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嵌入式系统的分类与特点
时间：2018-09-05 17:09:41 点击数：411 次
一、什么是嵌入式系统呢
目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。近期长虹推出的ADSL产品，结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。
随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国着名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能（电脑） 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国着名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中，对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。
根据IEEE（电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
由于嵌入式计算机系统要嵌入到应用体系中，实现对应用系统的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 而嵌入式计算机系统的技术要求则是应用对象的智能化控制能力；技术发展方向是与应用系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。
进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播（DAB）也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。
二、嵌入式系统的分类与特点
1、嵌入式系统的分类
有些人把单个嵌入式微处理器就当作嵌入式系统，这是不对的。因为嵌入式系统实质上是一个嵌入式计算机系统，因此，只有将嵌入式微处理器构成了一个计算机系统，并作为嵌入式应用时，这样的计算机系统才可称为嵌入式系统。
根据不同的分类标准嵌入式系统有不同的分类方法，如按其形态的差异，一般可将嵌入式系统分为：芯片级（MCU、SoC）、板级（单片机、模块）和设备级（工控机）三级。如按其复杂程度的不同，又可将嵌入式系统分为以下四类：
（1）、主要由微处理器构成的嵌入式系统，常常用于小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器）；
（2）、不带计时功能的微处理器装置，可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到；
（3）、带计时功能的组件，这类系统多见于开关装置、控制器、电话交换机、包装机、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等等；
（4）、在制造或过程控制中使用的计算机系统，这也就是由工控机级组成的嵌入式计算机系统，是这四类中最复杂的一种。也是现代印刷设备中经常应用一种。
2、嵌入式系统的特点
（1）、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式CPU能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。
（2）、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对微处理器的选择更具有竞争力。
（3）、嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。
（4）、高实时性的系统软件（OS）是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度； 软件代码要求高质量和高可靠性。
（5）、嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成后用户通常也不能对其中的程序、功能进行修改。而且还必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
三、嵌入式系统在印刷设备中的解决方案及应用
目前，嵌入式系统在印刷设备中的应用仍拥有巨大的市场空间，我们应该抓住机遇，与时俱进，奋起直追，使我国的中、高档印刷设备尽快赶上世界先进水平。下面我们将结合几个具体实例对工控机级嵌入式系统在印刷设备中的解决方案和应用进行详细阐述。
1、FLY-2005型嵌入式印刷图像监测系统是我公司为了满足印刷行业的需要，最新研制开发的新一代数字图像监测系统。它运用了计算机视频图像压缩处理新技术，将高速运动的图像变为人眼容易接收的“静止”图像，同时可进行局部放大，并能“自动”或“手动”左、右、上、下移动画面，供操作者仔细巡查，以便对细微的印刷图像缺陷及时发现和修正，大大提高了印刷质量。系统性能稳定，图像清晰，操色彩靓丽，作方便灵活，价格低廉，仅为同类进口产品的1/3。
该系统主要由八部分组成：
（1）、 嵌入式工业控制计算机采用艾雷斯（I-LACS）ACS-2406E型，其中有主板ACS- 6172VE，32位赛扬CPU C2.8，硬盘HDD80GB（7200R），内存条HY256M（DDR）等，
（2）、嵌入式中心软件是以 Window2000为平台开发设计的。Visual C++编程，方便高效。
（3）高品质彩色显示器，
（4）、 数字摄像头M0814-NP，
（5）、 巡视小车及行走机构，
（6）、 ±12V开关电源HF55W-D、
（7）、 输入输出控制：西门子（SIEMENS）可编程控制器 PLC 6ES7 211-OAA23-OXBO，
（8）、 通信及控制电缆等。
2、FLY-3000嵌入式凹印机双电眼套色系统最新成功开发的亮点之一。该系统主要由中央控制器、双光电眼、日本编码器、纠偏装置及显示器等五大部分构成。中央控制器中装有：
（1）、嵌入式工业控制计算机（研祥 EVOC IPC-810A型），其中有主板 1613VN，32位赛扬 CPU C3 1.3G，硬盘SDR80G（7200R），内存条 KVR133×64C3L 128M等；
（2）、FLY-3002嵌入式套色中心软件是以WinNT为平台开发设计的。Visual C++编程，方便高效；
（3）、数据高速采集卡等。其中FLY-3002嵌入式套色中心软件及数据高速采集卡为最新开发。
该系统具有集成度高、性能稳定、响应速度快、颜色识别范围广，版误差低速修正好后升速不需要再修正等特点。另外，采用双电眼进行检测，提高了整机检测与调整的速度。因为双电眼和编码器的配合使用可直接准确捕捉套色偏差的大小和方向，减少了计算机运算处理负荷，大大缩短了机器的自动套准时间，使控制过程更加稳定和可靠。它具有全汉字化操作界面，全方位人机对话及各种提示指引功能，确保了高精度控制。本系统还具有纵向、横向套色双重功能。另外还增加了印前自动对版功能，无需人工进行对版调节，显着地减少了原材料浪费。
总之，由于工控机级嵌入式系统在印刷设备中成功的应用，造就了凹印设备优异的性能和卓越的品质。专家们预计：面对我国广阔的市场前景，她必定能产生巨大的经济效益和社会效益。