信息家電

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信息家電(Information Appliance),簡稱LA

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什麼是信息家電

  信息家電可以翻譯為“信息終端”,在國內習慣上稱之為“信息家電”,其主導思想是:使數字媒體的任何內容,以任何格式,在任何時間,傳送到任何地點。同時,由於目前電子消費領域的“3C”,即家電(Consumer Electronic)、通信(Communication)和電腦(Computer)中部分產品已經達到成熟期,而人們對電子產品與服務的消費需求El益增長,這就促使這些領域進行技術升級和技術創新。信息家電從廣義上來講,包括機頂盒、Web游戲機、Web電視、Web電話,還有掌上電腦、手持PC、可穿戴PC等所有能通過網路系統交互信息的消費類電子產品。從長遠來看,電冰箱、洗衣機、微波爐等植入數字網路技術,也是未來信息家電十分重要的發展方向。

  從技術方式上講,信息家電是將數字技術網路技術集成在電冰箱、洗衣機等傳統家用電器上,藉此建立起家庭網路化環境。由於這一類產品對於電腦技術和家電技術的智能化結合水平要求相當高,因此多數還停留在概念和實驗室階段,距離投放市場還十分遙遠。另一種是已經市場化產品,就是信息產品家電化,包括機頂盒、PDA、HPC等。其內部構成包括嵌人式處理器、相關支持硬體(如顯示卡、存儲介質IC卡或信用卡讀取設備)、嵌入式操作系統以及應用層的軟體包等。總之,信息家電家族在不斷擴大、技術含量也不斷提升。它橫跨信息技術領域和家電領域,逐漸模糊了原本涇渭分明的電腦、通信產品、家電的市場界限,它是電子技術的綜合展示。[1]

信息家電的主要功能[2]

  信息家電可以分為兩大類:

  (1)傳統家電的信息化。

  傳統的家電主要指的是減輕人的家務勞動的家電設備,如洗衣機、微波爐等,把人們從繁重的家務勞動中解放出來;信息化的傳統家電可以進一步地減輕人的勞動,如智能冰箱根據食品的種類工作,聯網的冰箱可以下載最新的食品特點參數等。

  (2)新的信息家電。

  新的信息家電主要面向娛樂,其中的一些功能如下:

  1)播放數字視頻節目。

  2)支持多協議的Internet功能,具有良好的Web性能,使家中設備良好地實現Internet共用。

  3)支持多家電網路協議的家庭網路控制中心功能,提供足夠的寬頻通信服務介面,同時還應當能夠對家用電器實施各種有效的控制機制。

  4)具有家庭信息伺服器的功能,為家庭事務管理提供必要的數據服務,最終完成家庭購物、辦公、交互教學、視頻點播等全方位應用。

信息家電的特點[2]

  (1)處理器發展趨向低成本、高集成度與低功耗。

  (2)整合數字與模擬處理的技術。

  (3)較PC更強調通信能力。

  (4)利用軟體增加產品的差異性。

  (5)應用領域的不斷擴大,新市場、新產品的不斷涌現。

信息家電主要產品[1]

  1.可上網的行動電話——WAP手機

  行動電話的出現打破了位置與通信工具之間的必然聯繫,而互聯網的出現則使人們可以很容易地獲取豐富的信息資源,打破了空間對於信息傳遞的阻礙。在今天這樣一個信息社會里,行動電話與互聯網結合不僅使人們對於信息的獲得能獨立於信息的來源,還可以獨立於所處的位置。這使得二者的結合不僅成為了必然,也成為了現實。如今,與互聯網結合的手機已經成為市場的熱點,同時手機上網也成了眾多手機用戶的迫切需求。

  目前市場上有一類手機,被商家宣稱為能“上網”。其實它只能與筆記本電腦通過一根數據連線相連,使筆記本電腦通過手機撥號上網。這種手機自身並不具備瀏覽互聯網的功能,只是相當於一部能撥號上網的固定電話而已。所不同的只是它讓電腦可以通過GSM網以無線方式上網、發傳真等,而不必非得通過有線電話。在構造上它只是比普通手機多一個數據傳輸口或紅外介面。因此嚴格說起來,它算不上能上網(瀏覽互聯網)的手機。

  WAP手機內置瀏覽器(Browser)、緩存(Cache)和記憶體,它不再需要筆記本電腦配合,可以直接使用手機的屏幕查詢Internet信息、發送電子郵件,在移動性和易用性上都有了很大的改善。通過WAP手機,人們可以瀏覽網頁、收看即時新聞、收發電子郵件和傳真,它還能實現股票交易、銀行業務、產品定購、天氣與交通狀況告警等一系列增值服務,體現了未來社會辦公、通信和個人服務的全新思維。正是有感於此,世界著名的手機生產商,如摩托羅拉諾基亞西門子等都在進行WAP手機的研製與開發。

  3G手機真正的“移動+寬頻”給人們提供的移動多媒體業務,今天已經成為現實。通過3G手機,人們可以隨時隨地上網,享受3G的高帶寬。把電話變成可視,給移動用戶提供線上的不間斷的聲音、影像或動畫;還可以提供視頻/音頻的點播直播功能,使通信業務智能化、人性化。

  2.智能家電

  (1)智能冰箱

  1999年由英國推出的智能冰箱,通過條碼掃描儀來對儲存和消耗的食品進行登記,同時一個13英寸的彩色顯示屏可向主人顯示食品的保質期,還會提醒主人儲存的牛奶等食品是否已快被吃完,還能將需要重新購買的食品列成購物清單,以方便主人購買。還有在其門上嵌入觸摸屏和電腦,並連接到互聯網的網路冰箱。

  (2)網路微波爐

  網路微波爐是在傳統微波爐的基礎上增加了菜譜存儲與管理、菜譜自動烹飪、菜譜網路下載等功能,用戶可以通過LCD液晶顯示器及觸摸屏實現菜譜的輸入、查詢和下載等管理,網路微波爐可以按用戶的選擇根據烹飪程式自動進行工作,從而可以極大地方便用戶對於微波爐的使用。此外,該網路微波爐方案還可以集成嵌入式Modem模塊,撥號連接Intemet,從而可以通過網路實現菜譜的下載等功能。同時,該網路微波爐方案還可以集成無線尋呼模塊,從而可以實現菜譜及其他營養信息的下載和閱讀。還可在做飯過程中隨時與朋友交流經驗,記憶和改進烹調食譜。

  (3)智能空調

  智能空調可以在主人回家前半小時自動啟動。也可以通過網路隨時控制調節空調狀態。

  (4)智能洗衣機

  裝有電腦標簽的衣服在放人洗衣機清洗時,標簽能夠告訴洗衣機應當用哪一擋速度進行清洗。

  各種智能家電除可通過電話線與網際網路相連,上網發送電子郵件外,也能用來進行電子購物。

  3.掌上電腦

  作為移動信息產品的掌上電腦(Palm Size PC)或手持電腦(Handheld PC,HPC),均是小巧型電腦產品,其特點是能夠不受線纜的影響而能隨時隨地進行聲音和數據通信。硬體方面最關鍵的技術在於RISC(精簡指令集電腦)核心晶元,如日立公司的SH3和MIPS公司的R3000,目前多為32位,主頻133MHz。軟體方面則主要由操作系統和應用程式兩部分組成。操作系統主要是微軟公司的WindowsCE和3Corn公司的PalmOS。典型的掌上電腦除RISC處理器外,內置16MB SDRAM記憶體和16MB ROM(均可通過CF卡擴展),以及56k V90高速Modem卡,可以方便上網,可以播放電影中的MP3以及處理數字圖像。該類電腦中還有個人上網接人設備Web PAD、瘦客戶機、低端掌上電腦PDA等不同類型。

  4.機頂盒

  機頂盒STB(Set Top Box)是一種簡化的沒有硬碟的電腦,利用用戶的電視機作為顯示設備,通過撥號連接互聯網,進行網頁瀏覽和電子郵件功能。同時配備有紅外無線鍵盤和遙控器,形成互動式電視系統,向用戶提供集互聯網接入、互動式電視影像和聲音、數字視頻錄像為一體的多媒體服務技術。因機頂盒使用E2PROM或FLASH這兩種存儲器來記憶數據,因此能實現電源關掉後保存數據,而且可以反覆擦寫。機頂盒與PC在結構上沒有很大的區別,二者都是以微處理機(CPU)為核心的應用系統。但機頂盒只需要完成上網、播放VCD、玩光碟游戲這些特定的功能。機頂盒的數據及電視節目通常可通過電話線、有線電視(CATV)電纜、VCD/DVD播放機、直播衛星DBS(Direct Broadcast Satellite)這四種通道來接收。低價位型機頂盒可以用奔騰266 MHz處理器、音效卡、56 kbit/s Modem、USB介面、2.1GB硬碟配置構成,它沒有顯示器、軟碟機及光碟機,可用於文字處理、上網、收發電子郵件,不帶Windows。新一代電視機機頂盒是運行速度可達175 MHz MIPS的64位處理器,其聯網速度為56 kbit/s,支持最新的互聯網技術標準。

  5.互動式電視(IPTV)

  IPTV互動式網路電視,是一種利用寬頻有線電視網,集互聯網、多媒體、通訊等多種技術於一體,向家庭用戶提供包括數字電視在內的多種互動式服務的嶄新技術。傳統的電視觀眾只能被動地接收電視臺播放的節目。之後的個性化電視,不僅能將觀眾感興趣的電視節目送叭電視機頂盒,而且還能根據客戶的個人信息及條件發送特別的廣告。互動式電視則在個性化電視的基礎上又增加了交易功能,實現了電視購物(TV Commerce),它能對不同客戶推出不同的商品和廣告,從而大大地方便了客戶,使客戶與商家的關係親近了許多。發展互動式電視的目標是創建一對一的模式,實現與客戶的動態對話,包括將信息傳送給用戶、交易和服務三個步驟。在互動式電視方面,NDS公司的XTV技術能將大量的數據存儲到機頂盒或數字電視中,使電視觀眾不受節目播放次序的限制,可以自由選擇收看。此外,寬頻多媒體交互電視已由Marconi、Motorola、OracleSGI和ViaGate五家公司(以下簡稱MMOSV)聯手合作開發成功。創造了一套完整的面向互動式電視(IPTV)和數字視頻流市場的端到端商務和技術解決方案,將先進的電腦硬軟體融為一體,從而使用戶方便地改變其電視界面和內容,並可從播放的列表中選擇視頻內容,或使用Web瀏覽器從Intemet上查找信息、玩電子游戲等。

  6.帶硬碟的家電——HDD家電

  硬碟(HDD,Hard Disk)的諸多優點使得家電製造商不能等閑視之,在視聽與影像領域已率先推出了硬碟錄像機和數位相機。電腦用作儲存資料的硬碟,如今被移植到家電上,必將實現家電功能的全面數位化。最近日本各AV生產商紛紛推出HDD錄像機,以取替現有的VII錄像機,而ⅣC更推出全球首部內置HDD功能的HDD電視機AV-32DD2。AV-32DD2的最大賣點是內置了20GB的硬碟,最長錄像時間可達20h(平均傳送率為2Mbit/s),就算在最高解析度的SP模式下錄像,也可收錄7h的影像。

  此外,它具有順序掃描功能,播放出來的人物面部輪廓更清晰。此外,硬碟的普及化將使每個家電都可成為家庭網路智能節點。特別是稱為超媒體(Hypermedia)互動式電視的維納斯電腦,是人類網路時代的信息家電,可作為來自PC、TV、DVD、Internet(寬頻Cable、ADSLDDNLANPSTN)各種信息的綜合平臺,它無需鍵盤,以手寫可使用電腦,可打IP電話或開可視會議,可作DVD播放器,也可移植上千種Windows游戲,可用遙控器上網,選擇網站就像選擇電視頻道一樣方便。在維納斯(Venus)和Microsoft的TV平臺策略中,Microsoft TV 1.0和Microsoft TV 2.0引人註目。Microsoft TV 1.0採用WindowsCE操作系統,有TV瀏覽器和廣播服務功能,有路圖(Roadmap)功能。Microsoft TV 2.0的特點是家庭上網能力強,有1394、HomePNA、μPnP等方式,並可在家庭網路上分配視頻,有寬頻數據共用,兼容世界各種數字電視(DTV)標準,如ATSC、DVB、ARIB等,有全部的IE瀏覽器功能。

  這些只是信息家電在生活中應用的很小一部分。只要開動我們的想象力,信息家電將幾乎無所不能,而且實現它們也不會是很遙遠的事情。

信息家電的硬體平臺[2]

  信息家電的硬體核心是高性能、低功耗的數據處理裝置,典型的是嵌入式處理器,但是,由於信息家電的市場容量很大,為信息家電的核心開發專用晶元也是一個很好的方案。目前信息家電領域所採用的硬體平臺主要有以下3種。

  1.片上系統(SoC)

  SoC在一片矽片上集成有CPU和高密度邏輯電路,再加上模擬和混合信號電路、存儲器和通信電路,有的SoC甚至還包含電子學以外的功能。基於片上系統的信息家電,設計產品時,使用SoC晶元,加上小量的外圍晶元,具有體積小,成本低的優勢。這種技術的關鍵在於SoC晶元的設計和集成。如果批量大,SoC具有很好的成本優勢。

  2.嵌入式晶元

  在消費類電子產品中,將通用的嵌入式處理器晶元嵌入到各類設備中,形成嵌入式系統產品,是嵌入式系統技術與消費類電子產品技術和其他技術(如機械技術)等充分結合的一種表現形式。

  這種技術選用通用的嵌入式處理器,圍繞它開發嵌入式系統,編寫相應的軟體,配製嵌入式操作系統。其特點是開發成本比較低,風險小(開發專用的SoC晶元具有流片失敗風險、市場風險等)。

  通常,這種方式將嵌入式操作系統固化在只讀存儲器中,通過運行針對系統編寫的應用程式來對裝有嵌入式晶元的設備進行控制和管理,以使該設備具有相當的智能。

  3.Webchip

  實現具有網路功能的信息家電還有一種方法,即在家用電器中內置一塊Web介面晶元Webchip,將其作為連接到Intemet上的介面。Webchip是獨立於各種微控制器的專用網路晶元,內嵌部分協議棧軟體和網路應用層軟體,這些軟體可以完成Intemet網路通信功能。通過標準的FO埠,可與大多數嵌入式微處理器連接。這樣,微控制器可以通過Webchip接收並執行經由Intemet遠程傳來的命令,或將一些數據交給Webchip發送出去。實際上,Webchip是把Intemet介面設計成專用晶元的形式,特點是設計網路家電時,可以大大簡化網路部分的設計,減小了設備的體積,提高了可靠性

  典型的Webchip集成了TCP/IP 協議棧、Web伺服器的功能,這種集成可以由硬體實現,也可以由固件實現,早期的Webchip以模塊的形式提供,目前可以以單晶元的形式提供。

信息家電的結構[2]

  信息家電分為硬體和軟體兩部分,其中硬體部分包括:

  (1)數據處理核心:嵌入式處理器、SoC晶元、Webchip等。

  (2)存儲器:程式存儲器和數據存儲器。

  (3)外部設備介面。

  (4)其他外部設備,如機械裝置等。其中嵌入式系統控制機械裝置。

  軟體系統可分為以下5個層次:

  (1)設備驅動程式層。該層是根據硬體平臺的不同而為操作系統提供的設備驅動程式,同時也為應用程式提供了一個透明的應用編程介面

  (2)操作系統層。採用流行的嵌入式實時多任務操作系統。

  (3)邏輯資源層。該層中的軟體為可選擇安裝的模塊。主要有TCP/IP模塊、文件系統、人機界面等。

  (4)中間件層。為了移植性而設計。

  (5)應用層。

參考文獻

  1. 1.0 1.1 勞動和社會保障部教材辦公室組織.電子產品新技術應用.中國勞動出版社,2006.6
  2. 2.0 2.1 2.2 2.3 張大波,吳迪,郝軍,沙毅,馮建新.嵌入式系統原理、設計與應用.機械工業出版社,2005年01月第1版
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