高级嵌入式计算机系统在自动化仪器仪表中的应用

高凌志 重庆横河川仪有限公司

引言：当今世界信息技术飞速发展，信息技术已经成为国家发展的重要核心技术。自动化仪器仪表是用以计算、观察、测量、检出各种物性参数、物质成分的设备，是信息采集的重要工具。嵌入式系统的应用在现今各个领域均有涉及，也被广泛的应用于自动化仪器仪表中，并为其开拓了更高的进步空间。

1.高级嵌入式系统

嵌入式系统是为更好的控制、监测、辅助设备运行而诞生的一种具有特定功能的计算机系统。嵌入式系统的核心技术是由一个或几个预先编设好的单片机或微型处理器组成，来执行特定的少数任务。嵌入式系统有着很强的专用性，必须根据应用需求来设定，对软硬件进行裁剪，以达到系统需要的功能；由于其软硬件可裁剪的特性，在造价、体积上都可以根据应用的需求而进行改变。嵌入式系统的应用十分广泛，各个领域均有涉及，事实上，几乎有带有数据化接口的设备，如：手机、电脑、电视机、甚至于汽车，都有着嵌入式系统的应用。

嵌入式系统的结构一般可分为四个部分：处理器、储存器、输入输出、软件。其特点主要有：1）系统内核小，几k的内核在嵌入式系统中是很常见的。2）专用性强。只要系统硬件有所变化，相应的嵌入式系统一定要进行修改。3）系统简练，嵌入式系统有系统软件和应用软件的区分，在成本控制上有很大优势，也利于系统的维护与安全。

2.自动化仪器仪表

二十世纪八十年代初，人们将自动化技术与工业仪表通过一种控制装置进行了有机结合，然后通过电子设备进行控制，这就是第一代自动化仪表。后来，随着技术的不断改革与创新，自动化仪表的体积越来越小，功能越来越完善，成本越来越低，在生产中可发挥的作用也越来越大，已经成为了现代生产中不可或缺的重要工具和手段。

信息技术的发展更使得仪表进行了一场突破式的变革，现在的自动化仪器仪表已经出现了网络化和智能化的特点。通过数据接口、集成电路、微处理器等现代科技网络化手段，利用嵌入式软件技术对其内部进行有效控制，从而使其智能化，具备自主处理能力。有效解决了由于各种电信号的不稳定而不能及时发现工作中问题的弊端，某种意义上来讲，初步实现了真正意义上的自动化。

3.自动化仪器仪表的核心——嵌入式系统

3.1 自动化仪表设计的突破

在对自动化仪表和嵌入式系统结合的不断研究中，人们发现软件和硬件的设计开发不应该是分开的，而应该是同时进行，相互交流，在达到需求功能前，对软硬件实现的功能进行规划，在开发硬件之前，必须对包括软件和硬件在内的嵌入式系统所实现的功能进行验证，以确保系统的性能。这样做相较于传统先硬件，后软件的优势在于：如果发现硬件上的缺陷或者是系统结构上的错误时，可以花较少的代价进行纠正，不需要重头再来，对能按时完成开发、节约开发成本起到了积极的作用，易满足多变的市场需求。这就是新型的设计模式雏形——软硬件协同设计[1]。软硬件协同设计可分为软硬件功能分配和系统映射两个方面，软硬件协同设计简化了系统设计、降低了系统技术难度、提高了系统的可靠性。

3.2 自动化仪器仪表实现网络化

高级嵌入式计算机系统使得自动化仪表与网络连接，增加了传感技术、故障检测、计算处理工程等多种功能，通过网络技术，可对系统发生的故障进行远程控制、检测与维修。

实现自动化仪表网络化的想法并不是今天才有，只是过去限于运算速度、处理器、等的技术限制，无法达到。后来人们通过增加网关的方式来解决了一些问题，嵌入式设备将自身的参数反馈到网关，由网关发送指令，来进行控制。提高了嵌入式系统的结构化功能，且成本低廉。

嵌入式系统的网络接入技术，使得自动化仪器仪表成为像计算机一样的独立节点，基于web的远程控制与数据采集，用户通过网络搜寻到自己想要信息的功能得以实现。自动化仪表网络释放了系统的潜力，改变了过去测量技术的面貌，改变了在同一地点中断了传统的接收，分析和显示的模型，依靠互联网和网络技术，能够远程有效地控制仪器。收集分析数据并随时随地查看。嵌人式系统是它的技术支撑,在此基础上,仪器仪表行业不断发展壮大,并形成了一定的特点和趋势。

4.结束语

综上所述，未来自动化工业仪表的发展离不开计算机信息技术的支持，只有把计算机数字化技术充分运用到自动化工业仪表中，才能使自动化工业仪表取得进一步发展。如今，随着信息技术的发展，先进的嵌入式计算机系统的应用为自动化仪器的发展带来了巨大的收益和市场。在实际应用中，要不断改进和完善系统程序和软件，为实现高效，便捷，功能多样化的仪器仪表开发提供优质服务。

[1]韩冬,张宏建.基于嵌入式的智能化网络化自动仪表[J].工业仪表与自动化装置,2004,03:10-12+35.

[2]景浩,韩昱.嵌入式系统在自动化仪表中的应用[J].电脑开发与应用,2006,12:9-11.