嵌入式導論(監(jiān)控領域)

嵌入式在監(jiān)控系統(tǒng)的應用徐瑨1221010442目錄：1.嵌入式系統(tǒng)的定義；2.嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀；3.嵌入式操作系統(tǒng)（Linux）；4.嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應用領域的技術(shù)現(xiàn)狀；5.嵌入式WEB技術(shù)在遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用;6.嵌入式系統(tǒng)在網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中的發(fā)展;7.嵌入式系統(tǒng)在機房監(jiān)控中的應用;8.嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應用領域的發(fā)展趨勢;9.結(jié)語；3

嵌入式系統(tǒng)的定義

嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置”（原文為devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設備的控制、監(jiān)視或管理等功能。

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嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。美國著名未來學家尼葛洛龐帝預言，嵌入式智能工具將是PC和Intel網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。硬件方面，不僅有各大公司的微處理器芯片，還有用于學習和研發(fā)的各種配套的軟件開發(fā)包。目前底層系統(tǒng)和硬件平臺已經(jīng)相對比較成熟，實現(xiàn)各種功能的芯片應有盡有。而且巨大的市場需求給我們提供了學習研發(fā)的資金和技術(shù)力量。軟件方面講，也有相當多的成熟軟件系統(tǒng)。國外的嵌入式實時操作系統(tǒng)有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產(chǎn)品。我國自主開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)軟件產(chǎn)品，如科銀京城(CoreTek)公司的開發(fā)平臺DeltaSystem，中科院推出的Hopen嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)Linux是一款與Windows同樣優(yōu)秀的操作系統(tǒng)，按其狹義觀點來說，它是一種操作系統(tǒng)內(nèi)核，搭配GNU軟件或其他軟件可以提供實用的功能，并且Linux是一款完全開源免費的操作系統(tǒng)。另外，它是類UNIX系統(tǒng)，遵循世界標準規(guī)范POSIX1003.1，Linux從1.2版起就完全支持該標準。與Windows系統(tǒng)相比，它具有硬件需求低、架構(gòu)開放、系統(tǒng)安全性強、穩(wěn)定性高、完全免費等特點。1991年10月5日Linus正式向外宣布Linux內(nèi)核系統(tǒng)的誕生，1994年發(fā)布正式版本1.0，兩年后，發(fā)布Linux2.0，同年，美國國家標準技術(shù)局的計算機系統(tǒng)實驗室確認Linux1.2.13版符合POSIX標準。1999年，Linux2.2發(fā)布，支持Linux2.2的RedHat6.0發(fā)布，IBM和HP都宣布全面支持Linux。現(xiàn)在，Linux已經(jīng)擁有Red第二章嵌入式車載導航系統(tǒng)簡介7Hat、openSUSE、Ubuntu等大的發(fā)行版。6常見嵌入式系統(tǒng)的應用數(shù)字電視、信息家電、智能玩具、手持通訊、存儲設備的核心。嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應用領域的技術(shù)現(xiàn)狀伴隨著信息技術(shù)與嵌入式技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的遠程監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)走進我們的生活，可以說遠程監(jiān)控系統(tǒng)就是信息網(wǎng)絡與控制網(wǎng)絡結(jié)合的產(chǎn)物，它集現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)和人機系統(tǒng)技術(shù)等為一體，在許多領域有廣泛的應用，如工業(yè)生產(chǎn)過程實時監(jiān)控、動力設備集中監(jiān)控、環(huán)境與安保集中監(jiān)控、水利系統(tǒng)監(jiān)控、圖像遠程監(jiān)控、電力綜合監(jiān)控、綜合網(wǎng)絡監(jiān)控、移動監(jiān)控等。嵌入式WEB技術(shù)在遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用基于嵌入式WEB技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合了先進的WEB技術(shù)與嵌入式技術(shù)，其服務器采用嵌入式技術(shù)實現(xiàn)，通過WEB方式實現(xiàn)服務器端與客戶端的信息交互。本系統(tǒng)采用嵌入式LINUX操作系統(tǒng)，它是在根據(jù)系統(tǒng)需要對LINUX操作系統(tǒng)進行小型化裁剪的基礎上實現(xiàn)的。使用LINUX的優(yōu)勢在于：其操作系統(tǒng)的源代碼是開放的，可根據(jù)需要進行定制，系統(tǒng)內(nèi)核小，因而對硬件的要求相對要低。支持多任務多進程，能提供較好的實時性。由于系統(tǒng)信息處理量大、實時性要求高，操作系統(tǒng)的存儲調(diào)度、進程管理．文件管理等都要求采取高效可行的策略。嵌入式系統(tǒng)在網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中的發(fā)展眾所周知，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用模擬電視進行畫面顯示，視頻信息儲存到磁介質(zhì)（如錄像帶）上。但是，錄像帶數(shù)量會隨監(jiān)控點增加和錄像時間加長而多的驚人，這不僅耗費大量成本，且使查詢和管理工作變得異常繁瑣。隨著編解碼技術(shù)的快速發(fā)展，以PC、圖像采集卡和專用電纜組成的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻信息以數(shù)字形式存放在硬盤上。由于采用了PC、圖像采集卡和專用電纜的結(jié)構(gòu)，日益暴露出體積大、布線復雜、價格昂貴等缺點。而嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)則命。伴隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)結(jié)合日益密切，嵌入式設備與Internet的結(jié)合代表了嵌入式系統(tǒng)的未來。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)日益完善，32位處理器在該系統(tǒng)中占主導地位，嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)從簡單走向成熟，它與網(wǎng)絡、Internet結(jié)合日益密切，因而，嵌入式系統(tǒng)應用將日益廣泛可以很好的解決這一問題。嵌入式系統(tǒng)在機房監(jiān)控中的應用機房監(jiān)控系統(tǒng)設計的目標是通過通訊及數(shù)據(jù)標準接口和一體化通訊網(wǎng)絡將各個子系統(tǒng)集成到一個計算機支持平臺上，建立起整個機房的集成監(jiān)控和管理界面，通過統(tǒng)一的圖形化人機界面實現(xiàn)各子系統(tǒng)的實時監(jiān)視、控制和管理，并在這些子系統(tǒng)發(fā)生故障時向管理員報警，以便管理員進行補救工作。機房監(jiān)控系統(tǒng)是基于Linux操作系統(tǒng)，可以充分利用Linux對網(wǎng)絡功能的強大支持，整個監(jiān)控系統(tǒng)包括設備子系統(tǒng)、嵌入式設備、網(wǎng)絡設施以及各監(jiān)控中心的PC機等。設備子系統(tǒng)如配電系統(tǒng)、空調(diào)溫濕度指示器、漏水檢測系統(tǒng)等將在樓宇建設期間被安裝在單位機房內(nèi)部，并通過數(shù)據(jù)傳感器將實時數(shù)據(jù)反映給嵌入式設備的RS2232P485端口。這些數(shù)據(jù)包括各種數(shù)值信息和相關(guān)的報警信息。嵌入式系統(tǒng)在機房監(jiān)控中的應用嵌入式設備除了要從各設備子系統(tǒng)中讀出數(shù)據(jù)，還需要對這些數(shù)據(jù)進行分析，并將整理過后的信息存入數(shù)據(jù)庫，在具體的情況需要返回一定的數(shù)據(jù)給相應的子系統(tǒng)，例如在進行門禁管理時，工作人員會將要更新的提示信息通過端口傳給相應門禁。嵌入式設備將分配一個相應的IP地址，通過TCP/IP協(xié)議可以訪問設備中的程序。工作人員不僅可以通過LAN調(diào)用嵌入式中的程序，形成一級監(jiān)控中心，也可以通過WAN對需要監(jiān)控的機房進行遠程監(jiān)控。嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應用領域的發(fā)展趨勢技術(shù)層面看，未來嵌入式系統(tǒng)技術(shù)有以下幾點新的發(fā)展趨勢：（1）嵌入式應用軟件的開發(fā)需要強大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持：隨著因特網(wǎng)技術(shù)的成熟、帶寬的提高，ICP和ASP在網(wǎng)上提供的信息內(nèi)容日趨豐富、應用項目多種多樣，像電話手機、電話座機及電冰箱、微波爐等嵌入式電子設備的功能不再單一，電氣結(jié)構(gòu)也更為復雜。為了滿足應用功能的升級，設計師們一方面采用更強大的嵌入式處理器，如32位、64位RISC芯片或信號處理器DSP增強處理能力；同時還采用實時多任務編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能復雜性，簡化應用程序設計、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期（2）網(wǎng)絡化開發(fā)平臺：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、WLAN以及藍牙技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)從面向微處理器開發(fā)的技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蚓W(wǎng)絡開發(fā)的技術(shù)。由此，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)也轉(zhuǎn)向了網(wǎng)絡化平臺技術(shù)嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應用領域的發(fā)展趨勢（3）小尺寸、微功耗和低成本。（4）提供精巧的多媒體人機界面。（5）無所不在的智能：所不在的“智能”是嵌入式系統(tǒng)應用的高級境界，它是指一種嵌入了多種感知和計算設備，并能根據(jù)上下文識別人的身體姿態(tài)、手勢、語音等，進而判斷出人的意圖，并做出相應反映的具有適應性的數(shù)字環(huán)境，它通過智能的、用戶定制的內(nèi)部互連系統(tǒng)和服務制造理想的氛圍，完成理想的功能，從而有效提高人們的工作和生活質(zhì)量.（6）專門化：專用化是嵌入式系統(tǒng)的一個重要發(fā)展趨勢，這種專用化并不是傳統(tǒng)的專用器件的概念，而是建立在并行和分布計算基礎之上、在操作系統(tǒng)支持下的專用化。專用化嵌入式系統(tǒng)的最大優(yōu)勢就在于能夠比較方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的整體最優(yōu)化。與此同時，隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領域的不斷擴大，嵌入式技術(shù)正在變成最基本的電子系統(tǒng)設計技術(shù)基于VXworks的火星探路者2004年“勇氣號”再次登陸火星結(jié)語：嵌