据：前者保证测试可以独立进行，不需要很多其它模块的配合；后者可以使测试能正确反映被测模块的大部分工况，不至于漏测很多工作状态。
很多情况下，从被测模块的边界直接引出信号有困难，测试信号需要经过其它模块引入到被测模块上。如果作为信号路径的模块对信号特征没有改变，则称这种测试路径是透明的，路径模块必须能在旁路模式和正常工作模式之间切换，实现起来有局限性。对于硬件来说，最简单的透明路径是使用跳线。
对于简单嵌入式系统来说，测试一般包括上电自测试和人为测试。后者在故障出现时进行。对于复杂系统来说，还包括定时自动测试，比如在大型程控交换机和飞机机载电子设备的运行过程中，均定时进行自检。
可测试性设计还应考虑测试功能所使用对象的不同。产品设计人员、产品使用人员和产品维护人员对测试内容的要求是同的，需要进行分层次的可测试性设计。
对于硬件和系统的可测试性设计已有IEEE1149.1/4/5等标准可以借鉴，对于单纯的软件测试，目前尚无具体和统一的标准，只有诸如代码格式分析、白盒测试、黑盒测试、覆盖测试等测试方法。软件测试的途径有两个。一是在源代码中增加大量测试代码，使用条件编译指令来控制形成调试、测试和最终发布等不同版本。调测版本的代码规模要比最终的发布版本大很多，在问题解决后，一般将临时性测试代码通过编译开关屏蔽。另外一个软件测试途径是使用专用的测试软件（如法
国Telelogic公司的LOGISCOPE测试工具），这些测试软件能完成诸如覆盖测试、代码格式分析等功能，但均是针对特定的语言和操作系统环境，使用上一些限制。
还需要说明的就是“可观测”设计的概念。可观测性和可测试性不同，不需要加入激励信号，只观察系统运行中某些内部状态，比如软件中某个重要变量的数值变化，硬件电路中某个IC引脚的信号电平等。在设计中，应该保留这些观察接口，以便需要时用它来判断和分析系统的问题。一个可测试的系统，一定是可观测的，反之则不然。设计可测试性系统的目的是为了以后修改和改进设计，而使系统具有可观测性则是为了维护系统，判断哪个是出故障的部件，以便更换。可测试性设计一般用于新产品，而可观测性设计用于成熟产品。当然，在结构、安装条件和成本允许的情况下，成熟产品也应具有可测试性。实际上，由于处理器技术和芯片的日新月异，已经不存在真正意义上的成熟产品了。
在一类产品中的可测试性设计应该具有一致性，例如，用红色LED表示电源状态，所有电路板均应采用红色LED，点亮的频率也应该一致。作为企业，应制定相关的测试接口标准，并且这些标准应符合行业习惯或者行业标准。
5 测试和调试接口标准
测试和调试接口标准：JTAG和BDM。
5.1 背景调试模式
在使用传统的ICE来调试时，使用ICE中的CPU来取代目标板中的CPU，目标板和ICE之间使用多芯扁平电缆来连接，而ICE在使用时一般还需要缩主机（一般来PC）来连接。
在一些高端微处理器内部已经包含了用于调试的微码，调试时仿真器软件和目标板上的CPU的调试微码通信，目标板 上的CPU无需取出。由于软件调试指令无需经过一段扁平电缆来控制目标板，避免了高频操作限制、交流和直流的不匹配以及调试线缆的电阻影响等问题。这种调试模式在Motorola公司产品68300系列中被称为背景调试模式BDM（Background Debug Mode）。在仿真器和目标之间使用8芯（或者10芯）的BDM接口来连接，其他公司的嵌入式处理器也有类似功能，不过叫法不同，例如AMD公司在其X86微处理器上提供“AMDebug”的调试接口。
实际上，BDM相当于将ICE仿真器软件和硬件内置在处理器，这使得我们直接使用PC机的并口来调试软件，不再需要ICE硬件，大大节约了汽油发成本。一些调试器供应商也提供这种软件产品（如XRAY）。对于用户来说，为了调试一些特定问题，可以直接使用BDM命令来调试目标系统，以弥补商业调试软件的不足。
BDM接口有8根信号线，也有为10根信号线的，如图2所示。调试软件通过4脚使CPU进入背景调试模式，调试命令的串行信号则8通过脚输入,同时4脚输入信号步时钟，而CPU中的微码在执行命令后会在10脚输出调试结果指示信号。可见，BDM接口引线由并口和PC机相连，调试命令则是通过串行方式输入的。
目前在CPU内置的调试接口和微码方面，各厂家尚无统一标准。处理器厂家、工具开发公司和仪器制造商曾于组成了Nexus 5001 Forum(Nexus 5001论坛)，成员包括Motorola、Infineon Technologies、日立、ETAS和惠普公司等，正致力于制定一个统一的片上通用调试接口。这方面的进一步情况可查阅www.nexus-standard.org/网站。
5.2 边界扫描测试技术和JTAG接口
边界扫描测试技术（Boundary-Scan Test Architecture）属于一种可测试性设计。其基本思想是在芯片引脚和芯片内部逻辑之间（即芯片边界位置）增加串行连接的边界扫描测试单元，实现对芯片引脚状态的设定和读取，使芯片引脚状态具有可控性和可观测性。
边界扫描测试技术最初由各大半导体公司（Philips、IBM、Intel等）成立的联全测试行动小组JTAG（Join Test Action Group）于1988年提出，1990年被IEEE规定为电子产品可测试性设计的标准（IEEE1149.1/2/3）。目前，该标准已被一些大规模集成电路所采用（如DSP、CPU、FPGA等），而访问边界扫描测试电路的接口信号定义标准被称为JTAG接口，很多嵌入式处理器内置了这种测试接口。在Cygnal公司的C8051F000系列单片机中和一些FPGA芯片中，JTAG接口不仅能用于测试，也是器件的编程接口。
IEEE1149.1标准支持以下3种测试功能：
*内部测试――IC内部的逻辑测试；
*外部测试――IC间相互连接的测试；
*取样测试――IC正常运行时的数据取样测试。
图3给出了具有2个芯片的系统的边界扫描测试原理。
图3中，TCK为测试同步时钟输入，TMS为测试模式选中输入，TDI为测试数据输入，TDO为测试数据输出，由测试移位寄存器产品。图3中的小方框表示位于芯片外围的边界扫描测试逻辑单元，芯片每个引脚信号经过边界扫描单元和内部的功能单元相连接。
目前，边界扫描技术的应用主要在数字
IC的测试上，这种设计思想也可用于模拟系统、板级测试甚至系统测试上。IEEE也制定了和IEEE1149.1相类似的标准IEEE P1149.4（数模混合信号测试总线标准）、IEEE 1149.5（电路板测试和维护总线标准）。
嵌入式计算系统调测方法与技术综述
摘要：叙述嵌入式计算系统在开发阶段、生产环境和现场环境三种情况下的调测技术和方法，以及如何在硬件和软件设计中进行可观测性和可测试性设计。关键词：在线测试 可观测性 可测试性 BDM JTAG
引言
对于含有微处理器的装置来说，调测总是软件和硬件结合的。在产品开发的阶段以排错为主，在产品开发后期以及生产和现场运行阶段，则是以测试为主。不同的阶段，调测的内容、手段和使用的工具不尽相同。
测试接口并不是系统功能的一部分，测试接口设计本身也需要成本。对于小型简单系统来说，没有必要也不允许（成本考虑）设计测试接口；对于复杂系统来说，设计测试接口的花费是值得的。良好的测试接口设计可经缩短产品的开发周期，给产品维护、维修带来便利。
对于嵌入式计算系统来说，测试往往是软件和硬件相结合的，既有借助于“正确”的软件来测试硬件，也有借助于“正确”的硬件来测试软件。由于软件设计人员和硬件设计人员的技术隔膜，二者常常在出现问题后相互指责，难以界定是软件还是硬件问题。对于嵌入式系统的软件设计人员来说，必须对硬件有足够的了解。这一点，和通用计算平台上的软件设计是不同的；反之，硬件人员也必须能够编写一些测试软件，以证明其设计的正确性。
1 开发阶段的调制方法
1.1 RAM版本的目标系统调试
通过ICE（In-Circuit-Emulate）来调试目标板是开发人员最常用的手段。在产品开发初期，由于各种软件和硬件问题很多，通过仿真器并结合逻辑分析仪、示波器等硬件信号测试工具能够很好地发现问题。
在仿真器环境下，通过仿真器的监控软件来控制用户软件的运行，使用断点、单步跟踪和查看变量、CPU寄存器、存储器的数值等手段来查找问题。由于仿真器的`软件和硬件需要一定的CPU资源，用户软件在仿真器环境下运行和脱离仿真器后独立运行是有区别的。好的仿真器能够尽量减小这种区别。常见的仿真器从技术上区分有：单CPU仿真器、双CPU仿真器和ROM仿真器。
在仿真器环境下，程序一般是在仿真器的RAM存储器中运行的，所以这种阶段也称为“RAM版本的目标系统调试”。
1.2 ROM版本的目标系统调试
在仿真器环境下，目标板运行调试正确后，一般的做法是将应用程序写入目标板的非易失性存储器中，让目标板单独运行。在很多情况下，目标板系统往往不能运行或者运行结果和仿真器环境下不一致。而没有连接仿真器，无法观察各种软件状态，给分析问题造成一定困难。在目标板上设计指示电路有助于发现问题；在电路板上增加1个LED
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摘要：研究嵌入式系统与普适计算的概念、用途及其相关技术，使读者对普适计算这个新名词有一个全面的认识。
关键词：嵌入式系统 普适计算 手持设备 Windows CE 嵌入式设备
引 言
随着计算技术的发展，我们已经由PC时代进入网络时代，进而进入后PC时代。IBM在创造了一个名词--“普适计算” (又叫“普及计算”，Pervasive Computing)。“普适计算”指的就是，“无论何时何地，只要您需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息”。从计算技术的角度来看，人类已经由网络计算逐步延伸到了普适计算。
通俗来讲，普适计算的含义十分广泛，所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。普适计算是指无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式；主要针对移动设备，比如信息家电或某种嵌入式设备，如掌上电脑、BP机、车载智能设备、笔记本计算机、手表、智能卡、智能手机（具有掌上电脑的一部分功能）、机顶盒、POS销售机、屏幕电话（除了普通话机的功能还可以浏览因特网）等新一代智能设备。普适计算设备可以一直或间断地连接着网络。与Internet、Intranet及Extranet连接，使用户能够随时随地获取相关的各种信息，并做出回应。由于普适计算设备的高度移动性，所以也被称为移动计算。普适计算提供了经由网络，使用各种各样的普适计算设备，访问后台数据、应用和服务的功能。无论使用何种普适计算设备，用户将能轻易访问信息，得到服务。普适计算降低了设备使用的复杂性，帮助提高在外办公人员的效率和人们的日常生活水平。
从软件系统的角度来讲，普适计算是指使用小型计算设备、在位置不断移动的过程中或在地理位置分布很广的范围内，在不稳定的通信条件下实现联机事务处理和企业核心数据访问。这些小型计算设备，具有多种通信手段，如移动通信网络、卫星等，能与互联网或企业内部网相连，但这种连接不是固定的连接，而是间断的连接。普适计算的软件技术使用户可以使用这些设备进行复杂的联机事务处理和信息访问，因为用户所使用的设备体积小，可用的计算资源（内存、存储设备和CPU）都相当有限，大部分处理工作由计算中心的数据服务器和应用服务器完成。
Internet与网络的迅速普及应用，并向家庭领域不断扩展，使消费电子、计算机、通信（3C）一体化趋势日趋明显；信息时代的来临，使嵌入式系统日益受到市场和厂家的关注，嵌入式设备越来越普及，这也促进了普适计算的发展。
嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。和通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用；它的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及特定的应用程序等四部分组成，是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”；用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。
嵌入式系统应具有的特点是：要求高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，要求系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时处理能力，这就要求嵌入式操作系统(EOS)具有实时处理能力；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。
2 普适计算和无线互联及网络计算的关系
IBM提出“普适计算”概念时，是为了用来描述个人计算机不再处于创新核心的时代，有意地不将其称之为无线时代。因为IBM看到计算、通信、存储和处理的功能从传统的计算机转移到各种各样的设备上。今天，我们还仅仅把普适计算与移动电话、PDA联系了起来，但是计算正在以不同的形态和体验出现--它正在不断装入气泵、计量表、电器和衣物中。对于IBM这样的公司而言，“普适计算”之所以重要，是因为它对基础设施和前端设备的影响同样重要。对企业的经营来说，“普适计算”将改变企业与其客户、供应商和员工之间相互交流的方式。通过随时随地地接触客户和移动办公来从电子商务投资中获取更多的收益。更重要的是，普适计算对被信息包围着的人类来说，可以降低设备使用的复杂程度，使我们的生活更轻松、有效率。
实际上普适计算是网络计算的自然延伸，它使得不仅PC机而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中，从而方便人们即时地获得信息并采取行动。当这种运算模式普遍采用后，人们就可以以一种一致的方式，使用所喜欢的设备（主要是嵌入式系统设备），随时随地获得信息。所谓“一致的方式”，强调的是关键信息、关键数据的一致，而它的表现形式可以是多样化的，因用户喜好、设备等因素而异。
3 普适计算与传统运算模式的比较
普适计算与传统运算模式有很大的不同，从而对提供服务的基础设施提出了新的要求。传统运算模式是两层结构：针对某种设备设计某种系统，以适合该种特定设备访问和显示。在设计时，必须针对那种特定设备的网络协议和显示性能进行设计。
普适计算模式在实现多种应用服务对多种智能设备的连接时存在很大的困难，这使得每增加一种设备都需要改写那些应用服务，而每增加一种服务都需要改写那些设备上的应用程序。这种限制是由于现有系统的层次结构所决定的。然而，我们很难预见未来还会出现什么新颖的，用户乐于使用的智能设备；而且有的设备可以双向通信，有的只能单向被动地接收信息。现有系统在扩充对新设备和新应用服务的支持时非常复杂。例如，今天我们已经可以用SMS（短消息）和WAP手机访问股票信息，我们不能预见明天的热门设备是什么，况且，每个人的个性因人而异，对设备的喜好也希望个性化，未来的信息设备将会是群雄并起，百家争鸣。
4 普适计算需要的条件
第一，处理器价格越来越便宜，而体积越来越小，使得计算机功能得以广泛应用。可以将计算机部件安装在任何用于监控或采集数据的各种小型计算物理设备上，例如家用电器、数据采集器、跟踪器等。
第二，高的网络带宽也确保了网络连接更快、更方便、更便宜，更完善的网络保证了网络连接的质量和效率。
第三，现在已被广泛应用的蜂窝技术也有了很大的发展。蜂窝式移动通讯系统的覆盖能力和范围比任何通信系统都要广，且价格低廉。 蜂窝电话不必插在墙壁上，用户在任何地方都能打。通过蜂窝技术的连接，不用物理连线就可以将POS销售机连到局域网上。
5 普适计算的特性
间断连接与轻量计算是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理系统。
普适计算的第一个特征是间断连接，是服务器能否不时地同用户（特别是移动用户）保持联系。用户必须能够存取服务器信息，在中断联系的情况下，可以处理这些信息。所以，企业计算中心的数据和应用服务器能否同用户保持有效的联系就成为一个十分关键的因素。由于有部分数据要存储在普适计算设备上，普适计算中的数据库成为一个很关键的软件基础部件。例如，新型的汽车上安装了许多小型的车用计算机部件，用来控制燃料的使用，根据温度和气压调整发动机的运转。这些部件彼此相连，并把测出数据作为汽车运行保养的分析基础数据。当汽车修理时，修理人员插入一个计算机连接器件，获取这些数据来分析。还可以增加复杂的数据连接功能，如连接到全球定位系统，让司机准确获知当前的位置，与电子地图相连，输入目的地，显示出到达目的地的最快路径，以及连上互联网其它信息，如天气预报、饭店的地址和电话等。完善的数据连接功能可以为用户提供更多的服务。
普适计算的第二个特征是轻量计算，即计算资源相对有限。普适计算主要用于商业用途的数据处理，通常针对移动办公的工作人员和需要经常在旅途中存取公司系统数据的职员，他们需要不受地域和时间限制地获取和处理核心系统上的数据。
6 普适计算对数据库的要求
数据库是实现普适计算的重要基础。如果直接把传统的关系型数据库应用移植到移动设备上，对数据库的开销要求较高。普适计算中数据库要解决的两个问题是：第一是数据复制的实现，也可称为数据同步化，确保随时随地数据一致，并促使设备与服务器的数据双向流动。第二是开发支持标准API和SQL子集的小型DB2，使用户可以将已有的应用程序，方便地移植到这些设备上，也可以用相同的工具和API来编写新的应用程序；同时保持较低的系统开销和较高的数据处理性能。所用的数据则来自用数据复制功能从中心服务器获得的数据。
普适计算的数据库必须是一种具有持久存储机制的可缩放数据库环境，可以存储大量数据，并且能保证操作过程中即使断电也不会丢失数据。通常的办法是把数据放在Flash内存中，所以数据恢复技术与普通的数据库不太一样。多用户环境中的数据库服务要考虑记录锁定的问题，所以具有并发控制机制，但移动式数据库并不一定需要封锁机制。此外，由于数据量较少，索引也相应减少，一些传统的查询优化技术也变得不太重要，所以移动式数据库与典型的数据库差别还是较大的。因此，对数据库就有三个基本要求：
第一，在普适计算设备上安装一个系统开销低的小型数据库管理系统，用于在本地存取信息。由于设备通常很小，数据库管理系统必须要比目前更小才能适合这些设备。
第二，在软件的分布、数据备份和恢复、移动存取等方面，要具备高效、实时的数据复制能力。保证移动设备上的数据与企业数据库中的数据同步，因此，对数据库的备份和恢复、分布式数据库管理等方面都有特殊要求。
第三，普适计算也与电子商务紧密联系在一起，那些电子商务应用程序要求能够交流、存取信息。
IBM的DB2数据库移动版本是一套比较成熟的普适计算数据库产品，安装在移动设备上时，提供了一系列的功能选项供用户选择，除了创建表、插入、删除、修改、查询、排序、主关键字、索引和连接操作等数据库核心功能外，其它扩展功能如子查询、聚集、并发控制、备份和恢复等都可以根据实际情况有选择地配置。
7 普适计算对于系统开销的要求
按普适计算对于系统开销的要求通常可以分为三种类型，分别使用三类操作系统，适用于不同类型的用户，针对不同的市场，有三种不同的数据存储需求。
第一种是Windows CE，它具有典型的前端办公形式应用程序，是用于商务处理的完整操作系统，在小型轻便个人计算机上运行。用户用微型键盘输入数据，整个系统开销大约为2 MB，所以数据库的开销很小 ，大约只有1 MB，物理存储量约在500 MB~600 MB之间。
第二种是手持设备（又叫掌上机，Palm），运行生产商特制的.掌上机操作系统（Palm OS）。这种设备比Windows CE设备更小，通过手写笔进行数据录入，配有一个很小的浏览窗口。通常该设备上数据库可用的内存容量小于1MB，物理存储量在500 MB以下。
第三种设备的代表是汽车的内置计算机部件。这种设备只有100 KB的内存，没有硬盘存储，运行用专用的实时操作系统开发商开发的操作系统。
8 普适计算用途及前景
普适计算主要用于商业，通常针对移动办公的工作人员和需要经常存取公司系统信息的职员。现在的计算机部件越来越小，因此，可以将这些功能集中于一种设备来取代各种专用设备，如取代电话、呼叫器、计算机和网络连接等设备。
正在兴起的普适计算带来许许多多新的机会，数字家庭就是其中之一。它将改变人们未来的生活方式。数字家庭能通过家庭网关将宽带网络接入家庭，家庭内部的网络可以是无线或有线的。在家庭内部，手持设备、PC或者家用电器通过有线或者无线的方式连接到网络，从而提供了一个无缝、交互和普适计算的环境。人们能在任何地点、任何时候访问社区服务网络，比如在社区里预定一场比赛的门票，电子家庭解决方案通过高级的设备与电器诊断、自动定时、集中和远程控制等功能，令生活更方便舒适；通过远程监控器监控家庭的情况，使生活更安全。IBM提出普适计算概念的目标是发展更具实用意义的各类信息终端产品，从而真正实现电子商务向信息终端产品的延伸。目前，IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略，并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM公司发布了IBM WebSphere Everyplace Suite基于服务器端的Websphere Everyplace 软件套件和基于客户端的 Websphere Everyplace 软件套件的嵌入式版本。
IBM公司负责普适计算的高级副总裁Michael Rhodin先生认为，实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小，方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下，普适计算才有可能实现。但计算设备功能的增强和体积的变小带来了一个人们必须面对的问题：如何有效地操作这些设备? 解决的办法只有一个：让计算机学会理解人的表情、感受，最终让人以最自然的方式使用计算机。例如，IBM研发的BlueBoard（蓝板）技术
，是一片薄薄的屏幕板，使用者只用其胸前挂着的看上去与普通员工卡没什么两样的小卡片，对准蓝板一下，就可以显示出其个人主页及定制好的其它内容。其后的一切操作和任务都只靠使用者的手指在蓝板上指指划划就全部搞定了,包括查阅资料、共享文件、与同事实时互传信息、发送指令、布置任务、协同工作等。简直是太方便了！有了BlueBoard，将来人们旅行时，不再需要携带计算机，只需带着这张小小的卡片，进入系统就可以在任何地方工作或传递信息，这张小小的卡片就成了一台计算机。
结 语
目前，计算和信息访问还是一种工作方式，使用计算机还是一种“技术”。如果有一天，计算和信息访问将不再是一种“工作”和“技术”，而成为我们生活的一部分，人们虽然不能明确地感受到它们的存在，但却每时每刻都离不开它们, 那么可以说，我们就实现了“普适计算”的理想境界。嵌入式系统的发展使普适计算的深度和广度不断扩大，为开发新型的应用和服务提供了近乎无限的可能性，各行各业都可能使用普适计算。现在，IBM的科学家们正在为着这一目标努力。
“普适计算”这个概念的出现时间不长，希望本文对普适计算的研究有抛砖引玉之效。
嵌入式系统与普适计算
摘要：研究嵌入式系统与普适计算的概念、用途及其相关技术，使读者对普适计算这个新名词有一个全面的认识。关键词：嵌入式系统 普适计算 手持设备 Windows CE 嵌入式设备
引 言
随着计算技术的发展，我们已经由PC时代进入网络时代，进而进入后PC时代。IBM在创造了一个名词--“普适计算” (又叫“普及计算”，Pervasive Computing)。“普适计算”指的就是，“无论何时何地，只要您需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息”。从计算技术的角度来看，人类已经由网络计算逐步延伸到了普适计算。
通俗来讲，普适计算的含义十分广泛，所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。普适计算是指无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式；主要针对移动设备，比如信息家电或某种嵌入式设备，如掌上电脑、BP机、车载智能设备、笔记本计算机、手表、智能卡、智能手机（具有掌上电脑的`一部分功能）、机顶盒、POS销售机、屏幕电话（除了普通话机的功能还可以浏览因特网）等新一代智能设备。普适计算设备可以一直或间断地连接着网络。与Internet、Intranet及Extranet连接，使用户能够随时随地获取相关的各种信息，并做出回应。由于普适计算设备的高度移动性，所以也被称为移动计算。普适计算提供了经由网络，使用各种各样的普适计算设备，访问后台数据、应用和服务的功能。无论使用何种普适计算设备，用户将能轻易访问信息，得到服务。普适计算降低了设备使用的复杂性，帮助提高在外办公人员的效率和人们的日常生活水平。
从软件系统的角度来讲，普适计算是指使用小型计算设备、在位置不断移动的过程中或在地理位置分布很广的范围内，在不稳定的通信条件下实现联机事务处理和企业核心数据访问。这些小型计算设备，具有多种通信手段，如移动通信网络、卫星等，能与互联网或企业内部网相连，但这种连接不是固定的连接，而是间断的连接。普适计算的软件技术使用户可以使用这些设备进行复杂的联机事务处理和信息访问，因为用户所使用的设备体积小，可用的计算资源（内存、存储设备和CPU）都相当有限，大部分处理工作由计算中心的数据服务器和应用服务器完成。
Internet与网络的迅速普及应用，并向家庭领域不断扩展，使消费电子、计算机、通信（3C）一体化趋势日趋明显；信息时代的来临，使嵌入式系统日益受到市场和厂家的关注，嵌入式设备越来越普及，这也促进了普适计算的发展。
1 嵌入式系统
嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。和通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用；它的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同
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嵌入式系统与通信技术在汽车安全中的应用
利用RISC ARM处理器与网络通信技术组成汽车安全系统,实现汽车安全驾驶和远程实时监控.通过嵌入式系统与网络通信,将采集的连续视频图像以MJPEG的方式压缩处理,然后由StrongARM进行打包处理,生成UDP包,通过LCD显示或通过无线网络向网络服务器发送,再加上语音提示从而达到安全驾驶和远程实时监控.系统能较好提高驾驶的安全性与防盗,而且具有安装方便、配置灵活、便于携带等优点,具有较好的`市场应用前景.
作 者：伍松 作者单位：广西工学院,广西,柳州,546005 刊 名：大众科技 英文刊名：POPULAR SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 “”(4) 分类号：U461.91 关键词：汽车安全 视频采集 嵌入式系统 通信技术★ 行测答题技巧方法
