信息家电

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信息家电(Information Appliance),简称LA

目录

什么是信息家电

  信息家电可以翻译为“信息终端”,在国内习惯上称之为“信息家电”,其主导思想是:使数字媒体的任何内容,以任何格式,在任何时间,传送到任何地点。同时,由于目前电子消费领域的“3C”,即家电(Consumer Electronic)、通信(Communication)和计算机(Computer)中部分产品已经达到成熟期,而人们对电子产品与服务的消费需求El益增长,这就促使这些领域进行技术升级和技术创新。信息家电从广义上来讲,包括机顶盒、Web游戏机、Web电视、Web电话,还有掌上电脑、手持PC、可穿戴PC等所有能通过网络系统交互信息的消费类电子产品。从长远来看,电冰箱、洗衣机、微波炉等植入数字网络技术,也是未来信息家电十分重要的发展方向。

  从技术方式上讲,信息家电是将数字技术网络技术集成在电冰箱、洗衣机等传统家用电器上,借此建立起家庭网络化环境。由于这一类产品对于计算机技术和家电技术的智能化结合水平要求相当高,因此多数还停留在概念和实验室阶段,距离投放市场还十分遥远。另一种是已经市场化产品,就是信息产品家电化,包括机顶盒、PDA、HPC等。其内部构成包括嵌人式处理器、相关支持硬件(如显示卡、存储介质IC卡或信用卡读取设备)、嵌入式操作系统以及应用层的软件包等。总之,信息家电家族在不断扩大、技术含量也不断提升。它横跨信息技术领域和家电领域,逐渐模糊了原本泾渭分明的计算机、通信产品、家电的市场界限,它是电子技术的综合展示。[1]

信息家电的主要功能[2]

  信息家电可以分为两大类:

  (1)传统家电的信息化。

  传统的家电主要指的是减轻人的家务劳动的家电设备,如洗衣机、微波炉等,把人们从繁重的家务劳动中解放出来;信息化的传统家电可以进一步地减轻人的劳动,如智能冰箱根据食品的种类工作,联网的冰箱可以下载最新的食品特点参数等。

  (2)新的信息家电。

  新的信息家电主要面向娱乐,其中的一些功能如下:

  1)播放数字视频节目。

  2)支持多协议的Internet功能,具有良好的Web性能,使家中设备良好地实现Internet共享。

  3)支持多家电网络协议的家庭网络控制中心功能,提供足够的宽带通信服务接口,同时还应当能够对家用电器实施各种有效的控制机制。

  4)具有家庭信息服务器的功能,为家庭事务管理提供必要的数据服务,最终完成家庭购物、办公、交互教学、视频点播等全方位应用。

信息家电的特点[2]

  (1)处理器发展趋向低成本、高集成度与低功耗。

  (2)整合数字与模拟处理的技术。

  (3)较PC更强调通信能力。

  (4)利用软件增加产品的差异性。

  (5)应用领域的不断扩大,新市场、新产品的不断涌现。

信息家电主要产品[1]

  1.可上网的移动电话——WAP手机

  移动电话的出现打破了位置与通信工具之间的必然联系,而互联网的出现则使人们可以很容易地获取丰富的信息资源,打破了空间对于信息传递的阻碍。在今天这样一个信息社会里,移动电话与互联网结合不仅使人们对于信息的获得能独立于信息的来源,还可以独立于所处的位置。这使得二者的结合不仅成为了必然,也成为了现实。如今,与互联网结合的手机已经成为市场的热点,同时手机上网也成了众多手机用户的迫切需求。

  目前市场上有一类手机,被商家宣称为能“上网”。其实它只能与笔记本电脑通过一根数据连线相连,使笔记本电脑通过手机拨号上网。这种手机自身并不具备浏览互联网的功能,只是相当于一部能拨号上网的固定电话而已。所不同的只是它让计算机可以通过GSM网以无线方式上网、发传真等,而不必非得通过有线电话。在构造上它只是比普通手机多一个数据传输口或红外接口。因此严格说起来,它算不上能上网(浏览互联网)的手机。

  WAP手机内置浏览器(Browser)、缓存(Cache)和内存,它不再需要笔记本电脑配合,可以直接使用手机的屏幕查询Internet信息、发送电子邮件,在移动性和易用性上都有了很大的改善。通过WAP手机,人们可以浏览网页、收看即时新闻、收发电子邮件和传真,它还能实现股票交易、银行业务、产品定购、天气与交通状况告警等一系列增值服务,体现了未来社会办公、通信和个人服务的全新思维。正是有感于此,世界著名的手机生产商,如摩托罗拉诺基亚西门子等都在进行WAP手机的研制与开发。

  3G手机真正的“移动+宽带”给人们提供的移动多媒体业务,今天已经成为现实。通过3G手机,人们可以随时随地上网,享受3G的高带宽。把电话变成可视,给移动用户提供在线的不间断的声音、影像或动画;还可以提供视频/音频的点播直播功能,使通信业务智能化、人性化。

  2.智能家电

  (1)智能冰箱

  1999年由英国推出的智能冰箱,通过条码扫描仪来对储存和消耗的食品进行登记,同时一个13英寸的彩色显示屏可向主人显示食品的保质期,还会提醒主人储存的牛奶等食品是否已快被吃完,还能将需要重新购买的食品列成购物清单,以方便主人购买。还有在其门上嵌入触摸屏和计算机,并连接到互联网的网络冰箱。

  (2)网络微波炉

  网络微波炉是在传统微波炉的基础上增加了菜谱存储与管理、菜谱自动烹饪、菜谱网络下载等功能,用户可以通过LCD液晶显示器及触摸屏实现菜谱的输入、查询和下载等管理,网络微波炉可以按用户的选择根据烹饪程序自动进行工作,从而可以极大地方便用户对于微波炉的使用。此外,该网络微波炉方案还可以集成嵌入式Modem模块,拨号连接Intemet,从而可以通过网络实现菜谱的下载等功能。同时,该网络微波炉方案还可以集成无线寻呼模块,从而可以实现菜谱及其他营养信息的下载和阅读。还可在做饭过程中随时与朋友交流经验,记忆和改进烹调食谱。

  (3)智能空调

  智能空调可以在主人回家前半小时自动启动。也可以通过网络随时控制调节空调状态。

  (4)智能洗衣机

  装有计算机标签的衣服在放人洗衣机清洗时,标签能够告诉洗衣机应当用哪一挡速度进行清洗。

  各种智能家电除可通过电话线与因特网相连,上网发送电子邮件外,也能用来进行电子购物。

  3.掌上电脑

  作为移动信息产品的掌上电脑(Palm Size PC)或手持电脑(Handheld PC,HPC),均是小巧型计算机产品,其特点是能够不受线缆的影响而能随时随地进行声音和数据通信。硬件方面最关键的技术在于RISC(精简指令集计算机)核心芯片,如日立公司的SH3和MIPS公司的R3000,目前多为32位,主频133MHz。软件方面则主要由操作系统和应用程序两部分组成。操作系统主要是微软公司的WindowsCE和3Corn公司的PalmOS。典型的掌上电脑除RISC处理器外,内置16MB SDRAM内存和16MB ROM(均可通过CF卡扩展),以及56k V90高速Modem卡,可以方便上网,可以播放电影中的MP3以及处理数字图像。该类电脑中还有个人上网接人设备Web PAD、瘦客户机、低端掌上电脑PDA等不同类型。

  4.机顶盒

  机顶盒STB(Set Top Box)是一种简化的没有硬盘的计算机,利用用户的电视机作为显示设备,通过拨号连接互联网,进行网页浏览和电子邮件功能。同时配备有红外无线键盘和遥控器,形成交互式电视系统,向用户提供集互联网接入、交互式电视影像和声音、数字视频录像为一体的多媒体服务技术。因机顶盒使用E2PROM或FLASH这两种存储器来记忆数据,因此能实现电源关掉后保存数据,而且可以反复擦写。机顶盒与PC在结构上没有很大的区别,二者都是以微处理机(CPU)为核心的应用系统。但机顶盒只需要完成上网、播放VCD、玩光碟游戏这些特定的功能。机顶盒的数据及电视节目通常可通过电话线、有线电视(CATV)电缆、VCD/DVD播放机、直播卫星DBS(Direct Broadcast Satellite)这四种通道来接收。低价位型机顶盒可以用奔腾266 MHz处理器、声卡、56 kbit/s Modem、USB接口、2.1GB硬盘配置构成,它没有显示器、软驱及光驱,可用于文字处理、上网、收发电子邮件,不带Windows。新一代电视机机顶盒是运行速度可达175 MHz MIPS的64位处理器,其联网速度为56 kbit/s,支持最新的互联网技术标准。

  5.交互式电视(IPTV)

  IPTV交互式网络电视,是一种利用宽带有线电视网,集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体,向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。传统的电视观众只能被动地接收电视台播放的节目。之后的个性化电视,不仅能将观众感兴趣的电视节目送叭电视机顶盒,而且还能根据客户的个人信息及条件发送特别的广告。交互式电视则在个性化电视的基础上又增加了交易功能,实现了电视购物(TV Commerce),它能对不同客户推出不同的商品和广告,从而大大地方便了客户,使客户与商家的关系亲近了许多。发展交互式电视的目标是创建一对一的模式,实现与客户的动态对话,包括将信息传送给用户、交易和服务三个步骤。在交互式电视方面,NDS公司的XTV技术能将大量的数据存储到机顶盒或数字电视中,使电视观众不受节目播放次序的限制,可以自由选择收看。此外,宽带多媒体交互电视已由Marconi、Motorola、OracleSGI和ViaGate五家公司(以下简称MMOSV)联手合作开发成功。创造了一套完整的面向交互式电视(IPTV)和数字视频流市场的端到端商务和技术解决方案,将先进的计算机硬软件融为一体,从而使用户方便地改变其电视界面和内容,并可从播放的列表中选择视频内容,或使用Web浏览器从Intemet上查找信息、玩电子游戏等。

  6.带硬盘的家电——HDD家电

  硬盘(HDD,Hard Disk)的诸多优点使得家电制造商不能等闲视之,在视听与影像领域已率先推出了硬盘录像机和数码相机。计算机用作储存资料的硬盘,如今被移植到家电上,必将实现家电功能的全面数码化。最近日本各AV生产商纷纷推出HDD录像机,以取替现有的VII录像机,而ⅣC更推出全球首部内置HDD功能的HDD电视机AV-32DD2。AV-32DD2的最大卖点是内置了20GB的硬盘,最长录像时间可达20h(平均传送率为2Mbit/s),就算在最高分辨率的SP模式下录像,也可收录7h的影像。

  此外,它具有顺序扫描功能,播放出来的人物面部轮廓更清晰。此外,硬盘的普及化将使每个家电都可成为家庭网络智能节点。特别是称为超媒体(Hypermedia)互动式电视的维纳斯计算机,是人类网络时代的信息家电,可作为来自PC、TV、DVD、Internet(宽带Cable、ADSLDDNLANPSTN)各种信息的综合平台,它无需键盘,以手写可使用计算机,可打IP电话或开可视会议,可作DVD播放器,也可移植上千种Windows游戏,可用遥控器上网,选择网站就像选择电视频道一样方便。在维纳斯(Venus)和Microsoft的TV平台策略中,Microsoft TV 1.0和Microsoft TV 2.0引人注目。Microsoft TV 1.0采用WindowsCE操作系统,有TV浏览器和广播服务功能,有路图(Roadmap)功能。Microsoft TV 2.0的特点是家庭上网能力强,有1394、HomePNA、μPnP等方式,并可在家庭网络上分配视频,有宽带数据共享,兼容世界各种数字电视(DTV)标准,如ATSC、DVB、ARIB等,有全部的IE浏览器功能。

  这些只是信息家电在生活中应用的很小一部分。只要开动我们的想象力,信息家电将几乎无所不能,而且实现它们也不会是很遥远的事情。

信息家电的硬件平台[2]

  信息家电的硬件核心是高性能、低功耗的数据处理装置,典型的是嵌入式处理器,但是,由于信息家电的市场容量很大,为信息家电的核心开发专用芯片也是一个很好的方案。目前信息家电领域所采用的硬件平台主要有以下3种。

  1.片上系统(SoC)

  SoC在一片硅片上集成有CPU和高密度逻辑电路,再加上模拟和混合信号电路、存储器和通信电路,有的SoC甚至还包含电子学以外的功能。基于片上系统的信息家电,设计产品时,使用SoC芯片,加上小量的外围芯片,具有体积小,成本低的优势。这种技术的关键在于SoC芯片的设计和集成。如果批量大,SoC具有很好的成本优势。

  2.嵌入式芯片

  在消费类电子产品中,将通用的嵌入式处理器芯片嵌入到各类设备中,形成嵌入式系统产品,是嵌入式系统技术与消费类电子产品技术和其他技术(如机械技术)等充分结合的一种表现形式。

  这种技术选用通用的嵌入式处理器,围绕它开发嵌入式系统,编写相应的软件,配制嵌入式操作系统。其特点是开发成本比较低,风险小(开发专用的SoC芯片具有流片失败风险、市场风险等)。

  通常,这种方式将嵌入式操作系统固化在只读存储器中,通过运行针对系统编写的应用程序来对装有嵌入式芯片的设备进行控制和管理,以使该设备具有相当的智能。

  3.Webchip

  实现具有网络功能的信息家电还有一种方法,即在家用电器中内置一块Web接口芯片Webchip,将其作为连接到Intemet上的接口。Webchip是独立于各种微控制器的专用网络芯片,内嵌部分协议栈软件和网络应用层软件,这些软件可以完成Intemet网络通信功能。通过标准的FO端口,可与大多数嵌入式微处理器连接。这样,微控制器可以通过Webchip接收并执行经由Intemet远程传来的命令,或将一些数据交给Webchip发送出去。实际上,Webchip是把Intemet接口设计成专用芯片的形式,特点是设计网络家电时,可以大大简化网络部分的设计,减小了设备的体积,提高了可靠性

  典型的Webchip集成了TCP/IP 协议栈、Web服务器的功能,这种集成可以由硬件实现,也可以由固件实现,早期的Webchip以模块的形式提供,目前可以以单芯片的形式提供。

信息家电的结构[2]

  信息家电分为硬件和软件两部分,其中硬件部分包括:

  (1)数据处理核心:嵌入式处理器、SoC芯片、Webchip等。

  (2)存储器:程序存储器和数据存储器。

  (3)外部设备接口。

  (4)其他外部设备,如机械装置等。其中嵌入式系统控制机械装置。

  软件系统可分为以下5个层次:

  (1)设备驱动程序层。该层是根据硬件平台的不同而为操作系统提供的设备驱动程序,同时也为应用程序提供了一个透明的应用编程接口

  (2)操作系统层。采用流行的嵌入式实时多任务操作系统。

  (3)逻辑资源层。该层中的软件为可选择安装的模块。主要有TCP/IP模块、文件系统、人机界面等。

  (4)中间件层。为了移植性而设计。

  (5)应用层。

参考文献

  1. 1.0 1.1 劳动和社会保障部教材办公室组织.电子产品新技术应用.中国劳动出版社,2006.6
  2. 2.0 2.1 2.2 2.3 张大波,吴迪,郝军,沙毅,冯建新.嵌入式系统原理、设计与应用.机械工业出版社,2005年01月第1版
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