嵌入式控制器

自1976年成立，30多年来，美国国家仪器公司(NI)帮助测试、控制、设计领域的工程师与科学家解决了从设计、原型到发布过程中所遇到的种种挑战。通过现成可用的软件，如LabVIEW, 以及高性价比的模块化硬件，NI帮助各领域的工程师不断创新，在缩短产品问世时间的同时有效降低开发成本。如今，NI为遍布全球各地的30,000家不同的客户提供多种应用选择。NI总部设于美国德克萨斯州的奥斯汀市，在40个国家中设有分支机构，共拥有5,200多名员工。在过去连续十二年里，《财富》杂志评选NI为全美最适合工作的100家公司之一。作为最大的海外分支机构之一，NI中国拥有完善的产品销售、技术支持、售后服务和强大的研发团队。 近日，由NI研发的高性能嵌入式控制器NIPXIe-8115已成功上市，该产品配备了最新的Intel?第二代Core?i5双核处理器，能够缩短测试时间，是多核应用程序的理想选择。 为了提高PXI系统的稳定性，NIPXIe-8115控制器配备了In-ROM和硬盘驱动诊断功能，确保实现PXI嵌入式控制器的操作性能。除了高性能的CPU以外，NIPXIe-8115控制器还配备了6个USB2.0端口、2个可连接多台显示器的显示端口、双千兆以太网、GPIB、串行和并行端口。全新的NIPXIe-8115将诊断分析功能与NI备用硬盘驱动和内存相结合，提高了操作性能，从而减少了停工时间，并确保给应用程序带来最小的影响。 NIPXIe-8115控制器采用IntelCorei5-2510E处理器，添加了2.5GHz的基本时钟频率功能。并且还采用IntelTurboBoost技术，基于应用类型自动增加时钟频率。举例来说，当运行只生成单处理线程的应用程序时，CPU会将一个未使用的内核置于空闲状态，并将活动内核的时钟频率从2.5GHz提高至3.1GHz。这样，无需多线程的软件应用程序，就能采用最新的CPU。它既可在双核、也可在高性能的单核模式下操作，这种灵活性使得控制器可适用于各种应用，包括高性能的自动化测试和工业控制。 该产品具有多种外设I/O端口以及6个行业领先的USB2.0端口。该产品In-ROM和硬盘驱动诊断功能能够判定控制器的健康状况，从而提高操作性能，并最大限度地减少系统停工时间。将控制器与NILabVIEW系统设计软件结合，工程师可在各类测试、测量和控制应用中提升开发效率。

高低温交变试验箱控制器均是基于嵌入式系统研发，且具有较为明显的地域区分。欧美公司偏向于应用WinCE嵌入式系统作为控制器的操作系统，而亚洲公司则偏向于应用Linux嵌入式系统作为控制器的操作系统。高低温交变试验箱两种控制器嵌入式系统优劣如下： 嵌入式Linux与WinCE相比具有以下优点： 1、Linux是开放源代码的，开发自由度极高；而WinCE则是非开放性OS，实现第三方产品定制成本较高。 2、Linux的内核相对较小、效率较高；而WinCE的系统较为臃肿，占用过多的RAM，应用程序也较为庞大。 3、Linux不仅支持x86芯片，还是一个跨平台的系统。到目前为止，它可以支持20到30种CPU，采用Linux环境开发产品，几乎不会遇到更换平台的困扰。 4、Linux在内核结构的设计中考虑适应系统的可裁减性的要求，Windows CE在内核结构的设计中并末考虑适应系统的高度可裁减性的要求。 嵌入式Linux与WinCE相比具有以下弱点： 1、Linux系统应用软件开发难度较高，需要很高的技术实力；WinCE平台上可以使用微软大部分编程工具，如Visual Basic、Visual C++等，而由于微软编程工具的普及程度极高，使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在WinCE平台上继续使用。 2、Linux核心调试工具不全，调试不太方便，尚没有很好的用户图形界面；而WinCE则继承了传统的Windows图形界面，实现HMI十分简便。 3、简化后的Linux虽然占用较小的内存，但其稳定性相对与WinCE还是有一定差距。 4、部分Linux的应用程序需要虚拟内存，而嵌入式系统中并没有或不需要虚拟内存，因此并非所有的Linux应用程序都可以在嵌入式系统中运行。

接触过传感器整合到嵌入式系统的人都知道，连接和获取来自传感器的数据并不总是直线前进或那么容易，以下有5个技巧以协助缓解工程师与传输接口到传感器的第一次战争。[b]方法1：先从总线工具开始[/b]第一步，工程师应当采取首次介接到传感器时，是透过一个总线工具的方式以限制未知。一个总线工具连接一台个人计算机（PC），然后到传感器的I2C、 SPI或其他可让传感器可以“说话”的协议。与总线工具相关的PC应用程序，提供了一个已知与工作来源用以发送和接收数据，且不是未知、未经认证的嵌入式微控制器（MCU）驱动程序。在总线工具的工作环境下，开发人员可以传送和接收讯息以得到该部分如何运作的理解，在试图于嵌入式等级操作之前。[b]方法2：Python编写传输接口码[/b]一旦开发者已尝试使用总线工具的传感器，下一步就是为传感器编写应用程序代码。并非直接跳到微控制器的代码，而是在Python编写应用程序代码。许多总线 工具在编写脚本（writing scripts）配置了插件（plug-in）和范例码，Python通常是随着.NET中可用的语言之一。在Python编写应用程序是快速且容易的， 其并提供一个方法已在应用程序中测试传感器，这个方式并未如同在嵌入式环境测试的复杂。拥有高层级的代码，将使非嵌入式工程师易于挖掘传感器的脚本及测 试，而不需要一个嵌入式软件工程师的照看。[b]方法3：以Micro Python测试传感器[/b]在Python写下第一段应用程序代码的其中一个优势是，透过调用Micro Python，应用程序调用到总线工具应用程序编程接口（API）可易于进行更换。Micro Python运作在实时嵌入式软件内，其中有许多传感器可供工程师来了解其价值，Micro Python运作在一个Cortex-M4处理器，且其是一个很好的环境，以从中为应用程序代码除错。不仅是简单的，这里也不需要去写I2C 或SPI驱动程序，因为它们已被涵盖在Micro Python的函式库中。[b]方法4：利用传感器供货商代码[/b]任何可以从传感器制造商“搜括”到的范例码，工程师需要走一段很长的路才能了解传感器如何工作的原理。不幸的是，许多传感器供货商并非嵌入式软件设计的专家，因此不要期待可以发现一个可投入生产的漂亮架构和优雅的例子。就使用供货商代码，学习这部分如何运作，之后重构的挫折感将出现，直到它可以被干净利索地整合到嵌入式软件。它可能如“意大利面条般（spaghetti）”开始，但利用制造商对其传感器如何运作的理解，在产品推出之前，将有助于减少许多得被毁掉的周末时间。[b]方法5：使用一个传感器融合函式库[/b]机会是，传感器的传输接口并不是太新，且先前没有人这么做过。已知的所有函式库，如由许多芯片制造商提供的“传感器融合函式库”，以协助开发人员快速掌握、 甚至更好，更可避免他们陷入重新开发或大幅修改产品架构的轮回。许多传感器可以被整合至一般类型或类别，而这些类型或类别将使驱动程序顺利被开发，若处理得当，几乎是普遍或是少可重复使用。寻找这些传感器融合函式库，并学习它们的优点和短处。[b]写在最后[/b]感测器被整合至嵌入式系统时，有许多方式可以帮助提高设计时程和易用性。开发者在开始设计时，透过一个高层次抽象概念，以及在把传感器整合进一个较低等级的 系统之前，学习传感器如何运作，就绝对不会“走错路”。今天存在的众多资源将可协助开发人员“旗开得胜”，而无须从头开始。