嵌入式软件无处不在

2021-04-20

嵌入式软件无处不在

智能(néng)互联产品的数量以前所未有(yǒu)的速度增長(cháng)。直到最近，物(wù)联网技术才从我们的手机和计算机跃升為(wèi)我们的冰箱，照明系统和吸尘器。似乎开始没有(yǒu)任何东西被排除在这种广泛的数字化检修之外。2016年，智能(néng)家居市场价值约240亿美元。到2022年，预计将达到530亿美元。智能(néng)家居和机器人已不再是科(kē)幻小(xiǎo)说。它们正在成為(wèi)我们日常生活的一部分(fēn)。

不仅软件和電(diàn)子产品出现在所有(yǒu)事物(wù)中，而且它们正在取代产品的传统机械方面。例如，机械组件不再控制飞机的操纵面或汽車(chē)。它是软件和電(diàn)子产品的结合。有(yǒu)一堆传感器可(kě)以告诉条件C在条件X，Y和Z对齐时执行其工作，而不是用(yòng)户按与连接到部分(fēn)B并激活部分(fēn)C的部分(fēn)A一样的方式。

过去，使日常用(yòng)車(chē)与运动型汽車(chē)區(qū)分(fēn)开来的是机械硬件及其在创建悬架系统中的用(yòng)途。该系统在物(wù)理(lǐ)上有(yǒu)所不同，您的选择是Car A或CarB。如今，他(tā)们正在制造電(diàn)子控制的悬架系统，该系统在不同类型的車(chē)辆上都是相同的。您要做的就是设置不同的软件参数，以从行驶模式更改為(wèi)运动模式。電(diàn)子设备和软件设置会影响悬架的刚度。

防抱死制动示例

当然，悬架系统并不是汽車(chē)机械化程度降低和電(diàn)子化程度提高的唯一部分(fēn)。对于某些人来说，在一段时间内可(kě)能(néng)会有(yǒu)些怀旧，而汽車(chē)的感觉就不像计算机了。但是这些電(diàn)子设备為(wèi)我们带来的一件很(hěn)棒的事情是防抱死制动系统。

五十年前，刹車(chē)纯粹是机械的。踩下踏板时，制动钳会挤压制动盘。一种机制将制动踏板连接到制动系统中的卡钳。如果您发现自己在冰上行驶，则踩下制动踏板，車(chē)轮会锁死。在那之后那将是一个湿滑的斜坡。

在当今的新(xīn)車(chē)中，没有(yǒu)任何机制可(kě)将卡钳连接至踏板。相反，有(yǒu)一个嵌入式系统，该系统是在電(diàn)路板上运行的软件。当您踩下制动踏板时，传感器会测量出踏板已经下降了多(duō)少。嵌入式系统使用(yòng)该读数来确定挤压制动盘的难度。

但是，并不是所有(yǒu)的软件和電(diàn)子设备都能(néng)对制动系统起作用(yòng)。传感器和嵌入式系统可(kě)实现防抱死制动。在此应用(yòng)中，有(yǒu)两个传感器：一个用(yòng)于检测車(chē)轮旋转的速度，可(kě)以计算汽車(chē)的速度，另一个用(yòng)于检测車(chē)轮的速度，该传感器位于車(chē)辆下方，可(kě)以通过观察道路来计算速度。因此，如果您正在滑动，则一个传感器认為(wèi)您已经停止，而另一传感器则没有(yǒu)。有(yǒu)一种叫做定制集成芯片的东西，可(kě)以非常快速地比较传感器的两种速度。如果它们不匹配，那就是刹車(chē)开始的时候。

控制系统需求IC

从安全驾驶汽車(chē)到现在行驶汽車(chē)所需的时间非常短。您想检测汽車(chē)是否在滑行，以便启用(yòng)某种安全系统，例如防抱死制动系统。您需要快速检测到它。比较两个传感器的读数并确定它们每秒(miǎo)是否有(yǒu)几次不同，这需要大量的计算能(néng)力。

因此，这些控制系统中的许多(duō)系统都需要功能(néng)强大的计算资源。通用(yòng)处理(lǐ)器无法完成工作。他(tā)们根本无法实时地快速处理(lǐ)数字。因此，您必须使用(yòng)定制的IC或FPGA（您可(kě)以像IC一样编程，但速度并不快）。

IC的价格已大幅下降，从成本的角度来看，这使得它们在控制系统中的使用(yòng)更加可(kě)行。但是，它们仍然需要大量时间来开发。一个IC甚至可(kě)能(néng)需要九个月到一年半的时间才能(néng)提供原型。

除了开发IC所需的时间外，使定制软件在定制IC上运行还存在很(hěn)多(duō)集成问题。要使新(xīn)软件在已经存在很(hěn)長(cháng)时间的通用(yòng)处理(lǐ)器上运行就很(hěn)难做到，而不会出现一些错误。您正在谈论的是定制的全新(xīn)芯片，但仍有(yǒu)一些问题需要解决。一旦发现问题，调试也将花(huā)费大量时间。

当今的开发时间表正在急剧压缩，定制IC需要花(huā)费很(hěn)長(cháng)的时间进行开发和调试。这个问题使产品开发组织陷入了困境。您想制造出优质的产品，但是由于时间表的缩短，一切都必须迅速整合在一起。

随着软件应用(yòng)于如此多(duō)的日常产品中，工程师必须找到一种方法，以在越来越严格的时间表下交付日益复杂的产品。不久之后，通用(yòng)计算机处理(lǐ)器将无法削减成本，组织将需要寻求制造更多(duō)集成芯片。成本下降了，但要花(huā)很(hěn)多(duō)时间。这是今后需要解决的问题。