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關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的分類與特點(diǎn)

電子設(shè)計(jì) ? 來源:互聯(lián)網(wǎng) ? 作者:佚名 ? 2018-08-28 10:38 ? 次閱讀

一、什么是嵌入式系統(tǒng)呢

目前一些先進(jìn)的PDA在顯示屏幕上已實(shí)現(xiàn)漢字寫入、短消息語音發(fā)布,日用范圍也將日益廣闊。對于企業(yè)專用解決方案,如物流管理、條碼掃描、移動信息采集等,這種小型手持嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮巨大的作用。自動控制領(lǐng)域,不僅可以用于ATM機(jī),自動售貨機(jī),工業(yè)控制等專用設(shè)備,和移動通訊設(shè)備結(jié)合、GPS、娛樂相結(jié)合,嵌入式系統(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長虹推出的ADSL產(chǎn)品,結(jié)合網(wǎng)絡(luò),控制,信息,這種智能化,網(wǎng)絡(luò)化將是家電發(fā)展的新趨勢。

隨著信息化,智能化,網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著名未來學(xué)家尼葛洛龐帝99年1月訪華時預(yù)言,4~5年后嵌入式智能(電腦) 工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國第11次微機(jī)學(xué)術(shù)交流會上發(fā)表的《計(jì)算機(jī)的發(fā)展與技術(shù)》一文中,對未來10年以嵌入式芯片為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)工業(yè)進(jìn)行了科學(xué)的闡述和展望。

根據(jù)IEEE(電氣電子工程師協(xié)會)的定義,嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置”(devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體,還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。目前國內(nèi)一個普遍被認(rèn)同的定義是:以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

由于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要嵌入到應(yīng)用體系中,實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用系統(tǒng)的智能化控制,因此,它有著與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)值計(jì)算;技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升,存儲容量的無限擴(kuò)大。 而嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求則是應(yīng)用對象的智能化控制能力;技術(shù)發(fā)展方向是與應(yīng)用系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代,嵌入式技術(shù)全面展開,目前已成為通信和消費(fèi)類產(chǎn)品的共同發(fā)展方向。在通信領(lǐng)域,數(shù)字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)。在廣播電視領(lǐng)域,美國已開始由模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變,歐洲的DVB(數(shù)字電視廣播)技術(shù)已在全球大多數(shù)國家推廣。數(shù)字音頻廣播(DAB)也已進(jìn)入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。

二、嵌入式系統(tǒng)的分類與特點(diǎn)

1、嵌入式系統(tǒng)的分類

有些人把單個嵌入式微處理器就當(dāng)作嵌入式系統(tǒng),這是不對的。因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),因此,只有將嵌入式微處理器構(gòu)成了一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng),并作為嵌入式應(yīng)用時,這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才可稱為嵌入式系統(tǒng)。

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)嵌入式系統(tǒng)有不同的分類方法,如按其形態(tài)的差異,一般可將嵌入式系統(tǒng)分為:芯片級(MCU、SoC)、板級(單片機(jī)、模塊)和設(shè)備級(工控機(jī))三級。如按其復(fù)雜程度的不同,又可將嵌入式系統(tǒng)分為以下四類:

(1)、主要由微處理器構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng),常常用于小型設(shè)備中(如溫度傳感器、煙霧和氣體探測器及斷路器);(2)、不帶計(jì)時功能的微處理器裝置,可在過程控制、信號放大器、位置傳感器及閥門傳動器等中找到;(3)、帶計(jì)時功能的組件,這類系統(tǒng)多見于開關(guān)裝置、控制器、電話交換機(jī)、包裝機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、醫(yī)藥監(jiān)視系統(tǒng)、診斷及實(shí)時控制系統(tǒng)等等;(4)、在制造或過程控制中使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),這也就是由工控機(jī)級組成的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是這四類中最復(fù)雜的一種。也是現(xiàn)代印刷設(shè)備中經(jīng)常應(yīng)用一種。

2、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)、嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。嵌入式CPU能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部,從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化,移動能力大大增強(qiáng),跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。

(2)、嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì),量體裁衣、去除冗余,力爭在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能,這樣才能在具體應(yīng)用中對微處理器的選擇更具有競爭力。

(3)、嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起,它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行,因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場,具有較長的生命周期。

(4)、高實(shí)時性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲,以提高速度;軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。

(5)、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設(shè)計(jì)完成后用戶通常也不能對其中的程序、功能進(jìn)行修改。而且還必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。

三、嵌入式系統(tǒng)在印刷設(shè)備中的解決方案及應(yīng)用

目前,嵌入式系統(tǒng)在印刷設(shè)備中的應(yīng)用仍擁有巨大的市場空間,我們應(yīng)該抓住機(jī)遇,與時俱進(jìn),奮起直追,使我國的中、高檔印刷設(shè)備盡快趕上世界先進(jìn)水平。下面我們將結(jié)合幾個具體實(shí)例對工控機(jī)級嵌入式系統(tǒng)在印刷設(shè)備中的解決方案和應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1、FLY-2005型嵌入式印刷圖像監(jiān)測系統(tǒng)是我公司為了滿足印刷行業(yè)的需要,最新研制開發(fā)的新一代數(shù)字圖像監(jiān)測系統(tǒng)。它運(yùn)用了計(jì)算機(jī)視頻圖像壓縮處理新技術(shù),將高速運(yùn)動的圖像變?yōu)槿搜廴菀捉邮盏摹办o止”圖像,同時可進(jìn)行局部放大,并能“自動”或“手動”左、右、上、下移動畫面,供操作者仔細(xì)巡查,以便對細(xì)微的印刷圖像缺陷及時發(fā)現(xiàn)和修正,大大提高了印刷質(zhì)量。系統(tǒng)性能穩(wěn)定,圖像清晰,操色彩靚麗,作方便靈活,價(jià)格低廉,僅為同類進(jìn)口產(chǎn)品的1/3。

該系統(tǒng)主要由八部分組成: (1)、 嵌入式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用艾雷斯(I-LACS)ACS-2406E型,其中有主板ACS- 6172VE,32位賽揚(yáng)CPU C2.8,硬盤HDD80GB(7200R),內(nèi)存條HY256M(DDR)等, (2)、嵌入式中心軟件是以 Window2000為平臺開發(fā)設(shè)計(jì)的。Visual C++編程,方便高效。(3)高品質(zhì)彩色顯示器,(4)、 數(shù)字?jǐn)z像頭M0814-NP,(5)、 巡視小車及行走機(jī)構(gòu),(6)、 ±12V開關(guān)電源HF55W-D、(7)、 輸入輸出控制:西門子(SIEMENS)可編程控制器 PLC 6ES7 211-OAA23-OXBO,(8)、 通信及控制電纜等。

2、FLY-3000嵌入式凹印機(jī)雙電眼套色系統(tǒng)是我公司最新成功開發(fā)的亮點(diǎn)之一。該系統(tǒng)主要由中央控制器、雙光電眼、日本編碼器、糾偏裝置及顯示器等五大部分構(gòu)成。中央控制器中裝有:(1)、嵌入式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(研祥 EVOC IPC-810A型),其中有主板 1613VN,32位賽揚(yáng) CPU C3 1.3G,硬盤SDR80G(7200R),內(nèi)存條 KVR133×64C3L 128M等;(2)、FLY-3002嵌入式套色中心軟件是以WinNT為平臺開發(fā)設(shè)計(jì)的。Visual C++編程,方便高效;(3)、數(shù)據(jù)高速采集卡等。其中FLY-3002嵌入式套色中心軟件及數(shù)據(jù)高速采集卡為本公司最新開發(fā)。

該系統(tǒng)具有集成度高、性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、顏色識別范圍廣,版誤差低速修正好后升速不需要再修正等特點(diǎn)。另外,采用雙電眼進(jìn)行檢測,提高了整機(jī)檢測與調(diào)整的速度。因?yàn)殡p電眼和編碼器的配合使用可直接準(zhǔn)確捕捉套色偏差的大小和方向,減少了計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理負(fù)荷,大大縮短了機(jī)器的自動套準(zhǔn)時間,使控制過程更加穩(wěn)定和可靠。它具有全漢字化操作界面,全方位人機(jī)對話及各種提示指引功能,確保了高精度控制。本系統(tǒng)還具有縱向、橫向套色雙重功能。另外還增加了印前自動對版功能,無需人工進(jìn)行對版調(diào)節(jié),顯著地減少了原材料浪費(fèi)。

總之,由于工控機(jī)級嵌入式系統(tǒng)在印刷設(shè)備中成功的應(yīng)用,造就了凹印設(shè)備優(yōu)異的性能和卓越的品質(zhì)。專家們預(yù)計(jì):面對我國廣闊的市場前景,她必定能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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