如今,物聯(lián)網(wǎng)正在改變著我們的生活,推動著工業(yè)生產(chǎn)以及國防工業(yè)的發(fā)展,在物聯(lián)網(wǎng)時代中,嵌入式系統(tǒng)起著極其重要的作用,嵌入式系統(tǒng)相當于人的大腦,在接受到信息后進行分類處理。嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術以及電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結(jié)合的產(chǎn)物,這一點就預示著它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。
嵌入式系統(tǒng),是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部,為特定應用而設計的專用計算機系統(tǒng)”,根據(jù)英國電氣工程師協(xié)會的定義,嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設備、機器或用于工廠運作的設備。 國內(nèi)普遍認同的嵌入式系統(tǒng)定義為:以應用為中心,以計算機技術為基礎,軟硬件可裁剪,適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。通常,嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上,所有帶有數(shù)字接口的設備,如手表、微波爐、錄像機、汽車等,都使用嵌入式系統(tǒng),有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng),但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯。
嵌入式系統(tǒng)的核心是由一個或幾個預先編程好以用來執(zhí)行少數(shù)幾項任務的微處理器或者單片機組成。與通用計算機能夠運行用戶選擇的軟件不同,嵌入式系統(tǒng)上的軟件通常是暫時不變的;所以經(jīng)常稱為“固件”。
二、嵌入式系統(tǒng)的分類
根據(jù)不同的分類標準嵌入式系統(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)和設備級(工控機)三級。如按其復雜程度的不同,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),是這四類中復雜的一種。也是現(xiàn)代印刷設備中經(jīng)常應用一種。
三、應用領域
嵌入式系統(tǒng)技術具有非常廣闊的應用前景,其應用領域可以包括:
1、工業(yè)控制
基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設備將獲得長足的發(fā)展,目前已經(jīng)有大量的8、16、32位嵌入式微控制器在應用中,網(wǎng)絡化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑,如工業(yè)過程控制、數(shù)字機床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設備監(jiān)測、石油化工系統(tǒng)。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言,低端型采用的往往是8位單片機。但是隨著技術的發(fā)展,32位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設備的核心,在未來幾年內(nèi)必將獲得長足的發(fā)展。
2、交通管理
在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面,嵌入式系統(tǒng)技術已經(jīng)獲得了廣泛的應用,內(nèi)嵌GPS模塊,GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設備已經(jīng)從產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭,只需要幾千元,就可以隨時隨地找到你的位置。
3、信息家電
這將稱為嵌入式系統(tǒng)的應用領域,冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡化、智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里,也可以通過電話線、網(wǎng)絡進行遠程控制。在這些設備中,嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。
4、家庭智能管理
水、電、煤氣表的遠程自動抄表,安全防火、防盜系統(tǒng),其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查,并實現(xiàn)更高,更準確和更安全的性能。目前在服務領域,如遠程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。
5、POS網(wǎng)絡
公共交通無接觸智能卡發(fā)行系統(tǒng),公共電話卡發(fā)行系統(tǒng),自動售貨機,各種智能ATM終端將全面走入人們的生活,到時手持一卡就可以行遍天下。
6、環(huán)境工程
水文資料實時監(jiān)測,防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全,地震監(jiān)測網(wǎng),實時氣象信息網(wǎng),水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣,地況復雜的地區(qū),嵌入式系統(tǒng)將實現(xiàn)無人監(jiān)測。