¿Qué significa integrado en sistemas integrados?
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, incluyendo la industria, la industria de servicios, la electrónica de consumo..., y precisamente debido a esta ampliación de alcance, es más difícil definir claramente "sistema integrado".
Un ejemplo sencillo: ¿Se puede llamar sistema integrado a un reproductor MP3 portátil? La respuesta es definitivamente "sí". Otra microcomputadora de control 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 por el hecho de 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?
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 han tenido una historia de desarrollo de casi 30 años.
Como sistema, a menudo se vuelve gradualmente estable y maduro bajo el apoyo de la doble hélice del desarrollo alternativo de hardware y software, y los sistemas integrados no son una excepción.
La aparición de los sistemas embebidos se basó inicialmente en microcontroladores. La aparición de los microcontroladores en la década de 1970 permitió a los automóviles, electrodomésticos, máquinas industriales, dispositivos de comunicación y miles de otros productos lograr un mejor rendimiento a través de dispositivos electrónicos integrados: más fáciles de usar, más rápidos y más baratos. Estos dispositivos inicialmente poseían características de aplicación integradas, pero las aplicaciones en este momento solo usan chips de 8 bits para ejecutar algunos programas de un solo subproceso, y aún no existe 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 RAM, 4K ROM, 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 basado en él. Esta es una página memorable en la historia de los microcontroladores. Hasta ahora, la serie 51 de microcontroladores sigue siendo el chip de microcontrolador más exitoso. una gama muy amplia de aplicaciones en diversos productos.
Desde principios de la década de 1980, los programadores de sistemas integrados han comenzado a utilizar "sistemas operativos" de calidad comercial para escribir software de aplicaciones integradas, lo que permite ciclos de desarrollo más cortos, menores fondos de desarrollo y una mayor eficiencia de desarrollo, "sistemas integrados". " realmente han surgido. Para ser precisos, el sistema operativo en este momento es un núcleo en tiempo real. Este núcleo en tiempo real contiene muchas características de los sistemas operativos tradicionales, incluida la administración de tareas, la comunicación entre tareas, la sincronización y exclusión mutua, el soporte de interrupciones y la administración de memoria. otras funciones. Entre los más famosos se encuentran VRTX de Ready System, PSOS de Integrated System Incorporation (ISI), VxWorks de IMG, QNX de QNX, etc. Todos estos sistemas operativos integrados tienen características integradas típicas: 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 personalizar, expandir y trasplantar. varios procesadores; gran confiabilidad y tiempo real, adecuados para aplicaciones integradas. La aparición de estos sistemas operativos integrados multitarea en tiempo real libera a los desarrolladores de aplicaciones del desarrollo a pequeña escala y también promueve 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 el sistema integrado internacional actual. En ese momento, 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, Lynx, Nucleux y 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 en China, el concepto más reconocido de sistemas integrados es: los sistemas integrados se centran en las aplicaciones y se basan en tecnología informática, y el software y el hardware se pueden adaptar para adaptarse a las funciones de el sistema de aplicación. , un sistema informático especial con estrictos requisitos de fiabilidad, coste, volumen y consumo de energía. Generalmente consta de cuatro partes: un microprocesador integrado, dispositivos de hardware periféricos, un sistema operativo integrado y aplicaciones de usuario. Se utiliza para controlar, monitorear o administrar otros dispositivos.
3. Campos de aplicación de los sistemas integrados
La tecnología de sistemas integrados tiene perspectivas de aplicación muy amplias, y sus campos de aplicación pueden incluir:
1. Los equipos de automatización basados en chips integrados lograrán un gran desarrollo. Actualmente, existe una gran cantidad de microcontroladores integrados de 8, 16 y 32 bits en aplicación. La conexión en red es la principal forma de mejorar la eficiencia de la producción y la calidad del producto y reducir los recursos humanos. como control de procesos industriales, máquinas herramienta digitales, sistemas de energía, seguridad de redes, monitoreo de equipos de redes y sistemas petroquímicos. 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 un rápido desarrollo en los próximos años.
2. Gestión del tráfico: en términos de navegación de vehículos, control de tráfico, monitoreo de información y servicios de automóviles, se ha utilizado ampliamente la tecnología de sistemas integrados con módulos GPS y módulos GSM integrados. se utiliza con éxito en diversas industrias del transporte. En la actualidad, los equipos GPS han llegado a los hogares de la gente corriente a partir de productos de última generación. Sólo cuesta unos pocos miles de yuanes encontrar su ubicación en cualquier momento y en cualquier lugar.
3. Aparatos de información: este se denominará el campo de aplicación más amplio de los sistemas integrados. Las redes y la inteligencia de refrigeradores, aires acondicionados, etc. 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. En estos dispositivos los sistemas integrados serán de gran utilidad.
4. Sistema inteligente de gestión del hogar: lectura automática remota de contadores de agua, electricidad y gas, sistema antirrobo y de prevención de incendios de seguridad. El chip de control dedicado incorporado reemplazará la inspección manual tradicional y logrará. Rendimiento más alto, más preciso y más seguro. En la actualidad, en el campo de los servicios, como las máquinas de pedidos remotos, se han reflejado las ventajas de los sistemas integrados.
5. Red POS y comercio electrónico: el sistema de emisión de tarjetas inteligentes sin contacto (CSC) de transporte público, el sistema de emisión de tarjetas de teléfonos públicos, las máquinas expendedoras y varios terminales de cajeros automáticos inteligentes se integrarán completamente en la vida de las personas, podrá viajar. en todo el 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 terrenos complejos, los sistemas integrados permitirán el monitoreo no tripulado.
7. Robots: El desarrollo de chips integrados hará que las ventajas de los robots en miniaturización y alta inteligencia sean más evidentes. Al mismo tiempo, el precio de los robots se reducirá considerablemente, lo que hará que su uso sea más amplio. Campos industriales y campos de servicios.
Dentro de estas aplicaciones, podemos centrarnos en las aplicaciones que tienen el control. 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 sistemas integrados y luego ser controlados por el sistema integrado e implementados a través de la red. Por lo tanto, desarrollar y explorar sistemas integrados es de gran importancia.