探究嵌入式系统在电子信息技术中的应用

探究嵌入式系统在电子信息技术中的应用

周诗霞

南京中兴新软件有限责任公司 江苏 南京 210000

摘要：嵌入式系统以现代计算机技术为核心，应用集成电路设计技术、系统结构技术、实时操作系统技术等可靠技术进行特殊应用领域的信号数据处理，满足特殊需求下的系统功能支持。电子信息技术是推动嵌入式系统发展的核心技术，嵌入式系统也为这项技术的价值发挥起到了推动效果。本文从嵌入式系统本身入手，分析嵌入式系统在电子信息技术中的应用价值，以车辆智能系统为例讨论嵌入式系统的具体应用，为推动嵌入式系统发展提供一些思路。

关键词：嵌入式系统；电子信息技术；应用

引言：嵌入式系统是一种能够独立运行、包含软件硬件的器件，其中硬件包括通信模块、信号处理、信息存储等部分，软件包括运行环境、操作系统等部分。嵌入式系统在计算机系统中进行应用，用户可直接借助嵌入式系统实现需求的功能，无需二次开发，仅需要给予存储容量支持即可。从应用效率、应用可靠性、体验感等角度来讲，嵌入式系统的应用前景广泛，适用程度高。

1 嵌入式系统概述

1.1 嵌入式系统的特点

嵌入式系统通常具备以下特点：①专用性强。嵌入式系统通常面向某个功能需求而设计，因此嵌入式系统的软件往往具有明显的专用型特点。而且，这样的嵌入式系统安装在计算机系统中后能够跟随使用需求进行升级，保证嵌入式系统的功能优势，保持嵌入式系统的专用性。②小型化。嵌入式系统将很多运行功能、任务集成在芯片内，这使得嵌入式系统本身体积呈现小型化特征。而且，嵌入式系统不会占据计算机系统太大的内存，能够保证计算机运行系统的速度和稳定性。③实用性优秀。在用户应用嵌入式系统时，通常对嵌入式系统有一定的功能要求，有想要借助嵌入式系统实现的功能效果，嵌入式系统能够在控制、数据采集、信息传输等方面提供功能，充分满足了用户要求，实用性得到体现。而且，嵌入式系统应用过程中，用户可根据自身需求、软硬件特征来进行嵌入式系统的调整，通过删除不必要的嵌入功能可实现运行效率提高。④可靠性高。嵌入式系统可以在高危、恶劣的环境中代替工作人员执行任务，而且可以在无人值守的情况下完成所承担的数据采集、控制等任务，有效保证任务的达成。⑤能耗低。嵌入式系统的嵌入对象普遍呈现小型化趋势，比如手机、数码相机等，此类嵌入对象本身携带的电源容量上限不高，能够在低能耗下运行的特征保证了嵌入式系统的适用性。⑥不具备自我开发能力。嵌入式系统想要开发功能、升级都需要借助计算机平台和开发工具才能实现，普通用户自身无法实现开发嵌入式系统的需求。

1.2 嵌入式系统组成层次

从外部看，嵌入式系统是一个可以独立运行的器件，软硬件兼备、功能完善；从内部看，嵌入式系统大致包含几个层次（如表1）。嵌入式系统内部核心的中央处理单元包含运算和控制模块，与电源、复位、存储器合并组成最小系统，目前最小系统通常集成在同一个芯片上，被称为微控制器。嵌入式系统就是微控制器与传感、检测、执行等配套软硬件共同构成的整体。

表1 嵌入式系统组成层次

2 嵌入式系统在电子信息技术中的应用价值

2.1 推动电子信息产业集成化

集成化是电子信息产业的发展趋势，也是国内外各大产业的主要发展趋势，嵌入式系统在产业集成化发展的过程中起到了不可忽视的作用，是生产过程中各部分有效组合、衔接的基础。因为有嵌入式系统应用在计算机系统之中，专门服务于控制、数据采集、通信等方面的功能需求，才使得各个生产环节能够在同一个中央计算机控制下实现生产指挥的趋同，脱离人为操作实现产品的有序生产。在横向结构的产业中，嵌入式系统的专用性特征推动各部分分工合作形式的有效展开。在纵向结构的产业中，一条生产链、供应链上的子系统可在嵌入式系统的辅助下真正意义上组成模块，在信息交换、数据采集、生产控制的影响下实现高质量、高效率的生产。

2.2 为物联网的搭建提供服务

互联网发展到今天，在传感技术、数控技术等电子信息技术的辅助下，物联网逐渐成为现实。电子信息技术在生产生活中的大面积应用，使存在于虚拟世界的互联网与存在于物理世界的家用电器、生产设备实现了连接，在信息交换、数据采集的基础上实现了通过互联网实现大面积机电设备控制的需求。在此过程中，嵌入式系统发挥了巨大的作用，家用电器中嵌入专门用于信息交换、控制的嵌入式系统，人们可远距离操控家用电器在无人值守的情况下开始运作；机电设备中加装嵌入式系统，工作人员可突破时间、空间的限制实现对生产流水线的控制。比如，智能音箱中的嵌入式系统携带功能不仅包括控制智能音箱开启关闭，还包括接收语音信息转换为数据信号，控制音响相关功能，满足用户的需求。如果没有嵌入式系统，智能音箱的语音交互无法实现，智能音箱的体积也无法逐步缩小至鼠标大小。诸如此类的嵌入式系统应用不胜枚举，嵌入式系统与传感器的配合促使物联网预想得以实现，切实改变了现代社会生产生活的模样。

2.3 辅助自动化平台的搭建和应用

工业生产自动化、智能化是电子信息技术发展的必然追求，也是人类一直梦想实现的效果。目前，我国的汽车生产制造、家电生产制造等工业领域已经基本上实现了工业生产的自动化，并且有效降低了生产线上工人的数量和劳动压力，降低了工业制造业的人力成本投入，推动了制造业的发展。制造业生产流水线实现自动化的根源就在于嵌入式系统的应用，嵌入式系统的安装和应用使得流水线上各个部分的生产设备能够被接入管理系统，接受来自中央计算机的信号指挥，能够形成流水线内的生产配合，提高生产制造质量和效率，降低对工作人员操作的依赖。而且通过应用嵌入式系统，流水线上的生产设备可以实现对劳动动作的重复进行，有效保证生产标准化水平。所以，嵌入式系统的应用对自动化平台的构建和应用有着重要的价值。

2.4 智能化平台的实现

我国正在追求的工业4.0就是指工业智能化生产，其生产质量、效率、准确性均较自动化平台有更优秀的效果，在能源消耗、原材料消耗等方面则投入更少，整个生产管理过程更贴近人脑的思考，能够根据遭遇到的实际情况进行调整，保证生产制造过程的稳定安全。智能化平台的实现离不开嵌入式系统的应用，中央计算机需要嵌入式系统与传感器配合采集数据，对生产系统做监控，需要嵌入式系统做信息、数据的传递交换，提升中央计算机处理计算的有效性。目前的嵌入式系统功能并不能完全满足智能化平台的需求，还需要进一步研究联合传感等相关功能，确保嵌入式系统能够在平台中发挥出应有的作用。

3 嵌入式系统在电子信息技术领域中的具体实践

以车辆综合电子信息系统为例，智能系统在汽车中的应用目的是提升行车驾驶的安全性，为驾驶员提供各种必要的支持，最终发展目标是无人驾驶汽车。目前，在汽车智能系统中所使用的系统多为Linux系统，原因是Windows CE系统并不能支持所有硬件，需要设计人员自己去开发部分驱动程序，应用成本和难度相对较高，而Linux系统能够支持的硬件资源更丰富，应用适应性更优秀。设计人员在应用Linux系统时需要先搭建一个支持系统开发的平台，然后为Linux系统提供其运转所需要的各项要素以及各项资源，满足车载智能系统的运行需求，满足嵌入式系统的应用需求。应用在汽车中的嵌入式系统需要最先考虑实用性，能够为驾驶员提供车辆状况，满足驾驶员判断行车速度、行车方向、行车安全的需求；能够为在不同天气环境、道路环境中的汽车行驶提供一定的数据参考和支持。比如当前车辆行驶的道路能见度较低、车辆行驶速度较快，智能系统可提醒驾驶员减速慢行，并辅助探测车体周围的障碍物，提前为驾驶员做预警提示，保证行车安全。汽车嵌入式系统第二需要考虑的是可靠性，驾驶员驾驶车辆途中需要嵌入式系统提供车辆相关信息，避免车辆发生某些危险情况驾驶员一无所知的情况发生，这就要求嵌入式系统提供的信息必须可靠。比如，在高速公路上行驶时车辆一侧轮胎的胎压出现异常，但车辆嵌入式系统没能及时、准确在显示屏上预警驾驶员胎压异常，导致驾驶员误以为车辆一切正常，结果在高速路上出现爆胎，险些造成交通事故。这就是嵌入式系统未能保证信息可靠的后果。第三，汽车嵌入式系统必须可维修、可升级。通常一台汽车的使用年限都在数年到十数年之间，能够升级、维修的嵌入式系统可有效节约车主更换嵌入式系统的成本，满足车主在不同时期、不同阶段的需求，并且及时排除嵌入式系统本身的安全隐患，保证行车安全。比如嵌入式系统装载时间较早，只能为驾驶员提供测速、导航等基础功能，后来市面上的智能系统具备了娱乐功能、温度调控功能，车主可通过升级车辆的嵌入式系统来获得相关功能，而不需要拆掉旧系统重新装载新系统。

结束语：综上所述，嵌入式系统是电子信息技术领域重要的组成，电子信息技术的发展推动了嵌入式系统的发展，嵌入式系统的应用推动了电子信息技术在物联网、智能家居、工业智能化等方面的预想实现，二者相辅相成。本文以车辆的嵌入式系统举例说明嵌入式系统应用的实际效果，可能存在一定的偏颇和片面，仅供参考。

参考文献：

[1]张明超. 嵌入式系统在电子信息技术中的意义分析[J]. 中国新通信,2019,21(09):67.

[2]徐玉菁,郁佳佳. 嵌入式系统在车辆综合电子信息系统中的应用研究[J]. 信息与电脑(理论版),2019,31(18):16-18.