嵌入式軟件無(wú)處不在

2021-04-20

嵌入式軟件無(wú)處不在

智能互聯(lián)產(chǎn)品的數量以前所未有的速度增長(cháng)。直到最近，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)才從我們的手機和計算機躍升為我們的冰箱，照明系統和吸塵器。似乎開(kāi)始沒(méi)有任何東西被排除在這種廣泛的數字化檢修之外。2016年，智能家居市場(chǎng)價(jià)值約240億美元。到2022年，預計將達到530億美元。智能家居和機器人已不再是科幻小說(shuō)。它們正在成為我們日常生活的一部分。

不僅軟件和電子產(chǎn)品出現在所有事物中，而且它們正在取代產(chǎn)品的傳統機械方面。例如，機械組件不再控制飛機的操縱面或汽車(chē)。它是軟件和電子產(chǎn)品的結合。有一堆傳感器可以告訴條件C在條件X，Y和Z對齊時(shí)執行其工作，而不是用戶(hù)按與連接到部分B并激活部分C的部分A一樣的方式。

過(guò)去，使日常用車(chē)與運動(dòng)型汽車(chē)區分開(kāi)來(lái)的是機械硬件及其在創(chuàng )建懸架系統中的用途。該系統在物理上有所不同，您的選擇是Car A或CarB。如今，他們正在制造電子控制的懸架系統，該系統在不同類(lèi)型的車(chē)輛上都是相同的。您要做的就是設置不同的軟件參數，以從行駛模式更改為運動(dòng)模式。電子設備和軟件設置會(huì )影響懸架的剛度。

防抱死制動(dòng)示例

當然，懸架系統并不是汽車(chē)機械化程度降低和電子化程度提高的唯一部分。對于某些人來(lái)說(shuō)，在一段時(shí)間內可能會(huì )有些懷舊，而汽車(chē)的感覺(jué)就不像計算機了。但是這些電子設備為我們帶來(lái)的一件很棒的事情是防抱死制動(dòng)系統。

五十年前，剎車(chē)純粹是機械的。踩下踏板時(shí)，制動(dòng)鉗會(huì )擠壓制動(dòng)盤(pán)。一種機制將制動(dòng)踏板連接到制動(dòng)系統中的卡鉗。如果您發(fā)現自己在冰上行駛，則踩下制動(dòng)踏板，車(chē)輪會(huì )鎖死。在那之后那將是一個(gè)濕滑的斜坡。

在當今的新車(chē)中，沒(méi)有任何機制可將卡鉗連接至踏板。相反，有一個(gè)嵌入式系統，該系統是在電路板上運行的軟件。當您踩下制動(dòng)踏板時(shí)，傳感器會(huì )測量出踏板已經(jīng)下降了多少。嵌入式系統使用該讀數來(lái)確定擠壓制動(dòng)盤(pán)的難度。

但是，并不是所有的軟件和電子設備都能對制動(dòng)系統起作用。傳感器和嵌入式系統可實(shí)現防抱死制動(dòng)。在此應用中，有兩個(gè)傳感器：一個(gè)用于檢測車(chē)輪旋轉的速度，可以計算汽車(chē)的速度，另一個(gè)用于檢測車(chē)輪的速度，該傳感器位于車(chē)輛下方，可以通過(guò)觀(guān)察道路來(lái)計算速度。因此，如果您正在滑動(dòng)，則一個(gè)傳感器認為您已經(jīng)停止，而另一傳感器則沒(méi)有。有一種叫做定制集成芯片的東西，可以非?？焖俚乇容^傳感器的兩種速度。如果它們不匹配，那就是剎車(chē)開(kāi)始的時(shí)候。

控制系統需求IC

從安全駕駛汽車(chē)到現在行駛汽車(chē)所需的時(shí)間非常短。您想檢測汽車(chē)是否在滑行，以便啟用某種安全系統，例如防抱死制動(dòng)系統。您需要快速檢測到它。比較兩個(gè)傳感器的讀數并確定它們每秒是否有幾次不同，這需要大量的計算能力。

因此，這些控制系統中的許多系統都需要功能強大的計算資源。通用處理器無(wú)法完成工作。他們根本無(wú)法實(shí)時(shí)地快速處理數字。因此，您必須使用定制的IC或FPGA（您可以像IC一樣編程，但速度并不快）。

IC的價(jià)格已大幅下降，從成本的角度來(lái)看，這使得它們在控制系統中的使用更加可行。但是，它們仍然需要大量時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)。一個(gè)IC甚至可能需要九個(gè)月到一年半的時(shí)間才能提供原型。

除了開(kāi)發(fā)IC所需的時(shí)間外，使定制軟件在定制IC上運行還存在很多集成問(wèn)題。要使新軟件在已經(jīng)存在很長(cháng)時(shí)間的通用處理器上運行就很難做到，而不會(huì )出現一些錯誤。您正在談?wù)摰氖嵌ㄖ频娜滦酒?，但仍有一些?wèn)題需要解決。一旦發(fā)現問(wèn)題，調試也將花費大量時(shí)間。

當今的開(kāi)發(fā)時(shí)間表正在急劇壓縮，定制IC需要花費很長(cháng)的時(shí)間進(jìn)行開(kāi)發(fā)和調試。這個(gè)問(wèn)題使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)組織陷入了困境。您想制造出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，但是由于時(shí)間表的縮短，一切都必須迅速整合在一起。

隨著(zhù)軟件應用于如此多的日常產(chǎn)品中，工程師必須找到一種方法，以在越來(lái)越嚴格的時(shí)間表下交付日益復雜的產(chǎn)品。不久之后，通用計算機處理器將無(wú)法削減成本，組織將需要尋求制造更多集成芯片。成本下降了，但要花很多時(shí)間。這是今后需要解決的問(wèn)題。