¿Qué tecnologías incluye la tecnología integrada?
Hace muchos años, Bill Gates predijo que con el advenimiento de la era post-PC, las PC estarían en todas partes. A medida que se acerca el siglo XXI, el rápido desarrollo de los sistemas integrados y de Internet móvil 3G está confirmando la predicción de Bill Gates. La humanidad está marcando el comienzo de una nueva era llena de esperanza: la era post-PC y la era 3G. Esta es una era llena de oportunidades y esta es una era llena de oportunidades comerciales. Después de la prosperidad sin precedentes de los sistemas de escritorio, el desarrollo de sistemas integrados y teléfonos inteligentes ha aumentado y ha entrado ampliamente en muchos campos como las comunicaciones, la industria, el ejército, las comunicaciones, el transporte, las finanzas, la atención médica, la meteorología, la agricultura, etc.
A menudo, las personas tienden a ignorar los sistemas integrados que los rodean, como teléfonos móviles, cajeros automáticos, sistemas de navegación para automóviles, consolas de juegos o ascensores. Hay sistemas integrados en estos omnipresentes dispositivos y, a veces, la gente suele utilizar pequeños sistemas informáticos integrados en automóviles, ascensores, PDA, interruptores controlados por programas y otros equipos sin saberlo. Además, los sistemas integrados suelen desempeñar un papel más importante en robots industriales, equipos médicos, satélites, sistemas de vuelo y otros campos. Son las características "invisibles" y "ubicuas" las que diferencian a los sistemas informáticos integrados de los sistemas informáticos tradicionales.
1. Introducción a los sistemas integrados
El sistema integrado en sí es una definición relativamente vaga. En la actualidad, los sistemas integrados han penetrado en todos los rincones de nuestras vidas, como la industria, la industria de servicios, la electrónica de consumo, etc. Es debido a este alcance ampliado que resulta más difícil definir "sistemas integrados".
Para dar un ejemplo sencillo, ¿se puede llamar sistema integrado a un reproductor de mp3 portátil? La respuesta es definitivamente "sí". Otra microcomputadora industrial PC104, ¿crees que es un sistema integrado? Por supuesto, el control industrial es un campo de aplicación típico de la tecnología de sistemas integrados. Sin embargo, al comparar los dos, es posible que descubra que son casi completamente diferentes, excepto que ambos tienen microprocesadores integrados. ¿Podemos decir que un dispositivo con un microprocesador integrado es un sistema integrado? También hay un microcontrolador en el mouse. ¿Se le puede llamar sistema integrado?
Entonces, ¿qué es exactamente un sistema integrado? ¿Son los sistemas integrados sólo un concepto abstracto difícil de definir?
2. Historia de los sistemas integrados
Aunque los sistemas integrados sólo se han vuelto populares en los últimos años, este concepto no es nuevo. Desde la aparición de los microcontroladores en la década de 1970 hasta la aplicación a gran escala de varios microprocesadores y microcontroladores integrados en la actualidad, los sistemas integrados tienen una historia de casi 30 años.
Como sistema, tiende a ser estable y maduro bajo el apoyo de la doble hélice del desarrollo alternativo de software y hardware, y los sistemas integrados no son una excepción.
La aparición de los sistemas embebidos se basó inicialmente en microcontroladores. Con la llegada del microcontrolador en la década de 1970, los automóviles, los electrodomésticos, las máquinas industriales, los equipos de comunicaciones y miles de otros productos pudieron lograr un mejor rendimiento a través de la electrónica integrada: más fácil de usar, más rápido y más barato. Estos dispositivos inicialmente poseían las características de aplicaciones integradas, pero en este momento las aplicaciones solo usan chips de 8 bits para ejecutar algunos programas de un solo subproceso, y mucho menos el concepto de "sistema".
Consejos: El primer microcontrolador es el 8048 de Intel, que apareció en 1976. Motorola también lanzó el 68HC05 y Zilog lanzó la serie Z80. Estos primeros microcontroladores contenían 256 bytes de memoria, ROM 4K, cuatro puertos paralelos de 8 bits, un puerto serie full-duplex y dos temporizadores de 16 bits. Más tarde, a principios de la década de 1980, Intel mejoró aún más el 8048 y desarrolló con éxito el 8051 sobre esta base. Esta es una página memorable en la historia de los microcontroladores. Hasta ahora, los microcontroladores de la serie 51 siguen siendo los chips de microcontroladores de mayor éxito y se utilizan ampliamente en diversos productos.
Desde principios de la década de 1980, los programadores de sistemas integrados han comenzado a utilizar sistemas operativos comerciales para escribir software de aplicaciones integradas, lo que permite obtener ciclos de desarrollo más cortos, menores fondos de desarrollo y, posiblemente, una mayor eficiencia de desarrollo. " realmente han surgido.
Para ser precisos, el sistema operativo en este momento es un kernel en tiempo real, que contiene muchas características de los sistemas operativos tradicionales, incluida la administración de tareas, la comunicación entre tareas, la exclusión mutua de sincronización, el soporte de interrupciones, la administración de memoria y otras funciones. Entre los más famosos se encuentran VRTX de Ready System, PSOS de Integrated Systems Inc. (ISI), VxWorks de IMG, QNX de QNX, etc. Todos estos sistemas operativos integrados tienen las características típicas de los sistemas integrados: todos utilizan programación preventiva, el tiempo de respuesta es muy corto y el tiempo de ejecución de la tarea se puede determinar, el núcleo del sistema es pequeño y se puede adaptar, expandir y trasplantar; varios procesadores. Tiene gran confiabilidad y tiempo real y es adecuado para aplicaciones integradas. La aparición de estos sistemas operativos integrados multitarea en tiempo real ha liberado a los desarrolladores de aplicaciones del desarrollo a pequeña escala y también ha promovido un espacio de aplicaciones más amplio para los sistemas integrados.
Después de la década de 1990, con la mejora de los requisitos en tiempo real, la escala del software siguió aumentando. El núcleo en tiempo real se desarrolló gradualmente hasta convertirse en un sistema operativo multitarea en tiempo real (RTOS). Como plataforma de software, gradualmente se convirtió en la corriente principal de los sistemas integrados internacionales. En ese momento, cada vez más empresas vieron las amplias perspectivas de desarrollo de los sistemas integrados y comenzaron a desarrollar vigorosamente sus propios sistemas operativos integrados. Además de las empresas establecidas mencionadas anteriormente, también existen sistemas operativos integrados como Palm OS, WinCE, Linux integrado, RT-Linux, Lynx y Nucleux, así como los nacionales Hopen y Delta Os. A medida que las perspectivas de desarrollo de la tecnología integrada se vuelven cada vez más amplias, creo que aparecerán más software de sistemas operativos integrados.
En el campo de los sistemas integrados domésticos, el concepto generalmente aceptado de sistemas integrados es: los sistemas integrados están centrados en las aplicaciones y se basan en tecnología informática. El software y el hardware se pueden adaptar y son adecuados en cuanto a funciones y confiabilidad. , Sistemas informáticos especiales con estrictos requisitos de coste, volumen y consumo de energía. Generalmente consta de un microprocesador integrado, dispositivos de hardware periféricos, un sistema operativo integrado y aplicaciones de usuario, y se utiliza para controlar, monitorear o administrar otros dispositivos.
3. Campos de aplicación de los sistemas integrados
Los campos de aplicación actuales de la tecnología de sistemas integrados pueden incluir:
1. Control industrial: basado en chips integrados Automatización industrial. El equipo se desarrollará rápidamente. En la actualidad, se han aplicado una gran cantidad de microcontroladores integrados de 8, 16 y 32 bits. La creación de redes es la principal forma de mejorar la eficiencia de la producción y la calidad del producto y reducir los recursos humanos, como el control de procesos industriales, máquinas herramienta digitales, sistemas de energía, seguridad de la red, monitoreo de equipos de red, sistemas petroquímicos, etc. En lo que respecta a los productos de control industrial tradicionales, los modelos de gama baja suelen utilizar microcontroladores de 8 bits. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología, los procesadores de 32 y 64 bits se han convertido gradualmente en el núcleo de los equipos de control industrial y seguramente lograrán grandes avances en los próximos años.
2. Gestión del tráfico: en la navegación de vehículos, control del tráfico, monitoreo de información, servicios de automóviles, etc., se ha utilizado ampliamente la tecnología de sistemas integrados con módulos GPS y módulos GSM integrados. en Diversas industrias del transporte. En la actualidad, los dispositivos GPS han llegado a los hogares de la gente corriente a partir de productos de última generación y pueden encontrar su ubicación en cualquier momento y en cualquier lugar con sólo unos pocos miles de yuanes.
3. Información\Electrodomésticos: este se denominará el campo de aplicación más amplio de los sistemas integrados. Las redes y la inteligencia de diversos dispositivos móviles, teléfonos inteligentes, refrigeradores y aires acondicionados llevarán la vida de las personas a un nuevo espacio. Incluso si no estás en casa, puedes controlarlo de forma remota a través de líneas telefónicas e Internet. Estos dispositivos ahora son dispositivos integrados.
4. Sistema de gestión inteligente del hogar: lectura automática remota de contadores de agua, electricidad y gas, sistemas de seguridad, prevención de incendios y antirrobo. Los chips de control dedicados integrados en ellos sustituirán las inspecciones manuales tradicionales. y lograr un rendimiento más alto, más preciso y más seguro. En la actualidad, las ventajas de los sistemas integrados se han reflejado en el campo de los servicios, como las máquinas de pedidos remotos.
5. Red POS y comercio electrónico: los sistemas de emisión de tarjetas inteligentes sin contacto (CSC) para el transporte público, los sistemas de emisión de tarjetas telefónicas para el transporte público, las máquinas expendedoras y varios terminales de cajeros automáticos inteligentes entrarán en la vida de las personas. para entonces, la gente podrá viajar alrededor del mundo con una sola tarjeta.
6. Ingeniería ambiental y naturaleza: seguimiento en tiempo real de datos hidrológicos, sistema de control de inundaciones y seguimiento de la calidad del suelo y del agua, seguridad de presas, red de seguimiento de terremotos, red de información meteorológica en tiempo real, fuente de agua y aire. monitoreo de la contaminación. En muchas áreas con entornos hostiles y condiciones terrestres complejas, los sistemas integrados quedarán desatendidos.
7. Robots: El desarrollo de chips integrados hará que los robots sean más miniaturizados y altamente inteligentes. Al mismo tiempo, reducirá en gran medida el precio de los robots, haciéndolos más utilizados en campos industriales y de servicios. . solicitud.
Dentro de estas aplicaciones, podemos centrarnos en las aplicaciones de controles. En lo que respecta al control remoto de electrodomésticos, además de desarrollar sistemas integrados que admitan TCP/IP, también es necesario formular y unificar protocolos de control de productos de electrodomésticos, lo que requiere que los fabricantes de electrodomésticos lo hagan. De la misma manera, todos los dispositivos de control remoto basados en red deben interactuar con el sistema integrado y luego ser controlados por el sistema integrado a través de la red. Por lo tanto, desarrollar y explorar sistemas integrados es de gran importancia.