嵌入式系统及其应用

洪加富

【摘要】本文主要通过介绍嵌入式的概念、特点和主要构件，来对嵌入式系统进行实际的应用。并进一步讨论嵌入式未来的发展方向和基于嵌入式的Internet是为类网络发展的必然趋势。

【关键词】嵌入式系统；实时应用；Internet

【中图分类号】TP273 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）02-0286-01

引言

随着社会的快速发展，计算机网络已经贯穿我们生活的始终，逐渐进入信息产业时代，嵌入式将成为芯片发展的主要方式。由于嵌入式系统的实用性和强大的网络支持能力，可以很好的解决实时性，可靠性等的问题，所以对于嵌入式系统的研究是工业发展的重要手段。嵌入式系统在测控技术方面有了心发展，给测控技术提供了一个先进、优良的开发技术；同时也是测控领域的巨大改革；总之，在测控技术和网络的快速发展，为嵌入式系统的要求越来越高，进一步促进了嵌入式系统技术的进步。

一、嵌入式的核心构件

（一）嵌入式处理器

嵌入式系统主要硬件是嵌入式处理器，它在系统的控制和协调上担负着重要的作用，是整个系统运行效果的关键因素，他功能的强弱决定了嵌入式应用的开发环境和开发复杂度。按照配置划分，嵌入式系统能分为以下几类：（1）微处理器，它的功能可以和小型的PC机配件差不多，但是能够保留和嵌入式应用密切的联系的功能硬件。这样就能够将系统的体积和功耗大大减少。（2）微控制器，单片机就是它典型的代表，这种嵌入式控制器大部分都以微处理器的内核做为核心，根据这些典型的应用，将内部的ROM、RAM和总线等必要的功能硬件连接起来。微控制器他的外设特点十分丰富，有着单片化、体积小、功耗低、可靠性高等一系列的特点，因此成为嵌入式系统的主流器件。数字信号处理器，它是专门用于对时间信号进行汇总和快速处理的计算方式。在系统结构和指令算法上经过特殊的处理，所以具有很高的编译效率和执行速度。（4）嵌入式片上系统，是一种最求产品，也就是集成器件系统，它的最大特点就是将软件和硬件有机的结合起来，可以直接将微处理器内嵌操作系统的功能代码模块；还具有很高的综合性，在硅片内部是利用硬件的编程语言的，可以实现一个复杂系统。因为大部分的系统构建都集成在嵌入式系统内部，使得整个系统都比较简洁，可以减少整系统的体积和功能消耗及其有利的生产效率。目前，嵌入式系统的发展趋势主要采用32位嵌入式CPU，32位RISC系列有着低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统领域占有领先地位。ARM公司是嵌入式处理器的发展先驱，能够购买该模块的知识产权。现在的IC电路模块设计，可以根据功能需求，将多个模块有机的结合起来，形成自己的设计模式。

（二）实时操作系统

嵌入式操作系统一般都是实时的系统操作系统，是嵌入式的软件基础和开发平台，可以负责系统所有的软件和硬件的资源分配、调度和各个部件的协调工作。用户的管理程序的其他程序都是建立在实时操作系统中的，能够提供一个高可靠性的内核，将系统的各个资源包装起来，为用户带来一个标准的Api，能够根据每个任务的优先级进行时间的合理分配，简化了任务之间的协调、资源分配以及网络消息管理。为了能够适应网络应用的Internet的应用，提出了TCP/IP协议的支持。在实时操作系统的基础上开发的程序，具有很高的可移植性，可以实现设备的独立性。其中，开源的嵌入式Linux以高效简练、质量可靠、易学易用，应用广泛，软件资源丰富、内核功能强大、网络通信和图形管理机制进行完善，同时价格优惠和易于移植，广受欢迎。

二、嵌入式系统的应用

目前，嵌入式系统已经渗透到我们生活的方方面面，在过程的控制和仪器仪表上，嵌入式系统应用也得到广泛的重视。它的工作原理是，利用驱动将换能器发射，超声波可以穿过火灾后的混凝土，将利用接收换能器将其接收，利用放大滤波和电压比较触发器进行计算，当接收到第一个脉冲后，向CPU提出中断申请。声时是判斷混凝土强度和弹性等的很重要的判断参数。在此以外，超声信号波形也是混凝土操作的判断依据。智能超声测试装置按照其工作稳定性和使用的方便性，测量精度高等有优点，使其变得越来越受重视。

近几年，嵌入式测控系统可以帮助Internet传输各种可靠的特点和嵌入式系统在成本和体积还有功耗上的积累。科学仪器和工业控制设备都必须支持TCP/lP协议，能够将现场数据通过网络传递到网络服务器上，让人们可以在任何计算机的浏览器上查看器运行状态，观测、分析和存储测控数据与信息，可以通过网络将控制信息传到工业测控上，实现远程测控和远程维护。这就是对于Internet网络的测控系统，又被称为网络化仪器。可以利用Linux完整的开源代码，和强大的技术支持，以及良好的可扩展性功能，坚持多种CPU和硬件组合平台的相互支持，嵌入式系统具有很强大的网络功能，嵌入式操作系统一般采用嵌入式实时操作系统。因为嵌入式测控系统在智能仪器、信息家电等领域都有着广泛的应用，国内单位和院校都在积极地开展这些方面的应用，国内单位和院校的设计和开发。Innovada 公司开发出了Modem-NetChip通讯模块，都能够集成到测量数据的发送，并通过网络进行远程控制设备，无需使用独立的DSP芯片，可以可以利用POS机的安全系统和嵌入式系统中。

三、结束语

随着半导体技术的快速发展和系统设计的提高，控制器的不断更新，嵌入式系统也将为测系统提供新的特征，将其能够更智能，性能更为稳定，可以很好的满足现代科技的发展和进步，为测试系统提供更高的技术要求。

参考文献

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