嵌入式導(dǎo)論(監(jiān)控領(lǐng)域)

嵌入式在監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀；5.嵌入式WEB技術(shù)在遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用;6.嵌入式系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的發(fā)展;7.嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房監(jiān)控中的應(yīng)用;8.嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì);9.結(jié)語(yǔ)；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(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文為devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)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(luò)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(guó)著名未來(lái)學(xué)家尼葛洛龐帝預(yù)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(xué)習(xí)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(tái)已經(jīng)相對(duì)比較成熟，實(shí)現(xiàn)各種功能的芯片應(yīng)有盡有。而且巨大的市場(chǎng)需求給我們提供了學(xué)習(xí)研發(fā)的資金和技術(shù)力量。軟件方面講，也有相當(dāng)多的成熟軟件系統(tǒng)。國(guó)外的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產(chǎn)品。我國(guó)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(tái)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(diǎn)來(lái)說(shuō)，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(shí)用的功能，并且Linux是一款完全開源免費(fèi)的操作系統(tǒng)。另外，它是類UNIX系統(tǒng)，遵循世界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范POSIX1003.1，Linux從1.2版起就完全支持該標(biāo)準(zhǔn)。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(qiáng)、穩(wěn)定性高、完全免費(fèi)等特點(diǎn)。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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室確認(rèn)Linux1.2.13版符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)。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(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介7Hat、openSUSE、Ubuntu等大的發(fā)行版。6常見(jiàn)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)字電視、信息家電、智能玩具、手持通訊、存儲(chǔ)設(shè)備的核心。嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)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(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，可以說(shuō)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就是信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物，它集現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)等為一體，在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)力設(shè)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(yuǎn)程監(jiān)控、電力綜合監(jiān)控、綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、移動(dòng)監(jiān)控等。嵌入式WEB技術(shù)在遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)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(jìn)的WEB技術(shù)與嵌入式技術(shù)，其服務(wù)器采用嵌入式技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)WEB方式實(shí)現(xiàn)服務(wù)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(duì)LINUX操作系統(tǒng)進(jìn)行小型化裁剪的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。使用LINUX的優(yōu)勢(shì)在于：其操作系統(tǒng)的源代碼是開放的，可根據(jù)需要進(jìn)行定制，系統(tǒng)內(nèi)核小，因而對(duì)硬件的要求相對(duì)要低。支持多任務(wù)多進(jìn)程，能提供較好的實(shí)時(shí)性。由于系統(tǒng)信息處理量大、實(shí)時(shí)性要求高，操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)調(diào)度、進(jìn)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(luò)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(jìn)行畫面顯示，視頻信息儲(chǔ)存到磁介質(zhì)（如錄像帶）上。但是，錄像帶數(shù)量會(huì)隨監(jiān)控點(diǎn)增加和錄像時(shí)間加長(zhǎng)而多的驚人，這不僅耗費(fèi)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(fù)雜、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。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(shè)備與Internet的結(jié)合代表了嵌入式系統(tǒng)的未來(lái)。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(dǎo)地位，嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)從簡(jiǎn)單走向成熟，它與網(wǎng)絡(luò)、Internet結(jié)合日益密切，因而，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用將日益廣泛可以很好的解決這一問(wèn)題。嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房監(jiān)控中的應(yīng)用機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)通訊及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接口和一體化通訊網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)子系統(tǒng)集成到一個(gè)計(jì)算機(jī)支持平臺(tái)上，建立起整個(gè)機(jī)房的集成監(jiān)控和管理界面，通過(guò)統(tǒng)一的圖形化人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制和管理，并在這些子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)向管理員報(bào)警，以便管理員進(jìn)行補(bǔ)救工作。機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)是基于Linux操作系統(tǒng)，可以充分利用Linux對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的強(qiáng)大支持，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)包括設(shè)備子系統(tǒng)、嵌入式設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施以及各監(jiān)控中心的PC機(jī)等。設(shè)備子系統(tǒng)如配電系統(tǒng)、空調(diào)溫濕度指示器、漏水檢測(cè)系統(tǒng)等將在樓宇建設(shè)期間被安裝在單位機(jī)房?jī)?nèi)部，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳感器將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反映給嵌入式設(shè)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(bào)警信息。嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房監(jiān)控中的應(yīng)用嵌入式設(shè)備除了要從各設(shè)備子系統(tǒng)中讀出數(shù)據(jù)，還需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將整理過(guò)后的信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，在具體的情況需要返回一定的數(shù)據(jù)給相應(yīng)的子系統(tǒng)，例如在進(jìn)行門禁管理時(shí)，工作人員會(huì)將要更新的提示信息通過(guò)端口傳給相應(yīng)門禁。嵌入式設(shè)備將分配一個(gè)相應(yīng)的IP地址，通過(guò)TCP/IP協(xié)議可以訪問(wèn)設(shè)備中的程序。工作人員不僅可以通過(guò)LAN調(diào)用嵌入式中的程序，形成一級(jí)監(jiān)控中心，也可以通過(guò)WAN對(duì)需要監(jiān)控的機(jī)房進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)層面看，未來(lái)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)有以下幾點(diǎn)新的發(fā)展趨勢(shì)：（1）嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)需要強(qiáng)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(yīng)用項(xiàng)目多種多樣，像電話手機(jī)、電話座機(jī)及電冰箱、微波爐等嵌入式電子設(shè)備的功能不再單一，電氣結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。為了滿足應(yīng)用功能的升級(jí)，設(shè)計(jì)師們一方面采用更強(qiáng)大的嵌入式處理器，如32位、64位RISC芯片或信號(hào)處理器DSP增強(qiáng)處理能力；同時(shí)還采用實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來(lái)控制功能復(fù)雜性，簡(jiǎn)化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期（2）網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)平臺(tái)：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、WLAN以及藍(lán)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(luò)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(luò)化平臺(tái)技術(shù)嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)（3）小尺寸、微功耗和低成本。（4）提供精巧的多媒體人機(jī)界面。（5）無(wú)所不在的智能：所不在的“智能”是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的高級(jí)境界，它是指一種嵌入了多種感知和計(jì)算設(shè)備，并能根據(jù)上下文識(shí)別人的身體姿態(tài)、手勢(shì)、語(yǔ)音等，進(jìn)而判斷出人的意圖，并做出相應(yīng)反映的具有適應(yīng)性的數(shù)字環(huán)境，它通過(guò)智能的、用戶定制的內(nèi)部互連系統(tǒng)和服務(wù)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(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)算基礎(chǔ)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(shì)就在于能夠比較方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體最優(yōu)化。與此同時(shí)，隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，嵌入式技術(shù)正在變成最基本的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)基于VXworks的火星探路者2004年“勇氣號(hào)”再次登陸火星結(jié)語(yǔ)：嵌