武漢理工大學計算機學院計算機應用研究所   付世海

    在工業控製的應用場合，曆來有把嵌入式同X86的PC機(ji)對(dui)立(li)的(de)習(xi)慣(guan)性(xing)思(si)維(wei)。是(shi)的(de)，把(ba)計(ji)算(suan)機(ji)做(zuo)進(jin)產(chan)品(pin)一(yi)起(qi)賣(mai)掉(diao)
，嵌(qian)入(ru)式(shi)，尤(you)其(qi)是(shi)用(yong)廉(lian)價(jia)的(de)單(dan)片(pian)機(ji)，成(cheng)本(ben)最(zui)低(di)。可(ke)是(shi)，成(cheng)本(ben)還(hai)要(yao)包(bao)括(kuo)硬(ying)件(jian)的(de)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)（包括電源、外設），軟件（係統和應用軟件）。這樣算
，就要找現成的開發平台。國內早期單片機之所以能替代北工大行銷多年的TP-801單板機
，重要的是

，有人，如江蘇啟東搞出了硬件的開發平台。接著，又做了配套的軟件：監控和高級語言
，甚至一些常用的程序庫。後來流行了單片機，現在又有嵌入式ARM，就是試圖在不同的硬件（CPU指令係統不同）之上，規範出硬件抽象層HAL（Hardware Abstraction Layer）上，搭建包括設備驅動的板級支持包BSP（Board Support Package），再提供實時操作係統RTOS，以及應用程序接口API，來支持用戶的開發。人們把ARM看作手臂，幫助較快實現新產品的研發。假使別人真的明白ARM是先進的RISC機器的簡稱
，RISC是什麼

？反而會把許多不搞計算機體係結構
、隻搞工控的朋友搞糊塗的。包括對於RTOS

，純學自動化搞工控的，許多人也不熟悉。

    suoyi，dongjisuanjitixijiegou，shanyucongyingruanjianliangfangmianjiehe，liangshoudouyingdepengyou，congweixinpianxiashouzuochanpin
，keyidadajiangdichengben。name，yaowomenzhexiezhuanyegaojisuanjiderenyoushenmeyongne？womenjiuyaoweigaogongkongdezhuanjiamen
，tigongyuelaiyuefangbiandeqianrushidekaifapingtai。zheyeshijisuanjifuzhushejiCAD。不過，國內很多人以為CAD就是輔助搞機械的做三維或平麵視圖的機械設計。

    從單片機MCU、EDSP到SoC(System on a Chip)開始
，看到Intel的48、51、96到196/296自然還有最早的F8、MC68010/68300等等

，現在還流行三星、菲力浦等嵌入式的芯片，這幾代硬件到今後價格極低廉的SoC
，硬件成本低廉
，自然就有係統要自己設計的難題
，嵌入式應用的最大問題

，在於要做硬件設計
、測試，係統軟件和應用程序的代碼編程、調試。於是，人們很早就嚐試把單片機的計算機輔助設計用來簡化係統的生成與調試。應用的主要技術路線是用一個母機（上位機）和被開發的子機（下位機）做通信聯係，在母機中利用諸如PC機這樣豐富的資源
，做開發調試，語言上盡可能給用戶以高級的非彙編語言來編程，加上API的支持，是縮短了研發的時間
；最好的是母機本身就是一個仿真係統，直接有接口去插入下位機的CPU插槽
，可以單步跟蹤調試需要嵌入產品的計算機。這裏就舉一個利用計算機輔助的仿真係統，在工業現場的例子。1985年6月26日，在洛陽玻璃廠原料車間，當時引進德國的多處理器實時操作係統的原料配料計算機控製係統（五個8085A的CPU
，還有一個用STEP5語言的PLC），在投產前測試中，就是用一個這樣的仿真係統
，能夠把仿真8085ACPU的部件插入下位機的CPU槽cao位wei裏li，仔zai細xi跟gen蹤zong程cheng序xu運yun行xing

，定ding位wei軟ruan硬ying件jian故gu障zhang。隻zhi用yong一yi個ge上shang午wu，就jiu把ba故gu障zhang完wan全quan確que定ding了le。它ta幫bang助zhu我wo可ke以yi定ding位wei到dao端duan口kou，所suo以yi，可ke以yi找zhao出chu故gu障zhang的de板ban卡ka和he具ju體ti的de芯xin片pian。下xia午wu，隻zhi更geng換huan了le幾ji個ge芯xin片pian，故gu障zhang就jiu全quan部bu排pai除chu
，完wan成cheng了le七qi一yi投tou產chan前qian的de準zhun備bei工gong作zuo。

    所(suo)以(yi)
，在(zai)做(zuo)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)項(xiang)目(mu)，采(cai)用(yong)嵌(qian)入(ru)式(shi)計(ji)算(suan)機(ji)，就(jiu)要(yao)從(cong)容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)現(xian)場(chang)故(gu)障(zhang)排(pai)除(chu)，它(ta)有(you)沒(mei)有(you)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)輔(fu)助(zhu)，應(ying)該(gai)是(shi)從(cong)事(shi)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)項(xiang)目(mu)中(zhong)選(xuan)擇(ze)計(ji)算(suan)機(ji)時(shi)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su)。

    單是考慮大批量的產品需求
、加上有小體積、低功耗的限製
，人們無疑會選單片機的
，雖然，它的開發需要自己做硬件的PCB板子
，全部軟件要自己精心去設計

，但是

，為這類大批量的產品去做開頭難度較大的硬軟件設計，包括用ARM的體係結構去做，一勞永逸是值得的。成功的例子，最明顯就是在電腦市場上大量熱銷的MP3、PDA掌上機、電子詞典、MP4、新款帶多媒體的手機等等近三年的數碼產品。裏麵的單片機幾乎都是RISC（精簡指令係統計算機）的CPU哦，甚至在音頻、視頻需要數碼處理

，而大量用了雙CPU（MCU+DSP）[見下圖]。

    可是，工業控製的項目，一個現場有一種不同的工藝或設備的要求
，不如用上手快的X86係統
，它現在有各種方便於上下位計算機通信的接口和軟件

，可以利用的資源豐富，它易於國內許多學過X86的人上手，易於向熟悉X86（PC機）的de用yong戶hu交jiao接jie，便bian於yu他ta們men自zi己ji早zao日ri學xue會hui去qu維wei護hu。隻zhi要yao是shi工gong業ye級ji的de板ban卡ka，在zai穩wen定ding性xing和he抗kang幹gan擾rao方fang麵mian，由you專zhuan門men做zuo工gong業ye級ji板ban卡ka廠chang商shang的de正zheng規gui產chan品pin，後hou期qi維wei護hu的de麻ma煩fan絕jue對dui很hen少shao。比bi如ru，我wo和he夥huo伴ban一yi起qi選xuan用yong這zhe種zhong硬ying件jian係xi統tong的de水shui泥ni廠chang偏pian火huo控kong製zhi，曆li次ci現xian場chang報bao急ji
，要yao求qiu去qu人ren

，三san次ci有you三san次ci全quan部bu不bu是shi我wo選xuan擇ze的de計ji算suan機ji硬ying件jian、研發的軟件出問題，不光是計算機選型。而且
，包括機箱有空氣過濾保持主機內微正壓
，鍵盤防水

、防灰等多種措施

，合同保質期內
，一直良好。

    X86係統
，說白了
，就是充分利用PC的資源優勢做開發
、做移交、做服務。所以
，在項目和工程的研發上
，可以選擇X86的係統。人們以為X86就是Intel的CPU
，其實
，還有AMD、VIA（威盛，包括他合並的IDT）
，去年，我曾經測試了一個ARBOR用Transmeta的CPU做的X86的主板，檢查它的X86兼容性，看看原來做車載PC的兩個GIS（支持GPS做語音導航的地理信息係統）軟件在上麵跑的如何，這顆發熱僅3、4瓦的CPU，還真的可以。自然
，還得用BSWinStone做了辦公軟件
、和CCWinStone多媒體應用的兼容性測試，也是合格的。這顆CPU是用RISC技術，實現和X86兼容的，它的功能完全就像一台PC的表現。功耗卻大大降低了。