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電子萬能試驗機及
液壓萬能試驗機的著名品牌。也是國內最早的民營試驗機企業之一。試驗機在儀器儀表行業中占有重要的位置。今天 我們一起探討高級嵌入式計算機系統在自動化儀器儀表中的具體應用情況。
摘要：隨著社會的發展以及技術水平的提高，嵌入式計算機作為一種新興的計算機系統，已被社會人士得到廣泛的關注。目前，該系統已被廣泛應用在工業控制系統、計算機設備以及智能化家電當中。本文主要分析了嵌入式計算機系統在自動化儀器儀表中的應用，以期促進儀器儀表行業得到更快更好的發展。
在新時代信息發展的今天，信息化、智能化、數字化得到了較快的發展，這極大的推動了我國科技與經濟的發展。在計算機領域，自動化儀器儀表的主要功能是為了對社會中各個物質進行測量，它是信息發展的源頭，是整個社會發展的重要手段。在自動化儀器儀表中，嵌入式計算機作為一種新興的高級系統，已逐漸被業界人士廣泛關注，通過相關研究，已將其運用在日常生活中，并為自動化儀器儀表提供了良好的條件，促使儀器儀表行業向更好的方向發展。
一、高級嵌入式計算機系統的應用為儀器儀表行業發展提供了廣闊的前景
（一）嵌入式計算機系統分類。
嵌入式計算機系統主要是通過計算機技術為主要內容，適應硬件軟件系統，并且需要該系統的功能、體積、能耗、成本等各個方面都達到一定的要求，該系統是一款專用性很強的計算機系統。近年來，嵌入式計算機系統越來越發達，通過分析，我們可將其分為以下幾種類型：1）基于單片機的MCU系統。這種系統中主要是采用8位或者16位的處理器進行的，該系統的優點是具有高集成度，并且具有良好的控制功能；缺點是容量小，存儲空間有效，功能不能夠達到理想的效果。2）工業化單板機（PC104）。該系統的優點是：功能極為強大，并且機器小、能耗低、安全可靠；其缺點是：不夠靈活，只能夠選擇一些板卡級硬件進行裁剪。3）MPU或者DSP系統。這種系統主要是采用32位的處理器進行運作，它能夠根據規定或要求對硬件進行裁剪，不會受到其他因素的限制，這種嵌入式計算機系統擁有一個巨大的軟件平臺，專用性極強。
（二）嵌入式計算機系統前景廣闊。
在實際工作中，我們可以根據自動化儀器儀表的特殊要求，將硬件進行合理的裁剪，使系統微型化，并能夠有效的實現高集成度，此時的自動化儀器儀表就能夠越來越智能化，它可以對外界物質的空間特性進行科學的測量，能夠有效的對電路補償，有利于對獲取的信息進行科學的處理，能夠自我診斷故障并維修，還能夠自我學習，適應能力極強。在利用嵌入式計算機系統的過程中，有利于幫助自動化儀器儀表完成遠程控制、探測、維護、處理等功能，這些都是過去儀器儀表中不能夠完成的。總而言之，嵌入式計算機系統的誕生與應用，為自動化儀器儀表的發展提供了有利的依據。
二、軟硬件協同設計是自動化儀表設計的新模式
（一）傳統儀器儀表設計的弊端難以滿足市場發展需要。
過去，我們在對儀器儀表進行設計的過程中，工序極為復雜，其主要流程是：首先需要對計算機系統的硬件進行設計；其次應該對系統的軟件進行設計；最后還需要對整個系統的集成度進行全面的測試。在設計過程中，設計師如果發現計算機的硬件出現錯誤或者整個系統出現各種缺陷問題，要想在此基礎上更正是不大實際的，往往需要設計人員對整個系統進行重新設計，這樣也就不僅延長了系統開發的周期，增加了經濟成本，還不能夠滿足社會發展的需求，不能為市場提供良好的產品。
（二）嵌入式系統的開發復合自動化儀器儀表的設計發展。
在嵌入式系統的研究開發中，人們認識到軟件與硬件的開發不應是獨立的、分離的，而應是協同的、一致的。即在軟件和硬件實現之前，對軟硬件所實現的功能進行劃分，以便產生一個最佳的分解方案，同時在硬件開發之前，應對包含軟件、硬件的嵌入式系統所實現的功能進行驗證，以確保系統的實現與最初的功能規格說明相一致。這就是一種新的設計模式—軟硬件協同設計（CoDesign）。這種思想對于自動化儀表的設計是很有借鑒意義的。軟硬件協同設計可分為四個階段：系統功能描述和劃分階段，軟硬件設計階段，協同模擬階段，軟硬件綜合階段。
1.軟硬件綜合。
模擬通過后進行軟硬件綜合，最后完成整個系統的設計。硬件構件的綜合可由硬件高層綜合、邏輯綜合、版圖綜合等幾個不同階段構成。軟件構件的綜合包括軟件高級綜合、編譯、匯編等幾個階段。采用這種新的設計思想，不僅能夠降低設計成本，縮短設計周期，而且避免了重復設計，提高了設計的合理性和成功率。
2.軟硬件功能分解。
在系統功能描述的基礎上，根據設計目標和約束條件進一步對系統進行分解，劃分軟硬件部分，使系統設計能夠并行進行，使系統方案接近最優。
3.系統協同模擬。
軟硬件設計完畢，通過通信和同步機制對整個系統綜合模擬驗證，及時發現并修正系統設計偏差。
4.系統功能描述和劃分。
在設計的初期就對系統的功能和性能進行驗證，采用和實現無關的語言描述系統的功能，可以采用VHDL作為算法級的描述語言，也可以通過對C語言進行必要的修改與擴充作為行為級的描述語言，以便對系統功能進行模擬驗證。
三、高性能嵌入式處理器是新型自動化儀表的核心
（一）高性能嵌入式系統使新型儀器高性能成為可能。
目前的自動化儀表大多采用8位或者16位的微控制器（單片機），雖然在一定程度上做到了智能化，但是隨著需要實現的功能越來越多，越來越復雜，已經有些力不從心。同時，微電子技術、芯片技術、集成電路工藝的飛速發展，使得高性能的嵌入式處理器的價格、體積、功耗都不斷降低，新型儀器中使用高性能的嵌入處理器已成為可能。嵌入式DSP處理器系統結構和指令進行了特殊設計，適合于執行DSP算法，編譯效率較高，指令執行速度也較快。在數字濾波、FFT、譜分析等方面具有突出的優勢，比較有代表性的產品是TI的TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。為了滿足各種不同應用的需求，CPU生產商還提供了專用的集成化處理器。以32位處理器為內核，處理器中還集成了許多外圍的功能。如Motorola68360是一個32位內核（CPU32+）的集成通信用CPU，它最大的特點是集成了一個通信系統，內含4路同步協議的協議通道，可以支持HDLC、T1/E1、ISDN等通信協議。ARM系列的微處理器種類更多，有專用于網絡的，專用于通信的，集成DSP協處理器的，還有支持Java的等等。
（二）嵌入式實時操作系統RTOS使自動化儀表產生質的飛躍。
自動化儀表不一定需要實時操作系統，而且在以往的儀器儀表中由于處理器功能、存儲器容量等限制，實時操作系統也難以實現應用。隨著儀器儀表硬件功能的增強，成本的降低，功能要求的增加和復雜化，需要實時操作系統對多個任務進行合理協調調度，管理系統資源的要求越來越迫切。
四、結束語
由上可知，嵌入式計算機系統是當前社會中應用最為廣泛的一種設備，它的誕生與發展促進了儀器儀表行業的快速發展，并且在國際上掀起了一股研究嵌入式計算機系統的熱潮。在利用嵌入式計算機系統的過程中，我們需要運用先進的設計模式，并選用一種高性價比處理器系統，然后在現代化發展的驅使下，使儀器儀表行業走向智能化、信息化、網絡化，有利于該行業更快更好的發展。
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