關于嵌入式系統(tǒng)的分類與特點

一、什么是嵌入式系統(tǒng)呢

目前一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現(xiàn)漢字寫入、短消息語音發(fā)布，日用范圍也將日益廣闊。對于企業(yè)專用解決方案，如物流管理、條碼掃描、移動信息采集等，這種小型手持嵌入式系統(tǒng)將發(fā)揮巨大的作用。自動控制領域，不僅可以用于ATM機，自動售貨機，工業(yè)控制等專用設備，和移動通訊設備結合、GPS、娛樂相結合，嵌入式系統(tǒng)同樣可以發(fā)揮巨大的作用。近期長虹推出的ADSL產品，結合網絡，控制，信息，這種智能化，網絡化將是家電發(fā)展的新趨勢。

隨著信息化，智能化，網絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著名未來學家尼葛洛龐帝99年1月訪華時預言，4～5年后嵌入式智能（電腦） 工具將是PC和因特網之后最偉大的發(fā)明。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國第11次微機學術交流會上發(fā)表的《計算機的發(fā)展與技術》一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎的計算機工業(yè)進行了科學的闡述和展望。

根據IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。目前國內一個普遍被認同的定義是：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到應用體系中，實現(xiàn)對應用系統(tǒng)的智能化控制，因此，它有著與通用計算機系統(tǒng)完全不同的技術要求與技術發(fā)展方向。通用計算機系統(tǒng)的技術要求是高速、海量的數值計算；技術發(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)的技術要求則是應用對象的智能化控制能力；技術發(fā)展方向是與應用系統(tǒng)密切相關的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。

進入20世紀90年代，嵌入式技術全面展開，目前已成為通信和消費類產品的共同發(fā)展方向。在通信領域，數字技術正在全面取代模擬技術。在廣播電視領域，美國已開始由模擬電視向數字電視轉變，歐洲的DVB（數字電視廣播）技術已在全球大多數國家推廣。數字音頻廣播（DAB）也已進入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產業(yè)發(fā)展中的作用日益重要。

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作嵌入式系統(tǒng)，這是不對的。因為嵌入式系統(tǒng)實質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成了一個計算機系統(tǒng)，并作為嵌入式應用時，這樣的計算機系統(tǒng)才可稱為嵌入式系統(tǒng)。

根據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、數據采集系統(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)，是這四類中最復雜的一種。也是現(xiàn)代印刷設備中經常應用一種。

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、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合后的產物。這一點就決定了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CPU能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設計趨于小型化，移動能力大大增強，跟網絡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)和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產品同步進行，因此嵌入式系統(tǒng)產品一旦進入市場，具有較長的生命周期。

（4）、高實時性的系統(tǒng)軟件（OS）是嵌入式軟件的基本要求。而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件代碼要求高質量和高可靠性。

（5）、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設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)在印刷設備中的解決方案及應用

目前，嵌入式系統(tǒng)在印刷設備中的應用仍擁有巨大的市場空間，我們應該抓住機遇，與時俱進，奮起直追，使我國的中、高檔印刷設備盡快趕上世界先進水平。下面我們將結合幾個具體實例對工控機級嵌入式系統(tǒng)在印刷設備中的解決方案和應用進行詳細闡述。

1、FLY-2005型嵌入式印刷圖像監(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，將高速運動的圖像變?yōu)槿搜廴菀捉邮盏摹办o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，供操作者仔細巡查，以便對細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，僅為同類進口產品的1/3。

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），內存條HY256M（DDR）等， （2）、嵌入式中心軟件是以 Window2000為平臺開發(fā)設計的。Visual C++編程，方便高效。（3）高品質彩色顯示器，（4）、 數字攝像頭M0814-NP，（5）、 巡視小車及行走機構，（6）、 ±12V開關電源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)設計的。Visual C++編程，方便高效；（3）、數據高速采集卡等。其中FLY-3002嵌入式套色中心軟件及數據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整的速度。因為雙電眼和編碼器的配合使用可直接準確捕捉套色偏差的大小和方向，減少了計算機運算處理負荷，大大縮短了機器的自動套準時間，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。另外還增加了印前自動對版功能，無需人工進行對版調節(jié)，顯著地減少了原材料浪費。

總之，由于工控機級嵌入式系統(tǒng)在印刷設備中成功的應用，造就了凹印設備優(yōu)異的性能和卓越的品質。專家們預計：面對我國廣闊的市場前景，她必定能產生巨大的經濟效益和社會效益。