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计算机技术学 计算机嵌入式系统的概念及其应用

博今文化 / 2020-02-18

  摘    要: 信息时期,物联网技术在诸多范畴均得到了较为普遍的应用,作为物联网技术的代表,盘绕着嵌入式系统展开的讨论,正在变得深化且详细。首先长篇大论地概括了嵌入式系统的含义和特性,然后分离当今社会的实践状况,从机器人、消费电子等范畴动身,对嵌入式系统的应用停止了探求,供相关人员参考。

  关键词: 嵌入式系统; 消费电子; 现代医疗;

计算机嵌入式系统的概念及其应用

  作为当今社会最富有生命力的技术之一,嵌入式系统在诸多范畴都曾经得到了普遍的应用。换句话说,被嵌入式系统多方掩盖曾经成为社会行进的方向,无论是微型数码产品还是航空航天范畴的开展,均与嵌入式系统存在着密不可分的联络。由此可见,盘绕嵌入式系统的详细应用展开探求,具有突出的理想意义。

  1、 嵌入式系统的概述

  嵌入式系统指的是完整被嵌入受控器件的内部,针对特定应用所设计的计算机系统,有别于个人计算机等通用系统,嵌入式系统所执行的任务,通常具有两方面特性,一个是预先定义,另一个是带有特定请求。正是由于嵌入式系统的作用是完成某项任务,因而,相关人员能够经过系统优化的方式减小尺寸,到达降低本钱的目的。经过上文的叙说能够看出,该系统主要具有以下特性:(1)面向特定的应用,嵌入式系统能够将需求板卡完成的各项任务在芯片内部停止集成,加强挪动才能。(2)将嵌入式系统与实时操作系统相分离,能够为程序执行过程中具有的牢靠性、实时性提供保证,减少开发需求破费的时间,进步软件质量。(3)高效完成对该系统硬件、软件停止设计的工作,真正做到去除冗余,优化系统。(4)正是由于该系统软件被固化在单片机、存储芯片中,因而,程序执行的速度及牢靠性可以得到有力保证。(5)嵌入式系统需求处于特地的开发环境、应用特定的开发工具,才干完成开发工作。(6)系统晋级和换代需求和对应的应用同步完成,研讨标明,嵌入式系统的产品生命周期通常较长[1]。在对嵌入式系统加以应用时,相关人员应着重思索以上内容,保证该系统的优势,可以在应用的过程中得到充沛发挥。

  2、 嵌入式系统的应用

  2.1、 机器人范畴

  不时开展的高新技术,在很大水平上进步了机器人的应用率,而机器人可以得到快速开展的缘由,主要是嵌入式系统的呈现。应当明白一点,早在20世纪50年代,MIT就提出了最初的机器人技术,即数控技术。由此可见,机器人范畴并非新兴范畴,只是受学问、技术限制,招致该范畴在很长时间内都没有得到快速开展,机器人技术的应用方向也局限于简单的控制。直至20世纪70年代,智能理论、MCU的开展,使越来越多人开端将眼光转向机器人技术,该项技术也因而而成为科技企业展开竞争时,所依托的中心力气。不时开展的嵌入式技术,在无形中加快了机器人范畴行进的速度,以机器人为中心的产业越来越完善。几年前,美国便斥巨资,应用嵌入式系统完成了对带有机械手的火星车停止建造的工作,作为一台可以独立对火星外表地况停止采集的机器人,“索杰纳”号的优势主要表现在具有比其他火星车更高的精细度方面,即便不与地球坚持联络,也能够自主运转,并将所采集数据向地球停止传输。除此之外,智能机器宠物的呈现,同样依托于嵌入式系统的开展,例如索尼机器狗,不只具备运动的根本功用,还具备语音处置、图像辨认的交互功用,能够对动物的运动、表情停止模拟。“索杰纳”号和索尼机器狗的呈现标明,嵌入式系统具有高度的稳定性、牢靠性,将其作为机器人的中心控制器,具有其他系统所不具备的优势。
 


 

  2.2、 消费电子范畴

  20世纪90年代,以消费类电子、计算机和信息通讯为根底的信息家电,开端在日常生活中得到普遍应用,信息家电的功用,主要包括双向网络通讯、视听和信息处置,通常由嵌入式系统、处置器、应用层软件包和相关支撑硬件组成。不时开展的科学技术,加快了电子消费取代传统消费的速度,电子消费成为社会主流是大势所趋,由此而带来的积极影响,主要表现在两个方面,一方面是使人们的生活变得愈加便利,另一方面是为嵌入式系统的开展提供了动力。当今社会,挪动电话取代了固定电话,数码相机取代了胶卷相机,储蓄卡、信誉卡也逐步取代了纸币,开端在市场上流通,以微波炉、电视机为代表的家电产品,能够在嵌入式系统的辅助下,完成与互联网、家庭控制中心联通的目的[2]。除此之外,人们还能够应用手机等挪动设备,对上述家电产品停止远程操作,亦或是停止远程教育、远程医疗,机顶盒的作用也从最初的收看电视节目,逐步向炒股、网上购物等方向延伸,由此可见,消费电子范畴之所以可以在短时间内得到快速开展,与嵌入式系统的应用存在着密不可分的关系。

  2.3、 现代医疗范畴

  不时开展的信息技术推进着数字化产品的开展。对数字化产品停止创新、完成软件增值的中心是对嵌入式系统加以应用,这也是表现市场竞争力的主要要素。现代医疗范畴的开展,既需求对传感检测技术停止鼎力推行,还需求进步采集、剖析、显现和存储信息的质量,这对医疗仪器的计算才能、存储才能提出了更高的请求。除此之外,要想完成社会的可持续开展,嵌入式系统使医疗设备的环保等级得到显着进步,具有突出的理想意义。综上,如何进步医疗范畴的小型化、智能化和专业化程度,并在此根底上,完成零污染、低功耗的目的,曾经成为人们关注的焦点,嵌入式系统也因而具有了愈加宽广的开展空间。

  在现代医疗范畴中,嵌入式系统的应用主要集中在以下方面:首先,医疗仪器所适用的系统、技术应与其特性相符,以放射设备、心脏起搏器为代表的医疗仪器,要想充沛发挥出本身的作用,都需求对嵌入式系统加以应用,而以分光光度计、电疗描记器为代表的化验设备,要想具备良好的速度和精度,同样需求嵌入式系统提供支持。其次,在设计医疗仪器时,设计人员应注重3点内容:(1)应用模块化的设计办法,在平台上对型号不同的产品停止设计。(2)以大系统背板为依托展开设计,进步系统运转速度。(3)保证产品的便携性。理论证明,合理应用嵌入式系统能够使上述设计目的成为理想;最后,在设计医疗仪器时,需求重新对嵌入式系统停止编程,目的是尽量防止屡次实验带来的风险,设计人员能够经过对公共硬件平台停止重复应用的方式,以根本设计为根底,完成对支持不同功用的系统停止树立的工作,设计本钱随之降低。除此之外,嵌入式系统的作用,还包括将产品生命周期延长,为医疗仪器的消费、运用提供技术支持等。

  2.4 、工业控制范畴

  近年来,工业控制应用的嵌入式系统正由最初的8位逐步转为16位和32位,固然以电网平安、数控机床为代表的工业控制产品,只需求应用8位的嵌入式系统就可以到达控制的效果,但是16位、32位的嵌入式系统在该范畴的应用正变得越发普遍,这一点需求惹起相关人员的注重。

  由于嵌入式系统的中心为应用,根底为计算机技术,所触及的硬件、软件都满足可裁剪的请求。因而,对在体积、功用、本钱等方面均具有严厉请求的计算机而言,对该系统加以应用的优势非常明显。合理应用嵌入式系统,可以完成在硬件系统中对功用软件、操作系统停止分离的目的,其优势主要表现在响应速度快、软件代码小等方面。工业控制网络的组成通常分为四个局部,分别是传感器、数据显现设备、数据记载设备和执行机构,其作用是对电气设备系统停止监控,由此可见,工业控制系统对实时性、牢靠性具有极高的请求,应用在实时性、牢靠性方面具有突出优势的嵌入式系统很有必要。自动化消费的作用,主要是进步工业消费率,使工业本钱大幅降低,要想全面推行自动化,关键是对嵌入式系统加以应用,这是由于嵌入式系统所对应处置器的性价比极高,不只便于控制,停止后期养护的难度也较低,正是由于上述优势,才使得嵌入式系统在工业控制范畴得到认可和普遍应用[3]。

  2.5、 汽车电子范畴

  应当明白一个概念,嵌入式系统是指对设备、安装或机器运转起辅助、控制或监视作用的安装,通常由操作系统、微处置器、特定程序及外围硬件设备所组成。现阶段,嵌入式系统在车辆控制、监控、导航及汽车效劳等方面,均得到了较为普遍的应用,其中,最具代表的应用为车载导航系统。汽车所装载嵌入式控制器、传感器的数量曾经多达数十个,其作用主要是辅助汽车主控系统完成各项工作,进步汽车驾驶的人性化程度。整车价值中,电子系统所占比例呈现出逐年进步的趋向,由此可见,汽车电子范畴为嵌入式系统提供了开展所需的动力和空间。研讨标明,嵌入式系统在该范畴的应用,以下列方向为主:首先,随着智能交通技术、局域网技术的完善,嵌入式系统会逐步转向散布控制系统、网络通讯系统。高频控制系统的根底为C级网络和D级网络,网络通讯系统的根底为无线通讯。其次,嵌入式系统会具有更高的集成度和更灵敏的体系构造。最后,以现有规范为根据,对嵌入式系统停止开发,在降低本钱的根底上,到达进步硬件、软件通用性的目的。

  2.6、 航空航天范畴

  最早对嵌入式系统加以应用的范畴即为航空航天范畴。随着军事配备范畴的开展,以火炮控制、导弹引爆为代表的武器控制系统,均需求在嵌入式技术的辅助下,才干充沛发挥出本身的作用,将雷达、军用电子设备与坦克、舰船等武器相分离,能够使远间隔通讯并协同作战的目的成为理想。另外,无论是导航、卫星还是航空电子设备、空间技术,现阶段都曾经完成了与嵌入式系统的有效分离,能够说,嵌入式系统曾经成为推进该范畴开展的主要动力之一。

  3、 结语

  综上所述,嵌入式系统需求借助特定的辅助工具,才能够充沛完成本身的价值,近几年,以物联网和聪慧地球为代表的新概念被不时提出,作为推进各范畴开展的主要动力,如何在嵌入式系统的辅助下,使所提出概念成为理想,自然成为社会各界热议的话题,希望上文中讨论的内容能够在某些方面给人以启示。