探討了綜合電子信息系統(tǒng)中的實時嵌入式計算機系統(tǒng)的應(yīng)用特征

【摘 要】車輛信息化技術(shù)是陸軍武器裝備數(shù)字化的重要發(fā)展方向，車輛綜合電子信息系統(tǒng)的構(gòu)建，智能地協(xié)調(diào)了車內(nèi)各分系統(tǒng)的功能，簡化了操作，大大節(jié)省了整車系統(tǒng)成本，提高了作戰(zhàn)車輛指揮控制能力，增強整體數(shù)字化程度和綜合作戰(zhàn)能力。本文探討了綜合電子信息系統(tǒng)中的實時嵌入式計算機系統(tǒng)的應(yīng)用特征、系統(tǒng)實施、以及解決的主要問題，并對該系統(tǒng)未來的發(fā)展進行了展望。

【關(guān)鍵詞】嵌入式計算機系統(tǒng)、應(yīng)用特征、數(shù)字化程度

所謂電子綜合化技術(shù)，即在作戰(zhàn)車輛苛刻的空間限制條件下，滿足對密集性的作戰(zhàn)車輛電子系統(tǒng)進行信息綜合和功能綜合的技術(shù)。構(gòu)建車輛綜合電子信息系統(tǒng)，可以智能的協(xié)調(diào)車內(nèi)各分系統(tǒng)的功能，簡化操作，讓乘員精力集中于戰(zhàn)斗。它的應(yīng)用將大大提高作戰(zhàn)車輛指揮控制能力，數(shù)字化程度的提高可增強整體的綜合作戰(zhàn)能力。

一、國內(nèi)外車輛電子信息系統(tǒng)現(xiàn)狀

車輛綜合電子信息分系統(tǒng)可以采用不同的解決方案。其中，傳統(tǒng)的方案是采用各個獨立電器或機械分體完成各項任務(wù)；造成車輛中大量連接關(guān)系、連接電纜以及各種獨立儀器設(shè)備布滿整個駕駛室，增加了車體重量和布線復(fù)雜度、駕駛員和戰(zhàn)斗員的使用操作上的難度，查找排除故障困難，不利于提高整車的快速反應(yīng)能力。另一種是目前國內(nèi)外都在使用的解決方案：主要針對底盤電子系統(tǒng)進行設(shè)計，由駕駛員綜合顯示終端、車輛測控子系統(tǒng)、定位導(dǎo)航子系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)以CAN總線為紐帶，將車輛底盤的電子電氣模塊聯(lián)成一個綜合系統(tǒng)，大大簡化系統(tǒng)原有的連接關(guān)系和連接電纜，并能為今后將要使用的電子模塊留有接口，易于系統(tǒng)的擴展；顯然，車輛綜合電子信息分系統(tǒng)技術(shù)的方案能大大降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)效費比。

二、車載實時嵌入式計算機技術(shù)特征

（一）嵌入式系統(tǒng)的定義和特點

1.嵌入式系統(tǒng)的定義

嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）本身是一個相對模糊的定義。目前，國內(nèi)的一個普遍被認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)的定義是：以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)以及各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物；嵌入式系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用需求可對軟硬件進行裁減，滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要求。

2.嵌入式系統(tǒng)的特點

嵌入式系統(tǒng)的幾個重要特征體現(xiàn)在如下幾個方面：a）系統(tǒng)內(nèi)核小。b）專用性強。嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植；同時針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進行較大的更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級”是完全不同的概念。c）系統(tǒng)精簡。嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計及實現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時也利于實現(xiàn)系統(tǒng)安全。d）高實時性的操作系統(tǒng)軟件是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固化存儲，以提高速度。軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性。嵌入式軟件開發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)，利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real=Time Operating System）開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。

2.實時系統(tǒng)口

工業(yè)控制、艦船武器控制、航空航天等領(lǐng)域的多數(shù)嵌入式系統(tǒng)有一個共同的特性：對系統(tǒng)的響應(yīng)時間要有嚴(yán)格的要求。這些系統(tǒng)稱為實時系統(tǒng)。系統(tǒng)時限的大小和具體系統(tǒng)有關(guān)。例如，在一個導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中，要求在幾個毫秒內(nèi)產(chǎn)生輸出，而在一個計算機控制的汽車生產(chǎn)線中，系統(tǒng)的反應(yīng)可以放松至1秒內(nèi)。任務(wù)的時限是由軟件劃分所決定。

三、車載實時嵌入系統(tǒng)實施

車輛測控系統(tǒng)（及其輔助測量設(shè)備）應(yīng)盡可能實時、準(zhǔn)確地獲取各安裝點的狀態(tài)信息并將它們實時、準(zhǔn)確、可靠地送往車輛測控與管理子系統(tǒng)；同時，還應(yīng)具有接收經(jīng)車輛測控與管理子系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)而來的三防、燈光、操縱等的相關(guān)信息的能力，因為，這些信息經(jīng)常要求實時、準(zhǔn)確、可靠的處理里各種突發(fā)情況。這樣，車輛控制與管理子系統(tǒng)中的計算機系統(tǒng)來說，應(yīng)能完成下述主要工作：（1）簡化原有車輛的電纜連接關(guān)系和連接電纜，在信號相對集中部位安裝測控裝置，實現(xiàn)分布控制、集中管理。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時獲取傳感器的輸出；（2）通過通信系統(tǒng)發(fā)往車輛測控與管理子系統(tǒng)進行綜合處理后由虛擬儀表進行顯示，并獲取數(shù)字火控子系統(tǒng)、車載信息子系統(tǒng)和通訊指揮子系統(tǒng)的指令或信息；（3）通過通信系統(tǒng)將各結(jié)果同步送往車輛測控與管理子系統(tǒng)進行車輛狀態(tài)信息采集，并存儲以便以后隨時調(diào)用數(shù)據(jù)，排查故障或作為“黑匣子”之用。

第二，虛擬儀表必須同步顯示各信息子系統(tǒng)的采集處理結(jié)果；同時，還需完成網(wǎng)關(guān)和主控器的作用，解算數(shù)據(jù)的實時發(fā)送，采集到的子系統(tǒng)信息和計算結(jié)果等。即虛擬儀表裝置應(yīng)能完成下述主要工作：（1）分析通過通信系統(tǒng)傳輸?shù)能囕v測控模塊信息；（2）將各測控模塊的結(jié)果以圖形的方式顯示于顯示屏上，并盡可能保證結(jié)果準(zhǔn)確、易讀、形象、并接近傳統(tǒng)儀表顯示方式；顯然，上述兩個問題的解決，必須依賴于高性能的計算機系統(tǒng)。

四、結(jié)論

本文圍繞綜合電子信息系統(tǒng)系統(tǒng)中的實時嵌入式計算機系統(tǒng)的實現(xiàn)，為裝甲車輛綜合電子信息系統(tǒng)提供一套相關(guān)的技術(shù)基礎(chǔ)?？傊?，采用車輛電子綜合化技術(shù)進行作戰(zhàn)車輛電子系統(tǒng)的設(shè)計，通過定義信息格式和電氣接口特性來貫徹多路傳輸實現(xiàn)綜合的設(shè)計思路，采用相應(yīng)的硬件和軟件來完成功能的執(zhí)行。這種方法更有利于各子系統(tǒng)的功能設(shè)計與更新升級，同時在子系統(tǒng)功能設(shè)計的基礎(chǔ)上，又促進了作戰(zhàn)車輛電子綜合化的實施。而能滿足車輛綜合電子信息分系統(tǒng)需要的計算機軟硬件系統(tǒng)則是整個系統(tǒng)得以實現(xiàn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)之一。

參考文獻：

[1]張福炎，孫志揮.大學(xué)計算機信息技術(shù)教程【M】.南京：南京大學(xué)出版社，2003.190，193-199，140-141。

[2]李世平，韋增亮，戴凡.Pc計算機測控技術(shù)及應(yīng)用【M】。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.61.63，69.70。

[3]陳.翌，田捷，王金剛.嵌入式軟件開發(fā)技術(shù)【M】.北京：國防工業(yè)出版社，2003.5

作者簡介：

蔣麗，女，碩士研究生，現(xiàn)就讀于湖北省荊州市荊州區(qū)長江大學(xué)電子信息學(xué)院，電子與通信工程專業(yè)。