一,、什么是嵌入式系統(tǒng)呢?
在計算機,、互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)高速發(fā)展的同時,,嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)也取得迅速發(fā)展,。這不僅表現(xiàn)在嵌入式技術(shù)應(yīng)用范圍的急劇擴大,也體現(xiàn)在嵌入式處理器和實時操作系統(tǒng)的性能增強,、日臻成熟和產(chǎn)品的升級換代,。
目前,在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中,,不少人對什么是嵌入式系統(tǒng)不甚了解,。也有些人在解釋什么是嵌入式系統(tǒng)時,不是從定義出發(fā),,而是列舉了嵌入式系統(tǒng)的一些特點,,往往不知所云。因此,,有必要在此略加澄清,。
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計算機技術(shù)為基礎(chǔ),,并且軟,、硬件是可裁減的,適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能,、可靠性,、成本、體積,、功耗有嚴(yán)格要求的嵌入式計算機系統(tǒng),。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備,、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成,,用于實現(xiàn)對設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。
由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到應(yīng)用體系中,,實現(xiàn)對應(yīng)用系統(tǒng)的智能化控制,,因此,它有著與通用計算機系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向,。通用計算機系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速,、海量的數(shù)值計算;技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升,,存儲容量的無限擴大,。 而嵌入式計算機系統(tǒng)的技術(shù)要求則是應(yīng)用對象的智能化控制能力;技術(shù)發(fā)展方向是與應(yīng)用系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能,、控制能力與控制的可靠性,。因此,現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支的里程碑意義在于:它不僅形成了計算機發(fā)展的專業(yè)化分工,,而且將發(fā)展計算機技術(shù)的任務(wù)擴展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域,,使計算機成為進入人類社會全面智能化時代的有力工具。
今天,,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)無處不在,,從汽車、家用微波爐,、PDA,、電視機,到工控生產(chǎn)現(xiàn)場,、包裝,、印刷、通訊,、儀器,、儀表、船舶,、航空,、航天、軍事裝備,、消費類產(chǎn)品等方面,都能發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的蹤影,。
例如,,F(xiàn)LY-2000嵌入式凹印機單電眼套色系統(tǒng)包含硬件和軟件兩部分:硬件架構(gòu)上以嵌入式微處理器為中心,配置存儲器,、I/O設(shè)備,、通信模塊等必要的外設(shè);軟件部分以軟件開發(fā)平臺為核心,向上提供應(yīng)用編程接口(API),,向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包BSP,。嵌入式系統(tǒng)中,軟件和硬件緊密配合,,協(xié)調(diào)工作,,共同完成系統(tǒng)預(yù)定的功能。
二,、嵌入式系統(tǒng)的分類與特點
1,、嵌入式系統(tǒng)的分類
有些人把單個嵌入式微處理器就當(dāng)作嵌入式系統(tǒng),這是不對的,。因為嵌入式系統(tǒng)實質(zhì)上是一個嵌入式計算機系統(tǒng),,因此,只有將嵌入式微處理器構(gòu)成了一個計算機系統(tǒng),,并作為嵌入式應(yīng)用時,,這樣的計算機系統(tǒng)才可稱為嵌入式系統(tǒng)。
根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)嵌入式系統(tǒng)有不同的分類方法,,如按其形態(tài)的差異,,一般可將嵌入式系統(tǒng)分為:芯片級(MCU、SoC),、板級(單片機,、模塊)和設(shè)備級(工控機)三級。如按其復(fù)雜程度的不同,,又可將嵌入式系統(tǒng)分為以下四類:
(1),、主要由微處理器構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng),常常用于小型設(shè)備中(如溫度傳感器,、煙霧和氣體探測器及斷路器),;(2)、不帶計時功能的微處理器裝置,,可在過程控制,、信號放大器、位置傳感器及閥門傳動器等中找到,;(3),、帶計時功能的組件,這類系統(tǒng)多見于開關(guān)裝置,、控制器,、電話交換機、包裝機,、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),、醫(yī)藥監(jiān)視系統(tǒng),、診斷及實時控制系統(tǒng)等等;(4),、在制造或過程控制中使用的計算機系統(tǒng),,這也就是由工控機級組成的嵌入式計算機系統(tǒng),是這四類中最復(fù)雜的一種,。也是現(xiàn)代印刷設(shè)備中經(jīng)常應(yīng)用一種,。
2、嵌入式系統(tǒng)的特點
(1),、嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù),、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集,、資金密集,、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng),。嵌入式CPU能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部,,從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化,移動能力大大增強,,跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密,。
(2)、嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計,,量體裁衣,、去除冗余,力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能,,這樣才能在具體應(yīng)用中對微處理器的選擇更具有競爭力,。
(3)、嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起,,它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行,,因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場,具有較長的生命周期,。
(4),、為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性,嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中,,而不是存貯于磁盤等載體中,。
(5)、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,,即使設(shè)計完成后用戶通常也不能對其中的程序,、功能進行修改。而且還必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā),。
三,、嵌入式系統(tǒng)在印刷設(shè)備中的解決方案及應(yīng)用
目前,嵌入式系統(tǒng)在印刷設(shè)備中的應(yīng)用仍擁有巨大的市場空間,,我們應(yīng)該抓住機遇,,與時俱進,奮起直追,,使我國的中,、高檔印刷設(shè)備盡快趕上世界先進水平。下面我們將結(jié)合幾個具體實例對工控機級嵌入式系統(tǒng)在印刷設(shè)備中的解決方案和應(yīng)用進行詳細(xì)闡述,。
1,、FLY-2005型嵌入式印刷圖像監(jiān)測系統(tǒng)( 即“靜止畫面” 監(jiān)測系統(tǒng) ) 是我公司為了滿足印刷行業(yè)的需要,最新研制開發(fā)的新一代數(shù)字圖像監(jiān)測系統(tǒng),。它運用了計算機視頻圖像壓縮處理新技術(shù),,將高速運動的圖像變?yōu)槿搜廴菀捉邮盏?ldquo;靜止”圖像,同時可進行局部放大,,并能“自動”或“手動”左,、右、上,、下移動畫面,,供操作者仔細(xì)巡查,以便對細(xì)微的印刷圖像缺陷及時發(fā)現(xiàn)和修正,,大大提高了印刷質(zhì)量,。系統(tǒng)性能穩(wěn)定,圖像清晰,,操色彩靚麗,,作方便靈活,價格低廉,,僅為同類進口產(chǎn)品的1/3,。是目前國內(nèi)中、高檔凹印機必不可少的配套產(chǎn)品,。
該系統(tǒng)主要由八部分組成: (1),、 嵌入式工業(yè)控制計算機采用艾雷斯(I-LACS)ACS-2406E型,其中有主板ACS- 6172VE,,32位賽揚CPU C2.8,,硬盤HDD80GB(7200R),內(nèi)存條HY256M(DDR)等,, (2),、嵌入式中心軟件是以 Window2000為平臺開發(fā)設(shè)計的。Visual C++編程,,方便高效,。(3)高品質(zhì)彩色顯示器,,(4)、 數(shù)字?jǐn)z像頭M0814-NP,,(5),、 巡視小車及行走機構(gòu),(6),、 ±12V開關(guān)電源HF55W-D,、(7)、 輸入輸出控制:西門子(SIEMENS)可編程控制器 PLC 6ES7 211-OAA23-OXBO,,(8),、 通信及控制電纜等。
2,、FLY-3000嵌入式凹印機雙電眼套色系統(tǒng)是我公司最新成功開發(fā)的亮點之一,。該系統(tǒng)主要由中央控制器、雙光電眼,、日本編碼器,、糾偏裝置及顯示器等五大部分構(gòu)成。中央控制器中裝有:(1),、嵌入式工業(yè)控制計算機(研祥 EVOC IPC-810A型),,其中有主板 1613VN,32位賽揚 CPU C3 1.3G,,硬盤SDR80G(7200R),,內(nèi)存條 KVR133×64C3L 128M等;(2),、FLY-3002嵌入式套色中心軟件是以WinNT為平臺開發(fā)設(shè)計的,。Visual C++編程,方便高效,;(3),、數(shù)據(jù)高速采集卡等。其中FLY-3002嵌入式套色中心軟件及數(shù)據(jù)高速采集卡為本公司最新開發(fā),。
該系統(tǒng)具有集成度高,、性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快,、顏色識別范圍廣,,版誤差低速修正好后升速不需要再修正等特點。另外,,采用雙電眼進行檢測,,提高了整機檢測與調(diào)整的速度。因為雙電眼和編碼器的配合使用可直接準(zhǔn)確捕捉套色偏差的大小和方向,減少了計算機運算處理負(fù)荷,,大大縮短了機器的自動套準(zhǔn)時間,,使控制過程更加穩(wěn)定和可靠。它具有全漢字化操作界面,,全方位人機對話及各種提示指引功能,,確保了高精度控制。本系統(tǒng)還具有縱向,、橫向套色雙重功能(客戶可自行選擇)。另外還增加了印前自動對版功能,,無需人工進行對版調(diào)節(jié),,顯著地減少了原材料浪費。套色組合最大16色,,套準(zhǔn)精度±0.1mm,,套色速度 0-300m/min。
總之,,由于工控機級嵌入式系統(tǒng)在印刷設(shè)備中成功的應(yīng)用,,造就了凹印設(shè)備優(yōu)異的性能和卓越的品質(zhì)。專家們預(yù)計:面對我國廣闊的市場前景,,她必定能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益,。