機械控制系統(tǒng)嵌入式控制芯片研究
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摘要：在現(xiàn)今工業(yè)生產中，芯片以及網絡技術得到了較大的進步，為產品生產的管理信息化以及過程自動化提供了較為豐富的發(fā)展條件。在本文中，將就基于嵌入式控制芯片在機械控制系統(tǒng)的應用進行一定的研究與分析。
1引言
在現(xiàn)今計算機技術、微電子技術不斷發(fā)展的情況下，嵌入式芯片技術得到了越來越廣泛的應用。近年來，嵌入式芯片已經成為了機械控制發(fā)展中的一項重點內容，在汽車ABS、可視電話以及ATM等方面獲得了較為廣泛的應用。
2嵌入式芯片優(yōu)點
在現(xiàn)今通信以及工業(yè)發(fā)展中，嵌入式芯片的功能逐漸增強，且在重要性方面也獲得了更多的重視，其具有的優(yōu)點有：第一，結構可以擴展，能夠以較為迅速的方式在不同設備當中進行應用，以車輛導航為例，正是因為其自身結構的可擴展性，則能夠在導航中隨時獲得車主的位置，具有十分迅速、便利的特征；第二，多任務能力，在多任務能力的保障下，嵌入式控制芯片能夠同時對安全防火、防盜系統(tǒng)以及自動抄表等功能進行實現(xiàn)。正是由于該種功能的支持，則能夠對以往需要人工進行的抄表等任務進行替代，在具有安全特征的同時也獲得了更高的工作準確性。
3在機械控制系統(tǒng)中的應用
同其他設備類型相比來說，數(shù)控設備是目前嵌入式芯片應用較為廣泛的設備類型。在數(shù)控設備中，嵌入式控制器所使用的處理器為S3C43B0，芯片內核為64位的結構處理器。對于該種處理器而言，具有較低的功耗，一般情況下，非常適合應用在對于生產成本要求較高、且敏感程度較高的產品設計當中。在數(shù)控企業(yè)中，所具有的數(shù)控設備數(shù)量較多，且在生產中相互間具有數(shù)量較大的通信，對此，數(shù)控機控制系統(tǒng)則對分布式系統(tǒng)控制方案進行了設計，而在該種情況下，PC則在方案中具有著十分重要的意義。同時，對于這部分對嵌入式控制技術進行應用的設備來說，其在以以太網為協(xié)議的基礎上對遠程診斷以及監(jiān)視等功能進行了實現(xiàn)，在同互聯(lián)網接入的同時獲得了較大的網絡技術支持。數(shù)控設備中，實現(xiàn)線速度的同步是對加工質量進行提升的關鍵內容。一般情況下，設備需要在控制芯片中的控制器對控制算法進行實現(xiàn)。對于數(shù)控設備而言，由于其所應用的處理器為64位，對此，則能夠在嵌入式控制器中對該項功能進行完成，且能夠在變頻器通信以及芯片監(jiān)測方面進行應用，以此對工作負擔進行了較大的降低。同時，該類型處理器在轉移性方面也具有較好的表現(xiàn)，能夠掛在總線上作為功能模塊進行應用。
4技術發(fā)展要求
4.1信息化與網絡化
在現(xiàn)今帶寬以及互聯(lián)網技術不斷提升的情況下，以往功能較為單一的機械設備在功能上也具有著更為多樣化的特點，且結構也向著復雜的方向發(fā)展。在該種情況下，就需要芯片制造商能夠在芯片上對更多的功能進行集成，軟件方面，則需要通過交叉開發(fā)以及多任務編程技術的應用對功能的復雜性進行控制，在對程序設計進行簡化的同時實現(xiàn)軟件質量的保證。目前，Intel已經多能夠對更多功能的芯片進行了推出，能夠對具有較多功能的升級進行滿足。同時，在該產品中，也對南橋、北橋以及處理器進行了集成，能夠為客戶帶來更好的組合空間。
4.2網絡互聯(lián)
在互聯(lián)網技術飛速發(fā)展的情況下，未來嵌入式芯片為了對互聯(lián)網發(fā)展的需求進行滿足，就需要在硬件上對不同網絡的通信端口進行提供。對于以往的單片機而言，其不能夠對網絡提供給支持，而在新一代嵌入式處理器中，則已經對網絡接口進行了集成，不僅能夠對基礎的TCP/IP協(xié)議進行集成，且能夠對USB、IrDA以及CAN等功能進行支持，且在支持更多功能的同時需要對物理層驅動軟件以及通信組網協(xié)議進行提供。軟件方面，該芯片系統(tǒng)也對網絡模塊提供了支持，其通過在設備上Web瀏覽器的嵌入對不同類型設備的上網需求進行了較好的實現(xiàn)。
4.3精簡系統(tǒng)內核
在嵌入式控制芯片的發(fā)展過程中，其軟硬件在未來將獲得更為緊密的結合。為了對生產成本進行降低、減小功耗，則需要設計人員能夠對系統(tǒng)內核進行盡可能的精簡，在對支持系統(tǒng)功能軟硬件進行保留的基礎上保證能夠在最低資源的情況下對功能進行實現(xiàn)。對于該種情況，就需要設計人員能夠對自身的算法進行不斷的改進，在對最佳編程模型進行應用的同時對編譯器的性能進行不斷的更新以及優(yōu)化。同時，該種情況對于軟件開發(fā)人員也具有了較高的要求，不僅需要保證其能夠具有較為豐富的知識，還需要能夠對嵌入式控制芯片技術方面的知識進行掌握，以此在對生產成本以及功耗不斷降低的同時對產品的競爭能力進行提升。
4.4增強融合
隨著技術的發(fā)展，嵌入式控制芯片的種類也變得較為多樣。而該種多樣性的存在，也會因此使研發(fā)人員感覺到存在一定的不方便。如果在OS2系統(tǒng)上對相應的應用程序進行開發(fā)，而現(xiàn)在想在OS3上進行應用，則需要先對其進行一定的移植。為了在今后發(fā)展的過程中對該種情況進行避免，則需要逐漸向著融合的方向發(fā)展，即建立起一個能夠對所有應用程序進行融合的系統(tǒng)，通過融合性的提升增強芯片的應用性。
4.5豐富工具
在嵌入式控制芯片開發(fā)的過程中，同操作系統(tǒng)以及開發(fā)工具間的支持是離不開的。隨著帶寬技術以及網絡技術的發(fā)展，網絡信息內容也向著更為豐富的方向發(fā)展，且在項目上也具有著更為多樣化的表現(xiàn)。在此種情況下，為了能夠對嵌入式控制芯片的應用需求進行滿足，設計人員不僅需要對具有更強功能的嵌入式處理器進行應用，還需要通過交叉開發(fā)以及多任務編程技術的應用對系統(tǒng)功能的復雜性進行控制，以此在對應用程序進行設計的同時縮短軟件的開發(fā)周期。
5結束語
隨著技術的發(fā)展，嵌入式控制芯片已經在很多領域中得到了廣泛的應用。在上文中，我們對基于嵌入式控制芯片在機械控制系統(tǒng)的應用進行了一定的研究，具有較好的應用價值。
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作者：侯乃夫 單位：裝甲兵工程學院
