嵌入式系統在機電控制中的運用

陳為　肖春芳　馬軼男

信息化時代下，嵌入式系統和網絡實施遠程互動已成為主流趨勢。基于機電控制整合嵌入式系統能夠強化機電系統能，并可減小機電功耗與運行成本，具有眾多優勢。本文首先介紹嵌入式系統的內涵，然后剖析嵌入式系統的基本特點，最后探討具體運用。

嵌入式系統利用應用價值充當根本出發點，在全面融合計算機技術條件下，大力改善系統功能，有效提升可靠性。近幾年，嵌入式系統愈發普遍，將其應用到機電控制層面已成為主要研究方向。目前，嵌入式系統于機電控制過程的應用具有堅實的技術支撐，促進了硬件與軟件平臺的改進。嵌入式系統不僅可增強企業的綜合競爭力，而且還可增加經濟效益，對其進行研究探討非常必要。

嵌入式系統的內涵

在常規意義上，嵌入式系統即利用計算機充當應用基礎，把計算機整合到特定系統內。此系統軟件與硬件能夠裁剪，能夠較好地應用在應用系統中，并對功能、穩定性和成本等提出了嚴格的要求。這是一個獨特、別樣的計算機系統，主要包含三個部分：其一，硬件環境，它是一個硬件平臺；其二，嵌入式操作系統，它的主要功能是實現任務調控，不變形；其三，嵌入式應用程序。以操作系統為基礎，利用操作系統內部的機制實現特定功能。

嵌入式系統的基本特點

近幾年，科學家加大了在嵌入式系統方面的研究力度，探索熱情持續升高，具體表現在下述兩方面：一方面，芯片進程研制與推廣應用可為企業創造可觀的效益，這主要歸因于信息技術的提高，完成了芯片接口統一化，更多的企業把重心放在芯片探索上，進而形成了一種企業激烈爭奪經濟利益的局面，并促進了電子技術的自身發展。另一方面，為減小生產成本，達成成本效益的合理配置，科學家將目光都投在了嵌入式系統上，它主要具有下述特點：

專用性強：嵌入式系統極具個性化，其軟件與硬件系統的內部融合十分緊密，大部分情況下應移植硬件系統，雖然是歸屬一個品牌和系列，但也應參照系統硬件的實際情況合理修改，適當修正。另外，因任務不同，也需要適當調整系統，所下載程序編譯應與系統緊密融合。

系統內核小：在大多數條件下，嵌入式系統均應用于小型電子裝置內，對應系統資源非常有限，這是因為其內核和別的操作系統相比非常小。

系統簡單：嵌入式系統與別的系統最顯著的差別便是其應用軟件與系統軟件不存在明顯的區分，為全面管控系統成本，并維護系統安全，通常嵌入式系統于功能設計與實現問題上并未提出復雜的要求。

實時性高：對于嵌入式系統，實時性高是其主要要求，為優化速度，軟件一定要保證固態存儲。另外，軟件代碼也應具備優良的特性。

具體運用

遠程電機控制系統。現代網絡技術蓬勃發展，整合嵌入式系統層面的最新成果，大大地提升了服務器的綜合性能。目前，市場上存在的大部分生產設備均裝設了通訊模塊，并且是內嵌式的，能夠連接互聯網，進行網絡訪問。此技術的出現促進了嵌入式遠程遙控，在最開始的階段，旨在通過建立在DSP、MCU之上的嵌入式系統達成服務器功能，以此來簡化PC服務器，這全面降低了系統的繁瑣性，并在某種程度上還改進了系統體系，提升了運行功效，減小了成本投入，讓系統能夠隨時與網絡相連，促進復雜系統控制和處理。

若只從常規層面來說，借助DSP技術便能夠順利達成機器和網絡之間的通信，輔以TCP/IP協議實現驅動牽引網絡接口芯片這一目標，以此來在真正意義上實現網絡和機電系統之間的互聯，讓機電系統內部嵌入式系統的基本功能得到完全發揮，實現系統互聯網化。

建立在Stewart平臺之上的伺服控制器。Stewart平臺控制系統基本軟件組成見圖1。此系統利用AT9140800嵌入式處理器充當核心組成，其硬件包含存儲器、編碼器接口、DA接口、標準RS232接口和狀態指示燈這幾部分。利用uC/OS充當RTOS研制的專業軟件，主要包含以下幾部分：多線程系統、中斷控制系統、資源管理系統、UART接口技術、ISA接口技術和ADRC算法處理工藝。前三者經由uC/OS完成，后三者為用戶經由相對的編程軟件來獨立編寫。原有機電控制系統主要應用非線性PID與模糊控制PID等來呈現PID應用范圍復雜化。現階段，市場流行一種引入了自抗擾技術的現代電機控制理念。它主要經由ADRC算法完成抗自擾化處理操作，并適當改進ADRC算法，通過變參思路實現模糊ADRC處理。經由對比分析發現，此控制器可全面管控期望信號，還可在短期內規避干擾信號的不良影響。

自從Linux系統問世后，對應驅動程序研制也開始著手，適宜的操作系統能夠對外圍設備進行支撐。當前的嵌入式系統研究主要定位在驅動程序探索內容上，并利用可移植突出作為標志。原有以Ⅵ等充當主體開發工具，以Linux文本編輯器為基本載體。當著手設備驅動程序研制時，需堅守下述的啟動程序：硬件信息收集；訪問方式落實，外圍設備利用中斷和查詢等提前約定好的通訊方式完成主體軟件訪問工作。每一種方式均存在特定的應用情況；面向目標功能制定源代碼，進而對驅動程序實施軟件驅動處理；編寫、翻譯、調節、試驗源代碼程序；基于內核載入特定的驅動程序；驅動軟件真正加載前，應嚴格檢查應用軟件。

嵌入式系統形成于不同的軟件和硬件平臺，當下嵌入式系統得到了廣泛應用，其和機動控制一起發展。圍繞嵌入式系統進行深入研究與全面開發具有巨大，可促進工業化發展，同時，還能為日常生活提供更大的便利。綜合來說，嵌入式系統的不斷應用，會促使嵌入式系統越來越趨于規范化和標準化。在未來發展過程，我們應堅守市場導向，有效把控市場動態。