Hệ thống nhúng thường được phong cách thiết kế để triển khai một tính năng chuyên biệt nào đó. Khác với những máy tính đa tính năng, ví dụ điển hình như máy tính cá thể, một mạng lưới hệ thống nhúng chỉ triển khai một hoặc một vài công dụng nhất định, thường đi kèm với những nhu yếu đơn cử và gồm có một số ít thiết bị máy móc và phần cứng chuyên sử dụng mà ta không tìm thấy trong một máy tính đa năng nói chung. Vì mạng lưới hệ thống chỉ được thiết kế xây dựng cho 1 số ít trách nhiệm nhất định nên những nhà phong cách thiết kế hoàn toàn có thể tối ưu hóa nó nhằm mục đích giảm thiểu kích cỡ và chi phí sản xuất. Các mạng lưới hệ thống nhúng thường được sản xuất hàng loạt với số lượng lớn. Hệ thống nhúng rất phong phú, đa dạng và phong phú về chủng loại. Đó hoàn toàn có thể là những thiết bị cầm tay nhỏ gọn như đồng hồ đeo tay kĩ thuật số và máy chơi nhạc MP3, hoặc những mẫu sản phẩm lớn như đèn giao thông vận tải, bộ trấn áp trong xí nghiệp sản xuất hoặc mạng lưới hệ thống trấn áp những máy nguồn năng lượng hạt nhân. Xét về độ phức tạp, mạng lưới hệ thống nhúng hoàn toàn có thể rất đơn thuần với một vi tinh chỉnh và điều khiển hoặc rất phức tạp với nhiều đơn vị chức năng, những thiết bị ngoại vi và mạng lưới được nằm gọn trong một lớp vỏ máy lớn .
Cũng tương tự như vậy máy tính nhúng là một thiết bị, một hệ thống được thiết kế để phục vụ cho một yêu cầu, một bài toán, ứng dụng, một chức năng nhất định nào đó và được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp, tự động hóa điều khiển, quan trắc và truyền tin… Máy tính nhúng sử dụng trong công nghiệp còn được gọi với tên khác là máy tính nhúng công nghiệp.
Sự khác biệt của máy tính thông thường với máy tính nhúng
| Máy tính thường như laptop, máy tính để bàn |
Máy tính nhúng |
- Một PC thường có thể hoạt động nhiều chức năng khác nhau cùng một lúc. Ví dụ, chúng ta có thể vừa gõ một tài liệu trên MS Word trong khi nghe các bài hát và tải xuống các thứ từ google chrome.
- Các PC thông thường có thể làm việc ở các tác vụ khác nhau trong khi chạy các phần mềm ứng dụng khác nhau.
- Một PC thường là đủ thông minh để hỗ trợ các thiết bị bên ngoài và thiết bị ngoại vi. Nó có thể được update với công nghệ và thiết bị mới nhất.
|
- Máy tính nhúng chỉ có thể làm việc trên một nhiệm vụ cụ thể.
- Máy tính nhúng được lập trình cho các chức năng cụ thể. Máy tính nhúng được thiết kế trên một tiêu chí và ràng buộc khác so với máy tính nói chung.
- Máy tính nhúng không đòi hỏi nhiều năng lực và khả năng tính toán so với máy tính nói chung.
- Một máy tính nhúng chỉ có thể hỗ trợ một thiết bị giới hạn.
|
- Tất cả các hệ thống điều khiển hiện đại đều dựa trên máy tính nhúng hoặc trên PLC, tức là điều khiển logic lập trình được.
- PLC được sử dụng trong các ngành công nghiệp nhưng máy tính nhúng được sử dụng ở mọi nơi.
- Trong các máy tính nhúng, tất cả hệ thống được đặt trong một số trường hợp trong khi nó được cung cấp cùng với giao diện người dùng.
- Giao diện này dành cho người dùng kiểm soát và quản lý các hoạt động của máy tính và để xem đầu ra trong một số trường hợp.
- Máy tính nhúng được thiết kế để đáp ứng các thông số kỹ thuật của hệ thống điều khiển.
- Máy tính nhúng phải được lập trình theo cách nó có thể kiểm soát các biến và quy trình. Chương trình nên là thời gian thực để nó có thể thực hiện tất cả các hoạt động trong một khoảng thời gian đáp ứng yêu cầu.
- Các hệ thống điều khiển cũng yêu cầu các cơ chế an toàn được điều khiển bởi các máy tính nhúng.
Đặc điểm của máy tính nhúng
Tính linh hoạt với khả năng kết nối với nhiều loại giao thức khác nhau
- Giao thức Serial (SCI): RS-232, RS-422, và RS-485 là những giao thức serial tiêu chuẩn cho các ứng dụng công nghiệp.
- Bus Serial đa năng (USB): Mặc dù RS-232/422/485 vẫn là tiêu chuẩn cho các ứng dụng công nghiệp, tuy nhiên USB đang bắt đầu xâm nhập thị trường.
- Kết nối mạng: Ethernet giờ đây đang phổ biến ở môi trường văn phòng và nhà ở, đang được sử dụng ngày càng nhiều hơn trong các hệ thống công nghiệp. Ngoài ra, một số ứng dụng công nghiệp sử dụng giao thức CAN (Control Area Network).
- IO rời rạc: Các hệ thống điều khiển diện rộng ứng dụng rộng rãi công nghệ General Purpose Input/Output (GPIO).
- Chuyển từ Analog sang Digital/ Digital sang Analog (ADC/DAC): Khả năng chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số và ngược lại là một yêu cầu đối với nhiều ứng dụng công nghiệp.
- Giao thức truyền thông không dây: Các ứng dụng công nghiệp trong hệ thống khó kết nối dây có thể phù hợp với việc sử dụng kết nối không dây để truyền dữ liệu qua mạng.
Máy tính nhúng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt
Trái ngược với môi trường tự nhiên văn phòng bảo đảm an toàn, nhiệt độ không thay đổi, những ứng dụng trong môi trường tự nhiên khắc nghiệt cần đến thiết bị có phong cách thiết kế cứng vững. Máy tính nhúng cần đến một vỏ bọc sắt kẽm kim loại chắc như đinh và nhỏ gọn, sử dụng ít cáp ( nếu có ), và không sử dụng những bộ phận hoạt động như ổ cứng và quạt làm mát. Đặc biệt, ổ cứng thường bị xước hoặc hỏng làm cho việc sử dụng bộ nhớ flash trở thành một lựa chọn lí tưởng. Bên cạnh đó, năng lực chống rung và sốc hoàn toàn có thể nâng cao độ không thay đổi của mạng lưới hệ thống được sử dụng trên xe bus, tàu hỏa, xe tải và những vật thể hoạt động .
Thiết kế dải nhiệt độ rộng
Đây là một tác nhân quan trọng so với những ứng dụng trong một trường khắc nghiệt, ngoài trời, do nhiệt độ hoàn toàn có thể giao động từ thấp – 35 °C đến cao + 70 °C .
Bảo vệ cách ly
Thiết bị điện tử hoàn toàn có thể được hưởng lợi từ việc sử dụng công nghệ tiên tiến cách li quang học để bảo vệ vòng tiếp đất và những tác nhân gây nhiễu điện khác. Công cụ cách li này hoạt động giải trí bằng cách quy đổi tín hiệu điện sang ánh sáng, tín hiệu mà được truyền qua một khe hở nhỏ trong những thiết bị điện tử. Khi tín hiệu ánh sáng đến mặt bên kia của khe hở, nó được quy đổi trở lại thành tín hiệu điện. Khe hở được tạo ra trong mạch điện tử thường được đặt giữa bộ truyền và bộ nhận .
Thân thiện với người dùng
Đối với yếu tố thời hạn tung ra thị trường, máy tính nhúng cần nhiều hơn như chỉ là một hộp ổ cứng cần setup và thông số kỹ thuật lan rộng ra .
Hệ điều hành sẵn sàng hoạt động
Hầu hết những nhà tích hợp mạng lưới hệ thống và những người sử dụng máy tính nhúng khác đều tìm những máy tính với hệ quản lý và điều hành, drivers, những mạng lưới hệ thống file và những ứng dụng thường thì như Open VPN hay IPsec VPN được cài sẵn .
Chuyển đổi giao thức
Máy tính nhúng phải thường liên kết được với nhiều thiết bị không liên tục sử dụng cùng giao thức tiếp thị quảng cáo .
Truy cập từ xa
Người quản lí của nhiều mạng lưới hệ thống lúc bấy giờ vẫn còn phải đương đầu với thử thách của việc cần phải gửi kỹ sư tại hiện trường tới quản lí máy tính nhúng của mình. Một cách đơn thuần để biến thử thách này thành memorable dream là sử dụng máy tính nhúng hoàn toàn có thể truy vấn từ xa qua Ethernet hay mạng tế bào. Ngoài ra, những công cụ quản lí thiết bị trực tuyến hiệu suất cao hoàn toàn có thể tiết kiệm ngân sách và chi phí hàng giờ của kỹ sư .
Ưu điểm của máy tính nhúng
Ngân sách chi tiêu thấp : máy tính nhúng được phong cách thiết kế nhỏ gọn không cần sử dụng đến những phụ kiện nên ngân sách góp vốn đầu tư thấp .
Kích thước nhỏ gọn dễ dàng cho việc triển khai số lượng lớn hay khoảng cách xa.
Một vài ứng dụng của máy tính nhúng
Giải pháp giao thông thông minh
Ngày càng có nhiều thiết bị và ứng dụng điện tử vận chuyển được tích hợp vào những mạng lưới hệ thống giao thông vận tải mưu trí ( ITS ) để giảm ùn tắc giao thông vận tải, hạn chế tiêu thụ nguồn năng lượng và phân phối thưởng thức luân chuyển tốt hơn cho người mua, những loại sản phẩm thuộc dòng tBOX của Axiomtek đã được xếp hạng là lựa chọn số 1 cho những giải pháp ITS. khuynh hướng ITS như vậy. Với sự không thay đổi, độ đáng tin cậy và tính linh động, dòng tBOX của Axiomtek được phong cách thiết kế để cung ứng những tiêu chuẩn E-Mark, ISO 7637, EN 50155 và 50121, IEC 60945 và DNV 2.4 cho những ứng dụng vận tải đường bộ đường đi bộ, đường tàu và đường thủy khác nhau .
Giải pháp cổng IoT
Bảo trì Dự kiến được cho phép những nhà phân phối xử lý những rủi ro đáng tiếc thất bại nằm trong những nhà máy sản xuất ở quá trình đầu. Nhưng việc đưa ra Dự kiến đúng chuẩn cần có những chuyên viên với tuyệt kỹ tên miền và hầu hết những đơn vị sản xuất không hề mua được. Các công cụ nghiên cứu và phân tích đám mây tích hợp những quy mô toán học được tạo ra dựa trên tài liệu lịch sử dân tộc và những mẫu của những trường hợp tham chiếu nổi lên như một sự thay thế sửa chữa thực tiễn cho những đơn vị sản xuất. Để chạy nghiên cứu và phân tích, những đơn vị sản xuất hoàn toàn có thể chỉ cần tích lũy và gửi tài liệu và thông tin được tạo trên trường lên đám mây .
Trong thực tiễn rung động máy bảo dưỡng Dự kiến được phát hiện bởi những cảm ứng và được giải quyết và xử lý bằng quy đổi tần số thời hạn biến hóa nhanh Fourier. Dữ liệu đã giải quyết và xử lý, sau đó được IoT Gateway ICO300-MI tích lũy và gửi đến bảo dưỡng Dự kiến SCADA. Với sự tích hợp liền lạc với những dịch vụ đám mây nơi vận dụng những module toán học, thực trạng sức khỏe thể chất của máy móc công nghiệp gồm có máy phát điện, máy làm lạnh, máy bơm và những dịch vụ khác hoàn toàn có thể được theo dõi và nghiên cứu và phân tích ngặt nghèo để giảm thời hạn ngừng hoạt động giải trí giật mình .
Máy móc thông minh
Bộ tinh chỉnh và điều khiển IoT dựa trên PC của NEXCOM có năng lực tích hợp tầm nhìn của máy đang Open trực tuyến theo nghĩa đen. Được phong cách thiết kế để chạy những giải pháp thị giác trên máy trong khi liên kết những mạng lưới hệ thống sản xuất vật lý với mạng nhà máy sản xuất và doanh nghiệp, NIFE 300, cung ứng liên kết IoT, tăng hiệu suất giải quyết và xử lý hình ảnh và giải quyết và xử lý hình ảnh, tàng trữ tài liệu nhiều hơn và liên kết với những giải pháp Dữ liệu lớn. Tầm nhìn trên máy của nó được cho phép độ đúng chuẩn và phối hợp tốt hơn trong kiểm tra chất lượng, gia công phức tạp, nghiên cứu và phân tích những quy trình tiến độ phức tạp và điều phối chuỗi đáp ứng. Tất cả những tính năng chạy trên một nền tảng thống nhất .
Đơn giản hóa việc thiết kế các hệ thống robot
Robotics đang đóng một vai trò quan trọng trong việc làm cho những quy trình tiến độ sản xuất có hiệu suất cao hơn và ít tốn công hơn, điều này đặc biệt quan trọng quan trọng ở Trung Quốc, nơi thiếu vắng lao động ở 1 số ít khu vực. Nhưng cản trở nhiều đơn vị sản xuất là sự phức tạp của phong cách thiết kế mạng lưới hệ thống robot, điều này trở nên khó khăn vất vả hơn bởi nhu yếu xác lập và tích hợp những mạng lưới hệ thống con từ nhiều nhà phân phối .
Đơn giản hóa quá trình thiết kế robot, NEXCOM, hợp tác chặt chẽ với các nhà cung cấp giải pháp khác nhau, đã phát triển các giải pháp mô-đun mở cho một loạt các ứng dụng robot. Với các mô-đun điều khiển robot được tích hợp sẵn và xác nhận trước, giải pháp robot NEXCOM NexROBO thực hiện điều khiển robot chính xác và chạy phần mềm ứng dụng công nghiệp thiết yếu.
Các thành phần mạng lưới hệ thống robot nổi bật
Trên đây là một vài ứng dụng của máy tính nhúng trong thực tiễn của hãng Axiomtek và Nexcom, ngoài những còn rất nhiều những ứng dụng thực tiễn khác mà máy tính nhúng được tích hợp .
