谈嵌入式系统在自动化仪表中应用

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1、谈嵌入式系统在自动化仪表中应用　　摘要：本文就嵌入式系统在自动化仪表中的应用进行了简单的阐述。关键词：嵌入式系统；自动化仪表；应用Abstract:Thispapergivesabriefintroductionontheapplicationofembeddedsystemintheautomationinstrumentof.Keywords:embeddedsystem;automation;application中图分类号：TP273.5文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)1嵌入式系

2、统与自动化仪器仪表1.1自动化仪器仪表与嵌入式系统高级嵌入式计算机系统和网络技术的应用，使仪器仪表将传感测量、补偿计算、工程量处理与故障诊断等功能集于一身，并能充分利用网络时代的优势，完成远程维护、远程控制、故障预报等以前无法实现的功能。在这其中，芯片、总线、接口技术，成为仪器仪表的内核，嵌入式系统成为技术的代表，并由此形成了仪器仪表行业发展的趋势。1.2嵌入式系统及其发展嵌入式系统（Embedded5System）是以计算机技术为基础，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它的最大

3、特点在于能够根据特定用户的需求，对软硬件进行合理裁剪，具有功耗低、体积小、集成度高等特点，有利于整个系统的小型化，提高系统的智能化和网络化程度。嵌入式计算机经历了基于芯片的嵌入式系统（以单片机技术的应用为代表）、标准总线的嵌入式计算机系统（如STD总线、VEM总线、Multibus总线）、PC总线的嵌入式计算机系统、高性能嵌入式微处理器在嵌入式计算机系统中的应用几个发展阶段。计算机软硬件技术的飞速发展，使得高性能嵌入式微处理器应用成为当前的热点，而实时多任务操作系统正成为这一应用中的重要核心部分。它与当前智能

4、控制、网络等新技术的进一步融合，对业界产生深远的影响，也推动了嵌入式系统飞速发展。2仪器仪表中嵌入式计算机系统的方案设计2.1注意要点实时性好特定用户通常对获取结果的时间延迟有明确限制，设计时必须充分考虑这一因素。可靠性高作为核心部件，嵌入式系统的损坏常造成系统的瘫痪，带来无法估量的损失，因此要求有较高的可靠性。集成度高出于开发效率和占用空间方面的考虑，要求嵌入式系统要有较高的集成度。功耗低某些移动设备、便携式设备等需要电池供电，决定了系统应当有更低的功耗。环境适应能力强5自动化仪器仪表的工作环境往往是不可控

5、的，特别是热、冲击、光、强电磁场等，因此应考虑到对于这些干扰的防护措施。2.2开发过程(1)目标产品的功能分析及定义①嵌入式系统的主要目标是进行数据采集还是进行控制；②是否需要显示界面，需要显示时，是以图形方式还是文本方式显示；③是否需要与其他的设备进行数据交换，如需要，选择何种方式，何种协议；④仪器仪表的各项主要性能指标定义。(2)根据需要的功能来确定硬件设备和软件(3)嵌入式系统的软件开发可以分为以下几个层次：①对硬件设备进行直接控制的软件开发；②没有用户图形界面的应用程序开发；③基于图形界面的通用应用软

6、件的开发；④在基础应用软件上的高层开发。很多开发环境主要应用于第③、④层次，因此开发可以不在目标机上进行，而在PC机上或PC的模拟环境中进行。3嵌入式计算机系统中硬件和软件的设计与选型3.1硬件选型在选择高档嵌入式微处理器时，要综合考虑其性能、功耗、价格、供货保证、开发工具的配备以及工程师过去对这种处理器的经验和软件的支持等因素。同时，兼顾产品的整体成本，而不要只看到某一部件。有时，一个快速而廉价的CPU可能意味着外设成本的成倍增加。3.2软件开发平台的选择实时多任务操作系统（RTOS）采用微内核技术，设计追

7、求灵活性，可配置、可裁剪、可扩充、可移植；强实时和高可靠性，有适应各种主流CPU的版本，非常适合仪器仪表的高级嵌入式计算机系统应用。目前主要有Integrated5System公司的PSOS、MicrotecResearch公司的VRTX、WindRiverSystem公司的Vxworks、QNXSoftwareSystemsLtd公司的QNX等。许多颇具实力的软件公司也加入了这一行列，推出WindowsCE、HopenOS、嵌入Linux、OS-9等。(1)评价一个RTOS一般可以从任务调度机制、内存管理、

8、任务通讯、最小内存开销、任务切换时间、最大中断禁止时间等几个方面来衡量。(2)在选择软件开发平台时，结合开发目标和系统功能，还应该注意以下几个方面：①实时操作系统的开发环境。所用编程语言的类型（以C或C++等通用语言为佳）；提供的开发工具包是否完备等。②实时操作系统对图形功能的支持，提供的图形用户接口是否满足需求。③实时操作系统对网络功能、通信功能的支持。这对于实现仪器仪表网络化目标十分重要。4嵌入