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中国 · 深圳
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2019展会时间
12月19-21日
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274
浅析“它”在九大热门行业中的应用

嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景,其应用领域可以包括:

 

 

1、人工智能

 

嵌入式系统的主频、功耗一般比较低,计算能力相对较弱。人工智能算法的复杂度较高,很多情况下需要服务器、GPU的介入才能实现算法的实时性。然而,嵌入式产品也具备对人工智能算法的需求,如人脸识别、语音识别等。嵌入式系统可以作为复杂人工智能产品的数据采集终端,或者人机交互终端,依靠云端完成人工智能系统的复杂计算任务。但是,网络接入的流量限制和带宽限制会影响用户体验的流畅性和实时性,“离线”人工智能计算引擎的开发显得非常有必要。值得一提的是,FPGA具备功耗低、并行度高、计算能力强、功能定制灵活的特点,有可能成为未来“离线”人工智能产品的主要计算部件。

当FPGA作为算法加速部件出现时,产品的设计可以考虑采取CPU+FPGA的架构,CPU与ARM可通过双口RAM、DDR、总线等方式进行通信,也可以在FPGA内部构造软核,用来移植部分对实时性要求不高的代码。

目前,主流的FPGA厂商已经开始将CPU硬核(如ARM)与FPGA集成到一个IC内部,与软核相比,这些硬核具备更强的计算能力,与片内FPGA之间的交互更加方便。同时,片内FPGA为系统的可定制化及复杂算法的硬件加速提供了保证,这种结构为“离线”人工智能嵌入式产品的设计拓宽了思路。

 

 

 

2、智能交通

 

智能交通 系统(ITS)主要由交通信 息采集、交通状况监视、交通控制、信息 发布和通信5大子系统组成。各种信息都是ITS的运行基础,而以嵌入式为主的交通管理系统就像人体内的神经系统一样在ITS中起着至关重要的作用。嵌入式系统应用在测速雷达(返回数字式速度值)、运输车队??刂富酉低?、车辆导航系统等方面,在这些应用系统中能对交通数据 进行获取、存储 、管理、传输、分析和显示,以提供交通管理者或决策者对交通状况现状进行决策和研究。

 

对于目前发展迅速的信息产品来说,其最关键的核心技术就是嵌入式操作系统。嵌入式操作系统EOS(Embedded Operating System)是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点,如能够有效管理越来越复杂的系统资源;能够把硬件虚拟化 ,使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来;能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序;另外,嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

智能交通系统对产品的要求比较严格,而嵌入式系统产品的各种优势都可以 非常好地符合要求。对于嵌入式一体化的智能化产品在智能交通领域内的应用已得到越来越多的人的认同。

 

在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面,嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用,内嵌GPS???,GSM??榈囊贫ㄎ恢斩艘丫诟髦衷耸湫幸祷竦昧顺晒Φ氖褂?。

 

 

3、智慧家庭

 

随着嵌入式系统在物联网中广泛运用,智能家居控制系统,对住宅内的家用电器、照明灯光进行智能控制,并实现家庭安全防范,并结合其他系统为住户提供一个温馨舒适、安全节能、先进高尚的家居环境,让住户充分享受到现代科技给生活带来的方便与精彩。

 

智能家居网络通常能够分为家庭数据网络和家庭控制网络两种:家庭数据网络,提供高速率的数据传输服务,如家用计算机和数字电视、视频和音频播放器、资源共享及高速上网等;家庭控制网络,提供便捷的和低速率的控制和互连网络,用于灯光照明控制、家居安防、家居环境监测以及家庭应急求助等功能。

 

智能家庭控制网络是智能住宅系统的重要组成部分,家庭控制网络子网和远程管理是该系统的重点和难点。与家居数据通信网络的应用目的不一样,数据通信网络中音、视频等大数据传输需要高速的数据通信接口,而家居控制系统需要的是经济、低功耗的控制网络,该控制网络的主要功能在于设备的连接与控制,基本上无需高速的通信方式来支撑。在这些设备中,嵌入式系统将大有用武之地。

 

就远程家电控制而言,除了开发出支持TCP/IP的嵌入式系统之外,家电产品控制协议也需要制订和统一,这需要家电生产厂家来做。同样的道理,所有基于网络的远程控制器件都需要与嵌入式系统之间实现接口,然后再由嵌入式系统来控制并通过网络实现控制。所以,开发和探讨嵌入式系统有着十分重要的意义。

 

 

 

4、家庭智能管理系统

 

水、电、煤气表的远程自动抄表,安全防火、防盗系统,其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查,并实现更高,更准确和更安全的性能。目前在服务领域,如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。

 

 

5、嵌入式系统在机电产品方面的应用

 

相对于其他的领域,机电产品可以说是嵌入式系统应用最典型最广泛的领域之一。从最初的单片机到现在的工控机、SOC在各种机电产品中均有着巨大的市场。

工业设备是机电产品中最大的一类,在目前的工业控制设备中,工控机的使用非常广泛,这些工控机一般采用的是工业级的处理器和各种设备,其中以X86的MPU最多。工控的要求往往较高,需要各种各样的设备接口,除了进行实时控制,还须将设备状态,传感器的信息等在显示屏上实时显示。这些要求8位的单片机是无法满足的,以前多数使用16位的处理器,随着处理器快速的发展,目前32位、64位的处理器逐渐替代了16位处理器,进一步提升了系统性能。采用PC104总线的系统,体积小,稳定可靠,受到了很多用户的青睐。不过这些工控机采用的往往是DOS或者Windows系统,虽然具有嵌入式的特点,却不能称作纯粹的嵌入式系统。

 

另外在工业控制器和设备控制器方面,则是各种嵌入式处理器的天下。这些控制器往往采用16位以上的处理器,各种MCU,Arm、Mips、68K系列的处理器在控制器中占据核心地位。这些处理器上提供了丰富的接口总线资源,可以通过它们实现数据采集,数据处理,通讯以及显示(显示一般是连接LED或者LCD)。最近飞利浦和ARM共同推出32位RISC嵌入式控制器,适用于工业控制,采用最先进的0.18微米CMOS嵌入式闪存处理技术,操作电压可以低至1.2伏,它还能降低25%到30%的制造成本,在工业领域中对最终用户而言是一套极具成本效益的解决方案。美国TERN工业控制器基于Am188/186ES、i386EX、NEC V25、Am586(Elan SC520),采用了SUPERTASK实时多任务内核,可应用于便携设备、无线控制设备、数据采集设备、工业控制与工业自动化设备以及其它需要控制处理的设备。

 

 

 

6、机器人

 

机器人技术的发展从来就是与嵌入式系统的发展紧密联系在一起的。最早的机器人技术是50年代MIT提出的数控技术,当时使用的还远未达到芯片水平,只是简单的与非门逻辑电路。之后由于处理器和智能控制理论的发展缓慢从50年代到70年代初期,机器人技术一直未能获得充分的发展。70年代中期之后,由于智能理论的发展和MCU出现,机器人逐渐成为研究热点,并且获得了长足的发展。近来由于嵌入式处理器的高度发展,机器人从硬件到软件也呈现了新的发展趋势。

嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化,高智能方面优势更加明显,同时会大幅度降低机器人的价格,使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。

 

 

7、工业控制

 

基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展,目前已经有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在应用中,网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径,如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言,低端型采用的往往是8位单片机。但是随着技术的发展,32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心,在近几年也有了长足的发展。

 

 

8、POS网络及电子商务

 

公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard, CSC)发行系统,公共电话卡发行系统,自动售货机,各种智能ATM终端将全面走入人们的生活,到时手持一卡就可以行遍天下。

 

 

 

9、环境工程与自然

 

水文资料实时监测,防洪体系及水土质量监测、堤坝安全,地震监测网,实时气象信息网,水源和空气污染监测。在很多环境恶劣,地况复杂的地区,嵌入式系统将实现无人监测。

 

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2019年12月19-21日
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