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嵌入式軟件無處不在
嵌入式軟件無處不在
智能互聯(lián)產(chǎn)品的數(shù)量以前所未有的速度增長。直到最近，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)才從我們的手機(jī)和計(jì)算機(jī)躍升為我們的冰箱，照明系統(tǒng)和吸塵器。似乎開始沒有任何東西被排除在這種廣泛的數(shù)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(yù)計(jì)將達(dá)到530億美元。智能家居和機(jī)器人已不再是科幻小說。它們正在成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?span lang="EN-US">
不僅軟件和電子產(chǎn)品出現(xiàn)在所有事物中，而且它們正在取代產(chǎn)品的傳統(tǒng)機(jī)械方面。例如，機(jī)械組件不再控制飛機(jī)的操縱面或汽車。它是軟件和電子產(chǎn)品的結(jié)合。有一堆傳感器可以告訴條件C在條件X，Y和Z對(duì)齊時(shí)執(zhí)行其工作，而不是用戶按與連接到部分B并激活部分C的部分A一樣的方式。
過去，使日常用車與運(yùn)動(dòng)型汽車區(qū)分開來的是機(jī)械硬件及其在創(chuàng)建懸架系統(tǒng)中的用途。該系統(tǒng)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(tǒng)，該系統(tǒng)在不同類型的車輛上都是相同的。您要做的就是設(shè)置不同的軟件參數(shù)，以從行駛模式更改為運(yùn)動(dòng)模式。電子設(shè)備和軟件設(shè)置會(huì)影響懸架的剛度。
防抱死制動(dòng)示例
當(dāng)然，懸架系統(tǒng)并不是汽車機(jī)械化程度降低和電子化程度提高的唯一部分。對(duì)于某些人來說，在一段時(shí)間內(nèi)可能會(huì)有些懷舊，而汽車的感覺就不像計(jì)算機(jī)了。但是這些電子設(shè)備為我們帶來的一件很棒的事情是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。
五十年前，剎車純粹是機(jī)械的。踩下踏板時(shí)，制動(dòng)鉗會(huì)擠壓制動(dòng)盤。一種機(jī)制將制動(dòng)踏板連接到制動(dòng)系統(tǒng)中的卡鉗。如果您發(fā)現(xiàn)自己在冰上行駛，則踩下制動(dòng)踏板，車輪會(huì)鎖死。在那之后那將是一個(gè)濕滑的斜坡。
在當(dāng)今的新車中，沒有任何機(jī)制可將卡鉗連接至踏板。相反，有一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在電路板上運(yùn)行的軟件。當(dāng)您踩下制動(dòng)踏板時(shí)，傳感器會(huì)測(cè)量出踏板已經(jīng)下降了多少。嵌入式系統(tǒng)使用該讀數(shù)來確定擠壓制動(dòng)盤的難度。
但是，并不是所有的軟件和電子設(shè)備都能對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)起作用。傳感器和嵌入式系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)。在此應(yīng)用中，有兩個(gè)傳感器：一個(gè)用于檢測(cè)車輪旋轉(zhuǎn)的速度，可以計(jì)算汽車的速度，另一個(gè)用于檢測(cè)車輪的速度，該傳感器位于車輛下方，可以通過觀察道路來計(jì)算速度。因此，如果您正在滑動(dòng)，則一個(gè)傳感器認(rèn)為您已經(jīng)停止，而另一傳感器則沒有。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，那就是剎車開始的時(shí)候。
控制系統(tǒng)需求IC
從安全駕駛汽車到現(xiàn)在行駛汽車所需的時(shí)間非常短。您想檢測(cè)汽車是否在滑行，以便啟用某種安全系統(tǒng)，例如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。您需要快速檢測(cè)到它。比較兩個(gè)傳感器的讀數(shù)并確定它們每秒是否有幾次不同，這需要大量的計(jì)算能力。
因此，這些控制系統(tǒng)中的許多系統(tǒng)都需要功能強(qiáng)大的計(jì)算資源。通用處理器無法完成工作。他們根本無法實(shí)時(shí)地快速處理數(shù)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，從成本的角度來看，這使得它們?cè)诳刂葡到y(tǒng)中的使用更加可行。但是，它們?nèi)匀恍枰罅繒r(shí)間來開發(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。
除了開發(fā)IC所需的時(shí)間外，使定制軟件在定制IC上運(yùn)行還存在很多集成問題。要使新軟件在已經(jīng)存在很長時(shí)間的通用處理器上運(yùn)行就很難做到，而不會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。您正在談?wù)摰氖嵌ㄖ频娜滦酒杂幸恍﹩栴}需要解決。一旦發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)試也將花費(fèi)大量時(shí)間。
當(dāng)今的開發(fā)時(shí)間表正在急劇壓縮，定制IC需要花費(fèi)很長的時(shí)間進(jìn)行開發(fā)和調(diào)試。這個(gè)問題使產(chǎn)品開發(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。
隨著軟件應(yīng)用于如此多的日常產(chǎn)品中，工程師必須找到一種方法，以在越來越嚴(yán)格的時(shí)間表下交付日益復(fù)雜的產(chǎn)品。不久之后，通用計(jì)算機(jī)處理器將無法削減成本，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題。