0  引言

       仪器仪表进入新发展阶段，不断应用各类新材料、新元器件，如超声波、微波、红外线等，核心目的在于实现仪器仪表集约化，减轻其整体重量，降低生产成本以及后续维护更便捷。更为重要的是，依托微型计算机提高仪器仪表自身性能，增强仪器仪表自身智能化、自动化水平，以及数据处理能力。仪器仪表不仅单一性使用，而且可依托标准接口和数据通道与电子计算机有效结合，形成各种测试控制管理综合系统，进而满足更高需求。

       1  嵌入式系统与自动化仪器仪表

       嵌入式系统。嵌入式系统自身功能实现，主要以计算机为导向，对可靠性、成本要求较高计算机系统应用成效优良，可结合用户多方面需求，完成软硬件进行裁剪。该系统优势特征较多，如整体集成度较大，耗损功率较低，为系统网络化、智能化目标达成提供保证。嵌入式计算机历经多个发展阶段，从初期标准总线至现下微处理器应用，不同阶段系统性能不尽相同，逐步在优化及升级中扩大功能范围。随着信息技术高速发展，为高性能嵌入式微处理应用提供支持，动态化实现系统操作功能，作为系统应用亮点，并联合智能化控制等技术，全面促进系统高速创新发展。

       嵌入式系统与自动化仪器仪表。高级嵌入式计算机系统中有效融入各类先进技术，有效实现仪器仪表测量传感、计算补偿等多元化功能实现。借助于网络技术，高级嵌入式计算机系统可实现远程控制，进而对系统存在故障进行检测、维修。仪器仪表管理中未应用高级嵌入式计算机系统，上述功能无法实现。对仪器仪表而言，核心要素主要在于芯片、总线及接口，而嵌入式系统存在为其注入技术支撑，以此为基础促进仪器仪表有效发展。嵌入式计算机系统应用于仪器仪表测量过程中，可通过控制嵌入式计算机系统基本功能进行仪器测量，促进其实现自动化，优化整个工作流程，促使其工作更具便捷性。此外，仪器仪表测量过程中，嵌入式计算机系统还可对系统故障实现自行诊断，采取针对性措施进行维修，此类功能实现均无法脱离高级嵌入式计算机系统。

       2  仪器仪表中的嵌入式计算机系统方案设计

       仪器仪表中高级嵌入式计算机系统设计过程中，为保证其系统应用有效性，需综合性考量各方面因素，最终达成高级嵌入式计算机系统应用成效。主要包含以下几方面：（1）实时性好。一般状况下，特定用户对获取时间延时时间具有要求，具体设计过程中，需充分性考量实时性因素，便于满足用户需求。（2）可靠性高。嵌入式系统作为计算机整个生命驱动力，若其受外界干扰处于异常状态，增加整个系统无法运转风险，形成较大的经济损失，要求其需具备较佳的可靠性。（3）集成度较高。出于开发成效及占用空间考量，嵌入式计算机系统拥有较高的集成度。（4）功耗低。嵌入式系统集成度较高，造成其实际占地面积较小，开发成效予以提升，部分移动设备需利用电池进行持续性供电，系统整体功耗较低。（5）适应力较强。自动化仪器工作条件十分复杂，特别针对热、光等，为防止此类因素干扰，需做好全方位保护措施。

       开发过程。（1）目标产品实际功能分析。嵌入式系统基本目的在于，高效、完整进行数据采集，是否需显示相应的界面，若需要应精准选取显示方式，不同显示方式呈现信息直观性不一；是否应开展数据共享、交换，选取交换的方式和协议；仪器仪表性能指标如何进行定义。（2）为保证系统正常运行，需依照实际功能选定软硬件，为实现功能奠定基础。（3）嵌入式系统开发包含多个层级：硬件设备自身实际功能实现主要是由控制软件进行直接控制；无用户图形界面开发；以应用软件为导向，深层次开发系统应用。

       3  嵌入式计算机系统中的硬件和软件设计与选型

       硬件选型。高级嵌入式微处理器选择过程中，应综合性考量其性能、功耗、价格等各方面因素，整体考量整个产品最终成本价格，并非局限于单一部件中，尤其是部分核心部件，高效而经济性优良的CPU可表明成本成倍增加。

       软件开发平台的选择。针对动态化实现多个任务目标功能，需选取微内核技术，设计过程中应保证其具有灵活性，可实时进行配置工作，拥有较强的实时性及可靠性，可适应各类主流CPU版本，应用于高级嵌入式计算机系统中成效较佳。现下可选择的较多，如VRTX、QNX等。一方面，系统性评价多任务操作系统，可从多个方面衡量判定，如内存管理、任务切换响应时间、任务通信等；另一方面，开发平台选择过程中，应依照开发目标和系统自身功能，还应关注以下几方面问题：（1）实时操作系统开发环境。选用编程语言实际类型，提供开发工具是否完整。（2）动态化进行系统操作保证图像功能任务目标实现，提供图像用户接口是否吻合实际需求。（3）操作系统对通信、网络功能提供保证。

       4  实际应用案例 

       某炼化企业自动研究所，为提高现下仪表应用精准性，开发研制新型仪表，以及对现下仪表进行升级优化，考量现下实际需求，设计相关装置对控制器需求，提出开发高性能控制系统。整体设计方案架构如下：

       （1）质量仪表通用控制器，其基本功能为后续分析工作开展奠定基础，并可实现实时收集数据和输出。核心基本功能如下：①测量。可完成温度、压力等测量工作，并保障测量数据精准性。②控制。控制器可动态化进行多元化控制目标，针对特定仪表具有良好的应用成效。③输入及输出。仪表可实时接收控制中心任务指令，并动态化将纤细及结果反馈输入至控制中心，并呈现为直观的图形。

       （2）通用控制系统内部构成组件较多，不同组件自身承担的任务不尽相同，因整体开发周期及经济性考量，应选取商业化嵌入式计算机作为主板，针对仪表自身功能，自行设计相应的专用接口板，如调理板、功率驱动等。按照相关技术要求，配置嵌入式计算机，通过多方面对比，控制系统软件应用动态化操作系统，尽可能应用其自身集成程度较高优势，保证系统具备可靠性及安全性。通用控制器软件主要是由4部分构成：①图形界面程序作为核心运行程序，其主要承担职责为完成各类参数分析，并完成运行管控；②仪表IO服务程序完成各项低等级执行操作，主程序对其进行管控及调度；③面板键盘服务程序，其整体工作运行模式与上述仪表十分相似，通过中断对键盘进行管理；④针对个别仪表特殊功能，应增设专用服务程序，利用后台运行方式，保证其可直接受主程序进行调动。控制器与仪表质量息息相关，整体界面设计应实现统一，界面控制程序应以模块化为主。

       （3）在线质量仪表通用控制系统设计过程中，其自身具备灵活性、智能化，利用控制系统实现在线仪表开发时，应根据硬件特殊接口，配置与之吻合接口板，通用控制软件提供接口函数中编制仪表特殊运行逻辑，并设定相应的变化量，完成仪表控制器设计。此种仪表设计整体外观美观，操作具有便捷性，可实现多功能目标，吻合实时控制系统对仪表基本需求。

       5  结语

       自动化仪表核心功能是测量各种物质，是信息化发展重要手段。自动化仪器仪表中，嵌入式计算机作为新型高级系统，将其应用于仪器仪表中，促使其获取良好发展，仪器仪表更具集约化，实现智能化、数字化目标。 

       参考文献
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       作者简介：
       纪长城，南京信息职业技术学院，研究方向：嵌入式系统，自动控制。