嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在艦船導(dǎo)航設(shè)備的應(yīng)用論文

　　摘要：嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在最近幾年的發(fā)展中速度有了非常明顯的提升，同時(shí)也成為了研究過程中非常熱點(diǎn)的一個(gè)問題，艦船導(dǎo)航設(shè)備在眾多領(lǐng)域也有著十分廣泛的應(yīng)用，而我國的科技在發(fā)展的過程中也對(duì)艦船導(dǎo)航設(shè)備有了更加嚴(yán)格的要求，本文主要分析了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在艦船導(dǎo)航設(shè)備中的應(yīng)用，以供參考和借鑒。

　　關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；嵌入式軟件；導(dǎo)航設(shè)備；應(yīng)用

　　1概述

　　嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在最幾年當(dāng)中得到了非常顯著的發(fā)展，其被廣泛的應(yīng)用在智能手機(jī)和平板電腦等多種設(shè)備當(dāng)中，所以其在發(fā)展的過程中能夠展現(xiàn)出非常大的潛力。航海導(dǎo)航設(shè)備通常用來艦船的導(dǎo)航工作在，在航海設(shè)備當(dāng)中也應(yīng)用了非常多的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，這樣也就使得儀器和設(shè)備的性能得到顯著的提升。

　　2導(dǎo)航設(shè)備中的應(yīng)用情況

　　2.1應(yīng)用概況

　　2.1.1硬件系統(tǒng)應(yīng)用。

　　2.1.1.1功能簡(jiǎn)單的儀器采用的是單片機(jī)。在應(yīng)用的過程中應(yīng)用比較普遍的就是IntelMCS-51系列的單片機(jī)和兼容芯片，比如某種型號(hào)的氣象儀、探測(cè)儀等都使用了80C31單片機(jī)，還有某些航海設(shè)備采用了DSP芯片，比如某智能導(dǎo)航儀就采用了TM5800芯片。

　　2.1.1.2一些在早期設(shè)計(jì)出來的設(shè)備使用的是低檔次通用微處理器芯片，比如20世紀(jì)90年代定型的一些電磁計(jì)量?jī)x和航跡儀采用的是Intel8086CPU。

　　2.1.1.3儀器中組合采用工控機(jī)和單片機(jī)等較為多樣的嵌入式硬件，這種硬件一般情況下會(huì)應(yīng)用在復(fù)雜性比較高的系統(tǒng)當(dāng)中，一般情況下是PC/104、ETX板、COMe板來實(shí)現(xiàn)主控和復(fù)雜性相對(duì)較高的計(jì)算環(huán)節(jié)，分機(jī)的部分通常采用的是單片機(jī)或者是DSP來實(shí)現(xiàn)一些并不是非常復(fù)雜的功能，比如一些譜勒計(jì)程儀和一部分的無源北斗導(dǎo)航接收機(jī)。

　　2.1.2軟件系統(tǒng)應(yīng)用。

　　2.1.2.1使用單片機(jī)的系統(tǒng)，通常這種系統(tǒng)當(dāng)中不會(huì)設(shè)置EOS這種設(shè)備的軟件通常采用匯編的語言來完成編寫工作，這樣也就能夠完成一些比較簡(jiǎn)單的計(jì)算和流程控制機(jī)顯示控制等多個(gè)功能。

　　2.1.2.2采用嵌入式微處理器系統(tǒng)，通常選擇與之協(xié)調(diào)的EOS系統(tǒng)和開發(fā)工具，同時(shí)還要將其編寫到程序上面。在20世紀(jì)90年代所開發(fā)出來的產(chǎn)品很多都使用了DOS系統(tǒng)，在新千年到來之后，市場(chǎng)上能夠選擇的嵌入式硬件產(chǎn)品種類非常多，同時(shí)在設(shè)備上應(yīng)用的形式也是多種多樣的，應(yīng)用軟件采用較多的是C+變成，運(yùn)行的環(huán)境可以是DOS，也可以是Windows系統(tǒng)等等。

　　2.2典型應(yīng)用舉例

　　2.2.1電子航海圖的系統(tǒng)。以某型電子航海圖系統(tǒng)為例，其嵌入式系統(tǒng)為：2.2.1.1硬件系統(tǒng)。主板采用的是嵌入式單板主機(jī)GENE-6320，其在運(yùn)行的過程中采用的是移動(dòng)式Intel超低功率處理器，處理器的頻率為700Hz，板載插槽支持的是256MB系統(tǒng)內(nèi)存，顯示分辨率為1280x1024。2.2.1.2軟件系統(tǒng)。在操作系統(tǒng)方面原來采用的是Windows系統(tǒng)，新的系統(tǒng)采用了VxWorks操作系統(tǒng)，在軟件匯編方面采用了C++的語言，主要有信息處理模塊，海圖顯示和改正模塊、導(dǎo)航和海圖作業(yè)模塊、航海設(shè)計(jì)模塊等等。

　　2.2.2計(jì)程儀。計(jì)程儀是用來測(cè)量艦船航速并計(jì)算艦船航行里程的儀器，又稱測(cè)速儀。以某型計(jì)程儀為例，該型計(jì)程儀由主儀器、電磁傳感器、傳感器升降裝置、前置放大器、壓差傳感器、開關(guān)分配器、導(dǎo)壓及提升裝置、復(fù)示器、接線箱和信息發(fā)送箱組成，其中主儀器是計(jì)程儀的操作控制中心，完成速度、航程的各種轉(zhuǎn)換處理和人機(jī)界面與發(fā)送的控制，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)AT89C55單片機(jī)系統(tǒng)。

　　2.2.2.1硬件系統(tǒng)。CPU板在整個(gè)計(jì)程儀的嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中是最為重要的一個(gè)組成部分，系統(tǒng)中采用了AT89C55單片機(jī)，片當(dāng)中設(shè)置了24KB程序處理器，偏歪同時(shí)還設(shè)置了8KB的EEPROM，其主要是用來對(duì)不同的計(jì)算參數(shù)、累積航程以及累積的時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)。CPU板的主要功能就是其可對(duì)傳感器所傳送的信號(hào)進(jìn)行周期性的計(jì)算，同時(shí)還能根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣就得到了艦船的航行速度。同時(shí)還要對(duì)這一速度按照時(shí)間的間隔大小進(jìn)行數(shù)值積分處理，這樣就能夠計(jì)算出航程，之后通過接口將這些信息發(fā)送和顯示出來。ADC板主要的功能就是能夠很好的完成傳感器輸入信號(hào)的模/數(shù)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)還要對(duì)鍵盤編碼的輸入進(jìn)行有效的控制。TRS板也是非常重要的一個(gè)組成部分，其主要的功能是對(duì)航速和航程數(shù)字量到自整角機(jī)/數(shù)字轉(zhuǎn)換器模擬輸出量的轉(zhuǎn)換。CAN總線板主要的功能就是能夠完成航速信息進(jìn)行有效的傳輸。

　　2.2.2.2系統(tǒng)軟件。主儀器的'工作程序采用的是匯編語言編寫，它有自檢木塊、管理模塊以及測(cè)速校正模塊，不同的模塊采用的是中斷式的使用方式，不同的中斷服務(wù)分支程序要對(duì)不同的任務(wù)進(jìn)行有效的處理，從而使得系統(tǒng)的功能更加的完整。

　　3應(yīng)用展望

　　3.1低端應(yīng)用。在低端應(yīng)用的過程中采用的是不同檔次的單片機(jī)。由于最近幾年，單片機(jī)技術(shù)在不斷的改進(jìn)和完善。形成了更多更加使用的功能，此外相同檔次的單片機(jī)功能和以前相比也有了非常明顯的改善。在這一過程中，我們有了更多的選擇余地。除此之外，MCU在開發(fā)成本和開發(fā)的難度也有了較大的變化，以往比較難處理的部分在硬件上，而現(xiàn)在，逐漸轉(zhuǎn)移到了軟件，在集成的開發(fā)環(huán)境和設(shè)計(jì)軟件包等也比以前的形式更多，所以在應(yīng)用的過程中幫助客戶減少了設(shè)計(jì)過程中的工作量，同時(shí)也使得設(shè)計(jì)的效率也有所提升。

　　3.2中高端應(yīng)用。硬件應(yīng)用的過程中選擇不同標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式主板，CPU在應(yīng)用的過程中采用了抄底功耗的地方，高性能嵌入式的最新一代處理器等等，應(yīng)用的軟件有Windows、VxWorks等多種操作系統(tǒng)的大環(huán)境當(dāng)中，而出現(xiàn)這種情況的主要原因有四個(gè)，首先，從價(jià)格的角度上來說，中高端應(yīng)用的過程中對(duì)價(jià)格的敏感度相對(duì)較低，但是其對(duì)功能和性能的要求也明顯提高，一般情況下采用的是高性能的計(jì)算機(jī)芯片。其次，如果站在硬件的角度上來說，EXT、COMe等通用標(biāo)準(zhǔn)一直都在變化，沒有處在高度統(tǒng)一的狀態(tài)，模板及EOS底層的設(shè)計(jì)和開發(fā)也是專業(yè)廠商完成的，開發(fā)人員在工作中只需要關(guān)注軟件程序的設(shè)計(jì)工作。再次，如果從操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境的層面上來講，高性能嵌入式微處理器的應(yīng)用使得嵌入式系統(tǒng)在功能方面和PC在功能上并沒有非常大的差異，以往體積大，運(yùn)行速度緩慢的操作系統(tǒng)也會(huì)變得越來越流暢，因?yàn)橄到y(tǒng)在運(yùn)行的過程中可以展現(xiàn)出非常強(qiáng)的功能性，開發(fā)的工具具有靈活性和多樣性，系統(tǒng)升級(jí)也十分的便利，所以也受到了人們的關(guān)注和歡迎。最后，如果從應(yīng)用軟件的層面上來講，嵌入式的環(huán)境所開發(fā)的軟件和PC開發(fā)出來的軟件并沒有非常大的差異，這樣也就使得開發(fā)的周期更短，開發(fā)的難度也得到了非常有效的控制。

　　4結(jié)論

　　當(dāng)前，我國的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在不斷的改進(jìn)和發(fā)展，很多全新的技術(shù)和全新的產(chǎn)品以及與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也涌入人們的事業(yè)，嵌入式開發(fā)的便捷性得到了顯著的提升，在設(shè)計(jì)中甚至完全不需要考慮硬件設(shè)計(jì)的問題，而這一技術(shù)在航海設(shè)備中的應(yīng)用也會(huì)朝著更加廣泛和普遍的方向發(fā)展，此外在航海設(shè)備產(chǎn)品升級(jí)換代的時(shí)候也會(huì)使用到很多新型的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，這樣一來也使得產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期明顯的縮短，從而使得儀器自身的性能和質(zhì)量在不斷的改進(jìn)和完善，為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供了更好的條件。

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