嵌入式系統(tǒng)在機電控制中的運用

陳為　肖春芳　馬軼男

信息化時代下，嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)實施遠程互動已成為主流趨勢。基于機電控制整合嵌入式系統(tǒng)能夠強化機電系統(tǒng)能，并可減小機電功耗與運行成本，具有眾多優(yōu)勢。本文首先介紹嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)涵，然后剖析嵌入式系統(tǒng)的基本特點，最后探討具體運用。

嵌入式系統(tǒng)利用應(yīng)用價值充當根本出發(fā)點，在全面融合計算機技術(shù)條件下，大力改善系統(tǒng)功能，有效提升可靠性。近幾年，嵌入式系統(tǒng)愈發(fā)普遍，將其應(yīng)用到機電控制層面已成為主要研究方向。目前，嵌入式系統(tǒng)于機電控制過程的應(yīng)用具有堅實的技術(shù)支撐，促進了硬件與軟件平臺的改進。嵌入式系統(tǒng)不僅可增強企業(yè)的綜合競爭力，而且還可增加經(jīng)濟效益，對其進行研究探討非常必要。

嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)涵

在常規(guī)意義上，嵌入式系統(tǒng)即利用計算機充當應(yīng)用基礎(chǔ)，把計算機整合到特定系統(tǒng)內(nèi)。此系統(tǒng)軟件與硬件能夠裁剪，能夠較好地應(yīng)用在應(yīng)用系統(tǒng)中，并對功能、穩(wěn)定性和成本等提出了嚴格的要求。這是一個獨特、別樣的計算機系統(tǒng)，主要包含三個部分：其一，硬件環(huán)境，它是一個硬件平臺；其二，嵌入式操作系統(tǒng)，它的主要功能是實現(xiàn)任務(wù)調(diào)控，不變形；其三，嵌入式應(yīng)用程序。以操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用操作系統(tǒng)內(nèi)部的機制實現(xiàn)特定功能。

嵌入式系統(tǒng)的基本特點

近幾年，科學(xué)家加大了在嵌入式系統(tǒng)方面的研究力度，探索熱情持續(xù)升高，具體表現(xiàn)在下述兩方面：一方面，芯片進程研制與推廣應(yīng)用可為企業(yè)創(chuàng)造可觀的效益，這主要歸因于信息技術(shù)的提高，完成了芯片接口統(tǒng)一化，更多的企業(yè)把重心放在芯片探索上，進而形成了一種企業(yè)激烈爭奪經(jīng)濟利益的局面，并促進了電子技術(shù)的自身發(fā)展。另一方面，為減小生產(chǎn)成本，達成成本效益的合理配置，科學(xué)家將目光都投在了嵌入式系統(tǒng)上，它主要具有下述特點：

專用性強：嵌入式系統(tǒng)極具個性化，其軟件與硬件系統(tǒng)的內(nèi)部融合十分緊密，大部分情況下應(yīng)移植硬件系統(tǒng)，雖然是歸屬一個品牌和系列，但也應(yīng)參照系統(tǒng)硬件的實際情況合理修改，適當修正。另外，因任務(wù)不同，也需要適當調(diào)整系統(tǒng)，所下載程序編譯應(yīng)與系統(tǒng)緊密融合。

系統(tǒng)內(nèi)核?。涸诖蠖鄶?shù)條件下，嵌入式系統(tǒng)均應(yīng)用于小型電子裝置內(nèi)，對應(yīng)系統(tǒng)資源非常有限，這是因為其內(nèi)核和別的操作系統(tǒng)相比非常小。

系統(tǒng)簡單：嵌入式系統(tǒng)與別的系統(tǒng)最顯著的差別便是其應(yīng)用軟件與系統(tǒng)軟件不存在明顯的區(qū)分，為全面管控系統(tǒng)成本，并維護系統(tǒng)安全，通常嵌入式系統(tǒng)于功能設(shè)計與實現(xiàn)問題上并未提出復(fù)雜的要求。

實時性高：對于嵌入式系統(tǒng)，實時性高是其主要要求，為優(yōu)化速度，軟件一定要保證固態(tài)存儲。另外，軟件代碼也應(yīng)具備優(yōu)良的特性。

具體運用

遠程電機控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蓬勃發(fā)展，整合嵌入式系統(tǒng)層面的最新成果，大大地提升了服務(wù)器的綜合性能。目前，市場上存在的大部分生產(chǎn)設(shè)備均裝設(shè)了通訊模塊，并且是內(nèi)嵌式的，能夠連接互聯(lián)網(wǎng)，進行網(wǎng)絡(luò)訪問。此技術(shù)的出現(xiàn)促進了嵌入式遠程遙控，在最開始的階段，旨在通過建立在DSP、MCU之上的嵌入式系統(tǒng)達成服務(wù)器功能，以此來簡化PC服務(wù)器，這全面降低了系統(tǒng)的繁瑣性，并在某種程度上還改進了系統(tǒng)體系，提升了運行功效，減小了成本投入，讓系統(tǒng)能夠隨時與網(wǎng)絡(luò)相連，促進復(fù)雜系統(tǒng)控制和處理。

若只從常規(guī)層面來說，借助DSP技術(shù)便能夠順利達成機器和網(wǎng)絡(luò)之間的通信，輔以TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)驅(qū)動牽引網(wǎng)絡(luò)接口芯片這一目標，以此來在真正意義上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和機電系統(tǒng)之間的互聯(lián)，讓機電系統(tǒng)內(nèi)部嵌入式系統(tǒng)的基本功能得到完全發(fā)揮，實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)化。

建立在Stewart平臺之上的伺服控制器。Stewart平臺控制系統(tǒng)基本軟件組成見圖1。此系統(tǒng)利用AT9140800嵌入式處理器充當核心組成，其硬件包含存儲器、編碼器接口、DA接口、標準RS232接口和狀態(tài)指示燈這幾部分。利用uC/OS充當RTOS研制的專業(yè)軟件，主要包含以下幾部分：多線程系統(tǒng)、中斷控制系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)、UART接口技術(shù)、ISA接口技術(shù)和ADRC算法處理工藝。前三者經(jīng)由uC/OS完成，后三者為用戶經(jīng)由相對的編程軟件來獨立編寫。原有機電控制系統(tǒng)主要應(yīng)用非線性PID與模糊控制PID等來呈現(xiàn)PID應(yīng)用范圍復(fù)雜化。現(xiàn)階段，市場流行一種引入了自抗擾技術(shù)的現(xiàn)代電機控制理念。它主要經(jīng)由ADRC算法完成抗自擾化處理操作，并適當改進ADRC算法，通過變參思路實現(xiàn)模糊ADRC處理。經(jīng)由對比分析發(fā)現(xiàn)，此控制器可全面管控期望信號，還可在短期內(nèi)規(guī)避干擾信號的不良影響。

自從Linux系統(tǒng)問世后，對應(yīng)驅(qū)動程序研制也開始著手，適宜的操作系統(tǒng)能夠?qū)ν鈬O(shè)備進行支撐。當前的嵌入式系統(tǒng)研究主要定位在驅(qū)動程序探索內(nèi)容上，并利用可移植突出作為標志。原有以Ⅵ等充當主體開發(fā)工具，以Linux文本編輯器為基本載體。當著手設(shè)備驅(qū)動程序研制時，需堅守下述的啟動程序：硬件信息收集；訪問方式落實，外圍設(shè)備利用中斷和查詢等提前約定好的通訊方式完成主體軟件訪問工作。每一種方式均存在特定的應(yīng)用情況；面向目標功能制定源代碼，進而對驅(qū)動程序?qū)嵤┸浖?qū)動處理；編寫、翻譯、調(diào)節(jié)、試驗源代碼程序；基于內(nèi)核載入特定的驅(qū)動程序；驅(qū)動軟件真正加載前，應(yīng)嚴格檢查應(yīng)用軟件。

嵌入式系統(tǒng)形成于不同的軟件和硬件平臺，當下嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，其和機動控制一起發(fā)展。圍繞嵌入式系統(tǒng)進行深入研究與全面開發(fā)具有巨大，可促進工業(yè)化發(fā)展，同時，還能為日常生活提供更大的便利。綜合來說，嵌入式系統(tǒng)的不斷應(yīng)用，會促使嵌入式系統(tǒng)越來越趨于規(guī)范化和標準化。在未來發(fā)展過程，我們應(yīng)堅守市場導(dǎo)向，有效把控市場動態(tài)。