嵌入式系統(tǒng)及其應用

洪加富

【摘要】本文主要通過介紹嵌入式的概念、特點和主要構(gòu)件，來對嵌入式系統(tǒng)進行實際的應用。并進一步討論嵌入式未來的發(fā)展方向和基于嵌入式的Internet是為類網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢。

【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng)；實時應用；Internet

【中圖分類號】TP273 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）02-0286-01

引言

隨著社會的快速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡已經(jīng)貫穿我們生活的始終，逐漸進入信息產(chǎn)業(yè)時代，嵌入式將成為芯片發(fā)展的主要方式。由于嵌入式系統(tǒng)的實用性和強大的網(wǎng)絡支持能力，可以很好的解決實時性，可靠性等的問題，所以對于嵌入式系統(tǒng)的研究是工業(yè)發(fā)展的重要手段。嵌入式系統(tǒng)在測控技術(shù)方面有了心發(fā)展，給測控技術(shù)提供了一個先進、優(yōu)良的開發(fā)技術(shù)；同時也是測控領域的巨大改革；總之，在測控技術(shù)和網(wǎng)絡的快速發(fā)展，為嵌入式系統(tǒng)的要求越來越高，進一步促進了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的進步。

一、嵌入式的核心構(gòu)件

（一）嵌入式處理器

嵌入式系統(tǒng)主要硬件是嵌入式處理器，它在系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào)上擔負著重要的作用，是整個系統(tǒng)運行效果的關(guān)鍵因素，他功能的強弱決定了嵌入式應用的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)復雜度。按照配置劃分，嵌入式系統(tǒng)能分為以下幾類：（1）微處理器，它的功能可以和小型的PC機配件差不多，但是能夠保留和嵌入式應用密切的聯(lián)系的功能硬件。這樣就能夠?qū)⑾到y(tǒng)的體積和功耗大大減少。（2）微控制器，單片機就是它典型的代表，這種嵌入式控制器大部分都以微處理器的內(nèi)核做為核心，根據(jù)這些典型的應用，將內(nèi)部的ROM、RAM和總線等必要的功能硬件連接起來。微控制器他的外設特點十分豐富，有著單片化、體積小、功耗低、可靠性高等一系列的特點，因此成為嵌入式系統(tǒng)的主流器件。數(shù)字信號處理器，它是專門用于對時間信號進行匯總和快速處理的計算方式。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法上經(jīng)過特殊的處理，所以具有很高的編譯效率和執(zhí)行速度。（4）嵌入式片上系統(tǒng)，是一種最求產(chǎn)品，也就是集成器件系統(tǒng)，它的最大特點就是將軟件和硬件有機的結(jié)合起來，可以直接將微處理器內(nèi)嵌操作系統(tǒng)的功能代碼模塊；還具有很高的綜合性，在硅片內(nèi)部是利用硬件的編程語言的，可以實現(xiàn)一個復雜系統(tǒng)。因為大部分的系統(tǒng)構(gòu)建都集成在嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部，使得整個系統(tǒng)都比較簡潔，可以減少整系統(tǒng)的體積和功能消耗及其有利的生產(chǎn)效率。目前，嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要采用32位嵌入式CPU，32位RISC系列有著低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統(tǒng)領域占有領先地位。ARM公司是嵌入式處理器的發(fā)展先驅(qū)，能夠購買該模塊的知識產(chǎn)權(quán)。現(xiàn)在的IC電路模塊設計，可以根據(jù)功能需求，將多個模塊有機的結(jié)合起來，形成自己的設計模式。

（二）實時操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)一般都是實時的系統(tǒng)操作系統(tǒng)，是嵌入式的軟件基礎和開發(fā)平臺，可以負責系統(tǒng)所有的軟件和硬件的資源分配、調(diào)度和各個部件的協(xié)調(diào)工作。用戶的管理程序的其他程序都是建立在實時操作系統(tǒng)中的，能夠提供一個高可靠性的內(nèi)核，將系統(tǒng)的各個資源包裝起來，為用戶帶來一個標準的Api，能夠根據(jù)每個任務的優(yōu)先級進行時間的合理分配，簡化了任務之間的協(xié)調(diào)、資源分配以及網(wǎng)絡消息管理。為了能夠適應網(wǎng)絡應用的Internet的應用，提出了TCP/IP協(xié)議的支持。在實時操作系統(tǒng)的基礎上開發(fā)的程序，具有很高的可移植性，可以實現(xiàn)設備的獨立性。其中，開源的嵌入式Linux以高效簡練、質(zhì)量可靠、易學易用，應用廣泛，軟件資源豐富、內(nèi)核功能強大、網(wǎng)絡通信和圖形管理機制進行完善，同時價格優(yōu)惠和易于移植，廣受歡迎。

二、嵌入式系統(tǒng)的應用

目前，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，在過程的控制和儀器儀表上，嵌入式系統(tǒng)應用也得到廣泛的重視。它的工作原理是，利用驅(qū)動將換能器發(fā)射，超聲波可以穿過火災后的混凝土，將利用接收換能器將其接收，利用放大濾波和電壓比較觸發(fā)器進行計算，當接收到第一個脈沖后，向CPU提出中斷申請。聲時是判斷混凝土強度和彈性等的很重要的判斷參數(shù)。在此以外，超聲信號波形也是混凝土操作的判斷依據(jù)。智能超聲測試裝置按照其工作穩(wěn)定性和使用的方便性，測量精度高等有優(yōu)點，使其變得越來越受重視。

近幾年，嵌入式測控系統(tǒng)可以幫助Internet傳輸各種可靠的特點和嵌入式系統(tǒng)在成本和體積還有功耗上的積累?？茖W儀器和工業(yè)控制設備都必須支持TCP/lP協(xié)議，能夠?qū)F(xiàn)場數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳遞到網(wǎng)絡服務器上，讓人們可以在任何計算機的瀏覽器上查看器運行狀態(tài)，觀測、分析和存儲測控數(shù)據(jù)與信息，可以通過網(wǎng)絡將控制信息傳到工業(yè)測控上，實現(xiàn)遠程測控和遠程維護。這就是對于Internet網(wǎng)絡的測控系統(tǒng)，又被稱為網(wǎng)絡化儀器?？梢岳肔inux完整的開源代碼，和強大的技術(shù)支持，以及良好的可擴展性功能，堅持多種CPU和硬件組合平臺的相互支持，嵌入式系統(tǒng)具有很強大的網(wǎng)絡功能，嵌入式操作系統(tǒng)一般采用嵌入式實時操作系統(tǒng)。因為嵌入式測控系統(tǒng)在智能儀器、信息家電等領域都有著廣泛的應用，國內(nèi)單位和院校都在積極地開展這些方面的應用，國內(nèi)單位和院校的設計和開發(fā)。Innovada 公司開發(fā)出了Modem-NetChip通訊模塊，都能夠集成到測量數(shù)據(jù)的發(fā)送，并通過網(wǎng)絡進行遠程控制設備，無需使用獨立的DSP芯片，可以可以利用POS機的安全系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)中。

三、結(jié)束語

隨著半導體技術(shù)的快速發(fā)展和系統(tǒng)設計的提高，控制器的不斷更新，嵌入式系統(tǒng)也將為測系統(tǒng)提供新的特征，將其能夠更智能，性能更為穩(wěn)定，可以很好的滿足現(xiàn)代科技的發(fā)展和進步，為測試系統(tǒng)提供更高的技術(shù)要求。

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