简析嵌入式控制芯片在机械设备自动化控制中的应用

张崇武 李厥瑾

摘要：随着社会经济的快速发展和工业化水平的不断提升，在各行各业中都开始融入了科技元素。机械自动化系统作为科技发展的一种体现，嵌入式控制芯片在机械自动化系统中的应用恰好展现了我国高科技的发展水平。鉴于此，本文将从嵌入式控制芯片的应用价值入手，通过对嵌入式控制芯片在机械设备自动化系统中的应用的情况的分析，进一步对未来嵌入式控制芯片在机械设备自动化控制中的应用趋势进行了预测。仅供参考。

Abstract： With the rapid development of social economy and the continuous improvement of industrialization level， science and technology elements have been integrated in all walks of life. As an embodiment of the development of science and technology， the application of embedded control chip in the mechanical automation system just shows the development level of China's high technology. In view of this， this paper will start from the application value of embedded control chip， through the analysis of the application of embedded control chip in mechanical equipment automation system， further predicts the future application trend of embedded control chip in mechanical equipment automation control. It is for reference only.

关键词：嵌入式控制芯片;机械设备自动化控制;应用

Key words： embedded control chip;mechanical equipment automation control;application

中圖分类号：TP273                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0167-02

0  引言

嵌入式控制系统的核心在于芯片技术。随着芯片技术的不断提高，算法和软件在不断突破芯片技术的原有束缚，进入快速发展应用新时期。对于嵌入式控制系统而言，芯片在数据处理和系统管理的处理器应用中具有非常重要的作用。当前，能用于嵌入式处理器的芯片主要包括：PowerPC、Motorola68000、ARM系列的处理器;8051、8096等微控制器;嵌入式DSP等。当前，DSP作为一项新的发明其在具体应用中，主要为处理计算离散时间的信号所用。与其他传统的处理器相比，其编译能力、执行速度都有了大幅提高，具有非常广阔的应用价值。

1  嵌入式控制芯片的应用价值

时代在发展，科技在进步，为嵌入式控制芯片技术的发展提供了更加广阔的空间。至今，嵌入式控制芯片技术的研发应用至今已有几十年的时间，其重要性越发受到社会各领域的重视，特别是近年来机械自动化系统的应用普及，将嵌入式控制芯片的应用带入到全新的发展阶段，其应用价值也越发显现，主要体现在：

1.1 处理器结构特点

嵌入式控制芯片处理器和其他设备的处理器间存在较大的差异，这种处理器的结构会随着设备的差异而进行自主调整，而且非常快速方便。当前，嵌入式控制芯片技术在汽车导航、信息监控等的应用中非常受欢迎，特别是在汽车导航的应用中，使用者能随时随地了解自己所处的地理位置，不但快速，而且精准，有效消除了外地人身处陌生城市时的迷路尴尬。

1.2 信息存储量巨大，安全

嵌入式控制芯片技术的优势除了对信息有一定的安全保障外，还在于其信息的存储量巨大。在我们的生活周边，较为常见的公交卡和自动取款机等所采用的均为这种技术，以自动取款机为例，在取款中我们可以通过刷卡的方式取款，非常的便捷，而且对个人信息和财产安全也起到了一定的保护作用，在现实生产生活中具有非常好的应用价值。

1.3 专用性强

嵌入式控制芯片系统中，对各项软硬件的结合度要求非常高，也就是说，一旦在具体应用中对系统做出了调整，则要求对系统内的硬件系统也做出相应的调整，就算是同一类型的芯片，当系统做出调整时，也必须对其内部的硬件系统进行相应的调整，在具体应用中应注意区分硬件专业性强的特点与普通软件升级间的不同。

1.4 特定性

在对嵌入式控制芯片的改进过程中，它本身不具有自我开发能力，目标市场的用户也不具有对芯片进行自主改进的权力，这也就意味着在对嵌入式控制芯片进行进行开发和改进的过程中，都需要有特定的工具和场所才能完成。在其开发过程中，离不开主机和目标机的操作，其中，在程序的开发中需要用到主机，程序开发完之后的执行阶段，需要目标机来实现，在整个开发过程中，用同时用到主机和目标机的交替应用。

1.5 可裁剪性强

前述中可知，嵌入式控制芯片具有非常强的专业性，这一特点在彰显其应用优势的同时也显现出一定的不足，其中给消费者造成不便的问题非常突出，为消除这一问题，要求嵌入式控制芯片技术的供应商应尽可能多的供应更多的软硬件，以满足不同消费者的多样化应用需求，这种做法一方面会提升消费者的满足感，另一方面也会无形中增加供应商的成本支出。为实现对功能提升且成本不增加的目标，研发人员将嵌入式控制芯片技术的硬件系统和操作系统设计成了可剪裁式灵活系统，这种研发创新在满足双方利益需求的同时，也维护了两者利益的平衡，同时也打开了嵌入式控制芯片系统应用的新空间。

2  嵌入式控制芯片在机械设备自动化系统中的应用

2.1 在通信方面的应用

以蓝牙技术的使用和发明为例。在常见的电子设备中，我们经常用到的是短距离的有线连接方法，蓝牙技术的出现成功实现了无线数据网的连接。在其应用中，以语音传输为例，在具体应用中具有成本低、距离短的特点。即利用蓝牙技术实现了将设备与多个微微网进行连接的功能，从而形成了分散式网络，在讯设备之间建立起连接关系，连接速度非常快。总结发现，蓝牙技术的特点是应用段分组和快跳频技术，有效降低了同频干扰现象，使音频传输速率变强。并通过纠错编码技术和FM调制，有效减少了远距离传输过程中噪音对信号的干扰，降低了设备的复杂性。

2.2 在现场总线技术中的应用

现场总线作为一种低成本网络类型，在机械设备自动化领域的应用非常普遍，通过微处理芯片的应用有效实现了数字化设备的完全分散控制，并将现场分散的測量和控制设备的各个单点当成了网络节点，通过总线连接的方式完成对现场的系统控制。这些应用成果的取得离不开自动化控制技术和网络技术的应用，并形成了新的网络集成式的分布控制系统，在提升了系统的标准化的同时，也提升了系统的开放性。

3  未来嵌入式控制芯片在机械设备自动化控制中的应用趋势分析

3.1 网络互联发展趋势

未来，嵌入式控制芯片技术将和网络技术发展相结合，在我们的生活中也将有更多高科技产品出现，特别是在网络技术和款待技术日趋成熟的新时代，对机械设备的功能要求也将逐步提升，对多功能化要求会越来越高，嵌入式控制芯片技术的应用前景也将越来越广阔。同时，也要求芯片制造厂商应加大在芯片集成等功能方面的研发力度，在软件开发应用中也应逐渐朝着应用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来完成对复杂性功能的控制，以实现简化程序、提升软件质量、缩短研发时长。

在嵌入式控制芯片技术在机械设备自动化控制的应用中，网络互联将成为必经之路。网络互联的发展也将推动该项技术朝着更广阔的市场发展。与此同时，要求相关的嵌入式控制芯片供应商要在芯片硬件上逐渐开放通信端口，为嵌入式控制芯片的网络化发展方向提供硬件基础。并将打开支持TCP/IP协议，支持USB、CAN等通信接口等新功能，为便利用户、促进嵌入式芯片的发展都将有重要硬性。在软件发展过程中，未来要求嵌入式控制芯片业必须与时俱进，加快网络模块的开发应用力度，可通过嵌入浏览器的方式来实现不同设备随时上网的使用需求。

3.2 简约内核发展趋势

未来的嵌入式控制芯片设备离不开软硬件的共同作用，为使其功耗和成本损耗减到最低，更需要设计者在系统内核精简方面下功夫，在系统内核精简过程中，除保留重要软硬件外，还应合理利用资源，尽量用最少的资源投入来实现最佳的功能效果，为达到这一性能目标，要求设计者们不断改进算法，优化编程模型和编译器性能。要实现这一发展目标，要求相关的软件开发人员必须掌握足够的硬件知识和相关的技术知识，在优化性能、降低成本的道路上不断简化系统内核，提升其在市场竞争中的价格优势。

3.3 融合发展趋势

当前，市场上的嵌入式控制芯片种类众多，对研发人员感觉到应用起来非常不便，主要是因为在不同系统上开发出的应用程序在交叉应用中具有不可移植性，如，在OS2操作系统上开发出的程序，在OS3上如不经过移植就无法使用。因此，未来的嵌入式控制芯片在机械设备自动化控制系统中的应用发展中，必将朝着融合应用的方向发展。即未来的操作系统将适用于任何一套应用程序，也可以说，嵌入式控制芯片的融合应用将成为未来发展的一个重要趋势。

特别是在网络技术和宽带技术不断发展的今天，网络上的信息量越来越多，所应用的项目更加多样化。这里我们已电话手机的嵌入式电子设备为例，近年来其功能已经变得日趋多样化，结构上也越来越复杂。但在嵌入式控制芯片的应用过程中，其需求却越来越高，为满足现实生产生活的需要，设计师们只有不断研发出功能更强大的嵌入式处理器，才能不断提升设备的处理能力。此外，在采用实时多任务编程技术和交叉开发技术来控制功能复杂性方面的要求也越来越高。因此，只有不断在设计上精简应用程序，尽量缩短软件开发周期，才能保证软件应用质量，提升其应用成效。

3.4 生活化发展趋势

就目前而言，我国的嵌入式控制系统发展还有很大的进步空间，部分技术还有待进一步改进，特别是在工业生产应用中，嵌入式控制系统与网络技术的不断结合，越来越多的高科技产品研发成功并上市，在人类的日常生活中被广泛应用。未来，嵌入式控制系统的高科技产品将会越来越多的出现在人们的现实生活中，生活化也将成为其重要的发展趋势之一。

4  结束语

众所周知，嵌入式控制系统的发展推动了人类科技的向前发展，网络技术和宽带技术的进步表明科技文明的向前发展，在网络资源越发多样化的今天，嵌入式系统的结构日趋简单化，其优势地位越发凸显，特别是在通信系统和总线控制系统应用中获得了卓有成效的进展，机械设备自动化控制技术方面，研究人员更加重视嵌入式控制系统的研发。未来，嵌入式控制芯片虽然在现实生产生活的应用中仍存在一定的不足，但未来，它将朝着网络互联、简约内核、融合发展和生活化方向发展，其应用前景广阔。

参考文献：

[1]王玲维.机械自动化控制系统中的嵌入式控制芯片应用分析[J].世界有色金属，2018（1）：48-49.

[2]侯乃夫.基于嵌入式控制芯片在机械控制系统的应用[J].科学中国人，2016（12）：235.

[3]吴椿.嵌入式控制系统在机械设备自动化控制中的应用[J].实验与研究，2015（4）：29，46.

[4]刘长青.谈嵌入式控制芯片在机械自动化系统的应用[J].黑龙江科技信息，2014（17）：74-75.

[5]付强.浅谈嵌入式控制芯片在机械自动化系统的应用[J].科学与财富，2011（6）：234.

[6]谢秀成，马保祥，张桂峰.综采工作面运输自动化控制实现井上下控制系统的探索与应用[J].价值工程，2019，38（07）：114-116.