教学内容 批注 器的问世和1980年MCS-1微控制器的问世，推动了第一次嵌入式 系统发展的浪潮。 ●经过20世纪90年代P℃机技术大发展的孕育，又迅速掀起 了第二次嵌入式系统发展的浪潮。这次嵌入式系统的明显特点是肢 解了PC机最新两项成熟技术：互联网和多媒体。 为了满足互联网和多媒体嵌入式设备的高速性和实时编解码的 复杂技术需要，支持嵌入式网络设备、移动通信设备、多媒体设备 的开发，第二次嵌入式系统的主力器件已让位于32位的DSP-RISC 双核结构的微处理器。很显然，这类微处理器也为智能仪器网络化 和智能化的进一步扩展提供了坚实的基础。 ●嵌入式系统的深入发展将使智能仪器的设计提升到一个新的 阶段，尤其是能运行操作系统的嵌入式系统平台，由于它具备多任 务、网络支持、图形窗口、文件和目标管理等功能，并具有大量的 应用程序接口(APD),将会使研制复杂智能仪器变得容易。 ●片上系统(SOC)的发展更是为智能仪器的开发及性能的提高 开辟了更加广阔的前景。 SOC的核心思想就是要把整个应用电子系统（除/无法集成的电 路)全部集成在一个芯片中，避免了大量PCB板的设计及板级调试 工作：SOC是以功能IP(Intellectual Property)为基础的系统固件和电 路综合技术。 在$OC设计中，设计者面对的不再是电路芯片，而是根据所设计 系统的固件特性和功能要求，选择相应的单片机CPU内核和成熟优 化的P内核模块，这样就基本上消除了器件信息障碍，加快了设计 速度，SOC将使系统设计技术发生革命性的变化，这标志一个全新 时代己经到来。 5、ASIC、FPGA/CPLD技术
教学内容 批注 器的问世和 1980 年 MCS-5l 微控制器的问世，推动了第一次嵌入式 系统发展的浪潮。 ● 经过 20 世纪 90 年代 PC 机技术大发展的孕育，又迅速掀起 了第二次嵌入式系统发展的浪潮。这次嵌入式系统的明显特点是肢 解了 PC 机最新两项成熟技术：互联网和多媒体。 为了满足互联网和多媒体嵌入式设备的高速性和实时编解码的 复杂技术需要，支持嵌入式网络设备、移动通信设备、多媒体设备 的开发，第二次嵌入式系统的主力器件已让位于 32 位的 DSP-RISC 双核结构的微处理器。很显然，这类微处理器也为智能仪器网络化 和智能化的进一步扩展提供了坚实的基础。 ●嵌入式系统的深入发展将使智能仪器的设计提升到一个新的 阶段，尤其是能运行操作系统的嵌入式系统平台，由于它具备多任 务、网络支持、图形窗口、文件和目标管理等功能，并具有大量的 应用程序接口(API)，将会使研制复杂智能仪器变得容易。 ● 片上系统(SOC)的发展更是为智能仪器的开发及性能的提高 开辟了更加广阔的前景。 SOC 的核心思想就是要把整个应用电子系统(除／无法集成的电 路)全部集成在一个芯片中，避免了大量 PCB 板的设计及板级调试 工作；SOC 是以功能 IP(Intellectual Property)为基础的系统固件和电 路综合技术。 在 SOC 设计中，设计者面对的不再是电路芯片，而是根据所设计 系统的固件特性和功能要求，选择相应的单片机 CPU 内核和成熟优 化的 IP 内核模块，这样就基本上消除了器件信息障碍，加快了设计 速度，SOC 将使系统设计技术发生革命性的变化，这标志一个全新 时代已经到来。 5、ASIC、FPGA／CPLD 技术
教学内容 批注 ASIC(Application Specific Integrated Circuits,专用集成电路)无论在 价格、集成度，还是在产量、产值方面均取得了飞速发展。因此， 对仪器设计者来说，很有意义的一项工作是把一些性能要求很高的 线路单元设计成专用集成电路而使智能仪器的结构更紧凑，性能更 优良，保密性更强。 FPGA(Field Programmable Gates Array,现场可编程门阵列) CPLD(Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件) FPGA/CPLD的规模比较大，适合于时序、组合等逻辑电路应用场 合，它可以替代几十甚至上百块通用C芯片。 这种芯片具有可编程性和实现方案容易改动的特点。电路保持不动 的情况下，改变内部硬件连接关系的描述，就能实现一种新的功能。 应用FPGA/CPLD的优点 (1)FPGA/CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数己达 到数十万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统 集成。 (2)FPGA/CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需 要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里 就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的功能设定。研制开发费 用相对较低。 (3)FPGA/CPLD芯片和EPROM(Flash存储器)配合使用时，用 户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不 同的EPROM(Flash存储器)就可实现不同的功能。 (4)FPGA/CPLD芯片的电路设计周期很短。软件包中不但有各 种输入工具和仿真工具，而且还有版图设计工具和编程器等全线产 品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优 化、仿真，直至最后芯片的制作（物理版图映射）。当电路有少量改
教学内容 批注 ASIC(Application Specific Integrated Circuits，专用集成电路)无论在 价格、集成度，还是在产量、产值方面均取得了飞速发展。因此， 对仪器设计者来说，很有意义的一项工作是把一些性能要求很高的 线路单元设计成专用集成电路而使智能仪器的结构更紧凑，性能更 优良，保密性更强。 FPGA(Field Programmable Gates Array，现场可编程门阵列) CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件) FPGA／CPLD 的规模比较大，适合于时序、组合等逻辑电路应用场 合，它可以替代几十甚至上百块通用 IC 芯片。 这种芯片具有可编程性和实现方案容易改动的特点。电路保持不动 的情况下，改变内部硬件连接关系的描述，就能实现一种新的功能。 应用 FPGA／CPLD 的优点 （1）FPGA／CPLD 芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达 到数十万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统 集成。 （2）FPGA／CPLD 芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需 要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里 就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的功能设定。研制开发费 用相对较低。 （3） FPGA／CPLD 芯片和 EPROM(Flash 存储器)配合使用时，用 户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不 同的 EPROM(Flash 存储器)就可实现不同的功能。 （4）FPGA／CPLD 芯片的电路设计周期很短。软件包中不但有各 种输入工具和仿真工具，而且还有版图设计工具和编程器等全线产 品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优 化、仿真，直至最后芯片的制作(物理版图映射)。当电路有少量改
教学内容 批注 动时，更能显示出FPGA/CPLD的优势。它大大加快了新产品的 试制速度，减少了库存风险与设计错误所带来的危险，从而提高了 企业在市场上的竞争能力和应变能力。 (5)电路设计人员使用FPGA/CPLD进行电路设计时，不需要具 各专门的IC(集成电路)深层次的知识，FPGA/CPLD软件易学易 用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计。FPGA/CPLD适 合于正向设计（从电路原理图到芯片级的设计），对知识产权的保护 也非常有利。 6、LabVIEW等图形化软件技术→虚拟仪器 在计算机和必要的仪器硬件确定之后，软件就是PCI仪器发展的关 键。软件就是仪器成为流行的说法。 NM(National Instruments)公司1986年设计的LabVIEWI.0, 2003年发展到Labview7.0,推动虚拟仪器技术的发展。 图形化编程语言建立的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数 据采集、数据分析和数据显示功能。 虚拟仪器系统由用户定义：仪器硬件模块化：可重用和重新面 置：系统功能、规模可通过修改软件、更换仪器硬件而增减：技术 更新速度快(1一2年)，开发维护费用低。 7、网络与通信技术 随着网络技术、通信技术的高速发展与广泛应用，网络化测试技术 受到广泛关注，这必将对网络时代的测试仪器和测试技术产生革命 性变化。表现在两个方面： ★智能仪器要上网，完成数据传输、远程控制与故障诊断等： ★构建网络化测试系统，将分散的各种不同测试设备挂接在网络 上，通过网络实现资源、信息共享，协调工作，共同完成大型复杂 系统的测试任务
教学内容 批注 动时，更能显示出 FPGA／CPLD 的优势。它大大加快了新产品的 试制速度，减少了库存风险与设计错误所带来的危险，从而提高了 企业在市场上的竞争能力和应变能力。 （5）电路设计人员使用 FPGA／CPLD 进行电路设计时，不需要具 备专门的 IC(集成电路)深层次的知识，FPGA／CPLD 软件易学易 用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计。FPGA／CPLD 适 合于正向设计(从电路原理图到芯片级的设计)，对知识产权的保护 也非常有利。 6、LabVlEW 等图形化软件技术→虚拟仪器 在计算机和必要的仪器硬件确定之后，软件就是 PCI 仪器发展的关 键。软件就是仪器成为流行的说法。 NI（National Instruments）公司 1986 年设计的 LabVlEWl．0， 2003 年发展到 Labview7．0，推动虚拟仪器技术的发展。 图形化编程语言建立的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数 据采集、数据分析和数据显示功能。 虚拟仪器系统由用户定义；仪器硬件模块化；可重用和重新配 置；系统功能、规模可通过修改软件、更换仪器硬件而增减；技术 更新速度快(1—2 年)，开发维护费用低。 7、网络与通信技术 随着网络技术、通信技术的高速发展与广泛应用，网络化测试技术 受到广泛关注，这必将对网络时代的测试仪器和测试技术产生革命 性变化。表现在两个方面： ★智能仪器要上网，完成数据传输、远程控制与故障诊断等； ★构建网络化测试系统，将分散的各种不同测试设备挂接在网络 上，通过网络实现资源、信息共享，协调工作，共同完成大型复杂 系统的测试任务