機械控制嵌入式控制芯片運用

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【摘要】本文立足于嵌入式控制芯片的顯著特征，結(jié)合筆者多年相關(guān)工作經(jīng)驗，詳細(xì)分析了機械控制系統(tǒng)中嵌入式控制芯片的具體應(yīng)用，剖析了機械控制系統(tǒng)中嵌入式控制芯片的應(yīng)用前景。希望能為提高嵌入式控制芯片在機械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用水平提供部分理論支撐。

【關(guān)鍵詞】機械控制系統(tǒng)；嵌入式控制芯片；應(yīng)用；前景

前言

21世紀(jì)以來，市場經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，計算機網(wǎng)絡(luò)與芯片技術(shù)迅猛發(fā)展。嵌入式控制芯片技術(shù)也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于汽車ABS、ATM、可視電話等與人們?nèi)粘Ｉ蠲懿豢煞值漠a(chǎn)品當(dāng)中，為人們的工作和生活帶來了極大便利。

一、嵌入式控制芯片的顯著特征

嵌入式芯片技術(shù)的快速發(fā)展離不開嵌入式控制芯片的獨特優(yōu)勢。具體而言，嵌入式控制芯片具有以下顯著特征：

(一)可擴展性

嵌入式控制芯片相關(guān)處理結(jié)構(gòu)具有顯著的可擴展性，促使嵌入式控制芯片能夠快速、有效的應(yīng)用于相關(guān)設(shè)備當(dāng)中。目前，嵌入式控制芯片技術(shù)被廣泛應(yīng)用到信息監(jiān)測、汽車導(dǎo)航、ATM、流量監(jiān)控等方面。比如，芯片可擴展處理結(jié)構(gòu)能夠幫助汽車導(dǎo)航方便、快捷的確認(rèn)具體位置。

(二)支持多任務(wù)

嵌入式控制芯片能夠有效支持多種任務(wù)。因此，可以通過嵌入式控制芯片來成功取代效率低下的人工抄表工作。與此同時，還能有效減少信息錄入誤差，顯著提升信息的安全性和可靠性。

(三)安全可靠性

目前，交通發(fā)卡系統(tǒng)、自動售賣機等均采用嵌入式控制芯片。嵌入式控制芯片的使用既可以有效存儲用戶相關(guān)信息，還可以減少錯誤發(fā)生率。隨著大量ATM終端機在人們生活中的普遍應(yīng)用，“一卡走天下”的局面將逐步實現(xiàn)。

(四)個性化

嵌入式控制芯片系統(tǒng)具有很強的個性化特征。其軟、硬件系統(tǒng)緊密聯(lián)系，通常情況下需要根據(jù)硬件來開展系統(tǒng)相關(guān)移動和植入工作。另外,需要參照硬件變化對同品牌、同系列的芯片產(chǎn)品進(jìn)行及時調(diào)整與糾正。若需要執(zhí)行不同任務(wù)，那么則需要大規(guī)模的更正系統(tǒng)。需要注意的是程序編譯、下載應(yīng)當(dāng)同系統(tǒng)緊密結(jié)合。

（五）可裁剪性

由于嵌入式控制芯片的可裁剪性，相關(guān)研發(fā)人員可以根據(jù)具體情況實施量體裁衣，使嵌人式系統(tǒng)在滿足相關(guān)要求的基礎(chǔ)上實現(xiàn)配置的精簡化，從而有效降低成本。

(六)開發(fā)環(huán)境與工具

芯片自身沒有自主開發(fā)的能力。一般情況下，當(dāng)其研發(fā)成功之后用戶不能隨意更改程序相關(guān)功能。這就要求具備一套專業(yè)的開發(fā)工具與環(huán)境。

二、機械控制系統(tǒng)中嵌入式控制芯片的應(yīng)用

嵌入式控制芯片在機械系統(tǒng)中的應(yīng)用最主要是指其在數(shù)控設(shè)備中的應(yīng)用。數(shù)控設(shè)備中使用的嵌入式控制器大多使用64位的微處理器，其芯片內(nèi)核為64位的精簡結(jié)構(gòu)處理器。該類型的芯片功耗相對較低，大多采用微處理器內(nèi)核，被廣泛應(yīng)用于成本預(yù)算較低的產(chǎn)品中。數(shù)控設(shè)備數(shù)量較大且相互之間有著大量的通信。因而，數(shù)控機控制系統(tǒng)大多使用分布式控制系統(tǒng)設(shè)計。PC機在分布式控制系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。與此同時，采用嵌入式控制芯片技術(shù)的數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)擁有internet接入這一功能，能夠有效實現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)視與診斷，從而提供超強的在線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持。PC機有效控制與數(shù)控電機密切聯(lián)系的控制板。數(shù)控設(shè)備的加工質(zhì)量主要取決于其主、從電機線速度是否同步。一般情況下，控制算法能夠在嵌入式控制芯片相關(guān)控制器中得以實現(xiàn)。再加上數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)大多使用64位微處理器，因而控制算法完全能夠在嵌入式芯片控制器中成功完成。嵌入式控制芯片具有檢測與變頻器通信的功能，能夠極大程度上減輕相關(guān)負(fù)擔(dān)。與此同時，微處理器具有較強的轉(zhuǎn)移能力，能夠快捷方便的掛于總線之上。

三、機械控制系統(tǒng)中嵌入式控制芯片的應(yīng)用前景

（一）加強嵌入式控制芯片技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化與信息化進(jìn)程

近年來，我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速、寬帶技術(shù)突飛猛進(jìn)，機械設(shè)備功能日趨豐富、結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜。因此，在芯片設(shè)計和制造的過程中應(yīng)該在芯片上集成更多功能。與此同時，在軟件開發(fā)的時候，應(yīng)當(dāng)科學(xué)、合理的使用交叉開發(fā)工具與實時多任務(wù)相關(guān)編輯技術(shù)來解決控制功能復(fù)雜問題并成功達(dá)到精簡程序設(shè)計、減少開發(fā)時間，提升軟件質(zhì)量的目的。嵌入式系統(tǒng)芯片x86架構(gòu)是由著名的英特爾公司推出的，該芯片成功集成了多種功能，能夠有效實現(xiàn)應(yīng)用功能的升級。與此同時，該芯片還有效繼承了南北橋芯片組、處理器、數(shù)據(jù)包技術(shù)。

（二）嵌入式控制芯片技術(shù)應(yīng)當(dāng)朝著網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方向不斷發(fā)展

為了有效適應(yīng)快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)，嵌入式控制芯片必須具備各種各樣的網(wǎng)絡(luò)端口。一般情況下，單片機不能夠支撐網(wǎng)絡(luò)。不過最新一代嵌入式芯片處理器已經(jīng)具備了內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)接口，既能夠支持TCP／IP相關(guān)協(xié)議，也能夠支持USB、Bluetooth、IEEE1398等部分通信接口。在軟件方面，嵌入式控制芯片系統(tǒng)內(nèi)核應(yīng)當(dāng)支持網(wǎng)絡(luò)模塊，并且能夠在設(shè)備上成功嵌入Web瀏覽器，從而有效實現(xiàn)隨時隨地可以通過各種相關(guān)設(shè)備上網(wǎng)。

（三）嵌入式控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)不斷精簡，最大化節(jié)約成本

未來的嵌入式控制芯片應(yīng)該屬于軟件和硬件之間緊密聯(lián)系的高級設(shè)備。為了最大化的降低損耗和節(jié)約成本，嵌入式控制芯片相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在保留與系統(tǒng)功能密不可分設(shè)備的前提下，竭力精簡嵌入式控制系統(tǒng)內(nèi)核，從而實現(xiàn)資源利用效率最大化。這就要求相關(guān)設(shè)計人員必須注意以下幾點：第一，采用最優(yōu)化的編輯模型。第二，不斷優(yōu)化和改進(jìn)相關(guān)計算法。第三，提高編譯器性能。第四，具備過硬的硬件專業(yè)知識，努力降低成本，從而顯著提升產(chǎn)品的競爭能力。

四、結(jié)束語

綜上所述，嵌入式控制芯片憑借其可擴展性、專業(yè)性、安全可靠性以及多任務(wù)支持能力等獨特優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于機械控制系統(tǒng)中，顯著提升了機械控制系統(tǒng)的效率與質(zhì)量。這就要求相關(guān)研發(fā)人員積極主動了解嵌入式控制芯片的各項顯著特征，不斷提升自己的研發(fā)能力和創(chuàng)新能力，從而提高我國機械控制系統(tǒng)中嵌入式控制芯片的應(yīng)用水平。

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作者：王剛元 單位：武昌工學(xué)院