关于自动化仪器仪表中高级嵌入式计算机系统的应用分析

摘 要 近年来，高级嵌入式计算机系统在仪器仪表行业的应用已经逐渐成为研究热点，通过采用新的设计思路、集成模式和硬件芯片，并且在实时操作系统的强大支持下，各种智能化和网络化的仪器仪表被不断开发出来，这有力地促进了相关领域的发展和进步。本文对高级嵌入式计算机系统进行了概述，并分析了它在自动化仪器仪表中的应用，希望对业内同仁可以起到参考和借鉴作用。

关键词 自动化仪器仪表；嵌入式系统；应用分析

前言

21世纪是信息化和智能化的时代，计算机技术和信息网络技术的高度发展极大地推动了我国经济社会的进步。在社会生产领域，自动化仪器仪表的主要功能是对各种物理量进行测量，它是信息获取的源头，更是各种信息化、自动化控制手段的使用依据，对实现工业发展和社会进步意义重大。现代化的仪器仪表普遍集成了嵌入式系统，它使得仪器仪表的智能化程度更高，已经引起了业界人士的广泛重视[1]。

1 高级嵌入式系统的概述

计算机系统主要由硬件设备和软件技术构成，它的主要功能是对信息数据进行高效处理，并据此实现自动化的分析计算和控制。而嵌入式计算机系统属于一种专用系统，它一般可以分为以下几类：第一，MCU系统。这种系统就是通常意义上的单片机系统（如图1所示），它的核心就是单片机芯片，实际应用中主要以8位和16位为主。由于单片机技术已经发展地非常成熟，而且其在实际生活中得到了广泛应用，所以这种系统的控制功能已经比较完善，并且具备较高的集成度。但是这种嵌入式系统的缺点也比较明显，即存储容器的容量较小，一般不能适用于复杂的控制环境。第二，工业化的单板机（PC104）。PC104是一种典型的嵌入式系统，优点是控制功能非常强大，而且能耗较低，缺点是应用的灵活性不高，而且供用户的选择范围较小。第三，嵌入式处理器。在实际中，这类系统主要以32位为主，它可以根据实际需要和规定进行剪裁，不受其他因素的限制，是一种各方面相对都较完善的嵌入式平台。当然这种系统也有一定缺点，它的冗余度不高，而且应用的针对性较强，普遍适用性不高。

随着嵌入式系统技术的不断发展和完善，当前的高级嵌入式计算机系统已经可以实现灵活剪裁，这使得其和仪器仪表的集成化更容易实现，推动了仪器仪表技术的发展进步。而且随着高级嵌入式系统的小型化和规模化发展，使得自动化仪器仪表的测量准确性不断提升，远程控制正逐渐成为可能，这与当前仪器仪表的智能化、网络化发展趋势不谋而合，因此具备广泛的应用前景[2]。

2 嵌入式计算机系统与自动化仪器仪表

随着物联网技术的发展，现代化的高级嵌入式计算机系统已经普遍采用了先进的网络技术，这使得测量数据可以通过信息网络进行快速传输，便于开展实时检测业务。同时，网络化技术的应用也促使嵌入式系统具备了远程控制功能，这对远程故障检测和运行控制奠定了基础。

当在仪器仪表中应用了高级嵌入式系统后，仪器仪表就能通过系统的自动控制来完成测量工作，这就使得测量工作变得更加方便简单。如果在工业测量领域，可以根据规定和实际需求来对硬件进行了灵活剪裁，进而将嵌入式系统做地更加微型化，这样就可以实现工业仪器仪表与测量控制现场的高度集成。除此之外，在自动化仪器仪表工作运行的过程中，高级嵌入式系统还能对系统的运行状态进行实时检测，一旦自我诊断出故障，就可以立即启动应急措施，并通知相关人员进行处理。可以这样说，高级嵌入式计算机系统的应用使得仪器仪表技术的发展更加迅速，并且对推动自动化和智能化控制方面也起到了极大的积极作用[3]。

3 应用探讨

现实中，要在仪器仪表中应用高级嵌入式系统，首先要关注的就是实时性要求。通常而言，一些对应用要求比较高的客户，他们对测量结果的实时性要求会较严苛，如果系统的延时较长，那么就无法满足实际应用需要，所以必须在设计中充分重视这个问题。其次就是要确保系统具备足够的可靠性。对于很多测量控制领域，嵌入式系统如果频发故障，那么就会造成整个系统经常被迫中断，那么由此而导致的损失可能将十分巨大，所以对高级嵌入式系统的应用可靠性也有着比较高的要求。第三就是系统还必须具备高度的集成性。在很多应用场合，要求嵌入式系统的硬件必须能够根据需要进行灵活剪裁，这样系统才能便于集成到实际应用场景中。对于一些移动式或便携式设备，因为必须借助自带电池提供能源，所以系统对能耗性也会具有相当要求。最后，嵌入式系统还必须具备很强的环境适应性。因为随着应用领域的不同，系统的应用环境可能会差别很大，一些应用场合的环境干扰因素会较多，如果仪器仪表在工作时非常容易受到环境干扰，那么其应用可靠性必然会降低，所以还必须注重对抗干扰措施的使用。

当前的自动化仪表的虽然普遍采用了嵌入式系统，但主要还是以单片机系统为主，这种方式虽然具备了一定程度上的智能化，但在控制功能要求越来越复杂的今天，很多时间都变地无能为力。在这种背景下，很多厂商设计出了集成化的处理器，这种处理器集成了很多外围功能，并且支持多种通信协议，便于网络化应用[4]。

4 结束语

近年来，高级嵌入式计算机系统在仪器仪表行业的应用已经逐渐成为研究热点，通过采用新的设计思路、集成模式和硬件芯片，并且在实时操作系统的强大支持下，各种智能化和网络化的仪器仪表被不断开发出来，这有力地促进了相关领域的发展和进步。

参考文献

[1] 付成松.嵌入式计算机系统在自动化仪器仪表中的应用[J].通讯世界，2017，（5）：78-79.

[2] 李婉欣.计算机系统在自动化仪器仪表中的运用[J].数码世界，2018，（1）：223.

[3] 阮文惠，薛亚娣.高级嵌入式计算机系统在自动化仪器仪表中的应用[J].自动化与仪器仪表，2015，（10）：56-57.

[4] 李宁.高级嵌入式计算机系統在自动化仪器仪表中的应用[J].科学与财富，2013，（7）：296.

作者简介

靳亚军（1990-），男，宁夏固原市西吉县人；学历：本科，现就职单位：神华宁夏煤业集团有限公司甲醇分公司，研究方向：仪器仪表。

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