簡析嵌入式控制芯片在機械設備自動化控制中的應用

張崇武 李厥瑾

摘要：隨著社會經濟的快速發展和工業化水平的不斷提升，在各行各業中都開始融入了科技元素。機械自動化系統作為科技發展的一種體現，嵌入式控制芯片在機械自動化系統中的應用恰好展現了我國高科技的發展水平。鑒于此，本文將從嵌入式控制芯片的應用價值入手，通過對嵌入式控制芯片在機械設備自動化系統中的應用的情況的分析，進一步對未來嵌入式控制芯片在機械設備自動化控制中的應用趨勢進行了預測。僅供參考。

Abstract： With the rapid development of social economy and the continuous improvement of industrialization level， science and technology elements have been integrated in all walks of life. As an embodiment of the development of science and technology， the application of embedded control chip in the mechanical automation system just shows the development level of China's high technology. In view of this， this paper will start from the application value of embedded control chip， through the analysis of the application of embedded control chip in mechanical equipment automation system， further predicts the future application trend of embedded control chip in mechanical equipment automation control. It is for reference only.

關鍵詞：嵌入式控制芯片;機械設備自動化控制;應用

Key words： embedded control chip;mechanical equipment automation control;application

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）34-0167-02

0? 引言

嵌入式控制系統的核心在于芯片技術。隨著芯片技術的不斷提高，算法和軟件在不斷突破芯片技術的原有束縛，進入快速發展應用新時期。對于嵌入式控制系統而言，芯片在數據處理和系統管理的處理器應用中具有非常重要的作用。當前，能用于嵌入式處理器的芯片主要包括：PowerPC、Motorola68000、ARM系列的處理器;8051、8096等微控制器;嵌入式DSP等。當前，DSP作為一項新的發明其在具體應用中，主要為處理計算離散時間的信號所用。與其他傳統的處理器相比，其編譯能力、執行速度都有了大幅提高，具有非常廣闊的應用價值。

1? 嵌入式控制芯片的應用價值

時代在發展，科技在進步，為嵌入式控制芯片技術的發展提供了更加廣闊的空間。至今，嵌入式控制芯片技術的研發應用至今已有幾十年的時間，其重要性越發受到社會各領域的重視，特別是近年來機械自動化系統的應用普及，將嵌入式控制芯片的應用帶入到全新的發展階段，其應用價值也越發顯現，主要體現在：

1.1 處理器結構特點

嵌入式控制芯片處理器和其他設備的處理器間存在較大的差異，這種處理器的結構會隨著設備的差異而進行自主調整，而且非?？焖俜奖恪．斍?，嵌入式控制芯片技術在汽車導航、信息監控等的應用中非常受歡迎，特別是在汽車導航的應用中，使用者能隨時隨地了解自己所處的地理位置，不但快速，而且精準，有效消除了外地人身處陌生城市時的迷路尷尬。

1.2 信息存儲量巨大，安全

嵌入式控制芯片技術的優勢除了對信息有一定的安全保障外，還在于其信息的存儲量巨大。在我們的生活周邊，較為常見的公交卡和自動取款機等所采用的均為這種技術，以自動取款機為例，在取款中我們可以通過刷卡的方式取款，非常的便捷，而且對個人信息和財產安全也起到了一定的保護作用，在現實生產生活中具有非常好的應用價值。

1.3 專用性強

嵌入式控制芯片系統中，對各項軟硬件的結合度要求非常高，也就是說，一旦在具體應用中對系統做出了調整，則要求對系統內的硬件系統也做出相應的調整，就算是同一類型的芯片，當系統做出調整時，也必須對其內部的硬件系統進行相應的調整，在具體應用中應注意區分硬件專業性強的特點與普通軟件升級間的不同。

1.4 特定性

在對嵌入式控制芯片的改進過程中，它本身不具有自我開發能力，目標市場的用戶也不具有對芯片進行自主改進的權力，這也就意味著在對嵌入式控制芯片進行進行開發和改進的過程中，都需要有特定的工具和場所才能完成。在其開發過程中，離不開主機和目標機的操作，其中，在程序的開發中需要用到主機，程序開發完之后的執行階段，需要目標機來實現，在整個開發過程中，用同時用到主機和目標機的交替應用。

1.5 可裁剪性強

前述中可知，嵌入式控制芯片具有非常強的專業性，這一特點在彰顯其應用優勢的同時也顯現出一定的不足，其中給消費者造成不便的問題非常突出，為消除這一問題，要求嵌入式控制芯片技術的供應商應盡可能多的供應更多的軟硬件，以滿足不同消費者的多樣化應用需求，這種做法一方面會提升消費者的滿足感，另一方面也會無形中增加供應商的成本支出。為實現對功能提升且成本不增加的目標，研發人員將嵌入式控制芯片技術的硬件系統和操作系統設計成了可剪裁式靈活系統，這種研發創新在滿足雙方利益需求的同時，也維護了兩者利益的平衡，同時也打開了嵌入式控制芯片系統應用的新空間。

2? 嵌入式控制芯片在機械設備自動化系統中的應用

2.1 在通信方面的應用

以藍牙技術的使用和發明為例。在常見的電子設備中，我們經常用到的是短距離的有線連接方法，藍牙技術的出現成功實現了無線數據網的連接。在其應用中，以語音傳輸為例，在具體應用中具有成本低、距離短的特點。即利用藍牙技術實現了將設備與多個微微網進行連接的功能，從而形成了分散式網絡，在訊設備之間建立起連接關系，連接速度非?？臁？偨Y發現，藍牙技術的特點是應用段分組和快跳頻技術，有效降低了同頻干擾現象，使音頻傳輸速率變強。并通過糾錯編碼技術和FM調制，有效減少了遠距離傳輸過程中噪音對信號的干擾，降低了設備的復雜性。

2.2 在現場總線技術中的應用

現場總線作為一種低成本網絡類型，在機械設備自動化領域的應用非常普遍，通過微處理芯片的應用有效實現了數字化設備的完全分散控制，并將現場分散的測量和控制設備的各個單點當成了網絡節點，通過總線連接的方式完成對現場的系統控制。這些應用成果的取得離不開自動化控制技術和網絡技術的應用，并形成了新的網絡集成式的分布控制系統，在提升了系統的標準化的同時，也提升了系統的開放性。

3? 未來嵌入式控制芯片在機械設備自動化控制中的應用趨勢分析

3.1 網絡互聯發展趨勢

未來，嵌入式控制芯片技術將和網絡技術發展相結合，在我們的生活中也將有更多高科技產品出現，特別是在網絡技術和款待技術日趨成熟的新時代，對機械設備的功能要求也將逐步提升，對多功能化要求會越來越高，嵌入式控制芯片技術的應用前景也將越來越廣闊。同時，也要求芯片制造廠商應加大在芯片集成等功能方面的研發力度，在軟件開發應用中也應逐漸朝著應用實時多任務編程技術和交叉開發工具技術來完成對復雜性功能的控制，以實現簡化程序、提升軟件質量、縮短研發時長。

在嵌入式控制芯片技術在機械設備自動化控制的應用中，網絡互聯將成為必經之路。網絡互聯的發展也將推動該項技術朝著更廣闊的市場發展。與此同時，要求相關的嵌入式控制芯片供應商要在芯片硬件上逐漸開放通信端口，為嵌入式控制芯片的網絡化發展方向提供硬件基礎。并將打開支持TCP/IP協議，支持USB、CAN等通信接口等新功能，為便利用戶、促進嵌入式芯片的發展都將有重要硬性。在軟件發展過程中，未來要求嵌入式控制芯片業必須與時俱進，加快網絡模塊的開發應用力度，可通過嵌入瀏覽器的方式來實現不同設備隨時上網的使用需求。

3.2 簡約內核發展趨勢

未來的嵌入式控制芯片設備離不開軟硬件的共同作用，為使其功耗和成本損耗減到最低，更需要設計者在系統內核精簡方面下功夫，在系統內核精簡過程中，除保留重要軟硬件外，還應合理利用資源，盡量用最少的資源投入來實現最佳的功能效果，為達到這一性能目標，要求設計者們不斷改進算法，優化編程模型和編譯器性能。要實現這一發展目標，要求相關的軟件開發人員必須掌握足夠的硬件知識和相關的技術知識，在優化性能、降低成本的道路上不斷簡化系統內核，提升其在市場競爭中的價格優勢。

3.3 融合發展趨勢

當前，市場上的嵌入式控制芯片種類眾多，對研發人員感覺到應用起來非常不便，主要是因為在不同系統上開發出的應用程序在交叉應用中具有不可移植性，如，在OS2操作系統上開發出的程序，在OS3上如不經過移植就無法使用。因此，未來的嵌入式控制芯片在機械設備自動化控制系統中的應用發展中，必將朝著融合應用的方向發展。即未來的操作系統將適用于任何一套應用程序，也可以說，嵌入式控制芯片的融合應用將成為未來發展的一個重要趨勢。

特別是在網絡技術和寬帶技術不斷發展的今天，網絡上的信息量越來越多，所應用的項目更加多樣化。這里我們已電話手機的嵌入式電子設備為例，近年來其功能已經變得日趨多樣化，結構上也越來越復雜。但在嵌入式控制芯片的應用過程中，其需求卻越來越高，為滿足現實生產生活的需要，設計師們只有不斷研發出功能更強大的嵌入式處理器，才能不斷提升設備的處理能力。此外，在采用實時多任務編程技術和交叉開發技術來控制功能復雜性方面的要求也越來越高。因此，只有不斷在設計上精簡應用程序，盡量縮短軟件開發周期，才能保證軟件應用質量，提升其應用成效。

3.4 生活化發展趨勢

就目前而言，我國的嵌入式控制系統發展還有很大的進步空間，部分技術還有待進一步改進，特別是在工業生產應用中，嵌入式控制系統與網絡技術的不斷結合，越來越多的高科技產品研發成功并上市，在人類的日常生活中被廣泛應用。未來，嵌入式控制系統的高科技產品將會越來越多的出現在人們的現實生活中，生活化也將成為其重要的發展趨勢之一。

4? 結束語

眾所周知，嵌入式控制系統的發展推動了人類科技的向前發展，網絡技術和寬帶技術的進步表明科技文明的向前發展，在網絡資源越發多樣化的今天，嵌入式系統的結構日趨簡單化，其優勢地位越發凸顯，特別是在通信系統和總線控制系統應用中獲得了卓有成效的進展，機械設備自動化控制技術方面，研究人員更加重視嵌入式控制系統的研發。未來，嵌入式控制芯片雖然在現實生產生活的應用中仍存在一定的不足，但未來，它將朝著網絡互聯、簡約內核、融合發展和生活化方向發展，其應用前景廣闊。

參考文獻：

[1]王玲維.機械自動化控制系統中的嵌入式控制芯片應用分析[J].世界有色金屬，2018（1）：48-49.

[2]侯乃夫.基于嵌入式控制芯片在機械控制系統的應用[J].科學中國人，2016（12）：235.

[3]吳椿.嵌入式控制系統在機械設備自動化控制中的應用[J].實驗與研究，2015（4）：29，46.

[4]劉長青.談嵌入式控制芯片在機械自動化系統的應用[J].黑龍江科技信息，2014（17）：74-75.

[5]付強.淺談嵌入式控制芯片在機械自動化系統的應用[J].科學與財富，2011（6）：234.

[6]謝秀成，馬保祥，張桂峰.綜采工作面運輸自動化控制實現井上下控制系統的探索與應用[J].價值工程，2019，38（07）：114-116.